(57)【要約】【課題】専用設備を設けずに、モータのコイルの絶縁皮膜の劣化程度を診断できる構成を提案する。【解決手段】絶縁体を介してモータケースの内周面に取り付けられた電極５２とモータ２２の３相コイル２６（Ｕ相のコイル）の導体とによって形成されるコンデンサや抵抗を含むシェーリングブリッジ回路５０を設けて、３相コイル２６（シェーリングブリッジ回路５０）のＵ相の端子２７Ｕに交流電圧を印加してそのときのシェーリングブリッジ回路５０の様子を検出する。これにより、専用設備を設けずに、モータ２２の３相コイル２６の絶縁皮膜の劣化程度を診断することができる。【選択図】図２
2014085239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体が絶縁皮膜により被覆されて形成されたコイルを有するモータと、バッテリからの電力を前記モータに供給するインバータと、前記モータを収容するモータケースと、を備えるモータ装置であって、
前記モータケースおよび前記コイルの導体に絶縁体を介して配置された電極と前記コイルの導体とによって形成されるコンデンサを含むブリッジ回路と、
前記コイルの絶縁皮膜の劣化程度を診断する際、前記ブリッジ回路に周期的に変化する電圧が印加されるよう前記インバータを制御する制御手段と、
を備えるモータ装置。
【請求項２】
請求項１記載のモータ装置であって、
前記インバータと前記コイルの端子とを直接接続する第１状態と、前記インバータと前記コイルの端子とをローパスフィルタを介して接続する第２状態と、を切り替え可能なリレーを備え、
前記制御手段は、前記コイルの絶縁皮膜の劣化程度を診断する際、前記第２状態となるよう前記リレーを制御し、その状態で、前記ブリッジ回路に周期的に変化する電圧が印加されるよう前記インバータを制御する手段である、
を備えるモータ装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のモータ装置であって、
前記制御手段は、前記コイルの絶縁皮膜の劣化程度を診断する際、前記モータにｄ軸電流が印加されるよう前記インバータを制御する手段である、
モータ装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１つの請求項に記載のモータ装置であって、
前記ブリッジ回路を複数備える、
モータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、発電機の主回路に接続された変圧器の２次側に切替スイッチを介して電源部を設けると共に、電源部の出力する電圧および周波数とを検出する電圧／周波数検出部と、発電機の接地漏れ電流を検出する漏れ電流継電器と、漏れ電流継電器からの電流値と交流電圧／周波数検出部からの電圧および周波数とにより発電機の主回路と発電機ケースとの間の静電容量値を演算する静電容量演算部と、を設けた発電機の絶縁診断装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この絶縁診断装置では、切替スイッチを２次側に切り替えて、静電容量演算部で静電容量値を演算することにより、専用設備を設けずに、絶縁特性の診断を行なえるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１５０８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうした発電機の絶縁診断装置では、専用設備を設けずに、発電機のコイルの絶縁特性を診断を行なえるようにすることが課題の一つとされている。そして、上述の手法（発電機の漏れ電流を検出してコイルの絶縁特性を診断する手法）とは異なる手法を考案することは、技術の向上のために有用である。
【０００５】
本発明のモータ装置では、専用設備を設けずに、モータのコイルの絶縁皮膜の劣化程度を診断できる構成を提案することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のモータ装置は、上述の主目的を達成するために以下の手段を採った。
【０００７】
本発明のモータ装置は、
導体が絶縁皮膜により被覆されて形成されたコイルを有するモータと、バッテリからの電力を前記モータに供給するインバータと、前記モータを収容するモータケースと、を備えるモータ装置であって、
前記モータケースおよび前記コイルの導体に絶縁体を介して配置された電極と前記コイルの導体とによって形成されるコンデンサを含むブリッジ回路と、
