CN103155397B - 电动机控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的电动机控制装置具有吸收电动机的能量来进行制动的动态制动功能。本电动机控制装置具备：动态制动电阻；温度开关，其配置于动态制动电阻附近；温度熔断器，其配置于动态制动电阻附近，且与动态制动电阻串联连接；以及，断线检测电路，其对温度开关的触点状态进行检测。而且，本电动机控制装置将温度开关的动作温度设定为低于温度熔断器的动作温度的值。

Description

电动机控制装置
技术领域
本发明涉及一种具有动态制动功能的电动机控制装置。
背景技术
一般地，在半导体制造装置、输送装置、机床等FA(FactoryAutomation：工厂自动化)关联装置的驱动中使用了伺服电动机。电动机控制装置与伺服电动机配套地安装在装置中，并对伺服电动机的动作进行控制以进行用户期望的动作。在很多情况下，在电动机控制装置中内置有用于在异常时使电动机紧急停止的动态制动电路。
图2是具备以往的动态制动功能的电动机控制装置95的说明图。电动机控制装置95具备：PWM逆变器电路4，其对电动机5进行驱动；控制电路96和栅极驱动电路7，其根据从外部装置所通知的指令值31来对PWM逆变器电路4进行驱动控制；以及，动态制动电路91。
如图2所示那样，动态制动电路91通过根据从控制电路96向动态制动驱动电路8的指令34使动态制动切换开关9开闭来进行动作。动态制动电路91在动态制动切换开关9闭合时，使电动机5的电动机电力线17经由动态制动电阻10而导通。动态制动电路91一般是这样由动态制动电阻10来吸收电动机5的能量来进行制动的。作为切换制动器的开启和关闭的动态制动切换开关9，使用了继电器、晶闸管等。以往，设计了对动态制动电路的电力消耗、电流值进行监视以保护动态制动电路不被破坏的方法(例如，参照专利文献1和专利文献2)。
然而，在动态制动进行动作的状态下电动机被外力强制驱动那样的异常时，存在以上述的以往的结构不能充分地确保安全性的问题。即，当在动态制动进行动作的状态下电动机被强制驱动时，动态制动电阻持续消耗由电动机产生的能量。而且，动态制动电阻的温度过度上升，有可能给周围部件带来损伤，或者最终导致动态制动电阻断线等而起火、冒烟等不安全动作。
专利文献1：日本特开2002-369564号公报
专利文献1：日本特开平8-33195号公报
发明内容
本发明的电动机控制装置是具有吸收电动机的能量来进行制动的动态制动功能的电动机控制装置。本电动机控制装置具备：动态制动电阻；温度开关，其配置于动态制动电阻附近；温度熔断器，其配置于动态制动电阻附近，且与动态制动电阻串联连接；以及，断线检测电路，其对温度开关的触点状态进行检测。而且，本电动机控制装置为将温度开关的动作温度设定为低于温度熔断器的动作温度的值的结构。
由此，在动态制动进行动作的状态下电动机被强制驱动那样的异常时，即使动态制动电阻过度地温度上升，断线检测电路也根据温度开关的触点状态来进行异常检测。而且，能够向用户传达异常，只要进行适当的处理就可以预先防止电阻烧损。另外，在异常检测后还继续对电动机进行强制驱动的情况下，也能够通过温度熔断器断线而在电阻烧损之前切断供电。因此，能够防止不安全动作，能够提高安全性。
另外，本发明的电动机控制装置为温度开关的触点状态恢复之后断线检测电路也保持断线检测状态的结构。
由此，在温度熔断器断线后，当电阻的温度降低时温度开关恢复，但是断线检测电路继续保持异常检测状态。因此，可以将异常可靠地传达给用户，能够防止在异常状态下错误地使用电动机控制装置，能够进一步提高安全性。
附图说明
图1是包含本发明的实施方式中的电动机控制装置的电动机控制系统的框图。
图2是以往的电动机控制装置的说明图。
具体实施方式
以下，针对本发明的实施方式，参照附图来进行说明。此外，并非通过该实施方式来限定本发明。
