(57)【要約】【課題】耐久性を向上し、動作間隔を短縮することができるダイナミックブレーキ装置を提供する。【解決手段】モータ駆動装置２００は、複数の抵抗素子６ａ〜６ｃからなるＤＢ抵抗６を備え、異常時は、モータ１００に抵抗素子６ａ〜６ｃを接続し、モータ１００からの回生電流を抵抗素子６ａ〜６ｃに流して熱に変換する。各抵抗素子６ａ〜６ｃは、回生電流により各抵抗素子６ａ〜６ｃで発生する熱が相互に干渉しないように所定間隔以上空け、かつ、冷風ファン３０からの冷風の流動方向に対して直交する方向に並べてプリント基板２０上に配置する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータからの回生電流を熱に変換するための複数の抵抗素子を基板上に配置してなるダイナミックブレーキ装置であって、
前記回生電流により前記各抵抗素子で発生する熱が相互に干渉しないように前記各抵抗素子を所定間隔以上空けて前記基板上に配置したことを特徴とするダイナミックブレーキ装置。
【請求項２】
モータを駆動するモータ駆動回路と、前記モータからの回生電流を熱に変換するための複数の抵抗素子と、前記モータからの回生電流が前記複数の抵抗素子を流れるように電流経路を形成するダイナミックブレーキ回路とを基板上に配置してなるダイナミックブレーキ装置であって、
前記回生電流により前記各抵抗素子で発生する熱が相互に干渉しないように前記各抵抗素子を所定間隔以上空けて前記基板上に配置したことを特徴とするダイナミックブレーキ装置。
【請求項３】
請求項２において、
前記抵抗素子を冷却するための冷却媒体を流動させる冷却媒体流動手段を備え、
前記各抵抗素子を、前記冷却媒体の流動方向と直交する方向に並べて配置したことを特徴とするダイナミックブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回生動作によりブレーキトルクを発生させるダイナミックブレーキ装置に係り、特に、耐久性を向上し、動作間隔を短縮することができるダイナミックブレーキ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
加工・製造ラインや工作機械など駆動機構を備えたシステムでは、異常発生時に可動部分を緊急停止させる必要があり、これにより安全性の確保や被加工物の破損防止が図れるようになっている。その駆動装置としては、モータによる駆動機構を用いることが多いが、この場合、モータは、トルクを発生させるだけではなく、発電状態にしてトルクを吸収させ、ブレーキとして動作させることができる。このブレーキ動作は、ダイナミックブレーキ（以下、ＤＢと略記する。）と呼ばれるもので、異常発生に際してモータの駆動対象となっている可動部分を緊急停止させる場合に用いられている。
【０００３】
ＤＢでは、モータからの回生電流をＤＢ回路により熱エネルギーに変換して吸収するようになっているものであるが、ＤＢ回路は、通常、所定の容量の抵抗素子からなり、電力をジュール熱に変換して大気などの雰囲気中に放散することにより、電力を吸収するようになっている。
従来、ＤＢ回路としては、例えば、特許文献１記載の技術が知られている。
【０００４】
特許文献１記載の技術は、モータからの回生電流を熱に変換するための複数の抵抗素子を備え、異常時は、リレーの接点を閉じてモータに各抵抗素子を接続してＤＢを動作させる。
このようなＤＢ回路は、図４に示すように、モータ駆動回路および抵抗素子とともに１つのプリント基板上に形成される。
【０００５】
図４は、従来のモータ駆動装置を構成するプリント基板の平面図である。
プリント基板２０には、図４に示すように、モータ駆動のための電源に接続する入力端子２２と、モータの電力供給線に接続する出力端子２４とが設けられ、出力端子２４の近傍には、モータからの回生電流を熱に変換するための複数の抵抗素子６ａ〜６ｃが互いに近接して配置されている。
【特許文献１】特開２００２−３６９５６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図４のような配置構造では、各抵抗素子６ａ〜６ｃが互いに近接して配置されているので、ＤＢ動作時に各抵抗素子６ａ〜６ｃで発生する熱が干渉し合い、抵抗素子６ａ〜６ｃを効果的に冷却することができない。そのため、連続動作に耐えられず、ＤＢの動作間隔を大きくする必要がある。
そこで、本発明は、このような従来の技術の有する未解決の課題に着目してなされたものであって、耐久性を向上し、動作間隔を短縮することができるダイナミックブレーキ装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る請求項１記載のダイナミックブレーキ装置は、モータからの回生電流を熱に変換するための複数の抵抗素子を基板上に配置してなるダイナミックブレーキ装置であって、前記回生電流により前記各抵抗素子で発生する熱が相互に干渉しないように前記各抵抗素子を所定間隔以上空けて前記基板上に配置した。
このような構成であれば、駆動中のモータへの電力供給が停止すると、モータで回生電流が発生し、発生した回生電流が複数の抵抗素子を流れて熱に変換される。これにより、モータにブレーキトルクが発生する。各抵抗素子は、所定間隔以上空けて配置されているので、各抵抗素子で発生する熱が干渉し合うことなく効果的に冷却される。
