WO2022264314A1 - モータの絶縁抵抗値を計算するモータ駆動装置 - Google Patents

Abstract

モータ駆動装置は、測定用抵抗の端子間電圧の測定値と測定用抵抗の抵抗値とに基づいてモータの絶縁抵抗値を検出する絶縁抵抗値検出部と、測定用抵抗の端子間電圧の測定値と推定値との誤差に基づいて、モータの絶縁抵抗値を検出する絶縁抵抗値検出部の故障の有無を判定する故障判定部を備える。

Description

モータの絶縁抵抗値を計算するモータ駆動装置

　本発明は、モータの絶縁抵抗値を計算するモータ駆動装置に関する。

　工作機械などに設けられるサーボモータでは、経年的な油の侵入等により、モータコイル（巻線）の大地に対する絶縁抵抗の抵抗値（絶縁抵抗値）が低下する。モータコイルの絶縁抵抗値が低下すると、モータとモータ駆動装置と大地とからなる閉回路に漏洩電流が流れる。通常のモータ駆動電流に加えて漏洩電流がモータ駆動装置内に流れることで、サーボアンプが過電流検出動作を行ったり、入力段に設けられたブレーカが落ちたりする。その結果、当該モータが設けられた工作機械は緊急停止してしまう。このような緊急停止があると、原因究明のために長期間にわたって工作機械を停止させることもあり、効率が落ちる。このため、モータの絶縁抵抗値を測定する作業はモータ駆動装置の運用上欠かせない。

　例えば、スイッチを介して交流電源から供給された電力を整流回路で整流し、かつコンデンサで平滑化する電源部と、該電源部からの直流電圧を交流に変換してモータを駆動するモータ駆動アンプを備えたモータ駆動装置によって駆動されるモータの絶縁抵抗劣化検出方法であって、前記スイッチをオフとし、モータの運転を停止した後、前記コンデンサの一端を大地に接続すると共に他端とモータコイル間を接続し、コンデンサ、モータコイルおよび大地で形成される閉回路に流れる電流を検出してモータの絶縁抵抗劣化を検出するようにしたことを特徴とするモータの絶縁抵抗劣化検出方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

　例えば、スイッチを介して交流電源から供給された交流電圧を整流回路で直流電圧に整流し、整流された直流電圧をコンデンサで平滑化する電源部と、上アーム及び下アームスイッチング素子を用いて前記電源部からの直流電圧を交流電圧に変換してモータを駆動するモータ駆動アンプ部と、前記電源部の電圧を測定する電源電圧測定部と、前記コンデンサの一端を大地に接続する接点部、及び前記コンデンサの他端とモータコイルとの間に設けられた電流検出部を備え、前記スイッチをオフ状態とし、前記接点部をオン状態として、前記電流検出部を用いて前記接点部、前記コンデンサ、前記モータコイル、及び大地で形成される閉回路から得られる検出信号に基づいてモータの絶縁抵抗の劣化の有無を検出する絶縁抵抗劣化検出部と、前記接点部をオン状態からオフ状態とし、前記モータ駆動アンプ部の上アームもしくは下アームのスイッチング素子を任意にスイッチングさせ、前記絶縁抵抗劣化検出部における前記検出信号と前記電源電圧測定部で測定された電圧値に基づいて、前記絶縁抵抗劣化検出部の故障の有無を検出する故障検出部と、を備えることを特徴とするモータの絶縁抵抗劣化検出部の故障検出機能を備えたモータ駆動装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

　例えば、交流電源を整流する整流回路を有するコンバータ部と、該整流回路の出力を平滑化する平滑コンデンサと、該コンバータ部からの直流を交流に変換して複数のモータをそれぞれ駆動する複数のインバータ部を具備するモータ駆動装置に接続されるモータの絶縁劣化を検出する装置であって、絶縁劣化検出時において、導通することによって前記平滑コンデンサの一端を接地する１つの第１のスイッチと、前記平滑コンデンサの両端の電圧を測定する１つの電圧検出部と、絶縁劣化検出時において、導通することによって前記平滑コンデンサの他端を前記複数のモータの巻線にそれぞれ接続する複数の第２のスイッチと、前記第１のスイッチおよび前記複数の第２のスイッチが導通することにより前記複数のモータの各々の絶縁抵抗を経て流れる前記平滑コンデンサの放電電流をそれぞれ検出する複数の電流検出部と、前記電圧検出部が検出する電圧と前記複数の電流検出部の各々が検出する電流とから、前記複数のモータの各々の絶縁抵抗を算出する複数の絶縁抵抗算出部とを具備するモータの絶縁劣化検出装置であって、前記１つの第１のスイッチおよび前記１つの電圧検出部は前記コンバータ部に設けられ、前記複数の第２のスイッチ、前記複数の電流検出部、および前記複数の絶縁抵抗算出部は前記複数のインバータ部にそれぞれ設けられ、前記１つの電圧検出部が検出した電圧値と、前記１つの第１のスイッチをオンするタイミングを通知する信号とを前記コンバータ部から、前記複数のインバータ部へ伝達する通信手段を具備し、前記複数のインバータ部のそれぞれにおいて同一のタイミングで一斉に、前記第２のスイッチによる接続、電流検出部による電流の検出、および絶縁抵抗算出部による絶縁抵抗の算出が行われることを特徴とした、モータの絶縁劣化検出装置が知られている（例えば、特許文献３参照。）。

　例えば、第１のスイッチを介して交流電源から供給される交流電圧を直流電圧に整流する整流回路と、前記整流回路によって整流された直流電圧をコンデンサで平滑化する電源部と、前記電源部によって平滑化された直流電圧を半導体スイッチング素子のスイッチング動作により交流電圧に変換してモータを駆動するインバータ部と、前記モータのコイルに一端を接続し、前記コンデンサの一方の端子に他端を接続した抵抗器に流れる電流値を測定する電流検出部と、前記コンデンサの両端の電圧値を測定する電圧検出部と、前記コンデンサの他方の端子を接地する第２のスイッチと、モータの運転を停止し、前記第１のスイッチをオフし、かつ、前記第２のスイッチをオフした状態とオンした状態の２つの状態において測定された２組の前記電流値及び前記電圧値を用いて、モータのコイルと大地との間の抵抗であるモータの絶縁抵抗値を検出する絶縁抵抗検出部と、を有することを特徴とするモータ駆動装置が知られている（例えば、特許文献４参照。）。

　例えば、交流電源と負荷との間に配され、前記交流電源からの交流電圧を直流電圧に変換する整流回路と、前記整流回路の後段に接続されて前記負荷を駆動するインバータと、を含む電気機器のＰ母線及びＮ母線のいずれか一方と、前記インバータと前記負荷とを接続する出力線との間に接続される絶縁検出器であって、検出抵抗と分圧抵抗とが直列に接続されて構成される抵抗器と、該抵抗器に並列接続された、前記検出抵抗よりもインピーダンスが低いコンデンサと、前記分圧抵抗で分圧された前記検出抵抗の電圧を検出することで前記絶縁検出器の両端の電圧値を測定する電圧検出器とを備え、前記電圧検出器で測定された前記絶縁検出器の両端の電圧値から、前記負荷と対地又は筐体との間の絶縁抵抗を前記交流電源から分断されることなく検出することを特徴とする絶縁検出器が知られている（例えば、特許文献５参照。）。

特許第４５５４５０１号公報 特許第５８３２５７８号公報 特許第４５６５０３６号公報 特許第５７８８５３８号公報 特開２０１７－１４２２６９号公報

　モータの絶縁抵抗検出回路が故障すると、絶縁抵抗値を正確に測定することができない。絶縁抵抗検出回路自体の故障を検出する故障検出回路を設けたとしても、故障検出回路が絶縁抵抗検出回路の故障を検出するに至るまでの間に絶縁抵抗検出回路は経年劣化によりその測定誤差が徐々に大きくなり、絶縁抵抗値の正確な測定が次第に難しくなる。したがって、モータの絶縁抵抗値を検出する回路の故障を的確に検出しつつモータの絶縁抵抗値を正確に検出できる技術が望まれている。　

