(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を交流電圧に変換してモータに出力するインバータ部と、
前記モータに対する出力電圧を検出する電圧検出回路と、
前記モータに対する出力電流を検出する電流検出回路と、
前記電圧検出回路により検出された前記出力電圧及び前記電流検出回路により検出された前記出力電流から出力電力を計算する電力計算部と、
前記電力計算部により計算された前記出力電力の変化から前記モータの異常を検出する異常検出部と、
前記インバータ部を制御して前記モータの回転速度を一定にする速度調整部とを備え、
前記電力計算部は、前記モータが一定速度で回転し続ける場合、前記モータの初回運転における単位時間の出力電力及び前記モータの初回運転以降の単位時間ごとの出力電力を計算し、
前記異常検出部は、前記電力計算部により計算された前記モータの初回運転における単位時間の出力電力である出力電力基準値と、前記電力計算部により計算された前記モータの初回運転以降の単位時間ごとの出力電力との比率が許容範囲内にあるか否かを判断し、その比率が許容範囲内にないと判断した場合に前記モータの異常を検出することを特徴とするインバータ装置。
【請求項２】
直流電圧を交流電圧に変換してモータに出力するインバータ部と、
前記モータに対する出力電圧を検出する電圧検出回路と、
前記モータに対する出力電流を検出する電流検出回路と、
前記電圧検出回路により検出された前記出力電圧及び前記電流検出回路により検出された前記出力電流から出力電力を計算する電力計算部と、
前記電力計算部により計算された前記出力電力の変化から前記モータの異常を検出する異常検出部と、
前記モータの回転速度が切り替わる速度パターンに基づいて前記インバータ部を制御し、前記モータの回転速度を調整する速度調整部とを備え、
前記電力計算部は、前記モータが同じ前記速度パターンを繰り返して回転し続ける場合、前記モータの初回運転における前記速度パターンの出力電力及び前記モータの初回運転以降の前記速度パターンごとの出力電力を計算し、
前記異常検出部は、前記電力計算部により計算された前記モータの初回運転における前記速度パターンの出力電力である出力電力基準値と、前記電力計算部により計算された前記モータの初回運転以降の前記速度パターンごとの出力電力との比率が許容範囲内にあるか否かを判断し、その比率が許容範囲内にないと判断した場合に前記モータの異常を検出することを特徴とするインバータ装置。
【請求項３】
直流電圧を交流電圧に変換してモータに出力するインバータ部と、
前記モータに対する出力電圧を検出する電圧検出回路と、
前記モータに対する出力電流を検出する電流検出回路と、
前記電圧検出回路により検出された前記出力電圧及び前記電流検出回路により検出された前記出力電流から出力電力を計算する電力計算部と、
前記電力計算部により計算された前記出力電力の変化から前記モータの異常を検出する異常検出部と、
前記モータの回転速度が切り替わる速度パターンに基づいて前記インバータ部を制御し、前記モータの回転速度を調整する速度調整部とを備え、
前記電力計算部は、前記モータが同じ前記速度パターンを繰り返して回転し続ける場合、前記モータの初回運転における前記速度パターン内の回転速度ごとの出力電力及び前記モータの初回運転以降の前記速度パターン内の回転速度ごとの出力電力を計算し、
前記異常検出部は、前記電力計算部により計算された前記モータの初回運転における前記速度パターンの回転速度ごとの出力電力である出力電力基準値と、前記電力計算部により計算された前記モータの初回運転以降の前記速度パターンの回転速度ごとの出力電力との比率が許容範囲内にあるか否かを判断し、その比率が許容範囲内にないと判断した場合に前記モータの異常を検出することを特徴とするインバータ装置。
【請求項４】
前記異常検出部は、前記モータの回転速度が切り替えられた場合、その時点の運転回数における前記比率を加味して前記出力電力基準値を変更することを特徴とする請求項１記載のインバータ装置。
【請求項５】
前記異常検出部は、前記速度パターンが変更された場合、その時点の運転回数における前記比率を加味して前記出力電力基準値を変更することを特徴とする請求項２又は３記載のインバータ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、インバータ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
