CN111052589A - 马达驱动装置 - Google Patents

Abstract

实现寿命长的马达驱动装置。马达驱动装置(11)具备：向马达(2)提供交流电流的马达驱动电路(3)、以及动态制动电路(4)。动态制动电路具备：使2相之间短路的机械式开关(SW2)、使2相之间短路且与机械式开关并联连接着的半导体开关(SW1)、以及与半导体开关串联连接着的第1阻抗电路(Z1)。

Description

马达驱动装置

技术领域

本发明涉及马达驱动装置。

背景技术

同步式马达用于施工机械、工业机械或工业机器人等，其通过使马达绕组之间短路来进行动态制动(发电制动)。

专利文献1揭载了一种马达驱动装置，该马达驱动装置具备：对马达进行驱动的变换器、以及使马达的绕组之间短路的切换开关。动态制动动作时，上述马达驱动装置首先使变换器中一个臂的所有半导体开关断开，并使另一个臂的所有半导体开关接通。然后，上述马达驱动装置使切换开关接通，从而进行动态制动动作。

(现有技术文献)

(专利文献)

专利文献1：日本国公开专利公报“特开2013-179741号公报”

发明内容

(发明要解决的问题)

但是，专利文献1的马达驱动装置中，半导体开关设置在变换器中来产生交流电流。因此，变换器本身出现故障时，就不能进行动态制动动作。另外，在经过该半导体开关的路径中，为了尽量减少该路径的电阻，所以不设置电阻器等。因此，动态制动动作时，若另一个臂的所有半导体开关接通，则大电流会流过半导体开关及马达。因此，半导体开关或马达发热，这可能会引起故障。另外，如果为了避免半导体开关的故障而使用大容量的半导体开关，则制造成本及马达驱动装置的尺寸增加。

另一方面，若动态制动动作时不接通变换器中的半导体开关，则将动态制动电路的机械式开关切换为接通时，可能发生电弧放电。由此，会发生机械式开关的触点的损耗问题。

本发明的一个方面的目的是实现寿命长的马达驱动装置。

(用以解决问题的技术手段)

本发明的一个方面的马达驱动装置对马达进行驱动，该马达驱动装置具备：为驱动所述马达而向所述马达提供交流电流的马达驱动电路、以及设置在所述马达的2相之间的动态制动电路，所述动态制动电路具备：使所述2相之间短路的机械式开关、使所述2相之间短路且与所述机械式开关并联连接着的半导体开关、以及与所述半导体开关串联连接着的第1阻抗电路。

(发明的效果)

根据本发明的一个方面，能够延长马达驱动装置的寿命。

附图说明

图1是列举出本发明一个方面的马达驱动装置的结构的单相电路结构图。

图2是列举出本发明一个方面的马达驱动装置的结构的单相电路结构图。

图3列举了用于动态制动动作的包含马达及动态制动电路的电路的单相等效电路图。

图4是列举出本发明一个方面的马达及马达驱动装置中的功率因数及马达电流的变化的坐标图。

图5是列举出本发明一个方面的马达及马达驱动装置中的功率因数及马达电流的变化的坐标图。

图6是列举出本发明一个方面的马达驱动装置的结构的单相电路结构图。

图7是列举出本发明的一个方面的马达及马达驱动装置中的功率因数及马达电流的变化的坐标图。

图8是列举出本发明一个方面的马达驱动装置的结构的三相电路结构图。

图9是列举出本发明一个方面的马达驱动装置的结构的三相电路结构图。

图10是列举出本发明一个方面的马达驱动装置的结构的三相电路结构图。

图11是列举出本发明一个方面的马达驱动装置的结构的三相电路结构图。

图12是列举出本发明一个方面的马达驱动装置的结构的三相电路结构图。

图13是列举出本发明一个方面的马达驱动装置的结构的三相电路结构图。

具体实施方式

〔实施方式1〕

(马达驱动装置11的结构)

图1是列举出本实施方式的马达驱动装置11的结构的单相电路结构图。马达2例如是3相的同步式马达。为便于理解，图1中，列举了3相(U相、V相、W相)中的2相之间(U－V)的电路。马达驱动装置11对马达2进行驱动。马达驱动装置11具备：马达驱动电路3、动态制动电路4、以及制动控制电路5(控制电路)。

马达驱动电路3例如具有：产生交流电流的变换器电路。马达驱动电路3为了对马达2进行驱动而向马达2提供交流电流。马达驱动电路3的作用是对马达2的旋转进行控制的控制装置，并且还是马达2的交流电源。马达驱动电路3与马达2的各相连接着。