前記コイルの絶縁皮膜の劣化程度を診断する際、前記ブリッジ回路に周期的に変化する電圧が印加されるよう前記インバータを制御する制御手段と、
を備えることを要旨とする。
【０００８】
この本発明のモータ装置では、モータケースおよびコイルの導体に絶縁体を介して配置された電極とコイルの導体とによって形成されるコンデンサを含むブリッジ回路を設けて、コイルの絶縁皮膜の劣化程度を診断する際には、そのブリッジ回路に周期的に変化する電圧が印加されるようインバータを制御する。そして、このときのブリッジ回路の様子を検出することにより、電極とコイルの導体とによって形成されるコンデンサの静電容量を求めたり、その静電容量に基づいていわゆる誘電正接を求めたり、その誘電正接に基づいてモータのコイルの余寿命を求めたりすることができる。即ち、専用設備を設けずに、モータのコイルの絶縁皮膜の劣化程度を診断できることができるのである。ここで、「周期的に変化する電圧」は、例えば、正弦波電圧やＰＷＭ電圧などとすることができる。また、「ブリッジ回路」は、電極とコイルの導体とによって形成されるコンデンサおよび抵抗がコイルの端子と第１点とに直列接続された第１部位と、コイルの端子と第２点とに直列接続されたコンデンサおよび抵抗からなる第２部位と、第１点と接地とに接続された抵抗からなる第３部位と、第２点と接地とに並列接続されたコンデンサおよび抵抗からなる第４部位と、第１点と第２点とに直列接続された抵抗および電流センサからなる第５部位と、を備えるシェーリングブリッジ回路である、ものとすることもできる。
【０００９】
こうした本発明のモータ装置において、前記インバータと前記コイルの端子とを直接接続する第１状態と、前記インバータと前記コイルの端子とをローパスフィルタを介して接続する第２状態と、を切り替え可能なリレーを備え、前記制御手段は、前記コイルの絶縁皮膜の劣化程度を診断する際、前記第２状態となるよう前記リレーを制御し、その状態で、前記ブリッジ回路に周期的に変化する電圧が印加されるよう前記インバータを制御する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、高周波数成分をカットして、より正弦波に近い電圧をブリッジ回路に印加することができる。
【００１０】
また、本発明のモータ装置において、前記制御手段は、前記コイルの絶縁皮膜の劣化程度を診断する際、前記モータにｄ軸電流が印加されるよう前記インバータを制御する手段である、ものとすることもできる。こうすれば、モータが回転するのを抑制することができる。
【００１１】
さらに、本発明のモータ装置において、前記ブリッジ回路を複数備える、ものとすることもできる。こうすれば、コイルの絶縁皮膜の各部位の劣化程度を診断することが可能となる。この結果、コイルの絶縁皮膜の劣化が進行している部位を特定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施例としてのモータ装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図２】本発明の一実施例としてのモータ装置２０の構成の概略を示す構成図である。
【図３】電極５２の構成の概略を示す構成図である。
【図４】シェーリングブリッジ回路５０の構成の概略を示す構成図である。
【図５】実施例の制御装置８０により実行される絶縁診断処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。
【図６】モータ２２の使用期間と３相コイル２６の導体−電極５２間の誘電正接ｔａｎδとの関係の一例を示す説明図である。
【図７】電極５２や３相コイル２６の温度と３相コイル２６の導体−電極５２間の誘電正接ｔａｎδｘとの関係の一例を示す説明図である。
【図８】変形例のシェーリングブリッジ回路１５０ａ〜１５０ｄの構成の概略を示す構成図である。
【図９】変形例のシェーリングブリッジ回路２５０の構成の概略を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明を実施するための形態を実施例を用いて説明する。
【実施例】
【００１４】
図１および図２は、本発明の一実施例としてのモータ装置２０の構成の概略を示す構成図であり、図３は、電極５２の構成の概略を示す構成図であり、図４は、シェーリングブリッジ回路５０の構成の概略を示す構成図である。
【００１５】
