TW201535957A - 附有刹車之電動機 - Google Patents

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Haruyuki Hasegawa
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Abstract

一種附有剎車之電動機，具有保持用剎車的機能，其中，具備三個電阻器1、2、3之剎車電阻23係於通常時，將三個電阻器1、2、3的各一端側及各另一端側共同連接，且並聯連接於剎車用DC電源24，而於非通常時或緊急停止時，將三個電阻器1、2、3的各一端側共同連接成Y型接線，並將未共同連接的各另一端，就各一對電性連接至電動機22的定子線圈27的各輸出端。

Description

附有剎車之電動機
本發明係關於附有剎車之電動機。
例如，伺服馬達(servomotor)等的旋轉電動機(以下簡稱為「電動機」)中，通常多附加有剎車的機能。一般地，此剎車係以保持用剎車的用途來使用，然而，於非通常時或緊急時，會有以保持用剎車作為制動用剎車而動作的情況。
在此，就典型的保持用剎車構造而言，一般係設置與電動機的軸(shaft)為嵌合構造之襯片(lining)。此構造中，保持用剎車係於維持電動機的停止狀態時，對於襯片賦予制動力，而於驅動電動機時，通電於激磁線圈(coil)，利用產生的磁動勢，使作用於襯片的制動力為零，以解放制動力而動作。
又，下述專利文獻1中記載的剎車裝置中，揭示如下的構成：設置有：可連接於電動機的兩端而將其短路的電阻；對於剎車桿(brake lever)賦予吸引力之螺線管(solenoid)；以及藉由電動機驅動用電源來充電，對於螺線管施加直流電壓之充電裝置等。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利公開公報特開昭60-22443號
如上所述，習知的附有剎車之電動機中，會有以保持用剎車作為制動剎車而動作的情況。若以保持用剎車作為制動剎車而動作的次數多，則襯片的壽命會因磨耗、耗損而縮短，使得襯片的交換頻度提高，因而會產生製造成本、管理成本增加的問題。
又，若進行設置使剎車的動作延遲之保護電路、或追加設置外掛的動態剎車(dynamic brake)等的對策，雖可防止襯片本身的磨耗、耗損，但因必需追加新的裝置而無法避免製造成本及管理成本的增加。
本發明係有鑑於上述情事而研創者，目的在於獲得一種附有剎車之電動機，防止以保持用剎車作為制動剎車而動作，避免成本增加並可有效地實現獲得替代的制動力之構成。
為了解決上述課題並達成目的，本發明係一種附有剎車之電動機，具有保持用剎車的機能，該附有剎車之電動機係設有具備三個電阻器之剎車電阻，前述剎車電阻係於通常時，將前述三個電阻器的各一端側及各另 一端側共同連接，且並聯連接於直流電源，而於非通常時或緊急停止時，將前述三個電阻器的各一端側共同連接成Y型接線，並將未共同連接的各另一端，各電性連接一對至電動機的定子線圈(stator coil)的各輸出端或與該輸出端等電位的端子。
依據本發明，則可發揮如下的效果：亦即防止以保持用剎車作為制動剎車而動作，並可避免成本增加且有效地實現替代的制動力。
1、2、3‧‧‧電阻器
4、5‧‧‧信號輸入端子
6、7、8‧‧‧共同端子
9至14‧‧‧繼電端子
15‧‧‧U相AC電壓用配線
16‧‧‧V相AC電壓用配線
17‧‧‧W相AC電壓用配線
18、19‧‧‧端子
20‧‧‧電動機系統
21‧‧‧附有剎車之電動機
22‧‧‧電動機
23‧‧‧剎車電阻
24‧‧‧剎車用DC電源
25‧‧‧剎車電源開關
26‧‧‧繼電元件
27‧‧‧定子線圈
28‧‧‧激磁線圈
30‧‧‧變頻器
31a‧‧‧高電位側DC線
31b‧‧‧低電位側DC線
32‧‧‧平滑電容器
34a至34f‧‧‧開關元件
36‧‧‧控制部
第1圖係顯示包含實施型態之附有剎車之電動機的電動機系統(system)的構成例之圖。
第2圖係顯示使附有剎車之電動機的剎車電阻作為非通常時的動態剎車而動作的情況的電路圖。
第3圖係使附有剎車之電動機的剎車電阻通常動作的情況的電路圖。