动态制动电路4是例如在紧急时等使2相之间(U－V)短路从而对马达2实施动态制动的电路。动态制动电路4具备：继电器6及第1阻抗电路Z1。继电器6具备：半导体开关SW1、机械式开关SW2、第1控制电路6a、及第2控制电路6b。第1控制电路6a对半导体开关SW1的接通/断开(导通/非导通)进行控制。第2控制电路6b对机械式开关SW2的接通/断开(导通/非导通)进行控制。第1控制电路6a及半导体开关SW1构成固态继电器。第2控制电路6b及机械式开关SW2构成机械式继电器。第1控制电路6a及第2控制电路6b可分别包含例如计时器电路。半导体开关SW1例如为晶体管等开关元件。机械式开关SW2是有触点的开关。

半导体开关SW1的一端与U相连接着，半导体开关SW1的另一端与第1阻抗电路Z1的一端连接着。机械式开关SW2的一端与U相连接着，机械式开关SW2的另一端与第1阻抗电路Z1的一端连接着。半导体开关SW1与机械式开关SW2彼此并联连接着。第1阻抗电路Z1的另一端与V相连接着。半导体开关SW1及机械式开关SW2在接通状态中使2相之间(U－V)短路。

另外，V－W相之间也可设置有与动态制动电路4相同的电路。

制动控制电路5例如介由第1系统的信号线与继电器6的控制端子连接着。制动控制电路5基于从马达驱动电路3接收到的制动信号，向继电器6输出控制信号。

第1阻抗电路Z1可包含与半导体开关SW1及机械式开关SW2串联连接着的电阻器及/或电容元件。例如，电阻器及电容元件也可彼此并联连接着。

(马达驱动装置11的动作)

马达驱动电路3正在对马达2进行驱动时，半导体开关SW1及机械式开关SW2为断开状态，并且，从马达驱动电路3向马达2提供用于驱动的交流电流。

例如，当用户操作紧急停止按钮时，或者，当马达驱动电路3的部分电路异常时，马达驱动电路3开始使马达2紧急停止。马达驱动电路3停止向马达2提供交流电流，并且向制动控制电路5输出制动信号。接收到了制动信号的制动控制电路5向继电器6输出控制信号，该控制信号使半导体开关SW1及机械式开关SW2均接通。

继电器6所接收到的控制信号被输入至第1控制电路6a及第2控制电路6b这两者。其中，第1控制电路6a及第2控制电路6b各自设置着计时器电路(延迟电路)，从而第1控制电路6a先使半导体开关SW1接通，然后，在规定期间后，第2控制电路6b使机械式开关SW2接通。为便于迅速动作，第1控制电路6a也可不具有计时器电路。由此，第1控制电路6a根据控制信号来使半导体开关SW1接通。然后，第2控制电路6b根据控制信号来使机械式开关SW2接通。

由于负载(负荷)的惯性，即使停止从马达驱动电路3向马达2提供交流电流，马达2也会继续旋转。因此，马达2会作为发电机来工作，通过动态制动电路4来产生流经马达2的交流电流。

说明一下半导体开关SW1接通但机械式开关SW2断开时的状态。马达2中产生了的马达电流Idb(交流电流)经过动态制动电路4的半导体开关SW1及第1阻抗电路Z1，从U相流向V相(或与此相反的流向)。马达电流Idb流经马达2，从而马达2中发生制动力。另外，马达电流Idb流经第1阻抗电路Z1，从而马达2的旋转能量会转换成焦耳热。另外，马达2中，也产生与马达2的内部阻抗相对应的焦耳热。但是，第1阻抗电路Z1的阻抗比马达2的内部阻抗大，因此旋转能量主要在第1阻抗电路Z1中转换成焦耳热。因此，能够防止马达2发热并且防止马达2的故障。

然后，在半导体开关SW1接通的基础上，使机械式开关SW2也接通。机械式开关SW2刚接通后，机械式开关SW2可能发生颤动。此时，由于半导体开关SW1处于导通状态，因此机械式开关SW2的触点之间的电压基本为0。因此，即使发生颤动，也能够防止在机械式开关SW2的触点之间发生电弧放电。第2控制电路6b的计时器电路设定为：在半导体开关SW1接通后，机械式开关SW2才接通。马达2中产生了的马达电流Idb经过动态制动电路4的半导体开关SW1及机械式开关SW2、以及第1阻抗电路Z1，从U相流向V相(或与此相反的流向)。

在机械式开关SW2接通前后，马达电流Idb所流经的路径的阻抗实质上不发生变化。与马达电流Idb相对应的制动力继续发生在马达2中。制动控制电路5也可以在机械式开关SW2接通后仍继续使半导体开关SW1接通。制动控制电路5可以使半导体开关SW1及机械式开关SW2持续接通，直至例如马达2停止。例如，制动控制电路5可设定为：基于与马达2连接的最大负载及马达2的最大旋转速度，使半导体开关SW1及机械式开关SW2持续接通足够长的时间。或者制动控制电路5也可以在持续从马达驱动电路3收到停止信号的期间，持续地使半导体开关SW1及机械式开关SW2接通。以这种方式，马达电流Idb便可分路流经半导体开关SW1和机械式开关SW2。因此，能够使流经半导体开关SW1的电流及流经机械式开关SW2的电流减小。