実施例のモータ装置２０は、電気自動車やハイブリッド自動車などに搭載され、図１や図２に示すように、導体が絶縁皮膜により被覆されて形成された３相コイル２６を有するモータ２２と、バッテリ３０からの電力をモータ２２に供給するインバータ３２と、モータ２２とインバータ３２との電力ラインに設けられたリレー３４と、モータ２２を収容するモータケース４０と、インバータ３２からの電力の供給を受けてモータ２２の３相コイル２６の絶縁皮膜の劣化程度を診断するのに用いられるシェーリングブリッジ回路５０と、インバータ３２やリレー３４を制御したりシェーリングブリッジ回路５０からの出力を用いてモータ２２の３相コイル２６の絶縁皮膜の劣化程度を診断する絶縁診断処理を実行したりする制御装置８０と、を備える。
【００１６】
モータ２２は、回転軸２３に取り付けられたロータ２４と、３相コイル２６が巻回されたステータ２５と、を備える。３相コイル２６は、それぞれの一方の端部が中性点として結線されると共に、それぞれの他方の端部（端子２７Ｕ，２７Ｖ，２７Ｗ）が端子台２８に取り付けられている。
【００１７】
インバータ３２は、６つのトランジスタＴ１１〜Ｔ１６と、トランジスタＴ１１〜Ｔ１６に逆方向に並列接続された６つのダイオードＤ１１〜Ｄ１６と、を備える。トランジスタＴ１１〜Ｔ１６は、それぞれバッテリの正極側と負極側とに対してソース側とシンク側になるよう２個ずつペアで配置されている。以下、トランジスタＴ１１，Ｔ１４の接続点，トランジスタＴ１２，Ｔ１５の接続点，トランジスタＴ１３，Ｔ１６の接続点をそれぞれ接続点Ｐｉａ，Ｐｉｂ，Ｐｉｃという。
【００１８】
リレー３４は、モータ２２のＵ相，Ｖ相，Ｗ相用の切替部３４Ｕ，３４Ｖ、３４Ｗが一体に作動するよう形成されており、インバータ３２の接続点Ｐｉａ，Ｐｉｂ，Ｐｉｃとモータ２２の３相コイル２６のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の端子２７Ｕ，２７Ｖ，２７Ｗとを接続する第１状態と、インバータ３２の接続点Ｐｉａとモータ２２の３相コイル２６のＵ相の端子２７Ｕとをローパスフィルタ３５を介して接続すると共にインバータ３２の接続点Ｐｉｂ，Ｐｉｃとモータ２２の３相コイル２６のＶ相，Ｗ相の端子２７Ｖ，２７Ｗとの接続を解除する第２状態とを切り替えることができるようになっている。ここで、ローパスフィルタ３５は、カットオフ周波数より大きな周波数の成分を減衰させるために用いられるものであり、実施例では、電圧指令と搬送波（三角波）電圧との比較によってインバータ３２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６のオン時間の割合を調節する周知のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御によってトランジスタＴ１１，Ｔ１４をスイッチング制御するときの接続点ＰｉａのＰＷＭ電圧を正弦波電圧に変換してＵ相の端子２７Ｕに印加できるようカットオフ周波数を設定するものとした。
【００１９】
実施例では、リレー３４を第１状態としたときには、モータ２２のロータ２４の回転位置に応じた電圧指令を用いたＰＷＭ制御によってインバータ３２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御して、インバータ３２からモータ２２の３相コイル２６にロータ２４の回転位置に応じたＰＷＭ電圧を供給するものとした。また、リレー３４を第２状態としたときには、時間の経過に従って周期的（正弦波状）に変化する電圧指令を用いたＰＷＭ制御によってインバータ３２のトランジスタＴ１１，Ｔ１４をスイッチング制御して、そのスイッチングによるＰＷＭ電圧をローパスフィルタ３５で時間の経過に従って周期的に変化する正弦波電圧に変換してＵ相の端子２７Ｕに印加するものとした。
【００２０】
シェーリングブリッジ回路５０は、樹脂などの絶縁体５１を介してモータケース４０の内周面に取り付けられた電極５２と、３相コイル２６（Ｕ相コイル）の導体と、電極５２やＵ相の端子２７Ｕに接続された診断用モジュール５３と、によって構成されている。ここで、電極５２は、図３に示すように、円環状に形成されており、図１に示すように、モータ２２の３相コイル２６のコイルエンド２６ａに対してモータ２２の回転軸２３の延伸方向（以下、軸方向という）の図中左側で対向するよう配置されている。この電極５２と３相コイル２６の導体とには、３相コイル２６の絶縁皮膜と空気とが絶縁体として介在するから、３相コイル２６の導体−電極５２間（３相コイル２６側から順に、３相コイル２６の導体，３相コイル２６の絶縁被膜，空気，電極５２）の等価回路を考えたときには、コンデンサおよび抵抗が存在するものとして考えることができる。
【００２１】
