JP6176865B2 - ロボットアームのための電子緊急停止制動回路 - Google Patents

Description

（関連出願）
本願は、米国特許出願第１３／４４６，６５０号（２０１２年４月１３日出願）の利益、および、それに基づく優先権を主張し、それによって、その各々の開示全体は、参照によって本明細書中に援用される。

（発明の分野）
種々の実施形態では、本発明は、概して、自動化産業システムにおける緊急停止制動を発生させるための電子回路に関する。

（背景）
ロボットは、信頼性およびコスト節約を助長するために、多数の産業および製造環境にわたって展開されている。場所間で作業ツールを移動させるために使用されるロボットアームは、典型的には、低摩擦ギアボックスを介して、モータを回転させることによって駆動される。低摩擦ギアボックスは、回転運動を高出力効率で変換するが、概して、緊急停止後または電力が遮断されるとき、有意な時間の間、モータを動かし続ける。加えて、低摩擦ギアボックスは、静止位置に持ち上げられたロボットアームが、緊急停止または停電の間、重力下で落下する状況につながり得、潜在的に、機器を損傷させるか、または人間に危害を及ぼし得る。その結果、ロボットアームのためのモータは、これらの危険を回避するために、緊急停止制動機を具備し得る。

従来、１つのタイプの緊急停止制動機は、ばね負荷を伴う電気機械的摩擦デバイスを利用している。摩擦デバイスの位置は、ソレノイドによって制御される。緊急停止または電力損失の間、電流は、ソレノイドを通って流れることをやめ、制動機の係合を生じさせ、したがって、モータを停止させる。しかしながら、これらの電気機械的制動機は、概して、非常に短時間内にモータを「ロック」し、空間的に近くに位置する人間の操作者を巻き込み得る。二次安全回路が、制動機を解除するために使用され得るが、操作者への危害は、解除が生じる前に生じ得る。さらに、二次安全解除回路は、多くの場合、バッテリ電動式であるため、その信頼性は、低下する。加えて、電気機械的モータ制動機および／または二次安全回路は、ロボットシステムに重量およびコストを追加する。

別の制動アプローチは、緊急事態または停電の間、電気モータを短絡させることである。短絡されたモータは、制限された機械的摩耗を伴って、徐々に減速する。本アプローチは、人間の操作者を巻き込むリスクを低減させ、したがって、制動機を解除するために、二次安全回路を使用することを回避し得る。しかしながら、余剰独立電源、例えば、バッテリが、典型的には、緊急停止または電力の損失の間、制動回路を制御および支持するための制御論理回路に給電する（または、直接、モータを短絡させる）ために要求される。余剰電源の保守および付加的コストは、本アプローチを利用することの不利点を提示する。

その結果、余剰独立電源を必要とせず、緊急停止または停電の間、人間の巻き込みを防止するためにモータの速度を徐々に低減させることができるモータ制動機の必要性が存在する。

（概要）
本発明の実施形態は、緊急停止または停電に応じて、出力電圧に変換される貯蔵された電荷を使用して、モータ制動を生じさせる。出力電圧は、１つ以上のモータ巻線を短絡させ、したがって、モータ速度は、徐々に減速する。これは、モータ駆動ロボットアームが、安全な重力中立位置にゆっくり戻ることを可能にし、かつ／または、モータが、人間の操作者を巻き込むことなく、ロボットアームへの外部力の印加に応じて、回転すること（すなわち、モータの逆駆動）を可能にする。いくつかの実施形態では、電圧作動回路は、電荷貯蔵回路内の貯蔵された電荷によってアクティブ化される。電荷貯蔵回路は、停電の間、制動回路を動作させるために電力を提供し、電圧作動回路のアクティブ化を支持するための付加的電源の必要性を排除する。加えて、システム重量およびコストは、電圧作動回路および電荷貯蔵回路においてコンパクトかつ安価な電子構成要素を使用することによって、有意に削減されると同時に、モータ制動機は、緊急事態または停電の間、信頼性のあるままとなる。