　本開示の一態様によれば、モータ駆動装置は、交流電源からの電路を開閉する第１のスイッチと、閉状態にある第１のスイッチを介して交流電源から供給された交流電圧を整流回路で直流電圧に整流し、整流された直流電圧をコンデンサで平滑化する電源部と、上アーム及び下アームのスイッチング素子を用いて電源部からの直流電圧をモータ駆動用の交流電圧に変換してモータに供給するモータ駆動アンプ部と、電源部の電圧の測定値を取得する第１の電圧測定部と、閉状態のときにコンデンサの一端を大地に接続し開状態のときにコンデンサの一端を大地に接続しない第２のスイッチと、コンデンサの他端とモータコイルとの間に設けられた測定用抵抗と、測定用抵抗の端子間電圧の測定値を取得する第２の電圧測定部と、第１のスイッチを開状態としかつ第２のスイッチを閉状態とすることで第２のスイッチ、コンデンサ、測定用抵抗、モータコイル、及び大地を含む第１の閉回路を構成したときにおいて、第１の電圧測定部により取得された電源部の電圧の測定値と第２の電圧測定部により取得された測定用抵抗の端子間電圧の測定値と測定用抵抗の抵抗値とに基づいて、モータの絶縁抵抗値を計算する計算部と、を有する絶縁抵抗値検出部と、第１のスイッチ及び第２のスイッチを開状態としかつモータ駆動アンプ部の上アームまたは下アームのスイッチング素子を任意にスイッチングさせることでコンデンサ及び測定用抵抗を含む第２の閉回路を構成したときにおいて、第１の電圧測定部により取得された電源部の電圧の測定値と測定用抵抗の抵抗値とに基づいて、測定用抵抗の端子間電圧の推定値を計算する電圧推定部と、第２の閉回路を構成したときにおいて第２の電圧測定部により取得された測定用抵抗の端子間電圧の測定値と電圧推定部により計算された測定用抵抗の端子間電圧の推定値との誤差を検出する誤差検出部と、誤差検出部により検出された誤差に基づいて、絶縁抵抗値検出部の故障の有無を判定する故障判定部と、を備える。

　本開示の一態様によれば、モータの絶縁抵抗値を検出する回路の故障を的確に検出しつつモータの絶縁抵抗値を正確に検出できるモータ駆動装置を実現することができる。

本開示の一実施形態によるモータ駆動装置を示す図である。 本開示の一実施形態によるモータ駆動装置において絶縁抵抗値検出部の故障の有無の判定処理を実行する際に構成される第２の閉回路を説明する図である。 本開示の一実施形態によるモータ駆動装置における絶縁抵抗値検出部の故障の有無の判定処理の動作フローを示すフローチャートである。 本開示の一実施形態によるモータ駆動装置において絶縁抵抗値検出部による絶縁抵抗値検出処理を実行する際に構成される第１の閉回路を説明する図である。 本開示の一実施形態によるモータ駆動装置における絶縁抵抗値検出部による絶縁抵抗値検出処理の動作フローを示すフローチャート（その１）である。 本開示の一実施形態によるモータ駆動装置における絶縁抵抗値検出部による絶縁抵抗値検出処理の動作フローを示すフローチャート（その２）である。 第１の閉回路に関連する部分を示した回路図である。 本開示の一実施形態によるモータ駆動装置の変形例を示す図である。 本開示の一実施形態によるモータ駆動装置の変形例における絶縁抵抗値検出部の故障の有無の判定処理の動作フローを示すフローチャートである。

　以下図面を参照して、モータの絶縁抵抗値を計算するモータ駆動装置について説明する。各図面において、同様の部材には同様の参照符号が付けられている。また、理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。また、図面に示される形態は実施するための一つの例であり、図示された形態に限定されるものではない。

　図１は、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置を示す図である。

　一例として、交流電源２に接続されたモータ駆動装置１により、モータ３を制御する場合について示す。なお、本実施形態においては、モータ３の種類は特に限定されず、例えば誘導モータであっても同期モータであってもよい。また、交流電源２及びモータ３の相数は本実施形態を特に限定するものではなく、例えば三相であっても単相であってもよい。モータ３が設けられる機械には、例えば工作機械、ロボット、鍛圧機械、射出成形機、産業機械、各種電化製品、電車、自動車、航空機などが含まれる。また、交流電源２の一例を挙げると、三相交流４００Ｖ電源、三相交流２００Ｖ電源、三相交流６００Ｖ電源、単相交流１００Ｖ電源などがある。図示の例では、交流電源２及びモータ３をそれぞれ三相としている。

　モータ３のモータコイル（巻線）と大地との間には、絶縁抵抗４が存在する。絶縁抵抗４の抵抗値である絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］は、劣化がない場合は無限大であり、劣化が進むにつれ、無限大から、数ＭΩ、数百ｋΩ、・・・といった具合に徐々に低下する。本開示の一実施形態によるモータ駆動装置１は、モータ３の絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］を検出する機能と、当該絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］を検出する機能の故障の有無を判定する機能とを有する。

　図１に示すように、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置１は、第１のスイッチ１１と、電源部１２と、モータ駆動アンプ部１３と、第１の電圧測定部１４と、絶縁抵抗値検出部１５と、電圧推定部１６と、誤差検出部１７と、故障判定部１８と、を備える。

　第１のスイッチ１１は、交流電源２と電源部１２内の整流回路２１との間の電路を開閉する。第１のスイッチ１１による電路の開閉は、例えば、絶縁抵抗値検出部１５内の制御部３０によって制御されるが、これに代えて、絶縁抵抗値検出部１５の外部に設けられた演算処理装置からなる任意の制御部（図示せず）によって制御されてもよい。第１のスイッチ１１は、例えば電磁接触器にて構成される。交流電源２から電源部１２内の整流回路２１への電路の閉状態は、電磁接触器である第１のスイッチ１１の接点が閉成することにより実現され、交流電源２から電源部１２内の整流回路２１への電路の開状態は、電磁接触器である第１のスイッチ１１の接点が開離することにより実現される。なお、第１のスイッチ１１については、交流電源２からの電路を開閉することができるものであれば、電磁接触器に代えて、例えばリレーや半導体スイッチング素子などであってもよい。

　電源部１２とモータ駆動アンプ部１３とは、ＤＣリンクを介して接続される。「ＤＣリンク」とは、電源部１２の直流出力側とモータ駆動アンプ部１３の直流入力側とを電気的に接続する回路部分のことを指し、「ＤＣリンク部」、「直流リンク」、「直流リンク部」または「直流中間回路」などとも称されることもある。

　電源部１２は、整流回路２１及びコンデンサ２２を有し、開状態にある第１のスイッチ１１を介して交流電源２から供給された交流電圧を整流回路２１で直流電圧に整流し、整流された直流電圧をコンデンサ２２で平滑化して出力する。

　電源部１２内の整流回路２１は、交流電圧を直流電圧に変換することができるものであればよく、例えば、ダイオード整流回路、１２０度通電型整流回路、あるいは内部にスイッチング素子を備えるＰＷＭスイッチング制御方式の整流回路などがある。整流回路２１は、交流電源２が三相交流電源である場合は三相のブリッジ回路として構成され、交流電源２が単相交流電源である場合は単相ブリッジ回路で構成される。整流回路２１がＰＷＭスイッチング制御方式の整流回路である場合は、スイッチング素子及びこれに逆並列に接続されたダイオードのブリッジ回路からなる。この場合、スイッチング素子の例としては、ＩＧＢＴ、サイリスタ、ＧＴＯ（ゲートターンオフサイリスタ）、トランジスタなどがあるが、スイッチング素子の種類自体は本実施形態を限定するものではなく、その他のスイッチング素子であってもよい。

　電源部１２内のコンデンサ２２は、整流回路２１が出力する直流電圧を平滑化する機能とともにＤＣリンクにおいて直流電力を蓄積する機能を有する。コンデンサ２２は、平滑コンデンサまたはＤＣリンクコンデンサなどとも称されることもある。コンデンサ２２の例としては、例えば電解コンデンサやフィルムコンデンサなどがある。

　また、コンデンサ２２の両極端子には第１の電圧測定部１４が接続されている。第１の電圧測定部１４は、コンデンサ２２に印加される電圧である電源部１２の（直流）電圧の測定値を取得する測定回路である。

　モータ駆動アンプ部１３は、スイッチング素子及びこれに逆並列に接続されたダイオードからなる組が上アーム及び下アームに設けられたブリッジ回路にて構成されるインバータを有する。図示の例では、モータ３を三相交流モータとしたので、モータ駆動アンプ部１３内のインバータは三相ブリッジ回路で構成される。Ｕ相の上アームのスイッチング素子をＳ_u1、Ｕ相の下アームのスイッチング素子をＳ_u2、Ｖ相の上アームのスイッチング素子をＳ_v1、Ｖ相の下アームのスイッチング素子をＳ_v2、Ｗ相の上アームのスイッチング素子をＳ_w1、Ｗ相の下アームのスイッチング素子をＳ_w2とする。

　モータ駆動アンプ部１３は、上位制御装置（図示せず）からのＰＷＭスイッチング指令により上アーム及び下アームのスイッチング素子のオンオフ動作が制御されることで、電力変換動作を行う。すなわち、モータ駆動アンプ部１３は、上アーム及び下アームのスイッチング素子がオンオフ動作されることで、ＤＣリンクにおける直流電圧をモータ駆動用の交流電圧に変換してモータ３へ供給するとともにモータ回生時にはモータ３で回生された交流電圧を直流電圧に変換してＤＣリンク側へ戻す。また、本開示の一実施形態では、モータ駆動アンプ部１３内の上アーム及び下アームのスイッチング素子のオンオフ動作は、絶縁抵抗値検出部１５の制御部３０によっても制御されるが、その詳細については後述する。