如果不设置与半导体开关SW1串联的第1阻抗电路Z1，则大电流的马达电流Idb会流至半导体开关SW1，从而马达2中发生与该大电流相应的制动力。

另一方面，马达驱动装置11中，第1阻抗电路Z1与半导体开关SW1串联连接着，因此，即使在只接通着半导体开关SW1的期间，也能够对马达电流Idb的大小进行调整。由此，能够防止半导体开关SW1发热。另外，能够根据马达电流Idb的大小，来调整对马达2中发生制动力。另外，即使在只接通着半导体开关SW1的期间，马达2中也发生制动力。由此，马达2的旋转速度降低，于是马达电流Idb也减小。然后，机械式开关SW2接通，从而能够使流经机械式开关SW2的最大电流减小。

因此，能够使用额定电流小的(小容量)半导体开关SW1及/或额定电流小的机械式开关SW2。也就是说，能够使用尺寸小的半导体开关SW1及/或尺寸小的机械式开关SW2。

马达驱动装置11中，动态制动动作时的马达电流Idb不会流入包含变换器在内的马达驱动电路3。马达2的旋转能量主要被通常马达驱动时电流不会流入的第1阻抗电路Z1消耗(转换成焦耳热)。因此，在动态制动动作时能够防止马达驱动电路3及马达2发热。因此，能够防止对马达进行驱动的马达驱动电路3及马达2的故障。从而能延长马达驱动装置11的寿命。

(变形例)

图8是列举出本实施方式的马达驱动装置11的结构的三相电路结构图。U相与V相之间，依次连接着继电器6、阻抗电路Z1a、及阻抗电路Z1b。另一个继电器6及阻抗电路Z1c连接在W相与节点N(阻抗电路Z1a与阻抗电路Z1b之间的节点)之间。阻抗电路Z1a、Z1b、Z1c各自的阻抗为第1阻抗电路Z1的阻抗的一半。继电器6和阻抗电路Z1a、Z1b相当于动态制动电路4。

图9是列举出本实施方式的马达驱动装置11的结构的三相电路结构图。各相与继电器6之间连接着二极管，第1阻抗电路Z1与各相之间连接着另外的二极管。这些二极管的取向相同。

〔实施方式2〕

以下说明本发明的其他实施方式。另外，为便于说明，对与上述实施方式中说明过的部件具有相同功能的部件赋予相同的符号，并省略对其的说明。

(马达驱动装置12的结构)

图2是列举出本实施方式的马达驱动装置12的结构的单相电路结构图。马达驱动装置12对马达2进行驱动。马达驱动装置12具备：马达驱动电路3、动态制动电路9、制动控制电路5(控制电路)、及速度测定电路8。

动态制动电路9具备：继电器7、第1阻抗电路Z1、及第2阻抗电路Z2。继电器7具备：半导体开关SW1、机械式开关SW2、第1控制电路6a、及第2控制电路6b。第1控制电路6a对半导体开关SW1的接通/断开(导通/非导通)进行控制。第2控制电路6b对机械式开关SW2的接通/断开(导通/非导通)进行控制。与实施方式1的继电器6不同，继电器7分别具有向第1控制电路6a输入控制信号的输入端子、以及向第2控制电路6b输入控制信号的输入端子。另外，继电器7分别具有与半导体开关SW1连接着的外部端子、以及与机械式开关SW2连接着的外部端子。

半导体开关SW1的一端与U相连接着，半导体开关SW1的另一端与第1阻抗电路Z1的一端连接着。机械式开关SW2的一端与U相连接着，机械式开关SW2的另一端与第2阻抗电路Z2的一端连接着。由半导体开关SW1及第1阻抗电路Z1构成的组与由机械式开关SW2及第2阻抗电路Z2构成的组彼此并联连接着。第1阻抗电路Z1的另一端及第2阻抗电路Z2的另一端与V相连接着。其中，第1阻抗电路Z1的阻抗与第2阻抗电路Z2的阻抗彼此不同。

另外，V－W相之间也可设置着与动态制动电路9相同的电路。

制动控制电路5例如介由第2系统的信号线与继电器7的2个控制端子连接着。制动控制电路5基于从马达驱动电路3接收到的制动信号，分别向继电器7输出关于半导体开关SW1的控制信号、以及关于机械式开关SW2的控制信号。

第1阻抗电路Z1可包含与半导体开关SW1串联连接着的电阻器及/或电容元件。第2阻抗电路Z2可包含与机械式开关SW2串联连接着的电阻器及/或电容元件。例如，电阻器及电容元件也可彼此并联连接着。