インバータ装置は、通常、過電流トリップや過電圧トリップ、過熱トリップなどの各種のトリップ機能を備えている。このうち過電流トリップは、インバータ装置の出力電流を測定し、モータ短絡などが発生して出力電流が急激に増加した場合、インバータ装置が故障することを防止するため、インバータ回路に供給するゲート信号を止める機能である。
【０００３】
ところが、モータや負荷機械の劣化（例えば、モータのグリス不足や機械部品の摩耗など）によってインバータ装置に対する負荷がやや重くなっただけの場合には、出力電流が過電流保護レベルを超えないため、運転は継続される。これはモータの故障につながる可能性があり、モータや負荷機械の劣化を検出して警告を出すような機能が求められている。
【０００４】
前述の対策としては、出力電流と出力周波数を測定し、その出力周波数に対する出力電流の値が基準を超えた場合に、モータ異常が発生したと判断するインバータ装置が開発されている。また、位置指令、電動機位置、速度指令、電動機速度、トルク及び機械振動のいずれかを周波数解析してモータ異常を検出するインバータ装置も開発されている。
【０００５】
このようなインバータ装置では、通常、モータの安定動作のため、モータに与える出力電力を所定値に保つ必要がある。例えば、インバータ装置に対する入力電圧が下がった場合には、出力電流を上げる必要があり、逆に、インバータ装置に対する入力電圧が上がった場合には、出力電流を下げる必要がある。このため、出力電流は入力電圧の変化に応じて変動することがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−２８８８２９号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６６６８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述の出力電流を用いてモータ異常を検出するインバータ装置では、出力電流が入力電圧の変化により変動するため、出力電流の変動がモータ異常によるものなのか入力電圧の変化によるものなのかを区別することはできず、モータ異常の検出精度が低下してしまう。
【０００８】
また、前述の周波数解析を行ってモータ異常を検出するインバータ装置では、周波数解析に処理時間を要し、その処理時間を短縮するためには高性能な処理装置が必要となるため、コストが増加してしまう。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、モータ異常の検出を安価で精度良く行うことができるインバータ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態に係るインバータ装置は、直流電圧を交流電圧に変換してモータに出力するインバータ部と、モータに対する出力電圧を検出する電圧検出回路と、モータに対する出力電流を検出する電流検出回路と、電圧検出回路により検出された出力電圧及び電流検出回路により検出された出力電流から出力電力を計算する電力計算部と、電力計算部により計算された出力電力の変化からモータの異常を検出する異常検出部と、インバータ部を制御してモータの回転速度を一定にする速度調整部とを備え、電力計算部は、モータが一定速度で回転し続ける場合、モータの初回運転における単位時間の出力電力及びモータの初回運転以降の単位時間ごとの出力電力を計算し、異常検出部は、電力計算部により計算されたモータの初回運転における単位時間の出力電力である出力電力基準値と、電力計算部により計算されたモータの初回運転以降の単位時間ごとの出力電力との比率が許容範囲内にあるか否かを判断し、その比率が許容範囲内にないと判断した場合にモータの異常を検出する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の一形態に係るインバータ装置の概略構成を示す図である。
【図２】単位時間当りの出力電力の変化からモータ異常を検出するモータ異常検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】図２に示すモータ異常検出処理に係るモータ速度制御（周波数制御）を説明するための説明図である。
【図４】一つの速度パターン分の出力電力の変化からモータ異常を検出するモータ異常検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図５】図４に示すモータ異常検出処理に係るモータ速度制御（周波数制御）を説明するための説明図である。
【図６】一つの速度パターン内の回転速度ごとの出力電力の変化からモータ異常を検出するモータ異常検出処理の流れを示すフローチャートである。
