CN110268624A - 马达相关信息处理电路、马达相关信息处理方法以及马达模块 - Google Patents

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CN110268624A CN201880010194.XA CN201880010194A CN110268624A CN 110268624 A CN110268624 A CN 110268624A CN 201880010194 A CN201880010194 A CN 201880010194A CN 110268624 A CN110268624 A CN 110268624A
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Abstract

提供能够使用价格低廉的微机并且能够将与马达的运行状态相关的信息可靠地写入非易失性存储器内的技术。马达相关信息处理电路包括：获取部，在马达被驱动时，所述获取部获取与马达的运行状态相关的马达相关信息；第1写入部，在获取了马达相关信息之后，所述第1写入部将马达相关信息写入到易失性存储器内；以及第2写入部，当停止马达的驱动时，所述第2写入部将易失性存储器内存储的马达相关信息写入到非易失性存储器内。

Description

马达相关信息处理电路、马达相关信息处理方法以及马达 模块
技术领域
本发明涉及马达相关信息处理电路、马达相关信息处理方法以及马达模块。
背景技术
在设置有作业用机器人的工厂或厂房通常设置有包含使机器人工作的马达的马达模块和对马达模块进行控制的控制装置。但是，若马达模块组装于机器人，则因机器人的结构或马达模块的位置，利用者有时很难频繁地掌握马达模块。因此，为了使利用者掌握马达模块的运行状态，马达模块有时向利用者所操作的控制装置发送各种信息(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：国际公开第2013/136627号
发明内容
发明要解决的技术课题
但是，在上述技术中，在发送信息的马达模块的发送部发生故障的情况下，并且在发送时发生通信错误的情况下，利用者无法掌握马达模块的状态。假如在马达模块中设置有非易失性存储器并且各种信息存储于这样的存储器内，则利用者能够通过适当地访问非易失性存储器来确认马达模块的状态。但是，通常，微机将信息写入到非易失性存储器内是对微机施加处理负荷。因此，为了例如使控制马达模块的微机执行写入处理，需要处理能力高且价格昂贵的微机。
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供能够使用价格低廉的微机并且能够将与马达的运行状态相关的信息可靠地写入到非易失性存储器内的技术。
用于解决技术课题的手段
解决上述课题的本发明的马达相关信息处理电路包括：获取部，在马达被驱动时，所述获取部获取与所述马达的运行状态相关的马达相关信息；第1写入部，在获取所述马达相关信息之后，所述第1写入部将所述马达相关信息写入到易失性存储器内；以及第2写入部，当所述马达的驱动停止时，所述第2写入部将所述易失性存储器内存储的所述马达相关信息写入到非易失性存储器内。
发明效果
根据本发明，能够提供能够使用价格低廉的微机并且能够将与马达的运行状态相关的信息可靠地写入到非易失性存储器内的技术。
附图说明
图1是示出机器人控制系统10的结构的图。
图2是示出马达模块23的结构的图。
图3是示出在微机62中实现的功能块的图。
图4是示出由微机62执行的处理的一例的流程图。
图5是示出由微机62执行的处理的一例的流程图。
具体实施方式
---机器人控制系统10的结构---
以下，利用附图对本发明的实施方式进行详细说明。图1是示出机器人控制系统10的结构的图。机器人控制系统10是用于对设置于工厂内的手臂机器人X(未图示)的动作进行控制的系统，包含控制模块20、传感器模块21、22以及马达模块23～25。
控制模块20(控制装置)是对机器人控制系统10进行总括控制的装置，根据利用者的操作结果或传感器模块21、22的输出而对马达模块23～25的动作进行控制。