このシェーリングブリッジ回路５０は、図４に示すように、Ｕ相の端子２７Ｕと点Ａとに直列接続されたコンデンサ５６および抵抗５７からなる第１部位５５と、Ｕ相の端子と点Ｂとに直列接続されたコンデンサ６１および抵抗６２からなる第２部位６０と、点Ａと接地（モータケース４０）とに接続された可変抵抗６６からなる第３部位６５と、点Ｂと接地とに並列接続された可変コンデンサ７１および抵抗７２からなる第４部位７０と、点Ａと点Ｂとに直列接続された抵抗７６および電流センサ７７からなる第５部位７５と、を備える。
【００２２】
ここで、シェーリングブリッジ回路５０のうち、第１部位５５は、３相コイル２６の導体と電極５２とによって形成されるもの（３相コイル２６の導体−電極５２間を等価回路で表現したもの）であり、第２部位６０〜第５部位７５は、上述の診断用モジュール５３に相当する。第２部位６０において、コンデンサ６１は、シェーリングブリッジ回路５０で一般に用いられる基準コンデンサであり、抵抗６２は、コンデンサ６１の内部抵抗である。第３部位６５や第４部位７０において、可変抵抗６６や可変コンデンサ７１，抵抗７２は、ブリッジ回路の平衡調整用の素子である。第５部位７５において、抵抗７６は、シェーリングブリッジ回路５０で一般に用いられる基準抵抗である。
【００２３】
以下の説明では、シェーリングブリッジ回路５０において、第１部位５５のコンデンサ５６の静電容量，抵抗５７の抵抗値，電流をＣｘ，Ｒｘ，Ｉ１とし、第２部位６０のコンデンサ６１の静電容量，抵抗６２の抵抗値，電流をＣｎ，Ｒｓ，Ｉ２とし、第３部位６５の可変抵抗６６の抵抗値，電流をＲ３，Ｉ３とし、第４部位７０の可変コンデンサ７１の静電容量，抵抗７２の抵抗値，電流をＣ４，Ｒ４，Ｉ４とし、第５部位７５の抵抗７６の抵抗値，電流をＲ５，Ｉ５，Ｕ相の端子２７Ｕの接地に対する電位（Ｕ相の端子２７Ｕ−接地間の電圧）をＶとして説明する。なお、第１部位５５の抵抗５７の抵抗値Ｒｘ，第２部位６０のコンデンサ６１の静電容量Ｃｎや抵抗６２の抵抗値Ｒｓ，第４部位の抵抗７２の抵抗値Ｒ４，第５部位７５の抵抗値Ｒ５は、第１部位５５のコンデンサ５６の静電容量Ｃｘの変化（モータ２２の３相コイル２６の絶縁被膜の経年変化）に比して変化が十分に小さい、即ち、コンデンサ５６の静電容量Ｃｘの変化に拘わらず予め定められた固定値を用いてよいものとした。
【００２４】
このシェーリングブリッジ回路５０では、第１部位５５〜第５部位７５のインピーダンスＺ１〜Ｚ５は、次式（１）〜（５）により表わすことができる。なお、式（１），（２），（４）における「ｊ」は虚数単位であり、「ω」は入力の角周波数である。
【００２５】
【数１】
2014085239.tif 000003
【００２６】
また、このシェーリングブリッジ回路５０では、製造時に平衡調整を行なう。シェーリングブリッジ回路５０の平衡条件は式（６）により表わすことができ、これを整理すると式（７）が得られるから、式（７）の実部，虚部については式（８），（９）が成立する。したがって、平衡調整としては、この式（８），（９）が成立するよう第３部位６５の可変抵抗６６の抵抗値Ｒ３や第４部位７０の可変コンデンサ７０の静電容量Ｃ４を調整すればよい。なお、一般に、第２部位６０の抵抗６２の抵抗値Ｒｓは十分に小さいことから、この抵抗値Ｒｓを値０とみなすものとしてもよい。この場合、式（７）の実部，虚部については式（１０），（１１）が成立するから、平衡調整としては、式（１０），（１１）が成立するよう第３部位６５の可変抵抗６６の抵抗値Ｒ３や第４部位７０の可変コンデンサ７０の静電容量Ｃ４を調整すればよい。
【００２７】
【数２】
2014085239.tif 000004
【００２８】
【数３】
2014085239.tif 000005
【００２９】
さらに、このシェーリングブリッジ回路５０では、第１部位５５〜第５部位７５の電流Ｉ１〜Ｉ５やインピーダンスＺ１〜Ｚ５，Ｕ相の端子２７Ｕ−接地間の電圧Ｖは、式（１２）〜（１６）を満たす。この式（１２），（１４）をまとめて整理すると式（１７）が得られ、式（１３），（１５）をまとめて整理すると式（１８）が得られる。そして、式（１６），（１７）をまとめて整理すると式（１９）が得られ、式（１８），（１９）をまとめてインピーダンスＺ１について解くと、式（２０）が得られる。したがって、式（２）〜（５）により得られる第２部位６０〜第５部位７５のインピーダンスＺ２〜Ｚ５と、第５部位７５の電流Ｉ５と、Ｕ相の端子２７Ｕ−接地間の電圧Ｖと、が分かれば、この式（２０）により、第１部位５５のインピーダンスＺ１を計算することができる。そして、この第１部位５５のインピーダンスＺ１と、第１部位５５の抵抗５７の抵抗値Ｒｘと、入力の角周波数ωと、が分かれば、上述の式（１）により、第１部位５５のコンデンサ５６（３相コイル２６と電極５２とによって形成されるコンデンサ）の静電容量Ｃｘを計算することができる。