　絶縁抵抗値検出部１５は、モータ３のモータコイル（巻線）と大地との間の絶縁抵抗４の抵抗値である絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］を検出する。絶縁抵抗値検出部１５は、制御部３０と、第２のスイッチ３１と、測定用抵抗３２と、第２の電圧測定部３３と、計算部３４と、補正値生成部３５と、補正部３６と、を有する。絶縁抵抗値検出部１５によるモータ３の絶縁抵抗４についての絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］の検出は、第１のスイッチ１１を開状態としかつ第２のスイッチ３１を閉状態とし、モータ駆動アンプ部１３内のスイッチング素子を全てオフにすることで得られる第１の閉回路に関して得られる各種データを用いて行われる。第１の閉回路は、第２のスイッチ３１と、コンデンサ２２と、測定用抵抗３２と、モータ３のモータコイルと、大地とを含む絶縁抵抗値検出用閉回路である。

　絶縁抵抗値検出部１５内の第２のスイッチ３１は、一方の端子に分圧抵抗３８が接続されており、他方の端子に分圧抵抗３９が接続されている。分圧抵抗３８は、一方の端子が電源部１２内の整流回路２１とコンデンサ２２とを結ぶ正側電力線に接続されている。分圧抵抗３９は、一方の端子が大地に接続されている。第２のスイッチ３１は、その開閉により接地が制御されるものであり、すなわち、閉状態のときにコンデンサ２２の正側端子を大地に接続し、開状態のときに前記コンデンサの一端を大地に接続しない。第２のスイッチ３１の開閉は、制御部３０によって制御される。第２のスイッチ３１は、例えば、リレー、半導体スイッチング素子、あるいは電磁接触器などにて構成される。

　測定用抵抗３２は、コンデンサ２２の負側端子とモータ３のモータコイルとの間に設けられる。より詳しくは、測定用抵抗３２の一方の端子は、モータ駆動アンプ部１３の負側電力線を介してコンデンサ２２の負側端子に接続される。測定用抵抗３２の他方の端子は、分圧抵抗３７を介して、モータ駆動アンプ部１３とモータ３のモータコイルとを結ぶ１相分の電力線に接続される。図示の例では、一例として、測定用抵抗３２の他方の端子は、モータ駆動アンプ部１３とモータ３のＵ相モータコイルとを結ぶＵ相の電力線に接続されている。第２の電圧測定部３３は、測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値を取得する測定回路である。例えば、測定用抵抗３２と第２の電圧測定部３３と分圧抵抗３７とからなる絶縁アンプによって構成すればよい。分圧抵抗３７は、当該絶縁アンプへの入力電圧を適切な範囲内に収めるよう調整するために設けられるものである。

　補正値生成部３５は、後述する故障判定部１８により絶縁抵抗値検出部１５の故障無しと判定された際に用いられた誤差検出部１７により検出された誤差に基づいて、補正値を生成する。

　補正部３６は、第１の閉回路を構成したときに第２の電圧測定部３３により取得された測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値を、補正値生成部３５により生成された補正値を用いて補正することで、測定用抵抗３２の端子間電圧の補正後の測定値を生成する。補正部３６により生成された測定用抵抗３２の端子間電圧の補正後の測定値は、計算部３４によるモータ３の絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］の計算に用いられる。

　計算部３４は、第２のスイッチ３１、コンデンサ２２、測定用抵抗３２、モータ３のモータコイル、及び大地を含む第１の閉回路を構成したときにおいて、第１の電圧測定部１４により取得された電源部１２の電圧の測定値と補正部３６により生成された測定用抵抗３２の端子間電圧の補正後の測定値と測定用抵抗３２の抵抗値とに基づいて、モータ３の絶縁抵抗４についての絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］を計算する。計算部３４による絶縁抵抗値の計算処理の詳細については後述する。

　絶縁抵抗値検出部１５により検出されたモータ３の絶縁抵抗値は、表示部（図示せず）に送られ、表示部は、「モータ３の絶縁抵抗値」を作業者に通知する表示を行う。表示部の例としては、単体のディスプレイ装置、モータ駆動装置１に付属のディスプレイ装置、上位制御装置（図示せず）に付属のディスプレイ装置、並びに、パソコン及び携帯端末に付属のディスプレイ装置などがある。また例えば、絶縁抵抗値検出部１５により検出されたモータ３の絶縁抵抗値は、アラーム出力部（図示せず）に送られ、アラーム出力部は、モータ３の絶縁抵抗値が所定の値を下回った場合は、絶縁抵抗劣化アラームを出力するようにしてもよい。アラーム出力部から出力された絶縁抵抗劣化アラームは、例えばＬＥＤやランプなどの発光機器（図示せず）に送られ、発光機器は絶縁抵抗劣化アラーム受信時に発光することで、作業者に「モータ３の絶縁抵抗４の劣化」を通知する。また例えば、アラーム出力部から出力された絶縁抵抗劣化アラームは、例えば音響機器（図示せず）に送られ、音響機器は絶縁抵抗劣化アラーム受信時に例えば音声、スピーカ、ブザー、チャイムなどのような音を発することで、作業者に「モータ３の絶縁抵抗４の劣化」を通知する。これにより、作業者は、モータ３の絶縁抵抗値やモータ３の絶縁抵抗４の劣化を確実かつ容易に把握することができ、モータ３を交換したり、モータ３を分解清掃するといった対応も容易にとることができる。

　絶縁抵抗値検出部１５の故障の有無の判定は、第１のスイッチ１１及び第２のスイッチ３１を開状態としかつモータ駆動アンプ部１３の上アームまたは下アームのスイッチング素子を任意にスイッチングさせることで得られる第２の閉回路に関して得られる各種データを用いて行われる。第２の閉回路は、コンデンサ２２と測定用抵抗３２とを含む故障判定用閉回路である。

　電圧推定部１６は、第１のスイッチ１１及び第２のスイッチ３１を開状態としかつモータ駆動アンプ部１３の上アームまたは下アームのスイッチング素子を任意にスイッチングさせることで得られる、コンデンサ２２及び測定用抵抗３２を含む第２の閉回路についての回路方程式に従い、第１の電圧測定部１４により取得された電源部１２の電圧の測定値と測定用抵抗３２の抵抗値とに基づいて、測定用抵抗３２の端子間電圧の推定値を計算する。

　誤差検出部１７は、第２の閉回路を構成したときにおいて第２の電圧測定部３３により取得された測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値と、電圧推定部１６により計算された測定用抵抗３２の端子間電圧の推定値と、の誤差を検出する。誤差検出部１７により検出された誤差は、故障判定部１８による故障判定処理、及び補正値生成部３５による補正値生成処理に用いられる。なお、誤差検出部１７による誤差検出処理に用いられる「第２の電圧測定部３３により取得された測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値」は、補正部３６により補正されたものではない点に留意すべきである。

　故障判定部１８は、誤差検出部１７により検出された誤差に基づいて、絶縁抵抗値検出部１５の故障の有無を判定する。より詳しくは、故障判定部１８は、誤差検出部１７により検出された誤差が予め規定された基準誤差の範囲外である場合は絶縁抵抗値検出部１５の故障有りと判定し、誤差検出部１７により検出された誤差が基準誤差の範囲内である場合は絶縁抵抗値検出部１５の故障無しと判定する。

　故障判定部１８による判定結果は、補正値生成部３５による補正値生成処理に用いられる。

　またオプションとして、故障判定部１８による判定結果は、表示部（図示せず）に送られてもよい。この場合、表示部は、「絶縁抵抗値検出部１５の故障の有無」を作業者に通知する表示を行う。表示部の例としては、単体のディスプレイ装置、モータ駆動装置１に付属のディスプレイ装置、上位制御装置（図示せず）に付属のディスプレイ装置、並びに、パソコン及び携帯端末に付属のディスプレイ装置などがある。また例えば、絶縁抵抗値検出部１５の故障の有ありとの判定結果は、アラーム出力部（図示せず）に送られ、アラーム出力部は、絶縁抵抗値検出部１５の故障有りとの判定結果を受信した場合は、故障検出アラームを出力するようにしてもよい。アラーム出力部から出力された故障検出アラームは、例えばＬＥＤやランプなどの発光機器（図示せず）に送られ、発光機器は故障検出アラーム受信時に発光することで、作業者に「絶縁抵抗値検出部１５の故障」を通知する。また例えば、アラーム出力部から出力された故障検出アラームは、例えば音響機器（図示せず）に送られ、音響機器は故障検出アラーム受信時に例えば音声、スピーカ、ブザー、チャイムなどのような音を発することで、作業者に「絶縁抵抗値検出部１５の故障」を通知する。これにより、作業者は、絶縁抵抗値検出部１５の故障を確実かつ容易に把握することができ、絶縁抵抗値検出部１５を交換するといった対応も容易にとることができる。