故に、一側面では、本発明は、停電に応じて、周期的に回転するモータを制動するための非電動式制動システムに関する。種々の実施形態では、本システムは、電荷を貯蔵し、停電に応じて、貯蔵された電荷を出力電圧に変換するための電荷貯蔵回路と、モータ回転によって誘導される電流を伝導するための１つ以上の受動電気要素と、モータを制動するために、受動電気要素および電荷貯蔵回路に接続された電圧作動回路とを含む。電圧作動回路は、停電に応じて、電荷貯蔵回路によって作動させられるまで、非アクティブである。一実装では、電圧作動回路は、モータ巻線を通して電流を流動させることによりモータ巻線を短絡させることによって、モータを制動する。電圧作動回路は、モータ回転の半サイクル毎にまたはモータ回転のフルデューティサイクルでアクティブ化されてもよい。電荷貯蔵回路は、キャパシタを含んでもよく、受動電気要素は、ダイオードを含んでもよく、電圧作動回路は、トランジスタを含んでもよい。いくつかの実施形態では、電荷貯蔵回路は、降伏電圧閾値を有するツェナーダイオードと、ツェナー降伏閾値電圧を上回る十分な電圧によって作動させられるまで非アクティブである１つ以上のトランジスタとを含む。

いくつかの実施形態では、本システムはさらに、停電に応じて非アクティブ化される複数のトランジスタを有するブリッジインバータを含む。本システムはさらに、コントローラおよび／または電力状態を示す信号によって調整される論理ゲートを含み、電圧作動回路のアクティブ化および非アクティブ化を制御してもよい。電圧作動回路は、論理ゲートの出力が所定の最小電圧閾値を下回ると、アクティブ化され得、論理ゲートの出力が所定の最大電圧閾値を上回ると、非アクティブ化され得る。

第２の側面では、本発明は、停電に応じて、モータ制動を発生させる方法に関する。本方法は、電荷を電荷貯蔵要素内に貯蔵することと、停電に応じて、貯蔵された電荷を出力電圧に変換することと、モータ巻線を通して電流を流動させることによってモータ巻線を短絡させるように電圧を印加し、それによって、モータを制動することとを含む。モータ巻線は、モータ回転の半サイクル毎にまたはモータ回転のフルデューティサイクルで短絡されてもよい。一実施形態では、モータ巻線は、モータ回転の速度が閾値を上回ると、短絡される。

本明細書で使用される場合、用語「約」は、±１０％、いくつかの実施形態では、±５％を意味する。本明細書を通して、「一例」、「ある例」、「一実施形態」、または「ある実施形態」への言及は、例に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が、本技術の少なくとも一例に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体を通した種々の場所における、語句「一例では」、「ある例では」、「一実施形態」、または「ある実施形態」の表出は、必ずしも、全て同一の例を参照するわけではない。さらに、特定の特徴、構造、ルーチン、ステップ、または特性は、本技術の１つ以上の例において、任意の好適な様式で組み合わせられてもよい。本明細書に提供される表題は、便宜のためだけのものであり、請求される技術の範囲または意味に限定および理解されることを意図していない。
例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
停電に応じて、周期的に回転するモータを制動するための非電動式制動システムであって、前記システムは、
電荷を貯蔵し、停電に応じて、前記貯蔵された電荷を出力電圧に変換するための電荷貯蔵回路と、
モータ回転によって誘導される電流を伝導するための少なくとも１つの受動電気要素と、
前記モータを制動するために、前記受動電気要素および前記電荷貯蔵回路に接続された電圧作動回路であって、前記回路は、停電に応じて、前記電荷貯蔵回路によって作動させられるまで、非アクティブである、回路と
を備える、システム。
（項目２）
前記電圧作動回路は、モータ巻線を通して電流を流動させることにより前記モータ巻線を短絡させることによって、前記モータを制動する、項目１に記載のシステム。
（項目３）
複数のトランジスタを有するブリッジインバータをさらに備え、前記トランジスタは、停電に応じて、非アクティブ化される、項目１に記載のシステム。
（項目４）
前記電圧作動回路のアクティブ化および非アクティブ化を制御するための論理ゲートをさらに備える、項目１に記載のシステム。
（項目５）
前記論理ゲートは、コントローラまたは電力状態を示す信号のうちの少なくとも１つによって調整される、項目４に記載のシステム。
（項目６）
前記電圧作動回路は、前記論理ゲートの出力が所定の最小電圧閾値を下回ると、アクティブ化される、項目５に記載のシステム。
（項目７）
前記電圧作動回路は、前記論理ゲートの出力が、所定の最大電圧閾値を上回ると、非アクティブ化される、項目５に記載のシステム。
（項目８）
前記電荷貯蔵回路は、キャパシタを備える、項目１に記載のシステム。
（項目８）
前記受動電気要素は、ダイオードを備える、項目１に記載のシステム。
（項目９）
前記電圧作動回路は、トランジスタを備える、項目１に記載のシステム。
（項目１０）
前記電圧作動回路は、モータ回転の半サイクル毎にアクティブ化される、項目１に記載のシステム。
（項目１１）
前記電圧作動回路は、モータ回転のフルデューティサイクルでアクティブ化される、項目１に記載のシステム。
（項目１２）
前記電荷貯蔵回路は、降伏電圧閾値を有するツェナーダイオードと少なくとも１つのトランジスタとを備え、前記少なくとも１つのトランジスタは、ツェナー降伏閾値電圧を上回る十分な電圧によって作動させられるまで、非アクティブである、項目１に記載のシステム。
（項目１３）
停電に応じて、モータ制動を発生させる方法であって、前記方法は、
電荷を電荷貯蔵要素内に貯蔵することと、
前記停電に応じて、前記貯蔵された電荷を出力電圧に変換することと、
モータ巻線を通して電流を流動させることによって前記モータ巻線を短絡させるように前記電圧を印加し、それによって、前記モータを制動することと
を含む、方法。
（項目１４）
前記モータ巻線は、モータ回転の半サイクル毎に短絡される、項目１３に記載の方法。
（項目１５）
前記モータ巻線は、モータ回転のフルデューティサイクルで短絡される、項目１３に記載の方法。
（項目１６）
前記モータ巻線は、モータ回転の速度が閾値を上回ると、短絡される、項目１３に記載の方法。