【００３０】
【数４】
2014085239.tif 000006
【００３１】
【数５】
2014085239.tif 000007
【００３２】
制御装置８０は、図示しないが、ＣＰＵを中心とするマイクロプロセッサとして構成されており、ＣＰＵの他に、処理プログラムを記憶するＲＯＭやデータを一時的に記憶するＲＡＭ，入出力ポートなどを備える。制御装置８０には、モータ２２のロータ２４の回転位置を検出する回転位置検出センサからのロータ２４の回転位置や、モータ２２の３相コイル２６のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の相電流を検出する電流センサからの相電流，シェーリングブリッジ回路５０の電流センサ７７からの電流Ｉｄｅｔなどが入力ポートを介して入力されている。制御装置８０からは、インバータ３２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６へのスイッチング制御信号やリレー３４への制御信号，シェーリングブリッジ回路５０の可変抵抗６６や可変コンデンサ７１への制御信号などが出力ポートを介して出力されている。
【００３３】
こうして構成された実施例のモータ装置２０では、モータ２２を回転駆動する際には、制御装置８０により、リレー３４を、インバータ３２の接続点Ｐｉａ，Ｐｉｂ，Ｐｉｃとモータ２２の３相コイル２６のＵ相，Ｖ相，Ｗ相の端子２７Ｕ，２７Ｖ，２７Ｗとを（ローパスフィルタ３５を介さずに）接続する第１状態として、その状態で、モータ２２の各相の電圧指令と搬送波（三角波）電圧との比較によってインバータ３２のオン時間の割合を調節する周知のパルス幅変調（ＰＷＭ）制御によってインバータ３２のトランジスタＴ１１〜Ｔ１６をスイッチング制御する。
【００３４】
次に、こうして構成された実施例のモータ装置２０の動作、特に、モータ２２の３相コイル２６の絶縁皮膜の劣化程度を診断する絶縁診断処理を実行する際の動作について説明する。図２は、実施例の制御装置８０により実行される絶縁診断処理ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンは、絶縁診断処理の実行が指示されたとき、例えば、電気自動車やハイブリッド自動車で前回にシステム停止してから所定時間（例えば、数時間など）が経過した後にシステム起動したときなどに実行される。
【００３５】
絶縁診断処理ルーチンが実行されると、制御装置８０は、まず、リレー３４を、インバータ３２の接続点Ｐｉａとモータ２２の３相コイル２６のＵ相の端子２７Ｕとをローパスフィルタ３５を介して接続すると共にインバータ３２の接続点Ｐｉｂ，Ｐｉｃとモータ２２の３相コイル２６のＶ相，Ｗ相の端子２７Ｖ，２７Ｗとの接続を解除する第２状態とする（ステップＳ１００）。そして、その状態でＵ相の端子２７Ｕに所定周波数（例えば、５０Ｈｚや６０Ｈｚなど）の交流電圧が数周期分だけ印加されるようインバータ３２のトランジスタＴ１１，Ｔ１４をスイッチング制御する（ステップＳ１１０）。そして、図示しない電圧センサによりＵ相の端子２７Ｕ−接地間の電圧Ｖｄｅｔを検出すると共に電流センサ７７により第５部位７５の電流Ｉｄｅｔを検出し、Ｕ相の端子２７Ｕ−接地間の電圧実効値Ｖを求めると共に第５部位７５の電流実効値Ｉ５を求める。なお、Ｕ相の端子２７Ｕ−接地間の電圧実効値Ｖについては、トランジスタＴ１１，Ｔ１４のスイッチング制御に用いる電圧指令とローパスフィルタ３５の特性とから求めるものとしてもよい。
【００３６】
こうしてＵ相の端子２７Ｕ−接地間の電圧実効値Ｖと第５部位７５の電流実効値Ｉ５とを求めると、これらと、第２部位６０のコンデンサ６１の静電容量Ｃｎおよび抵抗６２の抵抗値Ｒｓを用いて式（２）により得られる第２部位６０のインピーダンスＺ２と、第３部位６５の可変抵抗６６の抵抗値Ｒ３を用いて式（３）により得られる第３部位６５のインピーダンスＺ３と、第４部位７０の可変コンデンサ７１の静電容量Ｃ４および抵抗７２の抵抗値Ｒ４を用いて式（４）により得られる第４部位７０のインピーダンスＺ４と、第５部位７５の抵抗７６の抵抗値Ｒ５を用いて式（５）により得られる第５部位７５のインピーダンスＺ５と、を用いて式（２０）により第１部位５５のインピーダンスＺ１を計算し、計算したインピーダンスＺ１と第１部位５５の抵抗５７の抵抗値Ｒｘと入力の角周波数ωとを用いて式（１）により第１部位５５のコンデンサ５６（３相コイル２６の導体と電極５２とによって形成されるコンデンサ）の静電容量Ｃｘを計算する（ステップＳ１２０）。