以下參照所附圖式，說明本發明的實施型態之附有剎車之電動機。又，本發明並不受限於以下所示的實施型態。
第1圖係顯示包含實施型態之附有剎車之電動機的電動機系統的構成之圖，顯示以變頻器(invertor)驅動該電動機系統的的情況的一例。如第1圖所示，實施 型態之電動機系統20係具有：具備電動機22及剎車電阻23之附有剎車之電動機21、剎車用DC電源24、剎車電源開關25、以及繼電元件(relay)26，並以變頻器30驅動電動機22之構成。
變頻器30係習知的電路構成，如第1圖所示，於高電位(P電位)側的DC線31a與低電位(N電位)側的DC線31b之間連接有平滑電容器32，正側臂(arm)的開關(switching)元件34a(U+)與負側臂的開關元件34b(U-)串聯連接，並聯連接三個此串聯電路，構成UVW相(U+、U-、V+、V-、W+、W-)的三相變頻電路。
U相AC電壓用配線15係從開關元件34a與開關元件34b的連接點引出。同樣地，V相AC電壓用配線16及W相AC電壓用配線17係分別從開關元件34c與開關元件34d的連接點及開關元件34e與開關元件34f的連接點引出。此等U相AC電壓用配線15、V相AC電壓用配線16及W相AC電壓用配線17係連接至電動機22。
繼電元件26係具有：屬於共同端子(接點)群之共同端子6、7、8；屬於一方側的切換端子(接點)群之繼電端子9、10、11；以及屬於另一方側的切換端子(接點)群之繼電端子12、13、14。
附有剎車之電動機21中，除了電動機22之外，具有剎車電阻23。剎車電阻23係具有三個電阻器1、2、3，此三個電阻器1、2、3係一端共同連接，並連接至剎車用DC電源24的負極，另一端側則未共同連接，而分 別連接至繼電元件26的共同端子6、7、8。亦即，剎車電阻23中之三個電阻器係呈Y型接線，中性點係連接至剎車用DC電源24的負極側。又，當然亦可為與第1圖相反的連接構成，亦即三個電阻器的中性點連接至剎車用DC電源24的正極側。
U相AC電壓用配線15、V相AC電壓用配線16及W相AC電壓用配線17係分別連接至繼電元件26的繼電端子9、10、11，繼電元件26中，藉由繼電端子9、10、11接通(close)，構成如第2圖所示的動態剎車電路。
繼電元件26的繼電端子12、13、14係電性連接而成為等電位的端子，藉由繼電端子12、13、14接通，構成如第3圖所示的剎車電路。
接著，參照第1圖至第3圖，說明本實施型態之附有剎車之電動機的動作。
變頻器30係使用平滑電容器32的電力，驅動電動機22。控制部36係產生用以脈衝寬度調變(Pulse Width Modulation；PWM)變頻器30的控制信號，以控制變頻器30的開關元件34a、34b、32c、34d、34e、34f。
通常時，繼電元件26係切換至繼電端子12、13、14側，形成第3圖所示的剎車電路。使此剎車電路動作的情況時，將剎車電路開關25控制為導通(on)。
另一方面，若發生判斷為非通常時或緊急時的事態之情況，例如，從控制部36的端子18、19發出動態剎車信號。此動態剎車信號係通過繼電元件26的信號 輸入端4、5而輸入激磁線圈28。動態剎車信號輸入後，繼電元件26的繼電接點係切換到繼電端子9、10、11側，成為可由電阻器1、2、3作為動態剎車而動作的電路構成。
比較第2圖及第3圖，可見其特徵在於以剎車電阻23作為動態剎車而動作時，三個電阻器之中的二個係串聯連接。例如，第2圖中，從U相電壓用配線15分歧而流入剎車電阻23，再回到V相AC電壓用配線16的電流係通過電阻器1、2。同樣地，從V相電壓用配線16分歧而流入剎車電阻23，再回到W相AC電壓用配線17的電流係通過電阻器2、3，從W相電壓用配線17分歧而流入剎車電阻23，再回到U相AC電壓用配線15的電流係通過電阻器1、3。依此，可取得較大的電路上的電阻值，其結果，可增大電阻器的發熱量，可有效地且效率良好地進行旋轉能量的消耗。
另外，使剎車電阻23通常動作的情況時，三個電阻器1、2、3對於剎車用DC電源24並聯連接亦為特徵(參照第3圖)。因三個電阻器1、2、3並聯連接，相較於僅一個電阻器的情況，可流通三倍的電流，因此，效率良好且為有效。另外，若為流自剎車用DC電源24的電流定為相同之條件，則可使剎車用DC電源24的電壓為1/3。