传感器模块21是例如包含测量与手臂机器人X的作业对象物之间的距离的距离传感器的装置，将测量结果发送到控制模块20。
传感器模块22是例如包含检测手臂机器人X的作业区域内有无人的红外线传感器的装置，将检测结果发送到控制模块20。
马达模块23是对使手臂机器人X的规定的关节J1旋转的马达进行控制的装置。另外，与马达模块23同样地，马达模块24、25也对分别使手臂机器人X的规定的关节J2、J3旋转的马达进行控制。另外，图1的传感器模块21或马达模块23等经由通信线与控制模块20连接，但是也可以通过无线而连接。
---马达模块23的结构---
如图2所示，马达模块23包含马达控制装置30、马达31、旋转编码器32以及温度传感器33。马达模块23包括马达31、驱动电路63以及马达相关信息处理电路。
马达控制装置30是根据来自控制模块20的“驱动指示”而驱动马达31的装置。在此，将从马达控制装置30供给到马达31并流过马达31的电流设为驱动电流Id。并且，“驱动指示”是指定马达31的旋转位置、转速以及扭矩的指示。另外，在后面对马达控制装置30进行详细叙述。
马达31例如是AC(Alternating Current：交流)马达，使手臂机器人X的臂部分旋转。
旋转编码器32输出表示马达31中的转子(未图示)的旋转位置的信号或表示马达31的转速的信号。
温度传感器33是安装于马达模块23的规定的位置处并检测马达31的温度Tm的传感器，输出表示温度Tm的信号。另外，温度Tm根据驱动电流Id的增加而升高。
马达控制装置30包含ROM(Read only memory)50、RAM(Random accessmemory)51、闪速存储器52、IF(Interface)电路60、61、微机62以及驱动电路63。
ROM50是非易失性的存储单元区域，存储有微机62所执行的程序以及各种各样的数据。
RAM51(易失性存储器)用作程序以及数据等的暂时性的存储区域。
闪速存储器52(非易失性存储器)例如存储有与马达31的运行状态相关的“马达相关信息D”以及各种数据。在此，“马达相关信息D”例如包含驱动电流Id、马达31的扭矩T以及温度Tm各自的规定期间内的平均值、方差、最小值以及最大值的信息和表示马达31的驱动时间的信息。另外，“马达相关信息D”可以是利用后述的“驱动指示”的信息，也可以是利用“控制信息”的信息。因此，例如通过利用者参照“马达相关信息D”，不直接观测马达31等而能够获得与马达31的可靠性或维护的必要性等相关的见解。
IF电路60在控制模块20与马达控制装置30之间交换“驱动指示”以及“马达相关信息D”等各种信息。
IF电路61将来自旋转编码器32、温度传感器33的输出发送到微机62。
微机62(马达相关信息处理电路)通过执行ROM50内存储的程序，对马达控制装置30进行总括控制。另外，在后面对在微机62中实现的功能块进行叙述。
驱动电路63是根据来自微机62的驱动信号Sd而驱动马达31的电路，例如包含预驱动器以及H桥电路(未图示)。另外，当驱动电路63停止驱动马达31时，驱动电流Id成为零。但是，在此忽略停止驱动马达31时流过马达31的泄漏电流。并且，在本实施方式中，将停止驱动马达31的状态称作“空转状态”。
马达模块24、25的结构也与马达模块23相同，因此省略马达模块24、25的详细的说明。
---在微机62中实现的功能块---
图3是示出通过微机62执行规定的程序而在微机62中实现的功能块的图。马达相关信息处理电路包括设定部70、驱动电路控制部71、计时部72、时间判定部73、驱动判定部74、计算部75、获取部76、第1写入部77、第2写入部78以及发送部79的功能块。
设定部70若接收马达31的“驱动指示”，则删除RAM51内存储的表示过去的马达31的驱动时间的信息，指定存储“马达相关信息D”的RAM51的存储区域。