【０００８】
さらに、本発明に係る請求項２記載のダイナミックブレーキ装置は、モータを駆動するモータ駆動回路と、前記モータからの回生電流を熱に変換するための複数の抵抗素子と、前記モータからの回生電流が前記複数の抵抗素子を流れるように電流経路を形成するダイナミックブレーキ回路とを基板上に配置してなるダイナミックブレーキ装置であって、前記回生電流により前記各抵抗素子で発生する熱が相互に干渉しないように前記各抵抗素子を所定間隔以上空けて前記基板上に配置した。
【０００９】
このような構成であれば、モータ駆動回路によりモータが駆動される。そして、駆動中のモータへの電力供給が停止すると、モータで回生電流が発生する。このとき、ダイナミックブレーキ回路により、モータからの回生電流が複数の抵抗素子を流れるように電流経路が形成されるので、発生した回生電流が複数の抵抗素子を流れて熱に変換される。これにより、モータにブレーキトルクが発生する。各抵抗素子は、所定間隔以上空けて配置されているので、各抵抗素子で発生する熱が干渉し合うことなく効果的に冷却される。
【００１０】
さらに、本発明に係る請求項３記載のダイナミックブレーキ装置は、請求項２記載のダイナミックブレーキ装置において、前記抵抗素子を冷却するための冷却媒体を流動させる冷却媒体流動手段を備え、前記各抵抗素子を、前記冷却媒体の流動方向と直交する方向に並べて配置した。
このような構成であれば、抵抗素子間を冷却媒体が流動しやすくなり、各抵抗素子がさらに効果的に冷却される。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明に係る請求項１または２記載のダイナミックブレーキ装置によれば、各抵抗素子で発生する熱が干渉し合うことなく、各抵抗素子を効果的に冷却することができるので、従来に比して、耐久性が向上し、動作間隔を短縮することができるという効果が得られる。
さらに、本発明に係る請求項３記載のダイナミックブレーキ装置によれば、各抵抗素子をさらに効果的に冷却することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。図１および図２は、本発明に係るダイナミックブレーキ装置の実施の形態を示す図である。
まず、本発明を適用するモータ制御システムの構成を説明する。
図１は、モータ制御システムの構成を示すブロック図である。
モータ制御システムは、図１に示すように、３相交流モータからなるモータ１００と、モータ１００に電力を供給してモータ１００を駆動するモータ駆動装置２００とで構成されている。
モータ駆動装置２００は、インバータ回路１、ＦＥＴゲート駆動回路２、ＤＢ制御回路３、トランジスタ５、ＤＢ抵抗６、リレー７およびエンコーダ１０を有して構成されている。
【００１３】
インバータ回路１は、２つの電界効果トランジスタＦＥＴ１およびＦＥＴ２が直列に接続された第１直列回路と、第１直列回路と並列に接続された同様に２つの電界効果トランジスタＦＥＴ３およびＦＥＴ４の第２直列回路と、第１直列回路と並列に接続された同様に２つの電界効果トランジスタＦＥＴ５およびＦＥＴ６の第３直列回路とからなる３相交流インバータ回路である。そして、ＦＥＴゲート駆動回路２から供給されるゲート駆動信号によりスイッチング動作し、ＰＬ線とＮＬ線の間の直流電圧を３相交流電力に変換し、モータ１００のＵＬ線、ＶＬ線およびＷＬ線の間に３相交流電圧を出力する。
【００１４】
トランジスタ５は、ＤＢ制御回路３から供給される制御信号によりオン／オフ制御され、オンとなったときは、リレー７のコイルに電流を供給する。リレー７の接点は、いわゆるｂ接点（常閉接点：ＮＣ）で、トランジスタ５がオフとなったときに閉じるようになっている。
ＤＢ抵抗６は、Ｙ結線された３個の所定の電力容量を持った抵抗素子６ａ〜６ｃからなり、リレー７の接点が閉じたときは、ＵＤＹ線、ＶＤＹ線、ＷＤＹ線を介してＵＬ線、ＶＬ線、ＷＬ線の間に接続される。抵抗素子６ａ〜６ｃは、例えば、セラミックボビンに抵抗線を巻き、セメントにより封止したセメント抵抗で構成することができる。その他、炭素皮膜抵抗（カーボン抵抗）で構成してもよい。
【００１５】
エンコーダ１０は、モータ１００の回転速度を検出し、ＤＢ制御回路３にフィードバックする。
ＤＢ制御回路３は、異常検出信号を入力したときは、ＦＥＴゲート駆動回路２を介してインバータ回路１のスイッチング動作を停止させ、その直後に、モータ１００の駆動時はオン状態となっているトランジスタ５をオフにしてＤＢ動作を開始する。また、ＤＢ制御回路３は、ＤＢ動作中は、エンコーダ１０から回転速度信号を入力し、入力した回転速度信号に基づいてモータ１００の回転速度が所定のＤＢ動作解除許容回転速度以下になったと判定したときは、トランジスタ５をオンにしてＤＢ動作を終了する。
【００１６】
次に、モータ駆動装置２００を構成するプリント基板の構造を説明する。
図２は、モータ駆動装置２００を構成するプリント基板の平面図である。
プリント基板２０の外側には、図２に示すように、冷風ファン３０が設置されている。冷風ファン３０は、冷風ファン３０からの冷風がプリント基板２０上を長手方向に流れるように配置されている。
【００１７】
プリント基板２０には、モータ駆動のための電源に接続する入力端子２２と、モータの電力供給線に接続する出力端子２４とが長手方向に並べて設けられている。
