(57)【要約】【課題】内蔵された冷却ファンの故障を検出したとき直ちに停止することなく、駆動機器の安全とパワー半導体素子などの寿命を確保しながらモータを駆動させるモータ駆動装置を提供する。【解決手段】冷却ファン３が正常であるとき、マイコン４はパワー半導体素子１の検出温度が保護レベル数値１以下であれば、モータの駆動を許可し、保護レベル数値１を超えたときは、異常と判断してモータの駆動を停止する。冷却ファンの故障を検出したとき、上位制御装置に対し冷却ファン３の停止を警告する警告信号６を発すると同時に、マイコン４は保護レベル数値２に切り替える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動するパワー半導体素子と、前記パワー半導体素子の温度を検出する温度検出手段と、前記パワー半導体素子を冷却する故障検出手段を有した冷却ファンと、前記パワー半導体素子の寿命を確保する保護温度設定値をあらかじめ複数記憶した記憶手段と、前記冷却ファンの状態に応じて保護温度設定値を切り替える切替手段と、前記保護温度設定値を超えたときにモータの駆動を停止する保護手段とを備え、前記冷却ファンが正常回転しているときは、保護温度設定値の中から最小値（初期値）を選択し、初期値を超えたときにモータの駆動を停止し、冷却ファンの故障を検出したときは、上位制御装置に対し警告信号を発しながら、保護温度設定値を初期値より高い値に切り替えてモータ駆動を許可するモータ駆動装置。
【請求項２】
冷却ファンｎ個に対して保護温度設定値をあらかじめｎ＋１個設定しておき、故障した冷却ファンの数に応じて保護温度設定値を切り替える請求項１に記載のモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、産業分野などに使用されるインバータ、サーボアンプに内蔵した冷却ファンの故障によるモータ駆動装置の停止回避に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、モータ駆動装置の小型化の進展に伴いパワー半導体素子などの加熱防止のために冷却ファンを内蔵することが一般的に実施されている。
【０００３】
しかしながら一般的に冷却ファンは短寿命部品であり、冷却ファンの寿命がモータ駆動装置の寿命を支配する。
【０００４】
そのため、モータ駆動装置の周囲温度が低い場合などパワー半導体素子の温度が低い時は、冷却ファンを停止または回転数を低下させるなどの手段で冷却ファンの長寿命化することが実施されてきた（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平９−１１７１５８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら冷却ファンが故障などで停止した場合、モータ駆動装置が直ちにモータ駆動を禁止する保護措置を取ると、そのモータ駆動装置を組み込んだ生産機械や産業機械などの稼動を停止することとなり、大きな経済的損失が発生するなどの課題があった。
【０００７】
また、冷却ファンが故障で停止した時にモータ駆動を継続すると、パワー半導体素子の温度が保護温度設定値に容易に達するため、モータの駆動を停止することとなる。一方、最初から保護温度設定値を高く設定すると、パワー半導体素子などの寿命が短縮され、さらに被害が拡大する可能性があった。
【０００８】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、モータ駆動装置に内蔵された冷却ファンの故障を検出したとき直ちに停止することなく、駆動機器の安全とパワー半導体素子などの寿命を確保しながらモータを駆動させるモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために本発明は、モータを駆動するパワー半導体素子と、前記パワー半導体素子の温度を検出する温度検出手段と、前記パワー半導体素子を冷却する故障検出手段を有した冷却ファンと、前記パワー半導体素子の寿命を確保する保護温度設定値をあらかじめ複数記憶した記憶手段と、前記冷却ファンの状態に応じて保護温度設定値を切り替える切替手段と、前記保護温度設定値を超えたときにモータの駆動を停止する保護手段とを備え、前記冷却ファンが正常回転しているときは、保護温度設定値の中から最小値（初期値）を選択し、初期値を超えたときにモータの駆動を停止し、冷却ファンの故障を検出したときは、上位制御装置に対し警告信号を発しながら、保護温度設定値を初期値より高い値に切り替えてモータ駆動を許可するので、パワー半導体素子の寿命を確保しながらモータを駆動させることができ、生産機械などの稼動を一定期間継続することが可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
上記の課題を解決するために請求項１に記載のモータ駆動装置は、冷却ファンが正常回転しているときは、保護温度設定値の中から最小値（初期値）を選択し、初期値を超えたときにモータの駆動を停止し、冷却ファンの故障を検出したときは、上位制御装置に対し警告信号を発しながら、保護温度設定値を初期値より高い値に切り替えてモータ駆動を許可するため、冷却ファンが故障で停止しても、パワー半導体素子の短期寿命を確保しながらモータを駆動することができる。
【００１１】