又，第1圖中係圖示，從U相AC電壓用配線15、V相AC電壓用配線16及W相AC電壓用配線17引出對於繼電元件26的繼電端子9、10、11的連接，然而， U相AC電壓用配線15、V相AC電壓用配線16及W相AC電壓用配線17係連接至電動機22的定子線圈27，因而亦可從定子線圈27的輸出端或與該輸出端的等電位端引出。
另外，第1圖中係例示將繼電元件26設於附有剎車之電動機21的外部之構成，然而，亦可為設於附有剎車之電動機21的內部之構成。剎車用DC電源24及剎車電源開關25亦可設於附有剎車之電動機21的內部。
另外，繼電元件26的繼電端子9、10、11係只要可分別電性連接於U相AC電壓用配線15、V相AC電壓用配線16及W相AC電壓用配線17之間即可，亦可設於變頻器30內。此時，剎車用DC電源24及剎車電源開關25亦可設於變頻器30的內部。
如以上的說明，依據本實施型態之附有剎車之電動機，於剎車電阻設置各一端側共同連接成Y型接線的三個電阻器，於通常時，三個電阻器的各一端側及各另一端側係共同連接，並且並聯連接於剎車用DC電源，於非通常時或緊急停止時，未共同連接的各另一端係電性連接於電動機的定子線圈的輸出端或與該輸出端等電位的端子而構成，因此可防止以保持用剎車作為制動剎車而動作，並可避免成本增加而實現替代的制動力。
另外，因可防止以保持用剎車作為制動剎車而動作，因此，可抑制保持用剎車的襯片的磨耗、耗損，可延長襯片的壽命，而可抑制製造成本、管理成本的增加。
因可使保持用剎車電阻作為動態剎車而動作，因而可避免動態剎車電阻的外部加設，而可抑制製造成本及管理成本的增加、系統規模的增大等。
又，以上的實施型態中所示之構成僅為本發明的構成的一例而亦可與其他的習知技術組合，當然地，在不脫逸本發明的要旨的範圍內，亦可省略、變更一部分而構成。
[產業上的可利用性]
如以上所述，本發明之附有剎車之電動機係有用於作為防止以保持用剎車作為制動剎車而動作，避免成本增加並可有效地實現獲得替代的制動力之構成的發明。
1、2、3‧‧‧電阻器
4、5‧‧‧信號輸入端子
6、7、8‧‧‧共同端子
9至14‧‧‧繼電端子
15‧‧‧U相AC電壓用配線
16‧‧‧V相AC電壓用配線
17‧‧‧W相AC電壓用配線
18、19‧‧‧端子
20‧‧‧電動機系統
21‧‧‧附有剎車之電動機
22‧‧‧電動機
23‧‧‧剎車電阻
24‧‧‧剎車用DC電源
25‧‧‧剎車電源開關
26‧‧‧繼電元件
27‧‧‧定子線圈
28‧‧‧激磁線圈
30‧‧‧變頻器
31a‧‧‧高電位側DC線
31b‧‧‧低電位側DC線
32‧‧‧平滑電容器
34a至34f‧‧‧開關元件
36‧‧‧控制部

Claims (4)

  1. 一種附有剎車之電動機，具有保持用剎車的機能，該附有剎車之電動機係設有具備三個電阻器之剎車電阻，前述剎車電阻係於通常時，將前述三個電阻器的各一端側及各另一端側共同連接，且並聯連接於直流電源，前述剎車電阻係於非通常時或緊急停止時，將前述三個電阻器的各一端側共同連接成Y型接線，並將未共同連接的各另一端，各一對電性連接至電動機的定子線圈的各輸出端。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之附有剎車之電動機，其中，前述剎車電阻係於非通常時或緊急停止時，以動態剎車而作用。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述之附有剎車之電動機，其設有具備激磁線圈的繼電元件，前述激磁線圈係藉由動態剎車信號而動作，前述繼電元件係依據前述動態剎車信號，切換前述剎車電阻中之三個電阻器的連接。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之附有剎車之電動機，其中，前述繼電元件係內置於前述附有剎車之電動機。
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