【図７】図６に示すモータ異常検出処理に係るモータ速度制御（周波数制御）を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の一形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態に係るインバータ装置１は、主回路２と、その主回路２を制御する制御部３と、各種情報を記憶する記憶部４と、数値や文字などを表示する表示部５と、使用者により入力操作される操作部６とを備えている。
【００１４】
主回路２は、三相交流電源Ａ１から供給される交流電圧を整流して電源線１１、１２間に出力するコンバータ部１３と、電源線１１、１２間に接続された平滑用のコンデンサ１４と、電源線１１、１２間の直流電圧を交流電圧に変換してモータＡ２に供給するインバータ部１５と、そのインバータ部１５の入力側の直流電圧を検出する電圧検出回路１６と、インバータ部１５からモータＡ２に出力される出力電流を検出する複数の電流検出回路１７とを備えている。
【００１５】
コンバータ部１３は、ダイオード１３ａを三相ブリッジ接続することにより構成されている。このコンバータ部１３は整流部として機能する。また、インバータ部１５は、例えばＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などのスイッチング素子１５ａを三相ブリッジ接続すると共に、各スイッチング素子１５ａに対して還流ダイオード１５ｂを並列接続することによって構成されている。
【００１６】
電圧検出回路１６は、電源線１１、１２間の直流電圧を検出するように設けられており、制御部３に電気的に接続されている。また、各電流検出回路１７は三相の相ごとに出力電流を検出するようにそれぞれ設けられており、制御部３に電気的に接続されている。
【００１７】
なお、前述の電圧検出回路１６は、インバータ装置１の出力電圧を検出可能に、すなわち電源線１１、１２間の直流電圧を検出するように設けられているが、これに限るものではなく、例えば、インバータ部１５の出力側の交流電圧を検出するように設けられても良い。
【００１８】
また、前述の電流検出回路１７は、インバータ装置１の出力電流を検出可能に、すなわち三相の相ごとに出力電流を検出するように設けられているが、これに限るものではなく、例えば、三相のうち、二相や一相のみの出力電流を検出しても良いし、また、各ＩＧＢＴに直列に電流検出用抵抗を接続して検出しても良い。
【００１９】
制御部３は、スイッチング素子１５ａ用のゲート信号（ゲート駆動信号）を生成し、その生成したゲート信号をインバータ部１５に供給してインバータ部１５を制御する。この制御部３は、Ｖ／ｆ（電圧／周波数）一定制御に代表されるモータ制御に関する各種の演算を高速に実行可能なＣＰＵ（Central Processing Unit）や時間計測可能なタイマなどを備えている。
【００２０】
特に、制御部３は、モータ制御においてモータＡ２の回転速度（運転周波数）を調整する速度調整部３ａと、電圧検出回路１６により検出された直流電圧及び電流検出回路１７により検出された出力電流とを用いて出力電力を計算する電力計算部３ｂと、その電力計算部３ｂにより計算された出力電力の変化に応じてモータＡ２の異常を検出する異常検出部３ｃとを備えている。
【００２１】
これらの速度調整部３ａや電力計算部３ｂ、異常検出部３ｃは、電気回路などのハードウエアで構成されても良く、あるいは、これらの機能を実行するプログラムなどのソフトウエアで構成されても良い。また、ハードウエア及びソフトウエアの両方の組合せにより構成されても良い。
【００２２】
記憶部４は、各種プログラムや各種データ（例えば、各種設定データや過去のトリップ履歴、累積運転時間）などの各種情報を記憶する。この記憶部４としては、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリなどを用いることが可能である。
【００２３】
表示部５は、運転周波数や出力電流、出力電圧、トリップコードなどの各種情報を表示する。この表示部５としては、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）パネルやＬＣＤ（Liquid Crystal Display）パネルなどを用いることが可能である。
【００２４】
操作部６は、使用者からの入力操作を受け付ける入力部であり、例えば、最高周波数や加速時間、減速時間などの各種設定、さらに速度パターンの選択など、様々な入力操作を受け付ける。この操作部６としては、例えば、ボタン（キー）などの入力デバイスを用いることが可能である。
【００２５】
このようなインバータ装置１では、三相交流電圧がコンバータ部１３によって直流電圧に変換され、コンデンサ１４によって平滑化される。平滑化された直流電圧はインバータ部１５によって任意の三相交流電圧に変換されてモータＡ２に出力され、モータＡ２が駆動される。