　モータ駆動装置１内には、演算処理装置（プロセッサ）が設けられる。演算処理装置としては、例えばＩＣ、ＬＳＩ、ＣＰＵ、ＭＰＵ、ＤＳＰなどがある。この演算処理装置は、第１の電圧測定部１４と、制御部３０と、第２の電圧測定部３３と、計算部３４と、補正値生成部３５と、補正部３６と、電圧推定部１６と、誤差検出部１７と、故障判定部１８とを有する。演算処理装置が有するこれらの各部は、例えば、プロセッサ上で実行されるコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。例えば、第１の電圧測定部１４、制御部３０、第２の電圧測定部３３、計算部３４、補正値生成部３５、補正部３６、電圧推定部１６、誤差検出部１７、及び故障判定部１８をコンピュータプログラム形式で構築する場合は、演算処理装置をこのコンピュータプログラムに従って動作させることで、各部の機能を実現することができる。第１の電圧測定部１４、制御部３０、第２の電圧測定部３３、計算部３４、補正値生成部３５、補正部３６、電圧推定部１６、誤差検出部１７、及び故障判定部１８の各処理を実行するためのコンピュータプログラムは、半導体メモリ、磁気記録媒体または光記録媒体といった、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形で提供されてもよい。またあるいは、第１の電圧測定部１４、制御部３０、第２の電圧測定部３３、計算部３４、補正値生成部３５、補正部３６、電圧推定部１６、誤差検出部１７、及び故障判定部１８を、各部の機能を実現するコンピュータプログラムを書き込んだ半導体集積回路として実現してもよい。

　続いて、絶縁抵抗値検出部１５の故障の有無の判定について、より詳細に説明する。

　図２は、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置において絶縁抵抗値検出部の故障の有無の判定処理を実行する際に構成される第２の閉回路を説明する図である。図２において、制御部３０、計算部３４、補正値生成部３５、補正部３６、電圧推定部１６、誤差検出部１７、及び故障判定部１８については図示を省略している。

　絶縁抵抗値検出部１５の故障の有無の判定処理を実行するにあたっては、まず、第１のスイッチ１１を閉状態としかつ第２のスイッチ３１を開状態としさらにモータ駆動アンプ部１３内のスイッチング素子を全てオフ状態にして、交流電源２から整流回路２１を介して流入する電力にてコンデンサ２２を充電する。コンデンサ２２を充電が完了したら、第１のスイッチ１１及び第２のスイッチ３１を開状態としかつモータ駆動アンプ部１３の上アームまたは下アームのスイッチング素子を任意にスイッチングさせることで、図中太線の矢印で示される第２の閉回路１０２を構成する。なお、モータ駆動装置１により既にモータ３を駆動していてその後にモータ３の駆動を停止させていた状態においてもコンデンサ２２は十分に充電されているので、この状態において第１のスイッチ１１及び第２のスイッチ３１を開状態としかつモータ駆動アンプ部１３の上アームまたは下アームのスイッチング素子を任意にスイッチングさせることで第２の閉回路１０２を構成してもよい。図示の例では、一例として、モータ駆動アンプ部１３のＵ相の上アームのスイッチング素子Ｓ_u1をオン状態とし、他のスイッチング素子Ｓ_u2、Ｓ_v1、Ｓ_v2、Ｓ_w1、及びＳ_w2をオフ状態としている。これにより、コンデンサ２２とスイッチング素子Ｓ_u1と分圧抵抗３７と測定用抵抗３２とを含む第２の閉回路１０２が構成される。

　第２の閉回路１０２が構成された状態において第１の電圧測定部１４により取得された電源部１２の電圧（コンデンサ２２の電圧）の測定値を用いることで、測定用抵抗３２の端子間電圧を推定することができる。測定用抵抗３２の抵抗値をＲｂ［Ω］、分圧抵抗３７の抵抗値をＲａ［Ω］、第２の閉回路１０２が構成された状態において第１の電圧測定部１４により取得された電源部１２の電圧（コンデンサ２２の電圧）の測定値をＶｄｃ［Ｖ］としたとき、測定用抵抗３２の端子間電圧の推定値Ｖｉｎ１［Ｖ］は式１に基づいて求めることができる。なお、第２の閉回路１０２にはモータ駆動アンプ部１３内のスイッチング素子（例えばＩＧＢＴなど）のオン抵抗も含まれるが、その値は微小であるので、式１及びこれ以降に記載する数式においては当該スイッチング素子のオン抵抗は無視している。

　電圧推定部１６は、式１に基づいて、第２の閉回路１０２を構成したときにおいて第１の電圧測定部１４により取得された電源部１２の電圧の測定値Ｖｄｃ［Ｖ］と測定用抵抗３２の抵抗値Ｒｂ［Ω］と分圧抵抗３７の抵抗値Ｒａ［Ω］とに基づいて、測定用抵抗３２の端子間電圧の推定値Ｖｉｎ１［Ｖ］を計算する。測定用抵抗３２の抵抗値Ｒｂ［Ω］及び分圧抵抗３７の抵抗値Ｒａ［Ω］は既知であり、例えばこれら部品の製造メーカの公称値を用いればよい。電圧推定部１６を構成する演算処理装置内に測定用抵抗３２の抵抗値Ｒｂ［Ω］及び分圧抵抗３７の抵抗値Ｒａ［Ω］を事前に入力しておき、電圧推定部１６による測定用抵抗３２の端子間電圧の推定値Ｖｉｎ１［Ｖ］の計算に用いればよい。

　一方、同じく第２の閉回路１０２を構成したときにおいては、第２の電圧測定部３３により、測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値（実測値）Ｖｉｎ２［Ｖ］を取得することもできる。

　第２の閉回路１０２を構成したときにおいて、測定用抵抗３２の端子間電圧の推定値Ｖｉｎ１［Ｖ］と測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値（実測値）Ｖｉｎ２［Ｖ］とは、理想的には等しい。しかし、実際には、絶縁アンプを構成する第２の電圧測定部３３、測定用抵抗３２及び分圧抵抗３７の部品誤差や経年劣化などに起因する誤差が、両者の間に存在する。測定用抵抗３２の端子間電圧の推定値Ｖｉｎ１［Ｖ］と測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値（実測値）Ｖｉｎ２［Ｖ］との間の誤差ΔＶ［Ｖ］は、式２のように表される。

　誤差検出部１７は、式２に基づいて、第２の閉回路１０２を構成したときにおいて第２の電圧測定部３３により取得された測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値Ｖｉｎ２［Ｖ］と、電圧推定部１６により計算された測定用抵抗３２の端子間電圧の推定値Ｖｉｎ１［Ｖ］と、の誤差ΔＶ［Ｖ］を検出する。誤差検出部１７により検出された誤差ΔＶ［Ｖ］は、故障判定部１８による故障判定処理に用いられる。

　故障判定部１８は、誤差検出部１７により検出された誤差ΔＶ［Ｖ］が予め規定された基準誤差の範囲外である場合は絶縁抵抗値検出部１５の故障有りと判定し、誤差検出部１７により検出された誤差ΔＶ［Ｖ］が基準誤差の範囲内である場合は絶縁抵抗値検出部１５の故障無しと判定する。基準誤差の範囲の下限値を例えばＶｔｈ１［Ｖ］とし上限値を例えばＶｔｈ２［Ｖ］とすると、故障判定部１８による故障判定処理に用いられる式３が得られる。

　故障判定部１８は、例えば式３に基づいて、誤差検出部１７により検出された誤差に基づいて絶縁抵抗値検出部１５の故障の有無を判定する。

　なお、故障判定部１８による故障判定処理に用いられる基準誤差の範囲の下限値Ｖｔｈ１［Ｖ］及び上限値Ｖｔｈ２［Ｖ］は、「Ｖｔｈ１＜Ｖｔｈ２」の関係を有し、それぞれ正負の値をとり得るものである。基準誤差の範囲の下限値Ｖｔｈ１［Ｖ］及び上限値Ｖｔｈ２［Ｖ］については、例えば実験もしくは実際の運用によりモータ駆動装置１を動作させたり、またはコンピュータによるシミュレーションにより、第２の電圧測定部３３を含む絶縁アンプの適用環境、モータ駆動装置１の適用環境、モータ駆動装置１におけるアラーム信号の出力の有無との関係性などを事前に求めたうえで、適宜設定することができる。基準誤差の範囲の下限値Ｖｔｈ１［Ｖ］及び上限値Ｖｔｈ２［Ｖ］については、書き換え可能な記憶部（図示せず）に記憶されて外部機器によって書き換え可能であってもよく、これによれば、基準誤差の範囲の下限値Ｖｔｈ１［Ｖ］及び上限値Ｖｔｈ２［Ｖ］を一旦設定した後であっても、必要に応じて適切な値に変更することができる。基準誤差の範囲の下限値Ｖｔｈ１［Ｖ］及び上限値Ｖｔｈ２［Ｖ］を記憶する記憶部は、例えばＥＥＰＲＯＭ（登録商標）などのような電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリ、または、例えばＤＲＡＭ、ＳＲＡＭなどのような高速で読み書きのできるランダムアクセスメモリなどで構成されてもよい。設定された基準誤差の範囲の下限値Ｖｔｈ１［Ｖ］及び上限値Ｖｔｈ２［Ｖ］については、故障判定部１８を構成する演算処理装置内に事前に入力しておき、故障判定部１８による故障判定処理に用いればよい。