速度测定电路8对马达2的旋转速度进行测定。速度测定电路8例如对流经马达2的马达电流Idb进行测定，并且根据马达电流Idb来测定马达2的旋转速度。速度测定电路8可根据马达电流Idb的频率来求取马达2的旋转速度。速度测定电路8设置在流经马达2的马达电流Idb所流经的路径上。其中，速度测定电路8可设置在U相与动态制动电路9之间，但并不限定于此，也可设置在流向马达驱动电路3的路径和流向动态制动电路9的路径的分流点与马达2之间。若设置在分流点与马达2之间，则还能够测定对马达2进行通常驱动时的旋转速度。另外，速度测定电路8可通过其他方法(光学装置等)来直接测定马达2的旋转速度。速度测定电路8向制动控制电路5(及马达驱动电路3)通知所测得的马达2的旋转速度。

(马达驱动装置12的动作)

马达驱动电路3正在对马达2进行驱动时，半导体开关SW1及机械式开关SW2为断开状态，并且，从马达驱动电路3向马达2提供用于驱动的交流电流。

例如，当用户操作紧急停止按钮时，或者，当马达驱动电路3的部分电路异常时，马达驱动电路3开始使马达2紧急停止。马达驱动电路3停止向马达2提供交流电流，并且向制动控制电路5输出制动信号。制动控制电路5根据马达2的旋转速度来个别控制半导体开关SW1及机械式开关SW2的接通定时。接收到了制动信号的制动控制电路5首先向继电器7输出只使半导体开关SW1接通的控制信号。

继电器7所接收到的关于半导体开关SW1的控制信号被输入至第1控制电路6a。第1控制电路6a接收到控制信号，则使半导体开关SW1接通。

说明一下半导体开关SW1接通但机械式开关SW2断开时的状态。马达2中产生了的马达电流Idb流过动态制动电路9的半导体开关SW1及第1阻抗电路Z1，从U相流向V相(或与此相反的流向)。马达电流Idb流经马达2，从而马达2中发生制动力。另外，马达电流Idb流经第1阻抗电路Z1，从而使马达2的旋转能量会转换成焦耳热。由此，马达2的旋转速度降低，于是马达电流Idb也降低。

然后，当所测得的马达2的旋转速度为规定值以下时，制动控制电路5向继电器7输出使机械式开关SW2接通的控制信号。

继电器7所接收到的关于机械式开关SW2的控制信号被输入至第2控制电路6b。第2控制电路6b接收到控制信号，则使机械式开关SW2接通。

说明一下半导体开关SW1及机械式开关SW2均接通时的状态。机械式开关SW2变为接通时，半导体开关SW1已为接通的状态。因此，即使产生颤动，也能够防止机械式开关SW2的触点之间发生电弧放电。马达2中所产生的马达电流Idb分为两个路径从U相流向V相(或与此相反的流向)，一个路径是流经动态制动电路9的半导体开关SW1及第1阻抗电路Z1的路径，另一个是流经机械式开关SW2及第2阻抗电路Z2的路径。马达电流Idb流经第1阻抗电路Z1及第2阻抗电路Z2这两者。

制动控制电路5使机械式开关SW2接通后，在经过规定期间后，向继电器7输出使半导体开关SW1断开的控制信号。响应该控制信号，第1控制电路6a使半导体开关SW1断开。上述规定期间被预先设定为：机械式开关SW2的颤动结束后，半导体开关SW1才断开。

图3列举了用于动态制动动作的包含马达2及动态制动电路9电路的单相等效电路图。马达2的等效电路包含彼此串联的：交流电源2a、线圈2l及电阻2r。动态制动电路9的等效电路包含彼此并联的：电阻9r及电容器9c。电阻9r及电容器9c表达了动态制动电路9的合阻抗。E(矢量)是马达2的反电动势(感应电压)，ω是马达2的旋转速度，Ke是感应电压常数，L是线圈2l(绕组)的电感值(绕组的电感值)，r是电阻2r的电阻值(绕组电阻)，I(矢量)是流经动态制动电路9的电流，1/jωC是电容器9c的阻抗、R是电阻9r的电阻值，j是虚数单位。马达2的阻抗是jωL+r。动态制动电路9的阻抗是(R/(1+ω²C²R²)-jω·CR²/(1+ω²C²R²))。功率因数是cosθ，有效功率是E·I·cosθ。

功率因数cosθ越大，则动态制动电路9越能有效地进行制动。L＝CR²/(1+ω²C²R²)时，功率因数cosθ＝1。随旋转速度ω的不同，实现较大功率因数的适当的L、C、R间关系会变化。

(实施方式1中的控制定时)

图4是列举出实施方式1的马达2及马达驱动装置11中的功率因数及马达电流Idb的变化概略的坐标图。图4的(a)是列举出实施方式1的马达2及马达驱动装置11中的功率因数的变化的坐标图。图4的(b)是列举出实施方式1的马达2及马达驱动装置11中的马达电流Idb的变化的坐标图。