【００２６】
このとき、インバータ部１５の入力側の直流電圧は電圧検出回路１６によって検出され、また、インバータ部１５の出力側の各相の出力電流は各電流検出回路１７によってそれぞれ検出され、制御部３に入力される。制御部３は、入力された各値から出力電力を計算し、計算した出力電力の変化からモータ異常の検出を行う。
【００２７】
次に、前述のモータ異常の検出を行うモータ異常検出処理について詳しく説明する。まず、単位時間当りの出力電力の変化からモータ異常を検出するモータ異常検出処理について図２及び図３を参照して説明する。
【００２８】
図２に示すように、電力計算部３ｂは、入力された直流電圧及び出力電流から単位時間Δｔ当りの出力電力Ｐｎを計算し（ステップＳ１）、その後、異常検出部３ｃは、現在の運転が初回運転であるか否かを判断する（ステップＳ２）。
【００２９】
ここで、出力電力Ｐｎに関して、図３に示すように、ｎは単位時間Δｔごとに一つ増加する運転回数（ｎ＝１、２、３、・・・）である。したがって、出力電力Ｐｎは、ｎの増加に伴ってＰ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・というように順次算出されることになる。
【００３０】
なお、図３では、周波数（運転周波数）はＦ１で一定であり、時間経過の途中でＦ２に切り替わり（Ｆ１＜Ｆ２）、そのまま一定になっている。この周波数とモータＡ２の回転速度は比例関係にある。このような周波数は、操作部６に対する使用者の入力操作により記憶部４に予め設定されている。速度調整部３ａは、設定された周波数に基づいてインバータ部１５を制御し、モータＡ２の回転速度を一定に調整する。
【００３１】
図２に戻り、ステップＳ２において、現在の運転が初回運転である（ｎ＝１）と判断すると（ステップＳ２のＹＥＳ）、出力電力Ｐ１を基準値（出力電力基準値）Ｐ０として記憶部４に記憶し（ステップＳ３）、その後、ｎ＝ｎ＋１を計算し（ステップＳ４）、ステップＳ１から処理を繰り返す。
【００３２】
一方、ステップＳ２において、現在の運転が初回運転でない（ｎ≠１）、すなわち二回目以降であると判断すると（ステップＳ２のＮＯ）、現在の運転におけるモータＡ２の回転速度変更（運転周波数変更）の有無を判断する（ステップＳ５）。
【００３３】
ステップＳ５において、モータＡ２の回転速度変更がないと判断すると（ステップＳ５のＮＯ）、出力電力変動率αｎが０．９≦αｎ≦１．１の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ６）。出力電力変動率αｎは、αｎ＝Ｐｎ／Ｐ０（ｎ＝２、３、・・・）で求められる。
【００３４】
なお、前述の許容範囲の下限値である０．９と上限値である１．１は、許容出力電力変動率±１０％とした場合（例示）であり、使用者は操作部６を入力操作することで条件に応じて許容範囲を任意に設定することが可能である。
【００３５】
ステップＳ６において、出力電力変動率αｎが０．９≦αｎ≦１．１の許容範囲内にないと判断すると（ステップＳ６のＮＯ）、モータＡ２の異常発生を検出し、表示部５に警告（アラーム）を表示する（ステップＳ７）。
【００３６】
なお、警告としては、例えば、トリップコードと呼ばれる英数字（どの英数字がモータ異常を示すかは予め決められている）を表示したり、あるいは、表示部５がＬＣＤパネルである場合には、例えば「モータ異常」という文字などを表示したりすることが可能である。
【００３７】
一方、ステップＳ６において、出力電力変動率αｎが０．９≦αｎ≦１．１の許容範囲内にあると判断されると（ステップＳ６のＹＥＳ）、ｎ＝ｎ＋１を計算し（ステップＳ４）、ステップＳ１から処理を繰り返す。
【００３８】
また、ステップＳ５において、モータＡ２の回転速度変更、すなわち運転周波数変更があると判断すると（ステップＳ５のＹＥＳ）、変更直後の出力電力Ｐｎと変更直前の出力電力変動率αｎ-1から変更後の基準値Ｐ０をＰ０＝Ｐｎ／αｎ-1として計算し、記憶部４に記憶する（ステップＳ８）。その後、ｎ＝ｎ＋１を計算し（ステップＳ４）、ステップＳ１から処理を繰り返す。
【００３９】
このようなモータ異常検出処理では、入力された直流電圧及び出力電流から単位時間Δｔ当りの出力電力Ｐｎが計算され、初運転時（ｎ＝１）には基準値Ｐ０＝Ｐ１として記憶される（図３参照）。二回目以降には、出力電力変動率αｎが０．９≦αｎ≦１．１の許容範囲内にあるか否かが判定される。出力電力変動率αｎが前述の許容範囲内にない場合には、インバータの負荷であるモータＡ２の異常と判断され、モータ異常が検出される。これに応じ、表示部５は、警告として、例えば、トリップコードの英数字や「モータ異常」という文字を表示する。