　図３は、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置における絶縁抵抗値検出部の故障の有無の判定処理の動作フローを示すフローチャートである。

　ステップＳ１０１において、制御部３０は、第１のスイッチ１１を閉状態かつ第２のスイッチ３１を開状態に制御する。また、制御部３０は、モータ駆動アンプ部１３内のスイッチング素子を全てオフ状態に制御する。これにより、ステップＳ１０２において、交流電源２から整流回路２１を介して流入する電力にてコンデンサ２２が充電される。コンデンサ２２の充電状態は、制御部３０によって第１の電圧測定部１４を介して監視される。なお、モータ駆動装置１により既にモータ３を駆動していてその後にモータ３の駆動を停止させていた状態においては、コンデンサ２２は十分に充電されているので、この場合はステップＳ１０２を省略してもよい。

　コンデンサ２２の充電が完了したら、ステップＳ１０３において、制御部３０は、第１のスイッチ１１を閉状態から開状態に切り替えることで第１のスイッチ１１及び第２のスイッチ３１を開状態に設定する。また、制御部３０は、モータ駆動アンプ部１３の上アームまたは下アームのスイッチング素子を任意にスイッチングさせる。図２に示す例では、一例として、モータ駆動アンプ部１３のＵ相の上アームのスイッチング素子Ｓ_u1をオン状態とし、他のスイッチング素子Ｓ_u2、Ｓ_v1、Ｓ_v2、Ｓ_w1、及びＳ_w2をオフ状態としている。これにより、コンデンサ２２とスイッチング素子Ｓ_u1と分圧抵抗３７と測定用抵抗３２とを含む第２の閉回路１０２が構成される。

　ステップＳ１０４において、第１の電圧測定部１４は、電源部１２の電圧（コンデンサ２２の電圧）の測定値を取得する。

　ステップＳ１０５において、電圧推定部１６は、式１に基づいて、第２の閉回路１０２を構成したときにおいて第１の電圧測定部１４により取得された電源部１２の電圧の測定値Ｖｄｃ［Ｖ］と測定用抵抗３２の抵抗値Ｒｂ［Ω］と分圧抵抗３７の抵抗値Ｒａ［Ω］とに基づいて、測定用抵抗３２の端子間電圧の推定値Ｖｉｎ１［Ｖ］を計算する。

　ステップＳ１０６において、第２の電圧測定部３３は、第２の閉回路１０２を構成したときにおいて測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値Ｖｉｎ２［Ｖ］を取得する。

　なお、ステップＳ１０４～Ｓ１０６は、矛盾の無い範囲で実行順序を適宜入れ替えてもよい。例えば、ステップＳ１０６を実行した後にステップＳ１０４及びステップＳ１０５を実行してもよく、あるいはステップＳ１０４とステップＳ１０５との間にステップＳ１０６を実行してもよい。ただし、ステップＳ１０５は少なくともＳ１０４よりも後に実行されるべきである。

　ステップＳ１０７において、誤差検出部１７は、式２に基づいて、第２の閉回路１０２を構成したときにおいて第２の電圧測定部３３により取得された測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値Ｖｉｎ２［Ｖ］と、電圧推定部１６により計算された測定用抵抗３２の端子間電圧の推定値Ｖｉｎ１［Ｖ］と、の誤差ΔＶ［Ｖ］を検出する。

　ステップＳ１０８において、故障判定部１８は、誤差検出部１７により検出された誤差ΔＶ［Ｖ］が予め規定された基準誤差の範囲外であるか否かを判定する。ステップＳ１０８において誤差ΔＶ［Ｖ］が基準誤差の範囲外であると判定された場合は、ステップＳ１０９へ進み、故障判定部１８は、絶縁抵抗値検出部１５の故障有りと判定する。ステップＳ１０８において誤差ΔＶ［Ｖ］が基準誤差の範囲外であると判定されなかった場合（すなわち誤差ΔＶ［Ｖ］が基準誤差の範囲内である場合）は、ステップＳ１１０へ進み、故障判定部１８は、絶縁抵抗値検出部１５の故障無しと判定する。

　続いて、絶縁抵抗値検出部１５によるモータ３の絶縁抵抗４についての絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］の検出について、より詳細に説明する。

　図４は、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置において絶縁抵抗値検出部による絶縁抵抗値検出処理を実行する際に構成される第１の閉回路を説明する図である。図４において、制御部３０、計算部３４、補正値生成部３５、補正部３６、電圧推定部１６、誤差検出部１７、及び故障判定部１８については図示を省略している。

　絶縁抵抗値検出部１５による絶縁抵抗値検出処理を実行するにあたっては、まず、第１のスイッチ１１を閉状態としかつ第２のスイッチ３１を開状態としさらにモータ駆動アンプ部１３内のスイッチング素子を全てオフ状態にして、交流電源２から整流回路２１を介して流入する電力にてコンデンサ２２を充電する。コンデンサ２２の充電が完了したら、第１のスイッチ１１を開状態とし第２のスイッチ３１を閉状態とし、かつモータ駆動アンプ部１３の上アーム及び下アームのスイッチング素子を全てオフ状態にすることで、図中太線の矢印で示される第１の閉回路１０１を構成する。図７は、第１の閉回路に関連する部分を示した回路図である。図７において、閉状態にある第２のスイッチ３１については図示を省略している。図４及び図７に示すように、第１の閉回路１０１は、コンデンサ２２と分圧抵抗３８と閉状態の第２のスイッチ３１と分圧抵抗３９とモータ３のモータコイルの絶縁抵抗４と分圧抵抗３７と測定用抵抗３２とを含む。

　第１の閉回路１０１が構成された状態において、第２の電圧測定部３３により取得された測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値（実測値）Ｖｉｎ３［Ｖ］と測定用抵抗３２の抵抗値Ｒｂ［Ω］とから、式４に従って第１の閉回路１０１を流れる漏洩電流Ｉ₁［Ａ］を計算することができる。

　第１の閉回路１０１が構成された状態において、第１の電圧測定部１４により取得された電源部１２の電圧（コンデンサ２２の電圧）の測定値Ｖｄｃ［Ｖ］、第１の閉回路１０１を流れる漏洩電流Ｉ₁［Ａ］と、測定用抵抗３２の抵抗値Ｒｂ［Ω］と、分圧抵抗３７の抵抗値Ｒａ［Ω］と、分圧抵抗３８の抵抗値Ｒｃ［Ω］と、分圧抵抗３９の抵抗値Ｒｄ［Ω］と、モータ３の絶縁抵抗４についての絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］とから、式５で表されるような回路方程式が成り立つ。

　式５を式４に代入して変形すると式６が得られる。

　式６に従い、モータ３の絶縁抵抗４についての絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］を計算することができる。ただし、第２の電圧測定部３３の出力には、絶縁アンプを構成する第２の電圧測定部３３、測定用抵抗３２及び分圧抵抗３７の部品誤差や経年劣化などに起因する誤差ΔＶが含まれる。そこで、誤差ΔＶ［Ｖ］の極性を反転させた値「－ΔＶ［Ｖ］」を、第１の閉回路１０１を構成したときにおいて第２の電圧測定部３３により取得される測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値Ｖｉｎ３［Ｖ］を補正するための補正値Ｖａｍｅｎｄ［Ｖ］として用いる。ここで、補正値Ｖａｍｅｎｄ［Ｖ］の作成に用いられる誤差ΔＶ［Ｖ］は、基準誤差の範囲内であると判定された際すなわち故障判定部１８により絶縁抵抗値検出部１５の故障無しと判定された際に用いられたものである。補正値Ｖａｍｅｎｄ［Ｖ］は、故障判定部１８により絶縁抵抗値検出部１５の故障無しと判定された際に用いられた誤差ΔＶ［Ｖ］を用いて、式７のように表される。誤差ΔＶ［Ｖ］はゲイン誤差よりもオフセット誤差の方が支配的であるので、本実施形態では、一例として式７に示すように、第１の閉回路１０１を構成したときにおいて第２の電圧測定部３３により取得される測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値Ｖｉｎ３［Ｖ］に加算（プラス）することでオフセット誤差を打ち消すための補正値Ｖａｍｅｎｄ［Ｖ］を生成する。