【００３７】
こうしてコンデンサ５６の静電容量Ｃｘを計算すると、計算したコンデンサ５６の静電容量Ｃｘと、抵抗５７の抵抗値Ｒｘと、３相コイル２６の導体−電極５２間の製造時の誘電正接ｔａｎδとしての初期誘電正接ｔａｎδ０とを用いて次式（２１）により現在の誘電正接ｔａｎδｘを計算し（ステップＳ１３０）、計算した現在の誘電正接ｔａｎδｘとモータ２２の３相コイル２６の絶縁被膜が寿命に到達したときの誘電正接ｔａｎδとしての寿命誘電正接ｔａｎδｌｉとを用いて、３相コイル２６の絶縁被膜の余寿命を推定して（ステップＳ１４０）、本ルーチンを終了する。図６は、モータ２２の使用期間と３相コイル２６の導体−電極５２間の誘電正接ｔａｎδとの関係の一例を示す説明図である。図示するように、誘電正接ｔａｎδは、モータ２２の使用期間が長くなるのに従って増加することが分かっている。したがって、図６を用いて、現在の誘電正接ｔａｎδｘに対応する使用期間と寿命誘電正接ｔａｎδｌｉに対応する使用期間とを求めれば、その差分をモータ２２の３相コイル２６の余寿命として推定することができる。
【００３８】
【数６】
2014085239.tif 000008
【００３９】
以上説明した実施例のモータ装置２０によれば、絶縁体５１を介してモータケース４０の内周面に取り付けられた電極５２とモータ２２の３相コイル２６（Ｕ相のコイル）の導体とによって形成されるコンデンサ５６および抵抗５７を含むシェーリングブリッジ回路５０を設けて、３相コイル２６（シェーリングブリッジ回路５０）のＵ相の端子２７Ｕに交流電圧を印加してそのときのシェーリングブリッジ回路５０の様子を検出することにより、コンデンサ５６の静電容量Ｃｘや、３相コイル２６の導体−電極５２間の誘電正接ｔａｎδｘ，３相コイル２６の絶縁皮膜の余寿命を求めることができる。即ち、専用設備を設けずに、モータ２２の３相コイル２６の絶縁皮膜の劣化程度を診断することができるのである。
【００４０】
また、実施例のモータ装置２０によれば、絶縁診断処理を実行する際には、インバータ３２のトランジスタＴ１１，Ｔ１４のスイッチングによるＰＷＭ電圧をローパスフィルタ３５で正弦波電圧に変換してＵ相の端子２７Ｕに印加するから、電流センサ７７により検出される電流Ｉｄｅｔが正弦波となり、電流実効値Ｉ５ひいてはコンデンサ５６の静電容量Ｃｘや、３相コイル２６の導体−電極５２間の誘電正接ｔａｎδｘ，３相コイル２６の絶縁皮膜の余寿命をより適正に求めることができる。
【００４１】
実施例のモータ装置２０では、コンデンサ５６の静電容量Ｃｘと、３相コイル２６の導体−電極５２間の誘電正接ｔａｎδｘと、３相コイル２６の絶縁皮膜の余寿命と、を求めるものとしたが、コンデンサ５６の静電容量Ｃｘと３相コイル２６の導体−電極５２間の誘電正接ｔａｎδｘとを求めるものとしてもよいし、コンデンサ５６の静電容量Ｃｘだけを求めるものとしてもよい。
【００４２】
実施例のモータ装置２０では、リレー３４は、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相用の切替部３４Ｕ，３４Ｖ、３４Ｗが一体に作動するよう形成するものとしたが、それぞれに独立して作動するよう形成するものとしてもよい。
【００４３】
実施例のモータ装置２０では、ローパスフィルタ３５を備えると共にリレー３４がＵ相，Ｖ相，Ｗ相用の切替部３４Ｕ，３４Ｖ、３４Ｗを備えるものとしたが、ローパスフィルタ３５を備えないと共にリレー３４がＵ相用の接続部３４Ｕを備えないものとしてもよい。この場合、絶縁診断処理を実行する際には、正弦波電圧ではなく、通常の駆動制御を実行する際と同様にＰＷＭ電圧をＵ相の端子２７Ｕに印加することになる。
【００４４】
実施例のモータ装置２０では、絶縁診断処理を実行する際には、インバータ３２の接続点Ｐｉａとモータ２２の３相コイル２６のＵ相の端子２７Ｕとをローパスフィルタ３５を介して接続すると共にインバータ３２の接続点Ｐｉｂ，Ｐｉｃとモータ２２の３相コイル２６のＶ相，Ｗ相の端子２７Ｖ，２７Ｗとの接続を解除して、その状態でＵ相の端子２７Ｕに交流電圧を印加するものとしたが、インバータ３２の接続点Ｐｉｂ，Ｐｉｃとモータ２２の３相コイル２６のＶ相，Ｗ相の端子２７Ｖ，２７Ｗとの接続を解除せずに両者をローパスフィルタを介してまたは介さずに接続して、その状態でモータ２２の３相コイル２６にｄ軸電流（トルクの発生に寄与しない電流）を印加するものとしてもよい。