驱动电路控制部71是与驱动电路63一同对马达31进行伺服控制的功能块。具体地说，驱动电路控制部71对驱动电路63输出驱动信号Sd，以使马达31的旋转位置、转速、扭矩成为由来自控制模块20的“驱动指示”指定的目标状态。另外，在驱动电路控制部71除了被输入用于实现伺服控制的各种信息(驱动电流Id以及旋转编码器32的输出)之外，还被输入来自温度传感器33的输出。驱动电路控制部71利用根据“驱动指示”以及各种信息的反馈环等控制算法而运算驱动信号Sd。然后，例如若温度Tm比规定的温度高，则驱动电路控制部71为了保护马达31而停止驱动信号Sd的输出。此时，马达31成为“空转状态”。并且，例如在结束了控制模块20所输出的用于进行一连串动作的“驱动指示”的情况下，由于驱动电路控制部71未被输入“驱动指示”，因此停止驱动信号Sd的输出。此时，马达31成为“空转状态”。另外，将用于控制马达31的信息(驱动电流Id、旋转编码器32以及温度传感器33的输出)设为“控制信息”。
若马达31被驱动，则计时部72对从开始驱动之后的时间进行计时。时间判定部73判定在马达31被驱动时是否从规定的时刻经过了规定时间。
驱动判定部74判定是否驱动了马达31，即判定马达31是“驱动状态”，还是“空转状态”。
计算部75计算与驱动电流Id、马达31的扭矩T以及温度Tm相关的各种信息(规定期间内的平均值、方差、最小值以及最大值)。具体地说，计算部75根据驱动电流Id而计算驱动电流Id、扭矩T的平均值等。即，计算部75对马达的驱动电流Id实施规定的计算处理。并且，计算部75也可以根据来自温度传感器33的输出而计算与温度Tm相关的平均值等。
获取部76获取在计时部72中计时的马达31的驱动时间和在计算部75中计算出的计算结果作为“马达相关信息D”。
第1写入部77将获取部76所获取的“马达相关信息D”写入到RAM51内。
第2写入部78将RAM51内存储的“马达相关信息D”写入到闪速存储器52内。
发送部79根据来自控制模块20的“发送指示”而将闪速存储器52内存储的“马达相关信息D”发送到控制模块20。即，发送部79根据来自对马达相关信息处理电路进行控制的控制装置的“发送指示”，将非易失性存储器内存储的“马达相关信息D”发送到控制装置。
---由微机62执行的处理的一例---
以下，参照图4、图5对在“马达相关信息D”被写入到闪速存储器52内时微机62所执行的一连串处理100进行说明。
在此，为了使手臂机器人X(未图示)的臂进行规定的动作，从控制模块20对马达控制装置30输出规定的“驱动指示”。
首先，设定部70若接收到来自控制模块20的“驱动指示”，则进行RAM51的初始设定(S200)。具体地说，设定部70删除RAM51内存储的过去的马达31的驱动时间，指定存储“马达相关信息D”的RAM51的区域。
然后，驱动电路控制部71根据“驱动指示”以及上述的“控制信息”，输出将马达31设为目标状态的驱动信号Sd(S201)。其结果是，开始驱动马达31。并且，若开始驱动马达31，则计时部72计时从开始驱动之后的时间(S202)。时间判定部73判定驱动时间是否从开始驱动马达31起经过了10分钟以上(S203)。在此，所谓从开始驱动马达31起“10分钟”，是马达31的驱动时间短且马达31的状态几乎无变化这样的期间的一例。即，时间判定部73判定出的“10分钟”这一驱动时间能够根据使用本公开的发明的用途而适当地变更。
在从开始驱动马达31起小于10分钟的情况下(S203：小于10分钟)，驱动判定部74判定马达31是否为“驱动状态”(S204)。在处理S204中，若判定为马达31是“空转状态”(S204：空转状态)，则结束处理100。因此，在从开始驱动马达31起小于10分钟而成为“空转状态”的情况下，即在马达31的驱动时间短且马达31的状态几乎无变化这样的情况下，不获取“马达相关信息D”，结束处理100。
另一方面，在处理S204中，若判定马达31为“驱动状态”(S204：驱动状态)，则执行前述的处理S203。然后，若从开始驱动马达31起经过10分钟以上(S203：10分钟以上)，即若从开始驱动起经过了对马达31施加一定负担的期间，则计算部75计算与驱动电流Id、扭矩T以及温度Tm各自相关的平均值等(S205)。另外，在处理S205中计算出的驱动电流Id等的平均值、方差、最小值以及最大值是从开始驱动马达31起“10分钟期间”内的值。