　補正値生成部３５は、式７に基づいて、故障判定部１８により絶縁抵抗値検出部１５の故障無しと判定された際に用いられた誤差ΔＶ［Ｖ］を用いて、補正値Ｖａｍｅｎｄ［Ｖ］を生成する。

　第１の閉回路１０１を構成したときにおいて第２の電圧測定部３３により取得される測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値Ｖｉｎ３［Ｖ］に、補正値Ｖａｍｅｎｄ［Ｖ］を加算することで、式８に示すように測定用抵抗３２の端子間電圧の補正後の測定値Ｖｉｎ４［Ｖ］が得られる。

　補正部３６は、式８に基づいて、第１の閉回路１０１を構成したときに第２の電圧測定部３３により取得された測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値Ｖｉｎ３［Ｖ］を、補正値生成部３５により生成された補正値Ｖａｍｅｎｄ［Ｖ］を用いて補正することで、測定用抵抗３２の端子間電圧の補正後の測定値Ｖｉｎ４［Ｖ］を生成する。

　式６の測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値Ｖｉｎ３［Ｖ］を測定用抵抗３２の端子間電圧の補正後の測定値Ｖｉｎ４［Ｖ］に置き換えることで得られる式９に基づいて、モータ３の絶縁抵抗４についての絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］を計算することで、絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］の精度が向上する。

　計算部３４は、故障判定部１８により絶縁抵抗値検出部１５の故障無しと判定された場合は、式９に基づいて、第１の閉回路１０１を構成したときに第１の電圧測定部１４により取得された電源部１２の電圧の測定値Ｖｄｃ［Ｖ］と、測定用抵抗３２の端子間電圧の補正後の測定値Ｖｉｎ４［Ｖ］と、少なくとも測定用抵抗３２の抵抗値Ｒｂ［Ω］と、に基づいて、モータ３の絶縁抵抗４についての絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］を計算する。より詳しくは、図１及び図４に示す例では、計算部３４は、故障判定部１８により絶縁抵抗値検出部１５の故障無しと判定された場合は、式９に基づいて、第１の閉回路１０１を構成したときに第１の電圧測定部１４により取得された電源部１２の電圧の測定値Ｖｄｃ［Ｖ］と、測定用抵抗３２の端子間電圧の補正後の測定値Ｖｉｎ４［Ｖ］と、測定用抵抗３２の抵抗値Ｒｂ［Ω］と、分圧抵抗３７の抵抗値Ｒａ［Ω］と、分圧抵抗３８の抵抗値Ｒｃ［Ω］と、分圧抵抗３９の抵抗値Ｒｄ［Ω］と、に基づいて、モータ３の絶縁抵抗４についての絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］を計算する。一方、故障判定部１８により絶縁抵抗値検出部１５の故障無有りと判定された場合は、絶縁抵抗値検出部１５の絶縁抵抗値検出処理は実行せずに、処理を終了する。

　図５は、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置における絶縁抵抗値検出部による絶縁抵抗値検出処理の動作フローを示すフローチャート（その１）であり、図６は、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置における絶縁抵抗値検出部による絶縁抵抗値検出処理の動作フローを示すフローチャート（その２）である。

　図５に示すステップＳ１０１～Ｓ１１０については、図３に示したステップＳ１０１～Ｓ１１０の処理と同様である。

　ステップＳ１０８において誤差ΔＶ［Ｖ］が基準誤差の範囲外であると判定されなかった場合（すなわち誤差ΔＶ［Ｖ］が基準誤差の範囲内である場合）は、ステップＳ１１０へ進み、故障判定部１８は、絶縁抵抗値検出部１５の故障無しと判定する。

　ステップＳ１１０に続くステップＳ２００において、絶縁抵抗値検出部１５は、絶縁抵抗値検出処理を開始する。

　なお、コンデンサ２２（例えば電解コンデンサ）の容量は一般的に大きいことから、ステップＳ１０３～Ｓ１１０までの誤差計算処理の間は漏洩電流が短時間に流れるのみであるので、コンデンサ２２の電荷の減少量は非常に少ない。よって、ステップＳ２００以降の絶縁抵抗値計算処理を実行するにあたり、コンデンサ２２の再充電は基本的には不要であるが、必要に応じてコンデンサ２２の再充電を行ってもよい。

　ステップＳ２０１では、補正値生成部３５は、式７に基づいて、故障判定部１８により絶縁抵抗値検出部１５の故障無しと判定された際に用いられた誤差ΔＶ［Ｖ］を用いて、補正値Ｖａｍｅｎｄ［Ｖ］を生成する。

　ステップＳ２０２において、制御部３０は、第２のスイッチ３１を開状態から閉状態に切り替える。これにより、第１のスイッチ１１は開状態となり第２のスイッチ３１は閉状態になる。また、モータ駆動アンプ部１３の上アーム及び下アームのスイッチング素子を全てオフ状態にする。この結果、第１の閉回路１０１が構成される。

　ステップＳ２０３において、第１の電圧測定部１４は、電源部１２の電圧（コンデンサ２２の電圧）の測定値を取得する。

　ステップＳ２０４において、第２の電圧測定部３３は、第１の閉回路１０１を構成したときにおける測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値Ｖｉｎ３［Ｖ］を取得する。

　ステップＳ２０５において、補正部３６は、式８に基づいて、第１の閉回路１０１を構成したときに第２の電圧測定部３３により取得された測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値Ｖｉｎ３［Ｖ］を、補正値生成部３５により生成された補正値Ｖａｍｅｎｄ［Ｖ］を用いて補正することで、測定用抵抗３２の端子間電圧の補正後の測定値Ｖｉｎ４［Ｖ］を生成する。

　ステップＳ２０６において、計算部３４は、故障判定部１８により絶縁抵抗値検出部１５の故障無しと判定された場合は、式９に基づいて、第１の閉回路１０１を構成したときに第１の電圧測定部１４により取得された電源部１２の電圧の測定値Ｖｄｃ［Ｖ］と、測定用抵抗３２の端子間電圧の補正後の測定値Ｖｉｎ４［Ｖ］と、少なくとも測定用抵抗３２の抵抗値Ｒｂ［Ω］と、に基づいて、モータ３の絶縁抵抗４についての絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］を計算する。より詳しくは、図１及び図４に示す例では、計算部３４は、故障判定部１８により絶縁抵抗値検出部１５の故障無しと判定された場合は、式９に基づいて、第１の閉回路１０１を構成したときに第１の電圧測定部１４により取得された電源部１２の電圧の測定値Ｖｄｃ［Ｖ］と、測定用抵抗３２の端子間電圧の補正後の測定値Ｖｉｎ４［Ｖ］と、測定用抵抗３２の抵抗値Ｒｂ［Ω］と、分圧抵抗３７の抵抗値Ｒａ［Ω］と、分圧抵抗３８の抵抗値Ｒｃ［Ω］と、分圧抵抗３９の抵抗値Ｒｄ［Ω］と、に基づいて、モータ３の絶縁抵抗４についての絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］を計算する。

　ここで、絶縁アンプを構成する第２の電圧測定部３３、測定用抵抗３２及び分圧抵抗３７の部品誤差や経年劣化などに起因する誤差ΔＶ［Ｖ］が、モータ３の絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］の検出精度に与える影響について、数値例を挙げて説明する。

　例えば、分圧抵抗３８の抵抗値Ｒｃを１０００ｋΩとし、分圧抵抗３９の抵抗値Ｒｄを５ｋΩとし、測定用抵抗３２の抵抗値Ｒｂを５ｋΩとし、分圧抵抗３７の抵抗値Ｒａを１０００ｋΩとし、電源部１２の電圧（コンデンサ２２の電圧）Ｖｄｃを３００Ｖとした数値例を考える。

　モータ３の絶縁抵抗値の実際の値Ｒｍが１ＭΩであった場合、第１の閉回路１０１に基づき式６を用いて測定用抵抗３２の端子間電圧を計算すると４９８ｍＶである。第２の電圧測定部３３が取得した測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値Ｖｉｎ３である４９８ｍＶに誤差ΔＶとして１０ｍＶが含まれていたとすると、正しい測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値Ｖｉｎ３は４８８ｍＶであるはずなので、Ｖｉｎ３＝４８８ｍＶを式６に代入してモータ３の絶縁抵抗値Ｒｍを計算し直すと１．０６ＭΩとなり、モータ３の絶縁抵抗値の実際の値Ｒｍ＝１ＭΩからずれたものとなる。

　モータ３の絶縁抵抗値の実際の値Ｒｍが１０ＭΩであった場合、第１の閉回路１０１に基づき式６を用いて測定用抵抗３２の端子間電圧を計算すると１２５ｍＶである。第２の電圧測定部３３が取得した測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値Ｖｉｎ３である１２５ｍＶに誤差ΔＶとして１０ｍＶが含まれていたとすると、正しい測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値Ｖｉｎ３は１１５ｍＶであるはずなので、Ｖｉｎ３＝１１５ｍＶを式６に代入してモータ３の絶縁抵抗値Ｒｍを計算し直すと１１．０３ＭΩとなり、モータ３の絶縁抵抗値の実際の値Ｒｍ＝１０ＭΩからずれたものとなる。