【００４０】
ここで、出力電力ＰｎはモータＡ２の安定動作のため、所定値に保たれている。例えば、インバータ装置１に対する入力電圧の変化により出力電流が変動した場合でも、出力電力Ｐｎは変動せずに一定に維持される。このため、出力電力Ｐｎの変動はモータＡ２の異常に応じたものとなる。この出力電力Ｐｎの変動からモータＡ２の異常を検出することから、モータＡ２の異常を精度良く検出することが可能となる。さらに、モータＡ２の異常発生に応じてその旨を示す警告が使用者に報知されるので、使用者はモータ異常の発生を迅速に把握することができる。
【００４１】
なお、運転周波数（モータＡ２の回転速度）が変更された場合には（図３参照）、変更直後の出力電力Ｐｎと変更直前の出力電力変動率αｎ-1から変更後の基準値Ｐ０がＰ０＝Ｐｎ／αｎ-1として計算されて記憶部４に記憶され、新しい基準値として用いられる。これにより、運転周波数が変更された場合でも、それまでのモータＡ２の劣化度を加味して基準値Ｐ０が再設定されるので、より精度が高いモータ異常の検出を実現することができる。
【００４２】
次に、一つの速度パターン分の出力電力の変化からモータ異常を検出するモータ異常検出処理について図４及び図５を参照して説明する。
【００４３】
図４に示すように、電力計算部３ｂは、入力された直流電圧及び出力電流から一つの速度パターン分の出力電力Ｐｎを計算し（ステップＳ１１）、その後、異常検出部３ｃは、現在の運転が初回運転であるか否かを判断する（ステップＳ１２）。
【００４４】
ここで、出力電力Ｐｎに関して、図５に示すように、ｎは単位時間Δｔ、すなわち一つの速度パターン（運転周波数パターン）ごとに増加する運転回数（ｎ＝１、２、３、・・・）である。したがって、出力電力Ｐｎは、ｎの増加に伴ってＰ１、Ｐ２、Ｐ３、・・・というように順次算出されることになる。
【００４５】
なお、図５では、単位時間Δｔごとに同じ速度パターン（運転周波数パターン）が繰り返される。一つの速度パターンでは、周波数はＦ１からＦ３に切り替わり、Ｆ３からＦ２に切り替わり、周波数が段階的に切り替わる（Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆ３）。この周波数とモータＡ２の回転速度は比例関係にある。このような速度パターンは、操作部６に対する使用者の入力操作により記憶部４に予め設定されている。速度調整部３ａは、単位時間Δｔごとに同じ速度パターンに基づいてインバータ部１５を制御し、モータＡ２の回転速度を調整する。
【００４６】
図４に戻り、ステップＳ１２において、現在の運転が初回運転である（ｎ＝１）と判断すると（ステップＳ１２のＹＥＳ）、出力電力Ｐ１を基準値（出力電力基準値）Ｐ０として記憶部４に記憶し（ステップＳ１３）、その後、ｎ＝ｎ＋１を計算し（ステップＳ１４）、ステップＳ１１から処理を繰り返す。
【００４７】
一方、ステップＳ１２において、現在の運転が初回運転でない（ｎ≠１）、すなわち二回目以降であると判断すると（ステップＳ１２のＮＯ）、現在の運転における速度パターン変更（運転周波数パターン変更）の有無を判断する（ステップＳ１５）。
【００４８】
ステップＳ１５において、速度パターン変更がないと判断すると（ステップＳ１５のＮＯ）、出力電力変動率αｎが０．９≦αｎ≦１．１の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ１６）。出力電力変動率αｎは、αｎ＝Ｐｎ／Ｐ０（ｎ＝２、３、・・・）で求められる。
【００４９】
なお、ここでも前述と同様に、前述の許容範囲の下限値である０．９と上限値である１．１は、許容出力電力変動率±１０％とした場合（例示）であり、使用者は操作部６を入力操作することで条件に応じて許容範囲を任意に設定することが可能である。
【００５０】
ステップＳ１６において、出力電力変動率αｎが０．９≦αｎ≦１．１の許容範囲内にないと判断すると（ステップＳ１６のＮＯ）、モータＡ２の異常発生を検出し、表示部５に警告（アラーム）を表示する（ステップＳ１７）。
【００５１】
なお、ここでも前述と同様に、警告としては、例えば、トリップコードと呼ばれる英数字（どの英数字がモータ異常を示すかは予め決められている）を表示したり、あるいは、表示部５がＬＣＤパネルである場合には、例えば「モータ異常」という文字などを表示したりすることが可能である。
【００５２】
一方、ステップＳ１６において、出力電力変動率αｎが０．９≦αｎ≦１．１の許容範囲内にあると判断されると（ステップＳ１６のＹＥＳ）、ｎ＝ｎ＋１を計算し（ステップＳ１４）、ステップＳ１１から処理を繰り返す。