(实施方式)
图1是包含本发明的电动机控制装置15的电动机控制系统的框图。本电动机控制系统使用于如半导体制造装置、输送装置、机床那样的FA关联装置等。本电动机控制系统由电动机控制装置15与电源1以及电动机5构成。从电源1对电动机控制装置15供给交流电力，电动机控制装置15按照来自外部的指令值31来控制电动机5的旋转动作、运动动作，对电动机5进行驱动。另外，在本实施方式中举出了对电动机5进行三相驱动的一例。
在图1中，电源1为单相或者三相交流电压，作为电压值，使用100V、200V、400V等。
如图1所示那样，电动机控制装置15为包括电源电路23、PWM逆变器电路4、控制电路6、栅极驱动电路7以及动态制动电路21的结构。
电源1被输入到电动机控制装置15的电源电路23。电源电路23包括：整流电路2，其对交流电压进行整流；以及，电解电容器3，其被来自整流电路2的直流电压所充电。
另外，来自外部的指令值31被通知到电动机控制装置15的控制电路6。指令值31是从上级控制装置(未图示)发送的指令信号，例如在对电动机5进行位置控制的情况下包含位置指令那样的指令，在对电动机5进行速度控制的情况下包含速度指令那样的指令。作为更具体的例子，在位置指令的情况下通过脉冲信号将指令值31输入到控制电路6，在速度指令的情况下通过模拟电压将指令值31输入到控制电路6。在脉冲信号的情况下，预先设定有电动机每旋转一圈的脉冲数，通过由控制电路6对指令脉冲数进行计数来使电动机5只旋转适当的量而实现位置控制。另外，在模拟电压的情况下，预先设定好输入的电压值与电动机转速的关系，控制电路6对输入的指令电压进行检测，并使电动机以适当的速度进行旋转。
控制电路6按照指令值31来生成电压指令值32，并根据该电压指令值32使栅极驱动电路7进行动作。栅极驱动电路7根据电压指令值32来生成被脉冲宽度调制(PWM、Pulse WidthModulation)的脉冲信号、即栅极驱动信号33，并向PWM逆变器电路4供给该栅极驱动信号33。PWM逆变器电路4由用于对电动机5进行三相驱动的六个IGBT、MOSFET等功率半导体构成。PWM逆变器电路4的各功率半导体根据来自栅极驱动电路7的栅极驱动信号33而进行开关动作。基于该开关动作的电动机驱动电力经由与各相对应的三根电动机电力线17而被供给到电动机5。根据这种结构，基于与电压指令值32对应的PWM来对电动机5进行驱动。另外，控制电路6还进行动态制动电路21的控制。
为了实现上述那样的动态制动功能，本实施方式的电动机控制装置15具有动态制动电路21。接着，针对进行动态制动动作的动态制动电路21进行说明。动态制动是用于在紧急时等使电动机停止的功能。紧急时是指例如在主电源被断开时、向电动机控制装置15的指令值31变成异常的情况，或者电动机控制装置15检测出某些异常的情况等。控制电路6具备对这种主电源断开、异常状态进行检测的功能。而且，在这种紧急时，控制电路6通过动态制动驱动信号34来将指令发送到动态制动电路21。
动态制动电路21除了动态制动驱动电路(以下，称作驱动电路)8、动态制动切换开关(以下，称作切换开关)9、动态制动电阻(以下，称作制动电阻)10以及动态制动整流电路(以下，称作整流电路)14之外，还具备温度开关11、温度熔断器12以及断线检测电路13。
电动机电力线17被引入到动态制动电路21。电动机电力线17与整流电路14连接，整流电路14的整流输出与串联连接的切换开关9和制动电阻10连接。根据来自控制电路6的动态制动驱动信号34，通过驱动电路8将切换开关9切换为开路或短路。根据这种结构，切换开关9能够进行动作来对动态制动的有效/无效进行切换。切换开关9一般使用继电器、晶闸管等。在本实施方式中，举出了在电动机5动作进行中切换开关9为开路而制动成为无效的结构例。另外，当根据控制电路6的指令而切换开关9短路时，电动机5的三根电动机电力线17的电压通过所连接的整流电路14被整流，整流电流流入制动电阻10。而且，通过制动电阻10吸收由电动机5产生的能量来产生制动扭矩。通过进行这样的动作来使电动机5停止。在此不使用整流电路14而通过在三根电动机电力线17的彼此之间插入电阻，也能够产生制动扭矩。