　モータ３の絶縁抵抗値の実際の値Ｒｍが５０ＭΩであった場合、第１の閉回路１０１に基づき式６を用いて測定用抵抗３２の端子間電圧を計算すると２９ｍＶである。第２の電圧測定部３３が取得した測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値Ｖｉｎ３である２９ｍＶに誤差ΔＶとして１０ｍＶが含まれていたとすると、正しい測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値Ｖｉｎ３は１９ｍＶであるはずなので、Ｖｉｎ３＝１９ｍＶを式６に代入してモータ３の絶縁抵抗値Ｒｍを計算し直すと７６．９４ＭΩとなり、モータ３の絶縁抵抗値の実際の値Ｒｍ＝５０ＭΩからずれたものとなる。

　上述の数値例が示す通り、モータ３の絶縁抵抗値の実際の値Ｒｍ［Ω］が大きいほど、第１の閉回路１０１を構成したときに第２の電圧測定部３３が取得した測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値Ｖｉｎ３に誤差ΔＶが含まれたままの状態で計算されたモータ３の絶縁抵抗値は、より大きな誤差を含んだものとなる。本実施形態によれば、誤差ΔＶ［Ｖ］の極性を反転させた値「－ΔＶ［Ｖ］」を補正値Ｖａｍｅｎｄ［Ｖ］として第２の電圧測定部３３により取得される測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値Ｖｉｎ３［Ｖ］を補正し、測定用抵抗３２の端子間電圧の補正後の測定値Ｖｉｎ４［Ｖ］を用いて絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］を計算するので、モータ３の絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］を正確に検出することができる。

　以上説明したように、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置１によれば、第２の電圧測定部３３、測定用抵抗３２及び分圧抵抗３７の部品誤差や経年劣化などに起因する誤差ΔＶ［Ｖ］に基づいて故障判定処理を実行するので、モータ３の絶縁抵抗値を検出する絶縁抵抗値検出部１５の故障を的確に検出することができる。また、故障判定部１８により絶縁抵抗値検出部１５の故障無しと判定された際に用いられた誤差ΔＶ［Ｖ］を用いて第２の電圧測定部３３による測定用抵抗３２の測定値Ｖｉｎ３［Ｖ］を補正し、測定用抵抗３２の補正後の測定値Ｖｉｎ４［Ｖ］に基づいてモータ３の絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］を計算するので、モータ３の絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］を正確に検出することができる。

　続いて、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置１の変形例について説明する。

　図８は、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置の変形例を示す図である。

　図４及び図７に示した絶縁抵抗値検出部１５の絶縁抵抗値検出処理に用いられる第１の閉回路１０１においては、電源部１２の電圧（コンデンサ２２の電圧）Ｖｄｃ［Ｖ］が、分圧抵抗３９と分圧抵抗３９とモータ３の絶縁抵抗４と分圧抵抗３７と測定用抵抗３２とで得られる合成抵抗に印加されるので、第１の閉回路１０１に流れる漏洩電流Ｉ₁［Ａ］は非常に小さい。そこで、測定用抵抗３２と第２の電圧測定部３３と分圧抵抗３７とからなる絶縁アンプの入力電圧範囲を小さくすることで、第２の電圧測定部３３の検出分解能を確保している。一方、図２に示した絶縁抵抗値検出部１５の故障の有無の判定処理に用いられる第２の閉回路１０２においては、電源部１２の電圧（コンデンサ２２の電圧）Ｖｄｃ［Ｖ］が、分圧抵抗３７と測定用抵抗３２とで得られる合成抵抗に印加されるので、第２の閉回路１０２に流れる電流は、第１の閉回路１０１に流れる漏洩電流Ｉ₁［Ａ］よりも大きくなる。このため、第２の電圧測定部３３の検出分解能の確保を目的として入力電圧範囲の小さい絶縁アンプを用いると、絶縁抵抗値検出部１５の故障の有無の判定処理の際に測定用抵抗３２に印加される電圧が、絶縁アンプの入力電圧範囲を逸脱してしまい、絶縁抵抗値検出部１５の故障の有無の判定処理が正確に実行できなくなってしまうことがある。逆に、絶縁抵抗値検出部１５の故障の有無の判定処理の正確な実行を目的として入力電圧範囲の大きい絶縁アンプを用いると、第２の電圧測定部３３の検出分解能が低下してしまう。

　このような問題を解決するために、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置の変形例では、絶縁抵抗値検出部１５の故障の有無の判定処理を実行する前に、第１のスイッチ１１及び第２のスイッチ３１を開状態としモータ駆動アンプ部１３の上アーム及び下アームの全てのスイッチング素子をオフ状態にして、コンデンサ２２と第１の電圧測定部１４とからなる放電回路を構成する。第１の電圧測定部１４は、例えば測定用抵抗（図示せず）と分圧抵抗（図示せず）と絶縁アンプとから構成されるので、当該放電回路を構成することにより、第１の電圧測定部１４内の測定用抵抗（図示せず）と分圧抵抗（図示せず）を介してコンデンサ２２の電荷を放電させることができる。そして、放電により電源部１２の電圧（コンデンサ２２の電圧）Ｖｄｃ［Ｖ］が予め規定された基準電圧以下になった後に、再び第２の閉回路１０２を構成し、第２の電圧測定部に測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値Ｖｉｎ２［Ｖ］を取得させる。

　本変形例によるモータ駆動装置１は、電圧判定部１９をさらに備える。電圧判定部１９は、第１のスイッチ１１及び第２のスイッチ３１を開状態としモータ駆動アンプ部１３の上アーム及び下アームの全てのスイッチング素子をオフ状態にしたときにおいて第１の電圧測定部１４により取得された電源部１２の電圧（コンデンサ２２の電圧）の測定値Ｖｄｃ［Ｖ］が、予め規定された基準電圧Ｖｔｈ３［Ｖ］以下になったか否かを判定する。電圧判定部１９は、演算処理装置内に構成され、例えば、プロセッサ上で実行されるコンピュータプログラムにより実現される機能モジュールである。例えば、電圧判定部１９をコンピュータプログラム形式で構築する場合は、演算処理装置をこのコンピュータプログラムに従って動作させることで、電圧判定部１９の機能を実現することができる。電圧判定部１９の処理を実行するためのコンピュータプログラムは、半導体メモリ、磁気記録媒体または光記録媒体といった、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録された形で提供されてもよい。またあるいは、電圧判定部１９を、当該機能を実現するコンピュータプログラムを書き込んだ半導体集積回路として実現してもよい。

　第１のスイッチ１１及び第２のスイッチ３１を開状態としモータ駆動アンプ部１３の上アーム及び下アームの全てのスイッチング素子をオフ状態にしたときにおいて第１の電圧測定部１４により取得された電源部１２の電圧（コンデンサ２２の電圧）の測定値Ｖｄｃ［Ｖ］が基準値Ｖｔｈ３［Ｖ］以下になったと電圧判定部１９により判定された後、第２の閉回路１０２を再び構成し、第２の電圧測定部３３は、測定用抵抗３２の端子間電圧の測定値を取得する。

　なお、電圧判定部１９による電圧判定処理に用いられる基準電圧Ｖｔｈ３［Ｖ］については、第２の電圧測定部３３の所望の検出分解能を確保することができる入力電圧範囲を有する絶縁アンプに応じて設定すればよい。基準電圧Ｖｔｈ３［Ｖ］については、書き換え可能な記憶部（図示せず）に記憶されて外部機器によって書き換え可能であってもよく、基準電圧Ｖｔｈ３［Ｖ］を一旦設定した後であっても、必要に応じて適切な値に変更することができる。基準電圧Ｖｔｈ３［Ｖ］を記憶する記憶部は、例えばＥＥＰＲＯＭ（登録商標）などのような電気的に消去・記録可能な不揮発性メモリ、または、例えばＤＲＡＭ、ＳＲＡＭなどのような高速で読み書きのできるランダムアクセスメモリなどで構成されてもよい。設定された基準電圧Ｖｔｈ３［Ｖ］については、電圧判定部１９を構成する演算処理装置内に事前に入力しておき、電圧判定部１９による電圧判定処理に用いればよい。

