(57)【要約】      （修正有）【課題】省スペース化を実現するモータ制御装置を提供する。【解決手段】モータ１１を駆動制御するモータ駆動部３と、モータ１１からの回生電力を回生電力放電抵抗３６２により消費させる制御を行う放電制御部３６と、モータ駆動部３及び放電制御部３６を収容する筐体と、を備え、筐体の少なくとも一部が回生電力放電抵抗３６２として構成されている、モータ制御装置である。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを駆動制御するモータ駆動部と、
前記モータからの回生電力を回生電力放電抵抗により消費させる制御を行う放電制御部と、
前記モータ駆動部及び前記放電制御部を収容する筐体と、を備え、
前記筐体の少なくとも一部が前記回生電力放電抵抗として構成されている、モータ制御装置。
【請求項２】
前記筐体は箱型に形成され、
前記回生電力放電抵抗を形成する抵抗体が、前記筐体における角筒状の周面を形成する４つの壁面に沿って巻回される形状で、前記４つの壁面と一体化して配置されている、請求項１に記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記筐体の前記少なくとも一部は、前記筐体の外面を形成する外層部と、前記筐体の内面を形成する内層部とを有し、
前記回生電力放電抵抗を形成する抵抗体は、前記外層部と前記内層部との間に配置されている、請求項１又は２に記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工作機械、産業機械等にはモータが搭載され、また、このようなモータを制御するモータ制御装置が使用されている。モータ制御装置は、モータを減速・停止させる際に回生される電力を消費するための回生電力放電抵抗を有している。特許文献１は、サーボ制御装置本体の内部回生放電抵抗と外部回生放電抵抗とが直列または並列に接続されるサーボ制御装置を記載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０５−２７６７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
回生電力放電抵抗は、モータ制御装置の筐体外部に取り付けるか、或いは、筐体内部に配置するのが一般的な構成である。この場合、筐体外部或いは筐体内部に回生電力放電抵抗を配置する専用のスペースを確保する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様は、モータを駆動制御するモータ駆動部と、前記モータからの回生電力を回生電力放電抵抗により消費させる制御を行う放電制御部と、前記モータ駆動部及び前記放電制御部を収容する筐体と、を備え、前記筐体の少なくとも一部が前記回生電力放電抵抗として構成されている、モータ制御装置である。
【発明の効果】
【０００６】
上記構成によれば、モータ制御装置として省スペース化を実現することができる。
【０００７】
添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれらの目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態に係るモータ制御装置の外観構成を表す斜視図である。
【図２】モータ制御装置の内部構成を表す斜視図である。
【図３】モータ制御装置おけるモータ駆動部の回路構成の一例を表すブロック図である。
【図４】筐体を回生電力放電抵抗として構成した第１の構成例を示す図である。
【図５】筐体を回生電力放電抵抗として構成する第２の構成例を示す図である。
【図６Ａ】筐体における回生電力放電抵抗として構成された壁面の内部構造の例を表す断面図である。
【図６Ｂ】筐体における回生電力放電抵抗として構成された壁面の内部構造の他の例を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。参照する図面において、同様の構成部分または機能部分には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。また、図面に示される形態は本発明を実施するための一つの例であり、本発明は図示された形態に限定されるものではない。