时刻t0时，半导体开关SW1接通，从而开始动态制动动作。随着旋转速度的降低，功率因数及马达电流Idb也逐渐降低。在自时刻t0起经过了规定期间后的时刻t1时，机械式开关SW2接通。马达驱动装置11中，马达电流Idb维持流经第1阻抗电路Z1，因此，机械式开关SW2接通前后的功率因数不发生变化(功率因数是平滑的)。另外，机械式开关SW2接通的定时是固定的。自半导体开关SW1接通时起经过一定期间后，机械式开关SW2接通。马达2的旋转速度逐渐降低，马达2在时刻t2时停止(马达电流Idb为0)。如此，马达驱动装置11中，经过半导体开关SW1的阻抗电路与经过机械式开关SW2的阻抗电路是共通的，因此，动态制动动作刚开始后即达到功率因数的峰值，过了该峰值后，功率因数单调地減少。

(实施方式2中的控制定时)

图5是列举出实施方式2的马达2及马达驱动装置12中的功率因数及马达电流Idb的变化概略的坐标图。图5的(a)是列举出实施方式2的马达2及马达驱动装置12中的功率因数的变化的坐标图。图5的(b)是列举出实施方式2的马达2及马达驱动装置12中的马达电流Idb的变化的坐标图。

时刻t0时，半导体开关SW1接通，从而开始动态制动动作。随着旋转速度的降低，功率因数及马达电流Idb也逐渐降低。然后，当马达2的旋转速度为规定值ω1以下时，也就是说当马达电流Idb[Apeak]的值为规定值以下(在时刻t3)时，机械式开关SW2接通。然后，颤动结束后，半导体开关SW1断开。为便于说明，坐标图里描绘的是机械式开关SW2刚接通后半导体开关SW1即刻断开的情况。通过机械式开关SW2的接通及半导体开关SW1的断开，马达电流Idb所流动的路径从第1阻抗电路Z1变为第2阻抗电路Z2。第2阻抗电路Z2的阻抗被设定成与规定旋转速度ω1(或ω1以下的旋转速度)相适的值。因此，在机械式开关SW2被切换为接通后，与旋转速度一起持续降低的功率因数会一度增加。马达电流Idb[Apeak]也随之增加。由此，马达2中发生的制动力也增大。因此，与实施方式1的马达驱动装置11所实现的停止时刻t2相比，实施方式2的马达驱动装置12能够在更早的时刻t4时使马达2停止。

如此，实施方式2的马达驱动装置12根据所测得的旋转速度，来决定使机械式开关SW2接通的定时。并且，将马达电流Idb所流动的路径从第1阻抗电路Z1切换为第2阻抗电路Z2，其中，第1阻抗电路Z1的阻抗适合于高于ω1的旋转速度，第2阻抗电路Z2的阻抗适合于ω1以下的旋转速度。换言之，制动控制电路5在实现如下方案的定时，使机械式开关SW2接通，该方案为：与机械式开关SW2即将接通前的功率因数相比，机械式开关SW2刚接通后的功率因数较大。由此，通过改善功率因数，从而能够高效地对马达2进行动态制动。另外，与半导体开关SW1断开但机械式开关SW2接通时的、使经过第2阻抗电路Z2的电路的功率因数得以成为1(最大值)的旋转速度相比，半导体开关SW1接通但机械式开关SW2断开时的、使经过第1阻抗电路Z1的电路的功率因数得以成为1(最大值)的旋转速度较大。

另外，动态制动动作时，制动控制电路5可在实现如下方案的定时，使机械式开关SW2接通，该方案为：与从半导体开关SW1接通后到机械式开关SW2接通时为止的马达电流Idb的最大值(峰值)相比，机械式开关SW2接通后的马达电流Idb的最大值(峰值)较小。关于半导体开关SW1寿命的重要因素是发热量(累积功率消耗)。另一方面，关于机械式开关SW2寿命的重要因素是最大电流。因此，半导体开关SW1的接通期间优选较短，另外，机械式开关SW2的接通期间中，优选马达2的旋转速度较低。通过在以上所述的定时进行控制，能够使动态制动刚开始后(时刻t0刚过后)的大电流流经半导体开关SW1，从而能够使流经机械式开关SW2的电流的最大值降低。因此，能够使用额定电流小的机械式开关SW2。也就是说能够使用尺寸小的机械式开关SW2。

实施方式2的马达驱动装置12中，马达2的旋转能量主要被在通常马达驱动时电流不会流经的第1阻抗电路Z1及第2阻抗电路Z2消耗(转换成焦耳热)。因此，能够防止马达驱动电路3及马达2在动态制动动作时发热。从而能够延长马达驱动装置12的寿命。

(变形例)

图10是列举出本实施方式的马达驱动装置12的结构的三相电路结构图。U相与节点N之间依次连接着继电器7、以及并联的阻抗电路Z1a及阻抗电路Z2a。V相与节点N之间依次连接着另一个继电器7、以及并联的阻抗电路Z1b及阻抗电路Z2b。W相与节点N之间，进一步依次连接着另一个继电器7、以及并联的阻抗电路Z1c及阻抗电路Z2c。阻抗电路Z1a、Z1b、Z1c各自的阻抗为第1阻抗电路Z1的阻抗的一半。阻抗电路Z2a、Z2b、Z2c各自的阻抗为第2阻抗电路Z2的阻抗的一半。继电器7、以及阻抗电路Z1a、Z1b、Z2a、Z2b相当于动态制动电路9。速度测定电路8测定任一个单相或3相的电流。