図面中、同様の参照文字は、概して、異なる図全体を通して、同一の部分を指す。また、図面は、必ずしも、正確な縮尺ではなく、代わりに、本発明の原理を図示する際、概して、強調されている。以下の説明では、本発明の種々の実施形態は、以下の図面を参照して説明される。

図１Ａは、電力回路および制御ユニットによって調整されるモータによって駆動されるロボットアームを概略的に図示する。 図１Ｂは、電力をモータに提供する電力回路の一部を描写する。 図２は、本発明のある実施形態による、緊急停止または停電の間、モータへの制動を発生させるための制動回路を描写する。 図２は、本発明のある実施形態による、緊急停止または停電の間、モータへの制動を発生させるための制動回路を描写する。 図３は、２モータ駆動システム内で採用される制動回路を描写する。

（詳細な説明）
最初に、ギアボックス１０６を介して、モータ１０４によって駆動される関節部１０２を有するロボットアームを有するロボットシステム１００を図示する図１Ａを参照する。モータ１０４の回転は、ギアボックス１０６内に低摩擦運動を発生させ、物理的操作を行うためのロボット関節部１０２の所望の移動に変換される。モータ１０４は、例えば、単相、２相、または３相ＡＣ永久磁石（ＰＭ）モータあるいはＤＣ ＰＭモータ（３相ブラシレスＤＣモータ等）であってもよい。種々の実施形態では、モータ１０４は、電力回路１０８によって作動させられ、電力回路１０８は、電力供給源１１０（例えば、１１０ＡＣボルトまたは２２０ＡＣボルト）によって支持され、制御ユニット１１２によって調整される。制御ユニット１１２は、モータ回転の速度および方向を統制し、ロボット作用を行いながら、ロボットアームの種々の運動自由度を制御する。図１Ｂを参照すると、いくつかの実施形態では、電力回路１０８は、ブリッジ回路（例えば、Ｈ−ブリッジ）を有するインバータ１１４を含み、入力ＤＣ電圧を調節可能な振幅および周波数を伴う出力ＡＣ電圧に変換する。変換された出力電圧は、次いで、ブリッジ回路からモータ１０４に送られ、回転を生じさせる。簡単のため、単相モータが本明細書に説明されるが、他のタイプのモータ（例えば、２相モータおよび３相モータ）が、本発明の範囲内である。