【００１０】
図１は一実施形態に係るモータ制御装置１０の外観構成を表す斜視図である。モータ制御装置１０は、モータ１１を駆動制御するための装置であり、筐体１の内部に、モータ制御部１２及びモータ駆動部３の回路を搭載するプリント基板を収容している（図３参照）。筐体１の前側壁部１ａには、モータ１１と接続するためのコネクタを含む各種コネクタ類が配置されている。モータ１１は、前側壁部１ａに配置されたコネクタを介してモータ制御装置１０と接続される。筐体１は、前側壁部１ａ、左側壁部１ｂ、右側壁部１ｃ、上側壁部１ｄ、下側壁部１ｅ、及び後側壁部１ｆを含んでいる。また、筐体１の後側壁部１ｆは、モータ制御装置１０を制御盤２に取り付けるための取付板として構成されている。
【００１１】
図２は、モータ制御装置１０の内部構成を表す斜視図である。なお、図２では内部構造を表すために筐体１を構成する各壁面のうち後側壁部１ｆと左側壁部１ｂのみを図示し他を省略している。図２に示すように、モータ制御装置１０の内部には、モータを駆動するための各種回路部品が搭載されたプリント基板２１及び２２が収容されている。プリント基板２１にはモータ制御部１２を構成する回路部品が実装され、プリント基板２２にはモータ駆動部３を構成する回路部品が実装されている（図３参照）。
【００１２】
図３は、図１に示すモータ制御装置１０におけるモータ駆動部３の回路構成の一例を表すブロック図である。図３に示されるように、モータ駆動部３は、モータ制御部１２からの制御信号に基づいてモータ１１を駆動制御するものであり、制御用コイル３１、電磁接触器３２、リアクトル(三相リアクトル)３３、ＡＣ／ＤＣ変換部３４、充電制御部３５、放電制御部３６、ＤＣリンク部コンデンサ３７およびＤＣ／ＡＣ変換部３８を備える。
【００１３】
制御用コイル３１は、モータ制御部１２からの電磁接触器開閉指令に基づいて、電磁接触器３２のオン(接続)／オフ(遮断)制御を行う。交流電源(例えば、三相交流電源)からの交流電圧は、接続状態の電磁接触器３２により、リアクトル(三相リアクトル)３３を介してＡＣ／ＤＣ変換部３４に印加され、直流(脈流)電圧に変換される。ここで、三相リアクトル３３は、モータ駆動部(インバータ)３の一次側(交流電源側)に設けられ、力率改善(高調波対策)や電源からのサージを低減するために使用される。ＡＣ／ＤＣ変換部３４は、三相リアクトル３３を介して入力される三相(Ｒ相，Ｓ相およびＴ相)のそれぞれに対して設けられた整流用ダイオード３４１，３４２，３４３，３４４および３４５，３４６を有する。
【００１４】
ＡＣ／ＤＣ変換部３４によりＡＣ／ＤＣ変換された直流電圧は、充電制御部３５を介してＤＣリンク部コンデンサ３７により平滑化される。平滑化された直流電圧は、ＤＣ／ＡＣ変換部３８により、モータ１１を駆動するための交流電圧(例えば、三相交流電圧)に変換される。ここで、ＤＣリンク部コンデンサ３７の両端には、並列に放電制御部３６が設けられている。また、ＤＣリンク部コンデンサ３７の両端は、モータ制御部１２にも接続され、例えば、モータ制御部１２によりＤＣリンク部コンデンサ３７の両端の電圧(ＤＣリンク電圧)を検出できるようになっている。
【００１５】
充電制御部３５は、充電抵抗３５２と、充電抵抗３５２と並列に設けられたスイッチ３５１とを含む。スイッチ３５１は、モータ制御部１２からの短絡指令に基づいてオン／オフ制御される。この充電制御部３５は、例えば、ＤＣリンク部コンデンサ３７が完全に放電した後の充電において、スイッチ３５１がオフすることで充電抵抗３５２が直列に挿入されることになり、大電流が流れるのを抑制するようになっている。
【００１６】