图11是列举出本实施方式的马达驱动装置12的结构的三相电路结构图。各相与继电器7之间连接着二极管，第1阻抗电路Z1与各相之间连接着另外的二极管。这些二极管的取向相同。

〔实施方式3〕

以下说明本发明的其他实施方式。另外，为便于说明，对与上述实施方式中说明过的部件具有相同功能的部件赋予相同的符号，并省略对其的说明。

(马达驱动装置13的结构)

图6是列举出本实施方式的马达驱动装置13的结构的单相电路结构图。马达驱动装置13对马达2进行驱动。马达驱动装置13具备：马达驱动电路3、动态制动电路15、制动控制电路5(控制电路)、及速度测定电路8。

动态制动电路15具备：继电器16、及第1阻抗电路Z1。继电器16具备：半导体开关SW1、机械式开关SW2、第1控制电路6a、及第2控制电路6b。第1控制电路6a对半导体开关SW1的接通/断开(导通/非导通)进行控制。第2控制电路6b对机械式开关SW2的接通/断开(导通/非导通)进行控制。继电器16分别具有向第1控制电路6a输入控制信号的输入端子、以及向第2控制电路6b输入控制信号的输入端子。另外，继电器16具有与半导体开关SW1及机械式开关SW2连接着的共同的外部端子。

半导体开关SW1的一端与U相连接着，半导体开关SW1的另一端与第1阻抗电路Z1的一端连接着。机械式开关SW2的一端与U相连接着，机械式开关SW2的另一端与第1阻抗电路Z1的一端连接着。半导体开关SW1与机械式开关SW2彼此并联连接着。第1阻抗电路Z1的另一端与V相连接着。

另外，V－W相之间也可设置着与动态制动电路9相同的电路。

(马达驱动装置13的动作)

例如，当用户操作紧急停止按钮时，或者，当马达驱动电路3的部分电路异常时，马达驱动电路3开始使马达2紧急停止。马达驱动电路3停止向马达2提供交流电流，并且向制动控制电路5输出制动信号。制动控制电路5根据马达2的旋转速度个别控制半导体开关SW1及机械式开关SW2的接通定时。接收到了制动信号的制动控制电路5首先向继电器16输出只使半导体开关SW1接通的控制信号。

第1控制电路6a接收到控制信号，则使半导体开关SW1接通。由此，成为半导体开关SW1接通但机械式开关SW2断开的状态。马达2中所产生的马达电流Idb经过动态制动电路15的半导体开关SW1及第1阻抗电路Z1，从U相流向V相(或与此相反的流向)。由此，马达2的旋转速度降低，于是马达电流Idb也降低。

然后，当所测得的马达2的旋转速度为第1规定值以下时，制动控制电路5向继电器16输出使机械式开关SW2接通的控制信号。

第2控制电路6b接收到控制信号，则使机械式开关SW2接通。由此，成为半导体开关SW1及机械式开关SW2均接通的状态。马达2中所产生的马达电流Idb分路经过动态制动电路15的半导体开关SW1或机械式开关SW2，进而经过第1阻抗电路Z1而从U相流向V相(或与此相反的流向)。马达电流Idb的一半经过半导体开关SW1，而剩余的一半经过机械式开关SW2。

当所测得的马达2的旋转速度为第2规定值以下时，则制动控制电路5向继电器16输出使半导体开关SW1断开的控制信号。响应该控制信号，第1控制电路6a使半导体开关SW1断开。第2规定值小于第1规定值。

(实施方式3中的控制定时)

图7是列举出实施方式3的马达2及马达驱动装置13中的功率因数及马达电流Idb的变化的坐标图。图7的(a)是列举出实施方式3的马达2及马达驱动装置13中的功率因数的变化的坐标图。图7的(b)是列举出实施方式3的马达2及马达驱动装置13中的马达电流Idb(实线)及流经机械式开关SW2的电流(虚线)的变化的坐标图。