図示されるブリッジ回路は、第１のハーフブリッジ１１６および第２のハーフブリッジ１１８を有し、第１のハーフブリッジ１１６は、２つの半導体スイッチ１２０、１２２を有し、第２のハーフブリッジ１１８は、２つの半導体スイッチ１２４、１２６を有する。ＰＮＰトランジスタが、半導体スイッチ内で利用される場合、関連付けられたサプレッサダイオード（図示せず）が、回路を保護するために必要であり得る。好ましい実施形態では、半導体スイッチは、図１Ｃに示されるように、Ｎ−チャネルパワーＭＯＳＦＥＴ１２８を用いて実装される。サプレッサダイオードは、ＭＯＳＦＥＴの内部にありかつデバイス構造の副産物である「ボディダイオード」によって置換される。スイッチ１２２および１２４が、アクティブ化され、スイッチ１２０および１２６が、非アクティブ化されると、正電圧が、モータ１０４にわたって印加される。スイッチ１２０および１２６が、アクティブ化され、スイッチ１２２および１２４が、非アクティブ化されると、電圧は、反転され、モータの逆動作を可能にする。したがって、モータ１０４の電圧極性は、印加される電力サイクルの間、交互する。いくつかの実施形態では、電力回路１０８は、電荷貯蔵回路１３０を含み、電力がオンである（すなわち、モータ１０４に、電力が提供される）とき、電荷を貯蔵する。この貯蔵された電荷は、緊急停止または停電の間、制動を支持するために使用されてもよい。電荷貯蔵回路１３０は、例えば、電気電荷またはエネルギーを貯蔵することができる１つ以上のキャパシタまたは他のデバイスを有してもよい。

緊急停止（「ｅｓｔｏｐ」）の間または電力損失に応じて、第１のハーフブリッジおよび第２のハーフブリッジ内の半導体スイッチは、電力損失により、非アクティブ化（または、オフ）にされ、モータシステムの電力回路は、無効にされる。図２Ａを参照すると、モータシステム２００は、以下にさらに説明されるように、緊急制動回路２０２を含んでもよい。種々の実施形態では、受信機回路２０８が、モータシステム２００内に採用され、ｅｓｔｏｐまたは停電を示す緊急信号をハートビート発振器回路またはｅｓｔｏｐを作動させた操作者（図示せず）から受信する。受信機回路２０８は、続いて、信号を一対のシュミットトリガゲート２１０、２１２に伝送する。シュミットトリガゲート２１０、２１２は、典型的には、入力電圧信号が十分に変化する（すなわち、所定の閾値を下回る）ことにより、変更をもたらさない限り、一定電圧を出力する。シュミットトリガゲート２１０、２１２は、実質的に、ノイズに耐性がある。したがって、閾値を下回る電圧信号を受信機回路２０８から受信すると、シュミットトリガゲート２１０、２１２は、論理低信号を出力し、半導体スイッチ２１４をオフにする。ローカルコントローラ２１６は、その故障検出機能に基づいて、制動回路２０２をアクティブ化させるために、ＥＳＴＯＰ＿ＡＳＳＥＴ信号２１８をローカルに発生させてシュミットトリガゲート２１２に伝送してもよい。加えて、ローカルコントローラ２１６は、ハートビート信号の中止に応じて、ゲート２２０を通して、遠隔ｅｓｔｏｐ条件信号を感知してもよい。一実施形態では、ゲート２２０は、スイッチ２１４のためのイネーブルおよびディスエーブルタイミングをシミュレートするために使用される。