これは、実施例では、３相コイル２６のうちＵ相に形成される磁界によってモータ２２が回転することがあるが、ｄ軸電流を流すことにより、モータ２２が回転するのを抑制することができる、という理由に基づく。この場合、例えば、トランジスタＴ１１，Ｔ１４については所定周波数の交流電圧がＵ相の端子２７Ｕに印加されるよう制御し、トランジスタＴ１２，Ｔ１３，Ｔ１５，Ｔ１６についてはモータ２２に流れる電流がｄ軸電流となるよう制御することなどが考えられる。なお、モータ２２の回転を抑制するという観点で考えれば、例えば、モータ２２の回転軸２３がロックされているときに、絶縁診断処理を実行するものとしてもよい。例えば、モータ２２の回転軸２３が電気自動車やハイブリッド自動車の車軸に連結されている場合には、パーキングロック機構などによって回転軸２３がロックされているとき（実施例のようにシステム起動したときや、シフトポジションがパーキングポジションのときなど）に、絶縁診断処理を実行することが考えられる。
【００４５】
実施例のモータ装置２０では、電極５２や３相コイル２６の温度を考慮せずに、３相コイル２６の導体−電極５２間の誘電正接ｔａｎδｘ，３相コイル２６の絶縁皮膜の余寿命を求めるものとしたが、電極５２や３相コイル２６の温度を考慮して、これらを求めるものとしてもよい。図７は、電極５２や３相コイル２６の温度（簡単のために外気温度Ｔｏｕｔに等しいとする）と３相コイル２６の導体−電極５２間の誘電正接ｔａｎδｘとの関係の一例を示す説明図である。図中、「Ｔｓｅｔ」は、基準温度（例えば、３５℃など）である。この変形例では、外気温Ｔｏｕｔにおける３相コイル２６の導体−電極５２間の誘電正接ｔａｎδｘ［Ｔｏｕｔ］を計算すると、図７の関係を用いて誘電正接ｔａｎδｘ［Ｔｏｕｔ］を基準温度Ｔｓｅｔにおける誘電正接ｔａｎδｘ［Ｔｓｅｔ］に換算したり、この誘電正接ｔａｎδｘ［Ｔｓｅｔ］と基準温度Ｔｓｅｔにおける寿命誘電正接ｔａｎδｌｉ［Ｔｓｅｔ］とを用いて基準温度Ｔｓｅｔにおける３相コイル２６の絶縁皮膜の余寿命を求めたりすることができる。こうすれば、誘電正接ｔａｎδｘや余寿命の電極５２や３相コイル２６の温度によるバラツキを抑制して、これらのデータをより利用しやすくすることができる。
【００４６】
実施例のモータ装置２０では、シェーリングブリッジ回路５０の電極５２を、モータ２２の３相コイル２６のコイルエンド２６ａに対して軸方向の一方側（図１中左側）で対向するよう配置するものとしたが、コイルエンド２６ａに対して軸方向の他方側で対向するよう配置するものとしたり、コイルエンド２６ａに対して径方向外側や径方向内側で対向する配置するものとしたりしてもよい。
【００４７】
実施例のモータ装置２０では、電極５２と診断用モジュール５３とを有するシェーリングブリッジ回路５０を１つだけ設けるものとしたが、シェーリングブリッジ回路を複数設けるものとしてもよい。例えば、実施例では、シェーリングブリッジ回路５０として、円環状の１つの電極５２と電極５２に接続された１つの診断用モジュール５３とを設けるものとしたが、図８の変形例のシェーリングブリッジ回路１５０ａ〜１５０ｄに例示するように、円環を４分割した形状で互いに空気や樹脂などによって絶縁された電極１５２ａ〜１５２ｄとそれぞれの電極１５２ａ〜１５２ｄに接続された診断用モジュール１５３ａ〜１５３ｄとを設けるものとしてもよい。こうすれば、３相コイル２６の絶縁皮膜の各部位の劣化程度を診断することができ、３相コイル２６の絶縁皮膜の劣化が進行している部位を特定することができる。例えば、モータ２２の冷却において３相コイル２６の各部位によって冷却バラツキが生じる場合、３相コイル２６の絶縁皮膜の各部位で劣化程度が異なると考えられることから、こうした手法は有効なものとなる。なお、この場合、電極や診断用モジュールの数は、４つに限られず、２つや３つ，５つ以上などとしてもよい。また、複数の電極は、コイルエンド２６ａに対して軸方向の両方側に配置するものとしてもよいし、コイルエンド２６ａに対して軸方向の少なくとも一方側と径方向外側や径方向内側に配置するものとしてもよいし、コイルエンド２６ａに対して径方向外側や径方向内側に配置するものとしてもよい。
【００４８】