并且，获取部76获取表示从开始驱动起“10分钟”的计算结果和从开始驱动马达31之后的驱动时间(“10分钟”)的信息，以作为“马达相关信息D1”(S206)。另外，在此，将某一时间内的“马达相关信息”设为“马达相关信息Dn”，“马达相关信息D”包含由获取部76获取的各时间的“马达相关信息D1～n”整体。
在获取部76获取“马达相关信息D1”之后，第1写入部77将“马达相关信息D1”写入到RAM51内(S207)。并且，时间判定部73判定驱动时间是否从开始驱动起经过了1小时以上(S208)。另外，“1小时”(规定期间)是在连续驱动马达31时适合于观测马达31的状态的时间的一例。
在从开始驱动起小于1小时的情况下(S208：小于1小时)，驱动判定部74判定马达31是否为“驱动状态”(S209)。然后，若判定马达31为“空转状态”(S209：空转状态)，则结束处理100。即，在认为从开始驱动起1小时以内成为“空转状态”且马达31的状态无较大变化的情况下，“马达相关信息D1”不被写入闪速存储器52内，结束处理100。其结果是，能够防止闪速存储器52的写入次数不必要地增加。
另一方面，在处理S209中，若判定为马达31是“驱动状态”(S209：驱动状态)，则执行前述的处理S208。若从开始驱动马达31起经过了1小时以上(S208：1小时以上)，则计算部75计算与驱动电流Id、扭矩T以及温度Tm相关的各种信息(S210)。另外，在处理S210中计算出的驱动电流Id等的平均值、方差、最小值以及最大值是从开始驱动马达31起“1小时”内的值。
然后，获取部76获取表示从开始驱动起“1小时”的计算结果和从开始驱动马达31之后的驱动时间(“1小时”)的信息，以作为“马达相关信息Dn(n＝2)”(S211)。并且，若获取“马达相关信息D2”，则第1写入部77指定RAM51内的新的存储区域，并写入“马达相关信息D2”(S212)。
并且，时间判定部73判定驱动时间在信息写入RAM51的新的存储区域内之后是否经过了1小时以上(S213)。在从信息被写入到新的存储区域内起小于1小时的情况下(S213：小于1小时)，驱动判定部74判定马达31是否为“驱动状态”(S214)。在处理S214中，若判定马达31为“驱动状态”(S214：驱动状态)，则执行处理S213。其结果是，在驱动马达31的状态每持续1小时以上时，由获取部76获取一次新的“马达相关信息Dn(n≥3)”，并写入到RAM51的新的存储区域内(S210～S213)。另一方面，在处理S214中，若判定为马达31是“空转状态”(S215：空转状态)，则第2写入部78获取RAM51内存储的“马达相关信息D”，并写入到闪速存储器52内(S215)。因此，利用者通过适当地参照闪速存储器52内存储的“马达相关信息D”，能够掌握马达31的运行状态，并获得与可靠性等相关的见解。
以上，对本实施方式的机器人控制系统10进行了说明。在马达31被驱动时，微机62为了对马达31进行伺服控制而执行各种运算处理。在这样的状态的基础上，若微机62将“马达相关信息D”写入到闪速存储器52内，则对微机62进一步施加运算处理的负荷，因此需要使用价格昂贵的微机。但是，微机62的第2写入部78在停止驱动马达31的“空转状态”下，将“马达相关信息D”写入到闪速存储器52内(例如，处理S215)。因此，在本实施方式中，无需使用处理能力不必要地高的微机。因而，在本实施方式中，能够使用价格低廉的微机，并且能够将“马达相关信息D”可靠地写入到闪速存储器52内。
并且，在马达31连续地被驱动时，获取部76每隔作为适合于观测马达31的状态的变化的时间的一例的“1小时”(规定期间)获取一次“马达相关信息D”(例如，处理S210～S213)。因此，利用者能够可靠地掌握马达31的状态的变化。
并且，微机62的发送部79根据来自控制模块20的“发送指示”，将闪速存储器52内存储的“马达相关信息D”发送到控制模块20。因此，即使在马达模块23组装于手臂机器人X而利用者很难访问马达模块23的情况下，利用者也能够通过利用者所操作的控制模块20获取“马达相关信息D”。
并且，本实施方式的“马达相关信息D”包含表示马达31的驱动时间的信息、驱动电流Id的规定期间内的平均值、方差、最小值以及最大值、马达31的扭矩T的规定期间内的平均值、方差、最小值以及最大值以及温度Tm的规定期间内的平均值、方差、最小值以及最大值。通过“马达相关信息D”包含这样的信息，利用者能够获得与马达31的可靠性等相关的见解。