时刻t0时，半导体开关SW1接通，从而开始动态制动动作。随着旋转速度的降低，功率因数及马达电流Idb也逐渐降低。然后，当马达2的旋转速度为第1规定值ω1以下时，也就是说当马达电流Idb[Apeak]的值为第3规定值以下(在时刻t5)时，机械式开关SW2接通。流经机械式开关SW2的电流(虚线)是马达电流Idb的一半。然后，当马达2的旋转速度为第2规定值ω2以下时，也就是说当马达电流Idb[Apeak]的值为第4规定值以下(在时刻t6)时，半导体开关SW1断开。由此，马达电流Idb全部流至机械式开关SW2。第3规定值及第4规定值被设定为实现如下方案：当马达电流Idb的大小变为在时刻t5时流经机械式开关SW2的电流值Im以下时，半导体开关SW1断开。也就是说，第4规定值为第3规定值的一半以下。制动控制电路5使半导体开关SW1持续接通，至少直到马达电流Idb变为机械式开关SW2接通后的流经机械式开关SW2的电流的最大值以下时为止。由此，能够使流经机械式开关SW2的电流的最大值减小。因此，能够使用额定电流小的机械式开关SW2。另外，能够抑制流至半导体开关SW1的电流的时间积分。从而能够抑制半导体开关SW1的发热。

(变形例)

图12是列举出本实施方式的马达驱动装置13的结构的三相电路结构图。U相与V相之间，依次连接着继电器16、阻抗电路Z1a、及阻抗电路Z1b。另一个继电器16与阻抗电路Z1c连接在W相与节点N(阻抗电路Z1a与阻抗电路Z1b之间的节点)之间。阻抗电路Z1a、Z1b、Z1c各自的阻抗为第1阻抗电路Z1的阻抗的一半。继电器16、以及阻抗电路Z1a、Z1b相当于动态制动电路15。

图13是列举出本实施方式的马达驱动装置13的结构的三相电路结构图。各相与继电器16之间连接着二极管，第1阻抗电路Z1与各相之间连接着另外的二极管。这些二极管的取向相同。

另外，实施方式1、3的马达驱动装置11、13中，可如实施方式2那样，由半导体开关SW1及第1阻抗电路Z1构成的组与由机械式开关SW2及第2阻抗电路Z2构成的组彼此并联连接着。

另外，实施方式2的马达驱动装置12中，也可以在机械式开关SW2接通后仍继续使半导体开关SW1接通，例如，可以使半导体开关SW1持续接通，直至例如马达2停止。

(总结)

本发明的一个方面的马达驱动装置对马达进行驱动，该马达驱动装置具备：为驱动所述马达而向所述马达提供交流电流的马达驱动电路、以及设置在所述马达的2相之间的动态制动电路，所述动态制动电路具备：使所述2相之间短路的机械式开关、使所述2相之间短路且与所述机械式开关并联连接着的半导体开关、以及与所述半导体开关串联连接着的第1阻抗电路。

根据上述方案，能够通过用半导体开关及第1阻抗电路使马达的2相之间短路，来进行动态制动动作。能够通过设置与半导体开关串联的第1阻抗电路，来抑制半导体开关发热。另外，能够通过用机械式开关使2相之间短路，来抑制半导体开关发热。因此，能够延长马达驱动装置的寿命。

所述第1阻抗电路可包含与所述半导体开关串联连接着的电阻器。

所述第1阻抗电路可包含与所述电阻器并联连接着的电容元件。

根据上述方案，能够在考虑到马达线圈因素的基础上，对包含马达及动态制动电路在内的路径的阻抗进行适当设定。

所述马达驱动装置也可具备：对所述半导体开关及所述机械式开关的接通/断开进行控制的控制电路，动态制动动作时，所述控制电路也可在使所述半导体开关接通后，使所述机械式开关接通。

根据上述方案，能够抑制机械式开关接通时发生电弧放电，从而延长机械式开关的寿命。

动态制动动作时，所述控制电路也可在使所述半导体开关接通后，在经过一定期间后再使所述机械式开关接通。

所述马达驱动装置也可具备：对所述马达的旋转速度进行测定的速度测定电路，动态制动动作时，所述控制电路也可在使所述半导体开关接通后，当所测得的所述旋转速度为规定值以下时，使所述机械式开关接通。

根据上述方案，能够在与马达的旋转速度相对应的定时，也就是在与马达电流的频率相对应的定时，使机械式开关接通。因此，能够对流至机械式开关的电流的最大值进行最佳控制。因此，能够延长机械式开关的寿命。

所述速度测定电路也可用以对流至所述马达的马达电流进行测定，动态制动动作时，所述控制电路也可在实现如下方案的定时，使机械式开关接通，该方案为：与从所述半导体开关接通后到所述机械式开关接通时为止的所述马达电流的最大值相比，所述机械式开关接通后的所述马达电流的最大值较小。

根据上述方案，能够对流至机械式开关的电流的最大值进行最佳控制。

动态制动动作时，所述控制电路也可在使所述机械式开关接通后，使所述半导体开关持续接通，至少直到流过所述马达的马达电流变为所述机械式开关接通后的流经所述机械式开关的电流的最大值以下时为止。

根据上述方案，能够使流至机械式开关的电流的最大值减小。

动态制动动作时，所述控制电路也可在使所述机械式开关接通后，使所述半导体开关持续接通，直至所述马达停止。

根据上述方案，能够使流至机械式开关的电流的最大值减小。

动态制动动作时，所述控制电路也可在实现如下方案的定时，使所述机械式开关接通，该方案为：与所述机械式开关即将接通前的功率因数相比，所述机械式开关刚接通后的功率因数较大。