【００５３】
また、ステップＳ１５において、速度パターン変更、すなわち運転周波数パターン変更があると判断すると（ステップＳ１５のＹＥＳ）、変更直後の出力電力Ｐｎと変更直前の出力電力変動率αｎ-1から変更後の基準値Ｐ０をＰ０＝Ｐｎ／αｎ-1として計算し、記憶部４に記憶する（ステップＳ１８）。その後、ｎ＝ｎ＋１を計算し（ステップＳ１４）、ステップＳ１１から処理を繰り返す。
【００５４】
このようなモータ異常検出処理では、入力された直流電圧及び出力電流から一つの速度パターン分の出力電力Ｐｎが計算され、初運転時（ｎ＝１）には基準値Ｐ０＝Ｐ１として記憶される（図５参照）。二回目以降には、出力電力変動率αｎが０．９≦αｎ≦１．１の許容範囲内にあるか否かが判定される。出力電力変動率αｎが前述の許容範囲内にない場合には、インバータの負荷であるモータＡ２の異常と判断され、モータ異常が検出される。これに応じ、表示部５は、警告として、例えば、トリップコードの英数字や「モータ異常」という文字を表示する。
【００５５】
ここで、出力電力ＰｎはモータＡ２の安定動作のため、所定値に保たれている。例えば、インバータ装置１に対する入力電圧の変化により出力電流が変動した場合でも、出力電力Ｐｎは変動せずに一定に維持される。このため、出力電力Ｐｎの変動はモータＡ２の異常に応じたものとなる。この出力電力Ｐｎの変動からモータＡ２の異常を検出することから、モータＡ２の異常を精度良く検出することが可能となる。さらに、モータＡ２の異常発生に応じてその旨を示す警告が使用者に報知されるので、使用者はモータ異常の発生を迅速に把握することができる。
【００５６】
なお、速度パターン（運転周波数パターン）が変更された場合には（図５参照）、変更直後の出力電力Ｐｎと変更直前の出力電力変動率αｎ-1から変更後の基準値Ｐ０がＰ０＝Ｐｎ／αｎ-1として計算されて記憶部４に記憶され、新しい基準値として用いられる。これにより、速度パターンが変更された場合でも、それまでのモータＡ２の劣化度を加味して基準値Ｐ０が再設定されるので、より精度が高いモータ異常の検出を実現することができる。
【００５７】
次に、一つの速度パターン内の回転速度ごとの出力電力の変化からモータ異常を検出するモータ異常検出処理について図６及び図７を参照して説明する。
【００５８】
図６に示すように、電力計算部３ｂは、入力された直流電圧及び出力電流から一つの速度パターン内の回転速度ごとの出力電力Ｐｎｍを計算し（ステップＳ２１）、その後、異常検出部３ｃは、現在の運転が初回運転であるか否かを判断する（ステップＳ２２）。
【００５９】
ここで、出力電力Ｐｎｍに関して、図７に示すように、ｎは単位時間Δｔ、すなわち一つの速度パターン（運転周波数パターン）ごとに増加する運転回数（ｎ＝１、２、３、・・・）であり、ｍは一つの速度パターン内の一定速度の数である（ｍ＝１、２、３）。したがって、出力電力Ｐｎｍは、ｎ及びｍの増加に伴って、ｎ＝１でＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、ｎ＝２でＰ２１、Ｐ２２、Ｐ２３、・・・というように順次算出されることになる。
【００６０】
なお、図７では、単位時間Δｔごとに同じ速度パターン（運転周波数パターン）が繰り返される。一つの速度パターンでは、周波数はＦ１からＦ３に切り替わり、Ｆ３からＦ２に切り替わり、周波数が段階的に切り替わる（Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆ３）。このとき、周波数がＦ１である時間はＴ１、周波数がＦ２である時間はＴ２、周波数がＦ３である時間はＴ３である。この周波数とモータＡ２の回転速度は比例関係にある。このような速度パターンは、操作部６に対する使用者の入力操作により記憶部４に予め設定されている。速度調整部３ａは、単位時間Δｔごとに同じ速度パターンに基づいてインバータ部１５を制御し、モータＡ２の回転速度を調整する。
【００６１】
図６に戻り、ステップＳ２２において、現在の運転が初回運転である（ｎ＝１）と判断すると（ステップＳ２２のＹＥＳ）、出力電力Ｐ１ｍを基準値（出力電力基準値）Ｐ０ｍとして記憶部４に記憶し（ステップＳ２３）、その後、ｎ＝ｎ＋１を計算し（ステップＳ２４）、ステップＳ２１から処理を繰り返す。なお、ｍは自然数（正の整数）であり、図７ではｍ＝１、２、３である。
【００６２】
一方、ステップＳ２２において、現在の運転が初回運転でない（ｎ≠１）、すなわち二回目以降であると判断すると（ステップＳ２２のＮＯ）、現在の運転における速度パターン変更（運転周波数パターン変更）の有無を判断する（ステップＳ２５）。
【００６３】