并且，通过获取马达31被驱动时的驱动电流Id的所有数据，利用者也能够掌握马达31的状态。但是，由于马达31被驱动时的驱动电流Id的数据量较多，因此若使这些数据全部存储于闪速存储器52内，则闪速存储器52所需的存储区域也变大，施加于微机62的负荷也增加。在本实施方式中，根据驱动电流Id而计算驱动电流Id、扭矩T的平均值等，包含计算出的结果的“马达相关信息D”写入到闪速存储器52内。因而，能够减小闪速存储器52所需的存储区域，并且能够减轻施加于微机62的负荷。
并且，在本实施方式中，获取部76每隔“1时间”获取一次“马达相关信息D”，但是并不限于此。例如，获取部76也可以根据来自控制模块20的“获取指示”而获取“马达相关信息D”。即，也可以根据来自对马达相关信息处理电路进行控制的控制装置的“获取指示”而获取“马达相关信息D”。
在这样的情况下，能够在利用者所指定的期望的时刻获取“马达相关信息D”。
另外，上述实施例是为了容易地理解本发明的例，并非用于限定本发明来进行解释。本发明在不脱离其主旨的范围内能够进行变更、改良，并且本发明中还包含其等效物。
例如，在图4以及图5中，在处理S205、S210的时刻执行了“马达相关信息D”的计算处理，但是并不限于此。代替处理S205，计算部75例如也可以在开始计时之后(处理S202)小于“10分钟”的时刻执行“马达相关信息D”的计算处理。并且，代替处理S210，即使驱动时间“小于1小时”(处理S208：小于1小时)，计算部75也可以执行“马达相关信息D”的计算处理。并且，计算处理并不限于图4以及图5所示的流程顺序，还有在由驱动电路控制部71进行电路控制时计算部76进行为了求出最大值、最小值以及平均而进行的累积计算的实施例。
例如，说明了旋转编码器32输出表示马达31中的转子(未图示)的旋转位置的信号或表示马达31的转速的信号的情况，但是并不限于此。代替旋转编码器32，能够通过霍尔元件等磁检测传感器获得表示马达31的旋转位置或者转速的信号。或者，也可以根据驱动电流Id而获得表示旋转位置或者转速的信号。
例如，在马达模块23中，计算部75根据来自温度传感器33的输出而计算了温度Tm的平均值等，但是并不限于此。计算部75也可以根据驱动电流Id的大小或预先获得的实验数据等而计算与马达31的温度相关的信息。
并且，“马达相关信息D”并不限于与驱动电流Id相关的信息，还包含马达31的扭矩T等的各种信息，但是并不限于此。“马达相关信息D”例如也可以只是与驱动电流Id相关的信息。即，“马达相关信息D”包含与马达的驱动时间相关的信息、与马达的驱动电流相关的信息、与马达的扭矩相关的信息以及与马达的温度相关的信息中至少任意一个信息。
并且，例如，计算部75也可以根据来自用于感应周围的语音或者噪音的麦克风的输出而进行将语音或者噪音信息傅里叶变换的计算。由此，“马达相关信息D”例如也可以包含周围的声音或者噪音的频谱。
并且，例如在闪速存储器52存储被写入自身的次数(更新次数)的情况下，发送部79除了发送“马达相关信息D”之外，还可以将更新次数发送到控制模块20。利用者通过掌握闪速存储器52的更新次数，不仅能够评价马达31的可靠性，而且还能够评价闪速存储器52的可靠性(寿命)。
并且，马达模块23～25用于手臂机器人X，但是也可以用于其他用途。具体地说，马达模块23～25例如也可以用于使无人搬运车、无人机或者洗衣机、吸尘器这样的通常的家电产品等的各种马达旋转。
并且，本实施方式的“控制信息”是驱动电流Id或旋转编码器32等的输出，但是并不限于这些。例如，在马达的控制是无位置传感器矢量控制的情况下，也可以包含根据驱动电流Id等的估计值。并且，“控制信息”不仅包含旋转编码器32的输出，而且还包含对旋转编码器32的输出实施处理的信息(例如，对位置信息进行微分的速度信息)。