また、請求項２に記載のモータ駆動装置は、冷却ファンｎ個に対して保護温度設定値をあらかじめｎ＋１個設定しておき、故障した冷却ファンの数に応じて保護温度設定値を切り替えるものであり、より駆動機器の安全とパワー半導体素子の短期寿命を確保しながらモータ駆動装置を運転することができる。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。
【００１３】
（実施例１）
実施例１は、冷却ファンが１つ搭載されたモータ駆動装置である。
【００１４】
図１において、ダイオードおよびＩＧＢＴなどからなるパワー半導体素子１は、入力された交流電源を直流に変換したのち、電圧や電流および周波数を制御しモータを駆動する。
【００１５】
パワー半導体素子１はヒートシンク２に取り付けられ、冷却ファン３にて冷却される。この冷却ファン３は故障検出手段を有しており、モータ制御用のマイコン４に入力される。また、サーミスタなどからなる温度検出手段５にてパワー半導体素子１の温度を検出しマイコン４に入力される。
【００１６】
マイコン４には、パワー半導体素子１の安全を確保する保護温度設定値をあらかじめ冷却ファン３の台数ｎに応じてｎ＋１段階で記憶させており、冷却ファン３の故障状況に応じて保護温度設定値を切り替える。以下、図２のフローチャートを併用して説明する。
【００１７】
まず、冷却ファン３が正常回転しているとき、マイコン４は保護温度設定値として保護レベル数値１（初期値）を選択する。パワー半導体素子１の温度が保護レベル数値１以下であれば、モータの駆動を許可し、保護レベル数値１を超えれば、異常と判断してモータの駆動を停止する。
【００１８】
この保護レベル数値１は、半導体素子のジャンクション温度上限１５０℃や電解コンデンサなど有寿命部品の温度上限を長期寿命が期待できるように冷却ファン３により低減させた値に決定され、一般に９０℃程度に設定する。
【００１９】
次に、冷却ファン３の故障を検出したとき、上位制御装置に対し冷却ファンの停止を警告する警告信号６を発すると同時に、マイコン４は保護レベル数値１よりも高い値の保護レベル数値２に切り替える。
【００２０】
この保護レベル数値２は、長期の寿命を期待せずに、パワー半導体素子１の破壊などモータ駆動装置の動作上課題が生じない設定値とする。本実施例では１２０℃程度に設定する。
【００２１】
さらに、保護レベル数値２を超えた場合はモータの駆動を停止するが、保護レベル数値１でモータ駆動した場合に比べて、モータの駆動を一定期間継続できる可能性が高くなり、冷却ファンの故障と同時に生産機械を緊急停止することなく、安全に稼動できる。また、機械の稼動に支障がない時に冷却ファンの交換などの保守を行うことが可能となる。
【００２２】
また、上位制御装置がモータ駆動装置の稼動率を低く抑える措置を講じれば、冷却ファンモータ３が故障した場合であっても、モータ駆動装置の温度上昇を抑制でき生産機械の稼動を長期化できる。
【００２３】
なお、モータ駆動装置以外にも同じようにパワー半導体素子と冷却ファンを搭載する溶接機や無停電電源などの機器にも本発明を適用することができる。
【００２４】
（実施例２）
実施例２は、冷却ファンが２つ搭載されたモータ駆動装置で、あらかじめ３つの保護温度設定値を記憶している。
【００２５】
図示はしないが、２つの冷却ファンがともに正常である場合、マイコンは保護温度設定値として保護レベル数値１（初期値）を採用し、１つの冷却ファンの故障を検出した場合には、保護レベル数値２に切り替える。さらに２つの冷却ファンの故障を検出した場合、保護レベル数値３に切り替える。
【００２６】
例えば、保護レベル数値１を９０℃とし、保護レベル数値２を１０５℃、保護レベル数値３を１２０℃とする。これにより１つの冷却ファンが故障した場合は、２つの冷却ファンが故障した場合より長期の寿命が期待でき、冷却ファンの故障が発生した後のモータ制御装置の交換など保守作業までの期間を長期化することができる。
【００２７】
なお、冷却ファンをｎ個備えたモータ制御装置では、保護温度設定値を９０℃から１２０℃の範囲をｎ＋１段階に設定すればよく、何台でもあっても同様に実施できる。
【００２８】
【発明の効果】
上記の実施例から明らかなように本発明によれば、冷却ファンの故障を検出したときモータ駆動装置は、パワー半導体素子の寿命を確保した上でモータを駆動する。
【００２９】
これにより生産機械の緊急停止を防止し、稼動損を減らすことができる。また、冷却ファンがｎ台のとき、保護温度設定値をｎ＋１段階に設定することで、さらに安全に生産機械などの稼動を継続することができ、稼動に支障がない時にモータ駆動装置の保守を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１におけるモータ制御装置のブロック図
【図２】本発明の実施例１におけるフローチャート
【符号の説明】
１  パワー半導体素子
２  ヒートシンク
３  冷却ファン
４  マイコン（記憶手段、切替手段）
５  温度検出手段
６  警告信号
７  電源
８  モータ
【図１】
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【図２】
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