根据上述方案，即使马达的旋转速度低，也能通过接通机械式开关来使马达中发生适当的制动力。

所述动态制动电路也可具备：与所述机械式开关串联连接着的第2阻抗电路，所述半导体开关及所述第1阻抗电路也可与所述机械式开关及所述第2阻抗电路彼此并联连接着。

所述第1阻抗电路的阻抗与所述第2阻抗电路的阻抗也可彼此不同。

根据上述方案，可以使半导体开关接通后的连同马达在内的路径的阻抗与机械式开关接通后的连同马达在内的路径的阻抗不同。因此，能够配合马达的旋转速度来使马达中产生恰当的制动力。

所述机械式开关也可与所述第1阻抗电路串联连接着。

根据上述方案，马达电流所流经路径的阻抗不依赖于半导体开关及机械式开关的接通/断开。因此，更易于制动力的控制，也更易于控制电路的设定。

本发明不限定为上述实施方式，可在说明书所示的范围内进行各种改变，对不同实施方式中分别公开的各种技术进行适当组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。

<附图标记说明>

2 马达

3 马达驱动电路

4、9、15 动态制动电路

5 制动控制电路(控制电路)

6、7、16 继电器

6a 第1控制电路

6b 第2控制电路

8 速度测定电路

11、12、13 马达驱动装置

SW1 半导体开关

SW2 机械式开关

Z1 第1阻抗电路

Z2 第2阻抗电路

Claims (13)

1.一种马达驱动装置，其对马达进行驱动，

该马达驱动装置的特征在于，

该马达驱动装置具备：为驱动所述马达而向所述马达提供交流电流的马达驱动电路、以及

设置在所述马达的2相之间的动态制动电路，

所述动态制动电路具备：

使所述2相之间短路的机械式开关、

使所述2相之间短路且与所述机械式开关并联连接着的半导体开关、以及

与所述半导体开关串联连接着的第1阻抗电路。

2.根据权利要求1所述的马达驱动装置，其特征在于，

所述第1阻抗电路包含与所述半导体开关串联连接着的电阻器。

3.根据权利要求2所述的马达驱动装置，其特征在于，

所述第1阻抗电路包含与所述电阻器并联连接着的电容元件。

4.根据权利要求1～3中任一项所述的马达驱动装置，其特征在于，

该马达驱动装置具备：对所述半导体开关及所述机械式开关的接通/断开进行控制的控制电路，

动态制动动作时，所述控制电路使所述半导体开关接通后，使所述机械式开关接通。

5.根据权利要求4所述的马达驱动装置，其特征在于，

动态制动动作时，所述控制电路使所述半导体开关接通后，在一定期间后再使所述机械式开关接通。

6.根据权利要求4所述的马达驱动装置，其特征在于，

该马达驱动装置具备：对所述马达的旋转速度进行测定的速度测定电路，

动态制动动作时，所述控制电路使所述半导体开关接通后，当所测得的所述旋转速度为规定值以下时，使所述机械式开关接通。

7.根据权利要求6所述的马达驱动装置，其特征在于，

所述速度测定电路用以对流过所述马达的马达电流进行测定，

动态制动动作时，所述控制电路在实现如下方案的定时，使所述机械式开关接通，该方案为：与从所述半导体开关接通后到所述机械式开关接通时为止的所述马达电流的最大值相比，所述机械式开关接通后的所述马达电流的最大值较小。

8.根据权利要求4～7中任一项所述的马达驱动装置，其特征在于，

动态制动动作时，所述控制电路使所述机械式开关接通后，使所述半导体开关持续接通，至少直到流过所述马达的马达电流变为所述机械式开关接通后的流经所述机械式开关的电流的最大值以下时为止。

9.根据权利要求4～8中任一项所述的马达驱动装置，其特征在于，

动态制动动作时，所述控制电路使所述机械式开关接通后，使所述半导体开关持续接通，直至所述马达停止。

10.根据权利要求4～8中任一项所述的马达驱动装置，其特征在于，

动态制动动作时，所述控制电路在实现如下方案的定时，使所述机械式开关接通，该方案为：与所述机械式开关即将接通前的功率因数相比，所述机械式开关刚接通后的功率因数较大。

11.根据权利要求1～10中任一项所述的马达驱动装置，其特征在于，

所述动态制动电路具备：与所述机械式开关串联连接着的第2阻抗电路，

所述半导体开关及所述第1阻抗电路与所述机械式开关及所述第2阻抗电路彼此并联连接着。

12.根据权利要求11所述的马达驱动装置，其特征在于，

所述第1阻抗电路的阻抗与所述第2阻抗电路的阻抗彼此不同。

13.根据权利要求1～10中任一项所述的马达驱动装置，其特征在于，

所述机械式开关与所述第1阻抗电路串联连接着。

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