半導体スイッチ２１４は、緊急制動回路２０２のアクティブ化および非アクティブ化を制御する。半導体スイッチ２１４がアクティブ化される（すなわち、モータ２０４が、前述のように、電力回路によって駆動される）場合、緊急制動回路２０２に提供される電圧は、それをアクティブ化するために不十分である。しかし、半導体スイッチ２１４が非アクティブ化される場合、電荷貯蔵回路２２２内に貯蔵された電荷が、緊急制動回路２０２をアクティブ化するために十分な出力電圧に変換される。一実施形態では、緊急制動回路２０２は、ＦＥＴを含み、電圧は、電荷貯蔵回路２２２からＦＥＴのゲート端子に提供され、それによって、ＦＥＴスイッチをアクティブ化する。図示される実施形態では、緊急制動回路２０２は、ブリッジ回路２２６内のサプレッサまたはボティダイオード２２４に接続し、モータ巻線の短絡経路を生成する。緊急停止または電力損失に応じて、モータ２０４は、慣性によって回転し続ける。モータ回転によって誘導される電流は、サプレッサまたはボディダイオード２２４および緊急制動回路２０２を通って流動し、エネルギーを消散させ、したがって、モータ制動を発生させる。制動回路２０２が、ブリッジ回路内の１つのサプレッサまたはボディダイオードのみに接続するため、誘導される電流は、モータ回転の半サイクル毎に、奪われる（および、制動を適用する）。制動に対する本アプローチは、全サイクル制動（フルデューティサイクル）より小さいデューティサイクルを有し、それによって、モータが、徐々に減速し、かつ／または、逆駆動に応答することを可能にする。いくつかの実施形態では、制動回路２０２は、一対のトランジスタを含み、それぞれ、ブリッジ回路２２６内のサプレッサまたはボディダイオードに接続し、フルデューティサイクル制動を適用する。故に、モータ駆動ロボットアームは、安全な重力中立位置に徐々に戻ることができ、外部力によって移動されることにより、人間の操作者の巻き込みを回避し得る。制動は、モータシステム２００の安全を保証するために、さらなる電流がモータ回転によって誘導されなくなる（すなわち、モータが完全に停止する）まで、適用される。加えて、制動トルクは、電流循環（それ自体がモータ回転によって誘導される）によって発生させられるため、制動トルクは、モータの回転速度に比例する。大きなトルクは、高速回転するモータを制動するときに発生させられ、小さなトルクは、低速で動作するモータを制動するときに発生させられる。これは、モータシステム２００の安全をさらに保証する。

種々の実施形態では、緊急制動回路２０２内のＦＥＴは、モータ２０４を通る駆動電流を切り替える半導体トランジスタスイッチ（例えば、図１Ｂ内の１２０、１２２、１２４、および１２６）と別である。これは、制動回路２０２を動作させるために、有意に少ないエネルギーの必要性をもたらし（半導体スイッチ内に緊急制動回路を組み込むものと比較して）、制動回路２０２の動作は、電力損失のとき、接続がより容易である。一実施形態では、電荷貯蔵回路２２２は、ゲート電圧（例えば、約８．２Ｖ）を緊急制動回路２０２内のＦＥＴに定常的に提供することにより、緊急停止または停電の間、ＦＥＴゲート電圧を維持するキャパシタおよびダイオードを含む。ブリッジ回路内の半導体スイッチをアクティブ化せずに、モータ制動を発生させるために、通常ロボット動作（すなわち、電力オン）の間、電荷またはエネルギーを貯蔵し、貯蔵された電荷またはエネルギーを提供することにより、緊急制動回路２０２をアクティブ化する他の電子回路も、本発明の範囲内である。種々の実施形態では、緊急制動は、高速回転する関節部のみに適用される。図２Ｂを参照すると、電荷貯蔵回路２２８は、降伏電圧（例えば、８．２Ｖ）を有するツェナーダイオード２３０と、２つのトランジスタ２３２、２３４とを含んでもよい。低速回転する関節部の場合、モータ電力バス２３６の出力は、通常、ツェナー降伏閾値電圧を下回る。トランジスタ２３２は、したがって、オフである。しかしながら、関節部が、ツェナー降伏閾値電圧を上回る十分な電圧を再生成するために十分に高速で逆駆動させられる場合、電流は、スイッチトランジスタ２３４のＢＥ接合点を通して流動を開始し得、それによって、トランジスタ２３２をオンにし、キャパシタ２３８を充電してもよい。充電されたキャパシタ２３８は、次いで、前述のように、ゲート電圧を制動回路２０２内のＦＥＴに定常的に提供し得る。