　基準電圧Ｖｔｈ３［Ｖ］の数値例について一例をあげると次の通りである。例えば、測定用抵抗３２の抵抗値Ｒｂを５ｋΩとし、分圧抵抗３７の抵抗値Ｒａを１０００ｋΩとし、絶縁アンプ内の第２の電圧測定部３３の入力電圧範囲が例えば０ｍＶから１０００ｍＶまでであるとする。この例の場合、電源部１２の電圧（コンデンサ２２の電圧）Ｖｄｃを３００Ｖとしたとき、第２の閉回路１０２が構成されたときにおける測定用抵抗３２の端子間電圧Ｖｉｎ２は、オームの法則に従って計算すると、約１４９３ｍＶとなり、第２の電圧測定部３３の入力電圧範囲の上限値を超えてしまう。測定用抵抗３２の端子間電圧Ｖｉｎ２［Ｖ］を第２の電圧測定部３３の入力電圧範囲の上限値１０００ｍＶ以下に収めるためには、電源部１２の電圧（コンデンサ２２の電圧）Ｖｄｃを約２００Ｖまで低下させる必要がある。そこで、基準電圧Ｖｔｈ３を例えば２００Ｖに設定した電圧判定部１９を構成すればよい。なお、ここで挙げた数値例はあくまでも一例である。

　本変形例によるモータ駆動装置１における電圧判定部１９及び第２の電圧測定部３３以外の構成は、図１を参照して説明した通りである。

　図９は、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置の変形例における絶縁抵抗値検出部の故障の有無の判定処理の動作フローを示すフローチャートである。

　図９に示すステップＳ１０１及びＳ１０２については、図１及び図３に示したステップＳ１０１及びＳ１０２の処理と同様である。ステップＳ１０２のコンデンサ２２の充電完了後、ステップＳ１０３において制御部３０により第１のスイッチ１１を閉状態から開状態に切り替えることで第１のスイッチ１１及び第２のスイッチ３１を開状態に制御し、かつモータ駆動アンプ部１３の上アーム及び下アームの全てのスイッチング素子をオフ状態に制御することで、コンデンサ２２と第１の電圧測定部１４とからなる放電回路を構成する。当該放電回路を構成することにより、第１の電圧測定部１４内の測定用抵抗（図示せず）と分圧抵抗（図示せず）にてコンデンサ２２を徐々に放電させる。ステップＳ１０４において、第１の電圧測定部１４は、電源部１２の電圧（コンデンサ２２の電圧）の測定値を取得する。

　ステップＳ１０４に続くステップＳ１１１において、電圧判定部１９は、第１の電圧測定部１４により取得された電源部１２の電圧（コンデンサ２２の電圧）の測定値Ｖｄｃ［Ｖ］が、予め規定された基準電圧Ｖｔｈ３［Ｖ］以下になったか否かを判定する。ステップＳ１１１において電源部１２の電圧（コンデンサ２２の電圧）の測定値Ｖｄｃ［Ｖ］が基準電圧Ｖｔｈ３［Ｖ］以下になったと判定されない場合はステップＳ１０４へ戻り、ステップＳ１１１において電源部１２の電圧（コンデンサ２２の電圧）の測定値Ｖｄｃ［Ｖ］が基準電圧Ｖｔｈ３［Ｖ］以下になったと判定された場合はモータ駆動アンプ部１３内のスイッチング素子を任意にスイッチングさせることで第２の閉回路１０２を構成した後、ステップＳ１０５へ進む。コンデンサ２２が放電して電源部１２の電圧（コンデンサ２２の電圧）の測定値Ｖｄｃ［Ｖ］が基準電圧Ｖｔｈ３［Ｖ］以下になるまで、ステップＳ１０４及びＳ１１１は繰り返し実行される。

　図９に示すステップＳ１０５～Ｓ１１０及びＳ２００については、図３に示したステップＳ１０５～Ｓ１１０及びＳ２００の処理と同様である。また、図９に示すステップＳ２００の処理の後は、図６に示したステップＳ２０１～Ｓ２０６がさらに実行される。

　以上説明したように、本開示の一実施形態によるモータ駆動装置１の変形例によれば、第２の電圧測定部３３の検出分解能を有効に確保することができるので、モータ３の絶縁抵抗値を検出する絶縁抵抗値検出部１５の回路の故障を的確に検出することができ、なおかつモータ３の絶縁抵抗値Ｒｍ［Ω］をさらに正確に検出することができる。

　１　　モータ駆動装置
　２　　交流電源
　３　　モータ
　４　　絶縁抵抗
　１１　　第１のスイッチ
　１２　　電源部
　１３　　モータ駆動アンプ部
　１４　　第１の電圧測定部
　１５　　絶縁抵抗値検出部
　１６　　電圧推定部
　１７　　誤差検出部
　１８　　故障判定部
　１９　　電圧判定部
　２１　　整流回路
　２２　　コンデンサ
　３０　　制御部
　３１　　第２のスイッチ
　３２　　測定用抵抗
　３３　　第２の電圧測定部
　３４　　計算部
　３５　　補正値生成部
　３６　　補正部
　３７、３８、３９　　分圧抵抗
　１０１　　第１の閉回路
　１０２　　第２の閉回路

Claims (4)

1. 　交流電源からの電路を開閉する第１のスイッチと、
   　閉状態にある前記第１のスイッチを介して前記交流電源から供給された交流電圧を整流回路で直流電圧に整流し、整流された直流電圧をコンデンサで平滑化する電源部と、
   　上アーム及び下アームのスイッチング素子を用いて前記電源部からの直流電圧をモータ駆動用の交流電圧に変換してモータに供給するモータ駆動アンプ部と、
   　前記電源部の電圧の測定値を取得する第１の電圧測定部と、
   　閉状態のときに前記コンデンサの一端を大地に接続し開状態のときに前記コンデンサの一端を大地に接続しない第２のスイッチと、前記コンデンサの他端とモータコイルとの間に設けられた測定用抵抗と、前記測定用抵抗の端子間電圧の測定値を取得する第２の電圧測定部と、前記第１のスイッチを開状態としかつ前記第２のスイッチを閉状態とすることで前記第２のスイッチ、前記コンデンサ、前記測定用抵抗、前記モータコイル、及び大地を含む第１の閉回路を構成したときにおいて、前記第１の電圧測定部により取得された前記電源部の電圧の測定値と前記第２の電圧測定部により取得された前記測定用抵抗の端子間電圧の測定値と前記測定用抵抗の抵抗値とに基づいて、モータの絶縁抵抗値を計算する計算部と、を有する絶縁抵抗値検出部と、
   　前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを開状態としかつ前記モータ駆動アンプ部の前記上アームまたは前記下アームの前記スイッチング素子を任意にスイッチングさせることで前記コンデンサ及び前記測定用抵抗を含む第２の閉回路を構成したときにおいて、前記第１の電圧測定部により取得された前記電源部の電圧の測定値と前記測定用抵抗の抵抗値とに基づいて、前記測定用抵抗の端子間電圧の推定値を計算する電圧推定部と、
   　前記第２の閉回路を構成したときにおいて前記第２の電圧測定部により取得された前記測定用抵抗の端子間電圧の測定値と前記電圧推定部により計算された前記測定用抵抗の端子間電圧の推定値との誤差を検出する誤差検出部と、
   　前記誤差検出部により検出された誤差に基づいて、前記絶縁抵抗値検出部の故障の有無を判定する故障判定部と、
   を備える、モータ駆動装置。
2. 　前記故障判定部は、前記誤差検出部により検出された誤差が予め規定された基準誤差の範囲外である場合は前記絶縁抵抗値検出部の故障有りと判定し、前記誤差検出部により検出された誤差が前記基準誤差の範囲内である場合は前記絶縁抵抗値検出部の故障無しと判定する、請求項１に記載のモータ駆動装置。
3. 　前記絶縁抵抗値検出部は、
   　前記故障判定部により前記絶縁抵抗値検出部の故障無しと判定された際に用いられた前記誤差検出部により検出された誤差に基づいて、補正値を生成する補正値生成部と、
   　前記第１の閉回路を構成したときに前記第２の電圧測定部により取得された前記測定用抵抗の端子間電圧の測定値を、前記補正値生成部により生成された補正値を用いて補正することで、前記測定用抵抗の端子間電圧の補正後の測定値を生成する補正部と、
   をさらに有し、
   　前記計算部は、前記第１の閉回路を構成したときに前記第１の電圧測定部により取得された前記電源部の電圧の測定値と、前記測定用抵抗の端子間電圧の補正後の測定値と、前記測定用抵抗の抵抗値と、に基づいて、モータの絶縁抵抗値を検出する、請求項２に記載のモータ駆動装置。
4. 　前記第１の電圧測定部により取得された前記電源部の電圧の測定値が、予め規定された基準電圧以下になったか否かを判定する電圧判定部をさらに備え、
   　前記第２の電圧測定部は、前記第１のスイッチ及び前記第２のスイッチを開状態とし前記モータ駆動アンプ部の前記上アーム及び前記下アームの前記スイッチング素子をオフ状態にしたときにおいて前記第１の電圧測定部により取得された前記電源部の電圧の測定値が前記基準値以下になったと前記電圧判定部により判定された後に、前記第２の閉回路を構成したときにおいて前記測定用抵抗の端子間電圧の測定値を取得する、請求項３に記載のモータ駆動装置。

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