ステップＳ２５において、速度パターン変更がないと判断すると（ステップＳ２５のＮＯ）、出力電力変動率αｎｍが０．９≦αｎｍ≦１．１の許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ２６）。出力電力変動率αｎｍは、αｎｍ＝Ｐｎｍ／Ｐ０ｍ（ｎ＝２、３、・・・）で求められる。
【００６４】
なお、ここでも前述と同様に、前述の許容範囲の下限値である０．９と上限値である１．１は、許容出力電力変動率±１０％とした場合（例示）であり、使用者は操作部６を入力操作することで条件に応じて許容範囲を任意に設定することが可能である。
【００６５】
ステップＳ２６において、出力電力変動率αｎｍが０．９≦αｎｍ≦１．１の許容範囲内にないと判断すると（ステップＳ２６のＮＯ）、モータＡ２の異常発生を検出し、表示部５に警告（アラーム）を表示する（ステップＳ２７）。
【００６６】
なお、ここでも前述と同様に、警告としては、例えば、トリップコードと呼ばれる英数字（どの英数字がモータ異常を示すかは予め決められている）を表示したり、あるいは、表示部５がＬＣＤパネルである場合には、例えば「モータ異常」という文字などを表示したりすることが可能である。
【００６７】
一方、ステップＳ２６において、出力電力変動率αｎｍが０．９≦αｎｍ≦１．１の許容範囲内にあると判断されると（ステップＳ２６のＹＥＳ）、ｎ＝ｎ＋１を計算し（ステップＳ２４）、ステップＳ２１から処理を繰り返す。
【００６８】
また、ステップＳ２５において、速度パターン変更、すなわち運転周波数パターン変更があると判断すると（ステップＳ２５のＹＥＳ）、変更直後の出力電力Ｐｎｍと変更直前の出力電力変動率α（ｎ-1）ｍから変更後の基準値Ｐ０ｍをＰ０ｍ＝Ｐｎｍ／α（ｎ-1）ｍとして計算し、記憶部４に記憶する（ステップＳ２８）。その後、ｎ＝ｎ＋１を計算し（ステップＳ２４）、ステップＳ２１から処理を繰り返す。
【００６９】
このようなモータ異常検出処理では、入力された直流電圧及び出力電流から一つの速度パターン内の回転速度（運転周波数パターン内の周波数）ごとの出力電力Ｐｎｍが計算され、初運転時（ｎ＝１）には基準値Ｐ０ｍ＝Ｐ１ｍとして記憶される（図７参照、ｍ＝１、２、３）。すなわち、各周波数Ｆ１、Ｆ３、Ｆ２（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）での出力電力Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３が計算されて、それぞれが基準値Ｐ０１、Ｐ０２、Ｐ０３として記憶される。二回目以降には、出力電力変動率αｎｍが０．９≦αｎｍ≦１．１の許容範囲内にあるか否かが判定される。出力電力変動率αｎｍが前述の許容範囲内にない場合には、インバータの負荷であるモータＡ２の異常と判断され、モータ異常が検出される。これに応じ、表示部５は、警告として、例えば、トリップコードの英数字や「モータ異常」という文字を表示する。
【００７０】
ここで、出力電力ＰｎｍはモータＡ２の安定動作のため、所定値に保たれている。例えば、インバータ装置１に対する入力電圧の変化により出力電流が変動した場合でも、出力電力Ｐｎｍは変動せずに一定に維持される。このため、出力電力Ｐｎｍの変動はモータＡ２の異常に応じたものとなる。この出力電力Ｐｎｍの変動からモータＡ２の異常を検出することから、モータＡ２の異常を精度良く検出することが可能となる。さらに、モータＡ２の異常発生に応じてその旨を示す警告が使用者に報知されるので、使用者はモータ異常の発生を迅速に把握することができる。
【００７１】
なお、速度パターン（運転周波数パターン）が変更された場合には（図７参照）、変更直後の出力電力Ｐｎｍと変更直前の出力電力変動率α（ｎ-1）ｍから変更後の基準値Ｐ０ｍがＰ０ｍ＝Ｐｎｍ／α（ｎ-1）ｍとして計算されて記憶部４に記憶され、新しい基準値として用いられる。これにより、速度パターンが変更された場合でも、それまでのモータＡ２の劣化度を加味して基準値Ｐ０が再設定されるので、より精度が高いモータ異常の検出を実現することができる。
【００７２】
ここで、図７に示すように、速度パターンが変更された場合には、変更された区間Ｔ２の出力電力の基準値Ｐ０２は、変更前の出力電力変動率α（ｎ−１）２＝Ｐ（ｎ−１）２／Ｐ０２と変更直後の出力電力Ｐｎ２からＰ０２＝Ｐｎ２／α（ｎ−１）２として計算され、新しい基準値として記憶される。このとき、基準値Ｐ０１及び基準値Ｐ０３に関しては、速度変更がなかったため、再計算は実行されない。これにより、基準値Ｐ０ｍの再設定に係る計算時間を短縮することが可能となる。
【００７３】