プリント基板２０上には、抵抗素子６ａ〜６ｃが設けられている。抵抗素子６ａ〜６ｃは、モータ１００からの回生電流により各抵抗素子６ａ〜６ｃで発生する熱が相互に干渉しないように所定間隔以上空け、かつ、冷風ファン３０からの冷風の流動方向に対して直交する方向（短手方向）に並べて配置されている。抵抗素子６ａ〜６ｃの間隔としては、例えば、抵抗素子６ａ〜６ｃの長さの数倍程度を確保することが好ましい。
【００１８】
次に、本実施の形態の動作を説明する。
モータ制御システムでは、ＦＥＴゲート駆動回路２によりインバータ回路１をスイッチング動作させ、モータ１００に駆動電流を供給すると、モータ１００が駆動する。
モータ制御システムでは、モータ１００の駆動中に異常検出信号が入力されると、ＤＢ制御回路３により、ＦＥＴゲート駆動回路２を介してインバータ回路１のスイッチング動作を停止させ、モータ１００への電力供給を停止する。駆動中のモータ１００への電力供給が停止すると、モータ１００で回生電流が発生する。またその直後、ＤＢ制御回路３により、トランジスタ５がオフにされてＤＢ動作が開始される。トランジスタ５がオフになると、リレー７のコイルに供給されていた励磁電流を遮断してリレー７の接点が閉じ、モータ１００にＤＢ抵抗６が接続される。そのため、モータ１００からの回生電流が抵抗素子６ａ〜６ｃを流れて熱に変換される。これにより、モータ１００にブレーキトルクが発生し、モータ１００が緊急停止する。
【００１９】
各抵抗素子６ａ〜６ｃは、所定間隔以上空けて配置されているので、各抵抗素子６ａ〜６ｃで発生する熱が干渉し合うことなく効果的に冷却される。さらに、冷風ファン３０からの冷風の流動方向に対して直交する方向に並べて配置されているので、抵抗素子６ａ〜６ｃ間を冷風が流れやすくなり、各抵抗素子６ａ〜６ｃがさらに効果的に冷却される。
このようにして、本実施の形態では、モータ１００からの回生電流により各抵抗素子６ａ〜６ｃで発生する熱が相互に干渉しないように各抵抗素子６ａ〜６ｃを所定間隔以上空けてプリント基板２０上に配置した。
【００２０】
これにより、各抵抗素子６ａ〜６ｃで発生する熱が干渉し合うことなく、各抵抗素子６ａ〜６ｃを効果的に冷却することができるので、従来に比して、耐久性が向上し、動作間隔を短縮することができる。
さらに、本実施の形態では、各抵抗素子６ａ〜６ｃを、冷風ファン３０からの冷風の流動方向に対して直交する方向に並べて配置した。
【００２１】
これにより、各抵抗素子６ａ〜６ｃをさらに効果的に冷却することができる。
上記実施の形態において、インバータ回路１およびＦＥＴゲート駆動回路２は、請求項２記載のモータ駆動回路に対応し、ＤＢ制御回路３、トランジスタ５およびリレー７は、請求項２記載のダイナミックブレーキ回路に対応し、冷風ファン３０は、請求項３記載の冷却媒体流動手段に対応している。
【００２２】
なお、上記実施の形態においては、冷風ファン３０をプリント基板２０の長手方向外側に設置したが、これに限らず、プリント基板２０の短手方向外側に設置してもよい。
図３は、モータ駆動装置２００を構成するプリント基板の平面図である。
冷風ファン３０は、図３に示すように、冷風ファン３０からの冷風がプリント基板２０上を短手方向に流れるように配置されている。この場合、抵抗素子６ａ〜６ｃは、モータ１００からの回生電流により各抵抗素子６ａ〜６ｃで発生する熱が相互に干渉しないように所定間隔以上空け、かつ、冷風ファン３０からの冷風の流動方向に対して直交する方向（長手方向）に並べて配置する。
【００２３】
また、上記実施の形態においては、本発明に係るダイナミックブレーキ装置を、３相交流モータを駆動する場合について適用したが、これに限らず、回生電流が発生するものであれば、ステッピングモータ、直流モータ、その他のモータを駆動する場合について適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】モータ制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】モータ駆動装置２００を構成するプリント基板の平面図である。
【図３】モータ駆動装置２００を構成するプリント基板の平面図である。
【図４】従来のモータ駆動装置を構成するプリント基板の平面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１００              モータ
２００              モータ駆動装置
１                  インバータ回路
２                  ＦＥＴゲート駆動回路
３                  ＤＢ制御回路
５                  トランジスタ
６                  ＤＢ抵抗
６ａ〜６ｃ          抵抗素子
７                  リレー
１０                エンコーダ
２０                プリント基板
３０                冷風ファン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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