図３を参照すると、前述の緊急制動回路は、２モータ駆動システム３００内に採用されてもよい。２モータドライブボード３０３の電力状態を検出する電圧信号３０２と、ドライブボード３０３を介して、ローカルコントローラ（図示せず）によって調整される信号３０４は、シュミットトリガゲートであり得る、一対の直列接続ＮＡＮＤゲート３０６、３０８によってＯＲ処理される。ＮＡＮＤゲート３０６、３０８の出力信号は、２モータドライブボード３０３にフィードバックされ、２つの半導体スイッチ３１０、３１２に伝送される。スイッチ３１０、３１２はそれぞれ、２つのモータ３１８、３２０それぞれを制動するために、緊急制動回路３１４、３１６のアクティブ化または非アクティブ化を制御する。信号３０２またはローカルコントローラから伝送される緊急信号３０４からの停電の検出に応じて、半導体スイッチ３１０、３１２は、オフにされ、電荷貯蔵回路３２２は、緊急制動回路３１４、３１６をアクティブ化するために、貯蔵された電荷を出力電圧に変換する。再び、２つのモータ回転によって誘導される電流は、次いで、アクティブ化される緊急制動回路３１４、３１６およびそれに接続されたサプレッサまたはボディダイオード（図示せず）に沿って再循環され、それによって、モータ巻線を短絡させ、モータ３１８、３２０の回転エネルギーを消散させてもよい。スイッチ３１０、３１２は、電荷貯蔵回路３２２の放電の間、ピーク電流パルス（約３００ｍＡ）を吸収し、緊急制動回路３１４、３１６への損傷を回避してもよい。一実施形態では、抵抗器（約１００ｋΩ抵抗を有する）３２４を通した緊急制動回路３１４および抵抗器（約１００ｋΩ抵抗を有する）３２６を通した緊急制動回路３１６の充電時間は、電力ブリッジ回路を非アクティブ化するためのディスエーブル時間よりはるかに遅い（約１２０ｎｓ）。その結果、制動システムは、モータが電力ブリッジ回路からの電力を損失した後のみ、アクティブ化される。いくつかの実施形態では、緊急制動回路３１４、３１６は、アクティブ化時間が、電力ブリッジ回路内の半導体スイッチをイネーブルにするための最小時間（約６０ｎｓ）より短い、約４０ｎｓ以内であるように設計される。これは、緊急制動回路３１４、３１６および電力ブリッジ回路内のスイッチの同時アクティブ化を防止し、それによって、制動がモータ３１８、３２０に印加されることを保証する。加えて、制動回路内で使用される電子構成要素は、ロバスト性があり、モータシステム内に実装される制動回路が信頼性がありかつ経済的であるように、コンパクトなパッケージおよび低コストを有してもよい。

種々の実施形態では、ローカルコントローラは、ソフトウェア、ハードウェア、またはいくつかのそれらの組み合わせのいずれかとして提供されてもよい。例えば、コントローラは、内蔵クラスマイクロプロセッサであってもよい。一実施形態では、モータコントローラは、ＡＲＭ−９コアマイクロコントローラ、オンボードＲＡＭ、およびフラッシュメモリを含む。モータ制御のために最適化され、必要周辺機器を提供する他のマイクロコントローラ（パルス幅変調タイマ等）も、本発明の範囲内である。別の実施形態では、コントローラは、Ｉｎｔｅｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓａｎｔａ Ｃｌａｒａ， Ｃａｌｉｆ．）製プロセッサのＣｏｒｅ Ｐｅｎｔｉｕｍ（登録商標）またはＣｅｌｅｒｏｎファミリ、Ｍｏｔｏｒｏｌａ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（Ｓｃｈａｕｍｂｕｒｇ， Ｉｌｌ．）製プロセッサのＰＯＷＥＲ ＰＣファミリ、および／またはＡｄｖａｎｃｅｄ Ｍｉｃｒｏ Ｄｅｖｉｃｅｓ， Ｉｎｃ．（Ｓｕｎｎｙｖａｌｅ， Ｃａｌｉｆ．）製プロセッサのＡＴＨＬＯＮライン等の１つ以上のプロセッサを含むＣＰＵボードを有するＰＣ等の１つ以上のサーバクラスコンピュータ上に実装される。プロセッサはまた、前述の方法に関連するプログラムおよび／またはデータを記憶するためのメインメモリユニットを含んでもよい。メモリは、１つ以上の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、電気的に消去可能なプログラマブル読取専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）、プログラマブル読取専用メモリ（ＰＲＯＭ）、またはプログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）等の一般に利用可能なハードウェア上に存在するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、読取専用メモリ（ＲＯＭ）、および／またはフラッシュメモリを含んでもよい。いくつかの実施形態では、プログラムは、光ディスク、磁気ディスク、ならびに他の一般に使用される記憶デバイス等の外部ＲＡＭおよび／またはＲＯＭを使用して提供されてもよい。