なお、前述の三つのモータ異常検出処理のうちどのモータ異常検出処理を実行するかは、操作部６に対する使用者の入力操作により予め設定されているが、これに限るものではなく、例えば、モータＡ２の回転速度制御に応じ、三つのモータ異常検出処理から自動的に一つのモータ異常検出処理を選択して実行するようにしても良い。
【００７４】
例えば、速度パターンが設定されておらず、所定の回転速度だけが設定されている場合には、三つのモータ異常検出処理から一番目のモータ異常検出処理（図２参照）を自動的に選択して実行する。また、速度パターンが設定されている場合には、三つのモータ異常検出処理から二番目のモータ異常検出処理（図４参照）又は三番目のモータ異常検出処理（図６参照）を自動的に選択して実行する。
【００７５】
以上説明したように、前述の実施形態によれば、モータＡ２に対する出力電圧及び出力電流を検出して出力電力を計算し、その計算した出力電力の変化に応じてモータＡ２の異常を検出する。これにより、出力電流に加え出力電圧が用いられ、出力電力の変化からモータＡ２の異常が検出されることになる。したがって、モータＡ２の異常に応じて変動する出力電力を計算すれば良く、高性能な処理装置を必要とせずに精度良くモータＡ２の異常を検出することが可能となり、その結果、モータ異常の検出を安価で精度良く行うことができる。
【００７６】
また、モータＡ２が一定速度で回転し続ける場合、モータＡ２の初回運転における単位時間の出力電力及びモータＡ２の初回運転以降の単位時間ごとの出力電力を計算し、モータＡ２の初回運転における単位時間の出力電力である出力電力基準値と、モータＡ２の初回運転以降の単位時間ごとの出力電力との比率が許容範囲内にあるか否かを判断し、その比率が許容範囲内にないと判断した場合にモータＡ２の異常を検出する。これにより、モータＡ２が一定速度で回転し続ける場合でも、精度が高いモータ異常の検出を実現することができる。
【００７７】
また、モータＡ２が同じ速度パターンを繰り返して回転し続ける場合、モータＡ２の初回運転における速度パターンの出力電力及びモータＡ２の初回運転以降の速度パターンごとの出力電力を計算し、モータＡ２の初回運転における速度パターンの出力電力である出力電力基準値と、モータＡ２の初回運転以降の速度パターンごとの出力電力との比率が許容範囲内にあるか否かを判断し、その比率が許容範囲内にないと判断した場合にモータＡ２の異常を検出する。これにより、モータＡ２が同じ速度パターンを繰り返して回転し続ける場合でも、精度が高いモータ異常の検出を実現することができる。
【００７８】
また、モータＡ２が同じ速度パターンを繰り返して回転し続ける場合、モータＡ２の初回運転における速度パターン内の回転速度ごとの出力電力及びモータＡ２の初回運転以降の速度パターン内の回転速度ごとの出力電力を計算し、モータＡ２の初回運転における速度パターンの回転速度ごとの出力電力である出力電力基準値と、モータＡ２の初回運転以降の速度パターンの回転速度ごとの出力電力との比率が許容範囲内にあるか否かを判断し、その比率が許容範囲内にないと判断した場合にモータＡ２の異常を検出する。これにより、モータＡ２が同じ速度パターンを繰り返して回転し続ける場合、速度パターン内の回転速度ごとの出力電力の変化に応じてモータ異常を検出するため、より精度が高いモータ異常の検出を実現することができる。
【００７９】
また、モータＡ２の回転速度が切り替えられた場合、あるいは、速度パターンが変更された場合、その時点の運転回数における前述の比率を加味して出力電力基準値を変更することから、それまでのモータＡ２の劣化度を加味して出力電力基準値が再設定されるので、より精度が高いモータ異常の検出を実現することができる。
【００８０】
なお、前述の実施形態においては、出力電力基準値と出力電圧との比率が許容範囲内にあるか否かを判断することによってモータＡ２の異常を検出しているが、これに限るものではなく、例えば、出力電力基準値と出力電圧との差分が許容範囲内にあるか否かを判断することによってモータＡ２の異常を検出するようにしても良い。ただし、比率を用いた方がモータＡ２の異常をより精度良く検出することが可能であるため望ましい。
【００８１】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８２】
１…インバータ装置、３ａ…速度調整部、３ｂ…電力計算部、３ｃ…異常検出部、１５…インバータ部、１６…電圧検出回路、１７…電流検出回路、Ａ２…モータ
【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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