并且，在本实施方式中，示出了在停止了马达的驱动的“空转状态”下将“马达相关信息D”写入到闪速存储器52内的例。在本实施方式中，通过定期写入到闪速存储器52内而实现。在此，考虑控制模块20(控制装置)从“空转状态”过渡到“关闭状态”。关闭状态是进行针对停止电源供给时的处理的状态。在控制模块20(控制装置)转移到“关闭状态”的情况下，控制模块20(控制装置)对微机62发送“关闭指示”。微机62也可以根据“关闭指示”而将RAM51内记录的马达相关信息D写入到闪速存储器52内。即，获取部76也可以根据来自控制模块20的“关闭指示”而获取“马达相关信息D”。即，也可以根据来自对马达相关信息处理电路进行控制的控制装置的“关闭指示”而获取“马达相关信息D”。
并且，还能够设想因某种原因而停止从马达模块23的外部供给电源。在这样的状态下，为了能够写入到闪速存储器52内，也可以在驱动电路63中设置蓄电部(未图示)。蓄电部例如是电容器或者电池等。蓄电部蓄存从机器人控制系统10供给的电力。检测是否停止从马达模块23的外部供给电源，并将数据写入到闪速存储器52内。
符号说明
10…机器人控制系统、20…控制模块、21、22…传感器模块、23～25…马达模块、30…马达控制装置、31…马达、32…旋转编码器、33…温度传感器、50…ROM、51…RAM、52…闪速存储器、60、61…IF电路、62…微机、63…驱动电路、70…设定部、71…驱动电路控制部、72…计时部、73…时间判定部、74…驱动判定部、75…计算部、76…获取部、77…第1写入部、78…第2写入部、79…发送部。

Claims (10)

1.一种马达相关信息处理电路，其特征在于，包括：
获取部，在马达被驱动时，所述获取部获取与所述马达的运行状态相关的马达相关信息；
第1写入部，在获取了所述马达相关信息之后，所述第1写入部将所述马达相关信息写入到易失性存储器内；以及
第2写入部，当所述马达的驱动停止时，所述第2写入部将所述易失性存储器内存储的所述马达相关信息写入到非易失性存储器内。
2.根据权利要求1所述的马达相关信息处理电路，其特征在于，
所述获取部每隔规定期间获取所述马达相关信息。
3.根据权利要求1所述的马达相关信息处理电路，其特征在于，
所述马达相关信息处理电路还包含发送部，所述发送部根据来自控制装置的发送指示，将所述非易失性存储器内存储的所述马达相关信息发送到所述控制装置，其中，所述控制装置对所述马达相关信息处理电路进行控制。
4.根据权利要求1所述的马达相关信息处理电路，其特征在于，
所述马达相关信息包含以下信息中的至少任意一个信息：与所述马达的驱动时间相关的信息；与所述马达的驱动电流相关的信息；与所述马达的扭矩相关的信息；以及与所述马达的温度相关的信息。
5.根据权利要求4所述的马达相关信息处理电路，其特征在于，
所述马达相关信息处理电路还包含计算部，所述计算部对所述马达的驱动电流进行规定的计算处理，
所述获取部获取由所述计算部计算出的计算结果而作为所述马达相关信息。
6.根据权利要求1所述的马达相关信息处理电路，其特征在于，
所述获取部根据来自控制装置的获取指示而获取所述马达相关信息，其中，该控制装置对所述马达相关信息处理电路进行控制。
7.根据权利要求1所述的马达相关信息处理电路，其特征在于，
所述获取部根据来自控制装置的关闭指示而获取所述马达相关信息，其中，该控制装置对所述马达相关信息处理电路进行控制。
8.一种马达相关信息处理方法，其特征在于，
在马达被驱动时，获取与所述马达的运行状态相关的马达相关信息，
在获取了所述马达相关信息之后，将所述马达相关信息写入到易失性存储器内，
当所述马达的驱动停止时，将所述易失性存储器内存储的所述马达相关信息写入到非易失性存储器内。
9.一种马达模块，其特征在于，包括：
马达；
驱动电路，所述驱动电路驱动所述马达；以及
马达相关信息处理电路，所述马达相关信息处理电路包含：获取部，在所述马达被驱动时，所述获取部获取与所述马达的运行状态相关的马达相关信息；第1写入部，在获取了所述马达相关信息之后，所述第1写入部将所述马达相关信息写入到易失性存储器内；以及第2写入部，当所述马达的驱动停止时，所述第2写入部将所述易失性存储器内存储的所述马达相关信息写入到非易失性存储器内。
10.根据权利要求9所述的马达模块，其特征在于，
所述驱动电路具有蓄电部。
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