ローカルコントローラがソフトウェアプログラムとして提供される実施形態の場合、プログラムは、ＦＯＲＴＲＡＮ、ＰＡＳＣＡＬ、ＪＡＶＡ（登録商標）、Ｃ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、ＬＩＳＰ、ＰＥＲＬ、ＢＡＳＩＣ、ＰＹＴＨＯＮ、または任意の好適なプログラミング言語等のいくつかの高水準言語のうちの任意の１つで書かれてもよい。加えて、ソフトウェアは、標的デバイス上に常駐するマイクロプロセッサに向けられたアセンブリ言語および／または機械言語において実装されることができる。

本明細書で採用される用語および表現は、限定ではなく、説明の用語および表現として使用され、そのような用語および表現の使用において、図示および説明される特徴またはその一部のいかなる均等物も排除することを意図しない。加えて、本発明の特定の実施形態が説明されたが、本明細書に開示される概念を組み込む、他の実施形態も、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、使用されてもよいことは、当業者に明白である。故に、説明される実施形態は、あらゆる観点において、例証にすぎず、限定ではないと見なされるべきである。

Claims (15)

1. 停電に応じて、周期的に回転するモータを制動する制動システムであって、前記システムは、
   電荷を貯蔵する電荷貯蔵回路であって、前記電荷貯蔵回路は、停電に応じて、前記貯蔵された電荷を出力電圧に変換し、前記電荷貯蔵回路は、キャパシタと、降伏電圧閾値を有するツェナーダイオードと、少なくとも１つのトランジスタとを備え、前記少なくとも１つのトランジスタは、ツェナー降伏閾値電圧を上回る十分な電圧によって作動させられるまで、非アクティブであり、前記キャパシタは、前記少なくとも１つのトランジスタがアクティブであるとき、モータ回転によって誘導される電流によって充電される、電荷貯蔵回路と、
   モータ回転によって誘導される電流を伝導する少なくとも１つの受動電気要素と、
   前記モータを制動するために、前記受動電気要素および前記電荷貯蔵回路に接続された電圧作動回路であって、前記電圧作動回路は、停電に応じて、前記電荷貯蔵回路の前記キャパシタによって作動させられるまで、非アクティブである、電圧作動回路と
   を備える、システム。
2. 前記電圧作動回路は、モータ巻線を通して電流を流動させることにより前記モータ巻線を短絡させることによって、前記モータを制動する、請求項１に記載のシステム。
3. 複数のトランジスタを有するブリッジインバータをさらに備え、前記複数のトランジスタは、停電に応じて、非アクティブ化される、請求項１に記載のシステム。
4. 前記電圧作動回路のアクティブ化および非アクティブ化を制御する論理ゲートをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
5. 前記論理ゲートは、コントローラまたは電力状態を示す信号のうちの少なくとも１つによって調整される、請求項４に記載のシステム。
6. 前記電圧作動回路は、前記論理ゲートの出力が所定の最小電圧閾値を下回ると、アクティブ化される、請求項５に記載のシステム。
7. 前記電圧作動回路は、前記論理ゲートの出力が、所定の最大電圧閾値を上回ると、非アクティブ化される、請求項５に記載のシステム。
8. 前記受動電気要素は、ダイオードを備える、請求項１に記載のシステム。
9. 前記電圧作動回路は、トランジスタを備える、請求項１に記載のシステム。
10. 前記電圧作動回路は、モータ回転の半サイクル毎にアクティブ化される、請求項１に記載のシステム。
11. 前記電圧作動回路は、モータ回転のフルデューティサイクルでアクティブ化される、請求項１に記載のシステム。
12. 停電に応じて、モータ制動を生成する方法であって、前記方法は、
    ツェナー降伏電圧閾値を有するツェナーダイオードに前記ツェナー降伏閾値電圧を上回る十分な電圧が印加されたとき、少なくとも１つのトランジスタをアクティブ化することと、
    前記少なくとも１つのトランジスタがアクティブであるとき、モータ回転によって誘導される電流から電荷を電荷貯蔵要素内に貯蔵することと、
    前記停電に応じて、前記貯蔵された電荷を出力電圧に変換することと、
    モータ巻線を通して電流を流動させることによって前記モータ巻線を短絡させるように前記出力電圧を印加し、それによって、前記モータを制動することと
    を含む、方法。
13. 前記モータ巻線は、モータ回転の半サイクル毎に短絡される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記モータ巻線は、モータ回転のフルデューティサイクルで短絡される、請求項１２に記載の方法。
15. 前記モータ巻線は、モータ回転の速度が閾値を上回ると、短絡される、請求項１２に記載の方法。

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