但是，动态制动只是在紧急时进行动作的功能，因此使其多次连续地进行动作，或者在使切换开关9短路的状态下从外部强制驱动电动机5等异常状态的情况下，制动电阻10持续消耗由电动机5产生的能量。因此，有可能会产生温度过度上升而使周围电路破损或者电阻烧损等不安全。对此，在本实施方式中设为以下结构：在动态制动电路21中，在制动电阻10的附近设置温度开关11，并设置对温度开关11的触点状态进行检测的断线检测电路13，并且设置与制动电阻10串联连接的温度熔断器12，由此防止不安全。
温度开关11是例如被利用于恒温器的具备温度感测功能的机械式的触点开关。温度开关11例如利用双金属件根据周围温度而成为开路与短路中的某一个状态。具体地说，温度开关11在规定的动作温度以下成为短路状态，当超过规定的动作温度时成为开路状态。在本实施方式中，将温度开关11设为如利用于恒温器的这种温度开关。而且，在本实施方式中，在温度开关11感测制动电阻10的温度而进行开闭动作那样的位置设置有温度开关11。
断线检测电路13对这种温度开关11的触点状态进行检测。另外，断线检测电路13具有锁存式继电器16。锁存式继电器16一般具备置位/复位这两种线圈，具备在对一方的线圈进行励磁而改变了触点状态之后保持触点状态直到对另一方的线圈进行励磁为止的功能。在本实施方式中，设为以下结构：利用该锁存式继电器16，使温度开关11的触点状态在从开路状态恢复为短路状态之后也保持断线检测状态。断线检测电路13将根据温度开关11的触点状态而生成的信号作为断线检测信号35来通知给控制电路6。
温度熔断器12是具备温度感测功能的熔断器。当周围温度超过规定的温度时温度熔断器12断线而成为断开状态。温度熔断器12与制动电阻10串联连接。即，如图1所示那样，在本实施方式中，切换开关9、制动电阻10以及温度熔断器12串联连接。而且，在本实施方式中，在温度熔断器12对制动电阻10的温度进行感测且在超过规定的动作温度时断线那样的位置处设置有温度熔断器12。此外，将温度开关11的动作温度设定为低于温度熔断器12的动作温度的值。
并且，在断线检测电路13中，将锁存式继电器16的置位/复位的线圈分别设为正常时/异常时，且通常在温度开关11的触点为短路状态下将锁存式继电器16的触点设为正常侧。而且，将电路构成为当温度开关11的触点开路时，作为已经变成了断线检测状态而对锁存式继电器16的异常侧的线圈进行励磁。即，成为如下设计：在控制电路6异常检测后，即使温度开关11的触点恢复而从开路状态变成短路状态，只要不对正常侧的线圈进行励磁，锁存式继电器16的触点状态就不变化。
在以上那样的结构中，在成为在由于紧急处理而使切换开关9短路的状态下还从外部强制驱动电动机5等的异常状态的情况下，制动电阻10的温度过度上升。于是，温度开关11的触点开路，断线检测电路13进行动作，向控制电路6传达断线检测信号35。通过这样的动作，电动机控制装置15输出动态制动异常检测信号36并进行外部显示等向用户通知异常。但是，在例如用户没有察觉到动态制动的异常而继续强制驱动电动机5的情况下，则异常状态持续。为了也防止这种问题，在本实施方式中设为设置了温度熔断器12的结构。即，当异常状态持续而制动电阻10的温度进一步上升时，温度熔断器12断线。通过这样的动作，切断向制动电阻10的供电，防止制动电阻10的烧损，从而防止起火、冒烟等不安全，提高了安全性。