放電制御部３６は、回生電力放電抵抗３６２と、回生電力放電抵抗３６２と直列に設けられたスイッチ３６１とを含む。なお、後述するように、本実施形態では、筐体１の少なくとも一部を回生電力放電抵抗３６２として構成する。スイッチ３６１は、モータ制御部１２からの放電指令に基づいてオン／オフ制御される。放電制御部３６は、回生電力放電抵抗３６２の温度を検出する温度検出器３６３を含んでいても良い。この場合、温度検出器３６３により検出された回生電力放電抵抗３６２の温度(抵抗温度)を、モータ制御部１２によりモニタするように構成することができる。
【００１７】
モータ制御部１２は、例えば、放電制御部３６のスイッチ３６１を制御する放電指令(スイッチ３６１をオン／オフ制御するタイミング)、および、検出したＤＣリンク電圧の変化等に基づいて、回生電力放電抵抗３６２により回生電力が消費される時間(抵抗回生時間)、ならびに、回生電力放電抵抗３６２により消費される回生電力(抵抗回生量)を求めることができる。
【００１８】
なお、放電制御部３６のスイッチ３６１をオン(接続)してＤＣリンク電圧を回生電力放電抵抗３６２に印加し、この回生電力放電抵抗３６２により回生電力を消費するのは、モータ制御部１２に設定される抵抗回生開始電圧に基づいて行われる。また、放電制御部３６のスイッチ３６１をオフ(遮断)して回生電力放電抵抗３６２を切り離すのは抵抗回生停止電圧に基づいて行われる。すなわち、抵抗回生開始電圧および抵抗回生停止電圧は、ＤＣリンク部コンデンサ３７に並列に設けられた回生電力放電抵抗３６２による放電開始および放電停止を制御する。
【００１９】
具体的に、ＤＣリンク電圧が抵抗回生開始電圧よりも高くなれば、放電制御部３６のスイッチ３６１をオンして回生電力放電抵抗３６２による回生(抵抗回生)を開始し、ＤＣリンク電圧が抵抗回生停止電圧よりも低くなれば、放電制御部３６のスイッチ３６１をオフして回生電力放電抵抗３６２による回生を停止する。これにより、例えば、ＤＣリンク部コンデンサ３７、ＡＣ／ＤＣ変換部３４およびＤＣ／ＡＣ変換部３８等の破壊を防止するようになっている。
【００２０】
すなわち、例えば、図３に示す構成において、モータ１１が減速すると、回生電力が発生し、ＤＣリンク電圧(ＤＣリンク部コンデンサ３７の電圧)が上昇する。このとき、ＤＣリンク電圧が上昇しすぎると、例えば、ＤＣリンク電圧を検出しているモータ制御部１２からＤＣリンク過電圧アラームが出力され、モータ駆動部３(ＤＣリンク部コンデンサ３７，ＡＣ／ＤＣ変換部３４およびＤＣ／ＡＣ変換部３８等)の耐圧を超えたことによる過電圧破壊が発生し、システムが停止することになってしまう。そこで、システムが停止するのを防止するために、ＤＣリンク電圧が上昇しすぎないよう、回生電力放電抵抗３６２により回生電力を消費するようになっている。
【００２１】
本実施形態に係るモータ制御装置１０は、筐体１の一部又は全体を、回生電力放電抵抗３６２として構成することにより、モータ制御装置１０全体として省スペース化を実現する。
【００２２】
図４に筐体１を回生電力放電抵抗３６２として構成した第１の構成例を示す。図４の構成例は、箱状の筐体１のうち角筒状の周面を形成する４つの壁面（図４の例では左側壁部１ｂ、右側壁部１ｃ、前側壁部１ａ、及び後側壁部１ｆ）を回生電力放電抵抗３６２として構成した場合の例である。本構成例では、回生電力放電抵抗３６２を形成する抵抗体が筐体の角筒状の４つの壁面に巻き回される形状で、当該４つの壁面と一体化して配置されている。回生電力放電抵抗３６２を形成する抵抗体の２つの端部３６２ａ及び３６２ｂは、プリント基板２２上の放電制御部３６に接続ケーブル（不図示）により接続される。回生電力放電抵抗３６２を形成する抵抗体は、例えば、各壁面に埋め込まれる構造とすることにより、各壁面と一体化される。
【００２３】
図５に筐体１を回生電力放電抵抗３６２として構成する第２の構成例を示す。図５の構成例は、筐体１をなす壁面のうち一つの壁面（図５の例では左側壁部１ｂ）を回生電力放電抵抗３６２として構成した場合の例である。本構成例では、回生電力放電抵抗３６２を構成する抵抗体がつづら折り状に湾曲したパターン形状で左側壁部１ｂに配置されている。回生電力放電抵抗３６２を形成する抵抗体の２つの端部３６２ｃ及び３６２ｄは、プリント基板２２上の放電制御部３６に接続ケーブル（不図示）により接続される。回生電力放電抵抗３６２を形成する抵抗体は、例えば、左側壁部１ｂに埋め込まれる構造とすることにより、各側壁と一体化される。