実施例のモータ装置２０では、シェーリングブリッジ回路５０として、１つの電極５２と電極５２に接続された１つの診断用モジュール５３とを設けるものとしたが、図９の変形例のシェーリングブリッジ回路２５０に例示するように、複数の電極２５２ａ〜２５２ｄと、１つの診断用モジュール２５３と、診断用モジュール２５３に複数の電極２５２ａ〜２５２ｄのうち１つを選択して診断用モジュール２５３に接続可能なリレー２５４と、を設けるものとしてもよい。こうすれば、３相コイル２６の絶縁皮膜の各部位の劣化程度を診断することができ、３相コイル２６の絶縁皮膜の劣化が進行している部位を特定することができる。なお、この場合、電極の数は、４つに限られず、２つや３つ，５つ以上などとしてもよい。また、複数の電極は、コイルエンド２６ａに対して軸方向の両方側に配置するものとしてもよいし、コイルエンド２６ａに対して軸方向の少なくとも一方側と径方向外側や径方向内側に配置するものとしてもよいし、コイルエンド２６ａに対して径方向外側や径方向内側に配置するものとしてもよい。
【００４９】
図８の変形例のシェーリングブリッジ回路１５０ａ〜１５０ｄや図９の変形例のシェーリングブリッジ回路２５０に例示したように、複数の電極１５２ａ〜１５２ｄや複数の電極２５２ａ〜２５２ｄを設ける場合、電極１５２ａ〜１５２ｄや電極２５２ａ〜２５２ｄのそれぞれに温度センサを設けて、電極１５２ａ〜１５２ｄや電極２５２ａ〜２５２ｄの温度Ｔａ〜Ｔｄを検出し、温度Ｔａ〜Ｔｄにおける電極１５２ａ〜１５２ｄや電極２５２ａ〜２５２ｄのそれぞれと３相コイル２６の導体との間の誘電正接ｔａｎδｘａ［Ｔａ］〜ｔａｎδｘｄ［Ｔｄ］を求めて、図７の横軸を外気温Ｔｏｕｔから温度Ｔａ〜Ｔｄに置き換えた関係を用いて誘電正接ｔａｎδｘａ［Ｔａ］〜ｔａｎδｘｄ［Ｔｄ］を基準温度Ｔｓｅｔにおける誘電正接ｔａｎδｘａ［Ｔｓｅｔ］〜ｔａｎδｘｄ［Ｔｓｅｔ］に換算し、この誘電正接ｔａｎδｘａ［Ｔｓｅｔ］〜ｔａｎδｘｄ［Ｔｓｅｔ］と基準温度Ｔｓｅｔにおける寿命誘電正接ｔａｎδｌｉ［Ｔｓｅｔ］とを用いて基準温度Ｔｓｅｔにおける３相コイル２６の絶縁皮膜の余寿命を求めたりすることができる。こうすれば、誘電正接ｔａｎδｘａ〜ｔａｎδｘｄや余寿命の電極１５２ａ〜１５２ｄや電極２５２ａ〜２５２ｄ，３相コイル２６の温度によるバラツキを抑制して、これらのデータをより利用しやすくすることができる。
【００５０】
実施例のモータ装置２０では、シェーリングブリッジ回路５０を設けるものとしたが、これ以外のブリッジ回路を設けるものとしてもよい。
【００５１】
実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係について説明する。実施例では、モータ２２が「モータ」に相当し、インバータ３２が「インバータ」に相当し、モータケース４０が「モータケース」に相当し、シェーリングブリッジ回路５０が「ブリッジ回路」に相当する。
【００５２】
なお、実施例の主要な要素と課題を解決するための手段の欄に記載した発明の主要な要素との対応関係は、実施例が課題を解決するための手段の欄に記載した発明を実施するための形態を具体的に説明するための一例であることから、課題を解決するための手段の欄に記載した発明の要素を限定するものではない。即ち、課題を解決するための手段の欄に記載した発明についての解釈はその欄の記載に基づいて行なわれるべきものであり、実施例は課題を解決するための手段の欄に記載した発明の具体的な一例に過ぎないものである。
【００５３】
以上、本発明を実施するための形態について実施例を用いて説明したが、本発明はこうした実施例に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々なる形態で実施し得ることは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、モータ装置の製造産業などに利用可能である。
【符号の説明】
【００５５】
２０  モータ装置、２２  モータ、２３  回転軸、２４  ロータ、２５  ステータ、２６  ３相コイル、２６ａ  コイルエンド、２７Ｕ，２７Ｖ，２７Ｗ  端子、２８  端子台、３０  バッテリ、３２  インバータ、３４  リレー、３４Ｕ，３４Ｖ，３４Ｗ  切替部、３５  ローパスフィルタ、４０  モータケース、５０  シェーリングブリッジ回路、５１  絶縁体、５２  電極、５３  診断用モジュール、５５  第１部位、５６  コンデンサ、５７  抵抗、６０  第２部位、６１  コンデンサ、６２  抵抗、６５  第３部位、６６  可変抵抗、７０  第４部位、７１  可変コンデンサ、７２  抵抗、７５  第５部位、７６  抵抗、７７  電流センサ、８０  制御装置、Ｄ１１〜Ｄ１６  ダイオード、Ｔ１１〜Ｔ１６  トランジスタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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