当温度降低时温度开关11的触点恢复而成为短路状态。但是，由于断线检测电路13的锁存式继电器16，断线检测信号35的状态被保持，而控制电路6持续输出动态制动异常检测信号36。即使对电动机控制装置15的电源进行重新启动，锁存式继电器16也保持状态，因此控制电路6输出动态制动异常检测信号36。另外，在温度熔断器12断线的情况下，制动电阻10的温度降低而温度开关11从开路状态恢复为短路状态。在这种情况下，锁存式继电器16也保持状态，因此控制电路6输出动态制动异常检测信号36。因此，通过设置这种断线检测电路13，能够向用户可靠地通知异常状态，从而能够防止在不安全的状态下使用电动机控制装置15，并且能够提高安全性。
另外，在本实施方式中，设置了解除端子37以能够对锁存式继电器16的正常时侧的线圈进行励磁，如果将该解除端子37短路则能够对断线检测信号35进行初始化。即，在用户认识到异常状态后进行改善、修理并确认为正常的情况下进行初始化，能够解除动态制动异常检测信号36。由此，将用于解除动态制动电路21的异常检测的操作与其他错误等进行区分，因此能够防止用户误解除错误。
如以上说明的那样，本发明的电动机控制装置具备：动态制动电阻；温度开关，其配置于动态制动电阻附近；温度熔断器，其配置于动态制动电阻附近，且与动态制动电阻串联连接；以及，断线检测电路，其对温度开关的触点状态进行检测。而且，是将温度开关的动作温度设定为低于温度熔断器的动作温度的值的结构。
由此，即使发生了在动态制动的动作进行中动态制动电阻过度地温度上升那样的异常，断线检测电路也能够根据温度开关的触点状态进行异常检测。而且，将异常传达给用户，只要进行适当的处理就能够预先防止电阻烧损。另外，即使在异常检测后还继续强制驱动电动机，也能够通过温度熔断器断线来在电阻烧损之前切断供电。因此，能够防止不安全动作，能够提高安全性。
并且，本发明的电动机控制装置是温度开关的触点状态恢复之后断线检测电路也保持断线检测状态的结构。
由此，在温度熔断器断线后，当动态制动电阻的温度降低时温度开关恢复，但是断线检测电路继续保持异常检测状态。因此，可以将异常可靠地传达给用户，能够防止在异常状态下错误地使用电动机控制装置，能够进一步提高安全性。
产业上的可利用性
本发明的电动机控制装置在需要电动机的动态制动的FA伺服领域等是有用的。
附图标记说明
1：电源；2：整流电路；3：电解电容器；4：PWM逆变器电路；5：电动机；6、96：控制电路；7：栅极驱动电路；8：动态制动驱动电路；9：动态制动切换开关；10：动态制动电阻；11：温度开关；12：温度熔断器；13：断线检测电路；14：动态制动整流电路；15、95：电动机控制装置；16：锁存式继电器；17：电动机电力线；21、91：动态制动电路；23：电源电路；37：解除端子。

Claims (4)

1.一种电动机控制装置，具有吸收电动机的能量来进行制动的动态制动功能，该电动机控制装置的特征在于，具备：
动态制动电阻；
温度开关，其配置于上述动态制动电阻附近，该温度开关的触点状态在该温度开关的周围温度超过该温度开关的动作温度时改变；
温度熔断器，其配置于上述动态制动电阻附近，且与上述动态制动电阻串联连接，该温度熔断器在该温度熔断器的周围温度超过该温度熔断器的动作温度时断线而成为断开状态；以及
断线检测电路，其对上述温度开关的触点状态进行检测，该断线检测电路在上述温度开关的触点状态发生上述改变时变成断线检测状态以通知异常，
其中，上述温度开关的动作温度被设定为低于上述温度熔断器的动作温度的值。
2.根据权利要求1所述的电动机控制装置，其特征在于，
在上述温度开关的触点状态恢复之后上述断线检测电路也保持上述断线检测状态。
3.根据权利要求2所述的电动机控制装置，其特征在于，
上述断线检测电路使用锁存式继电器来对上述温度开关的触点状态进行检测。
4.根据权利要求3所述的电动机控制装置，其特征在于，
设置有用于对上述锁存式继电器的触点状态进行解除并初始化的解除端子。
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