【００２４】
図４及び図５に示した回生電力放電抵抗３６２の構成例は例示であり、回生電力放電抵抗３６２を、筐体１の一部の壁面又は全ての壁面に配置する構成を実現することができる。例えば、取付板として構成される後側壁部１ｆを図５に示したような構成で回生電力放電抵抗３６２として構成しても良い。或いは、筐体を構成する６つの壁面の全てを回生電力放電抵抗３６２として構成しても良い。
【００２５】
図６Ａ及び図６Ｂは、筐体１における回生電力放電抵抗３６２として構成された壁面の内部構造の例を表す断面図である。図６Ａ及び図６Ｂは、図５の左側壁部１ｂにおけるラインＡ−Ａに沿った断面構造を表している。図６Ａに示す断面構造の例では、回生電力放電抵抗３６２を構成する抵抗体を、左側壁部１ｂのうち筐体１の外面を形成する外層部１０１と、筐体１の内面を形成する内層部１０２とで挟んだ構成となっている。この構成例の場合には、外層部１０１及び内層部１０２の各々を、絶縁性を有する部材、樹脂、セラミック等で構成する。
【００２６】
外層部１０１及び内層部１０２を金属部材で構成する場合には、図６Ｂに示す構成例のように、外層部１０１と抵抗体との間、及び、内層部１０２と抵抗体との間に絶縁性を有する絶縁層１０３、１０４をそれぞれ介在させる構成とする。絶縁層１０３、１０４は、例えばマイカを用いて形成することができる。なお、図６Ｂの構成例において外層部１０１として金属部材を使用する場合に、内層部１０２を他の部材（樹脂、セラミック等）で構成しても良い。なお、この場合、内層部１０２を省略しても良い。少なくとも、外層部１０１を金属部材により形成することで、筐体１の一部または全てを回生電力放電抵抗及び内部の熱発生源に対する放熱体として機能させることができる。
【００２７】
筐体１のうち後側壁部１ｆは、モータ制御装置１０の背面側に位置し取付板として機能する部分であることから、放熱体を一体的に取り付ける設計を比較的取り易い。したがって、後側壁部１ｆに放熱体を一体的に取り付けた上で、後側壁部１ｆ、或いは後側壁部１ｆを含む複数の壁面を回生電力放電抵抗３６２として構成することは放熱に関し有利な構成となり得る。
【００２８】
このように本実施形態では筐体の少なくとも一部を回生電力放電抵抗として構成したことにより、モータ制御装置として省スペース化を実現することができる。更に、筐体の少なくとも一部を回生電力放電抵抗として構成したことにより、回生電力放電抵抗の長さ、体積その他、回生電力放電抵抗３６２の設計の自由度が向上する。本実施形態によれば、回生電力放電抵抗の長さ、体積を大きく確保することが可能となるので、回生電力放電抵抗としてエネルギ消費を拡大することができる。
【００２９】
以上、典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、上述の各実施形態に変更及び種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。
【００３０】
上述の実施形態ではモータ制御装置筐体は箱型に形成されているが、この形状は一例であり、筐体は様々な形状に形成することができる。この場合、筐体の少なくとも一部を回生電力放電抵抗として構成して上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１    筐体
３    モータ駆動部
１０    モータ制御装置
１１    モータ
１２    モータ制御部
２１、２２    プリント基板
３６    放電制御部
１０１    外層部
１０２    内層部
１０３、１０４    絶縁層
３６２    回生電力放電抵抗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
2020195209.tif 000008
【図６Ｂ】
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