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公開番号2020171186
公報種別公開特許公報(A)
公開日20201015
出願番号2019136703
出願日20190725
発明の名称放電装置及び放電システム
出願人株式会社アイエイアイ
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H02P 3/18 20060101AFI20200918BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】回生動作の負担の分散に優れた放電装置等を提供する。
【解決手段】駆動ユニット10は、モータ30に電力を供給しモータ30から回生電力の供給を受け、他の駆動ユニット10の電源線L1と接続される電源線L1と、電源線L1の電圧値に基づいて、回生放電すべきか否かを示す第1の放電可否信号を出力する放電可否信号出力部と、第1の放電可否信号を他の駆動ユニット10に送信するスイッチング素子14と、第1の放電可否信号と、他の駆動ユニット10が送信する回生放電すべきか否かを示す第2の放電可否信号との少なくとも1つが回生放電すべきことを示すとき、電源線L1に供給される回生電力を放電する回生放電部16と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
放電装置であって、
モータに電力を供給し前記モータから回生電力の供給を受け、他の放電装置の電源線と接続される電源線と、
前記電源線の電圧値に基づいて、回生放電すべきか否かを示す第1の放電可否信号を出力する放電可否信号出力手段と、
前記第1の放電可否信号を前記他の放電装置に送信する放電可否信号送信手段と、
前記第1の放電可否信号と、前記他の放電装置が送信する回生放電すべきか否かを示す第2の放電可否信号との少なくとも1つが回生放電すべきことを示すとき、前記電源線に供給される回生電力を放電する回生放電手段と、
を備える放電装置。
続きを表示(約 1,200 文字)【請求項2】
前記放電可否信号出力手段は、前記電源線の電圧値が閾値以上であるとき、回生放電すべきことを示す前記第1の放電可否信号を出力する、
請求項1に記載の放電装置。
【請求項3】
前記回生放電手段は、前記電源線に一端が接続される回生抵抗と、前記回生抵抗に直列に接続されたスイッチング素子とを備え、
前記スイッチング素子は、前記第1の放電可否信号と、前記第2の放電可否信号との少なくとも1つが回生放電すべきことを示すときにオンし、前記電源線から前記回生抵抗に電流を流す、
請求項1又は2に記載の放電装置。
【請求項4】
前記第1の放電可否信号と前記第2の放電可否信号との少なくとも1つが回生放電すべきことを示すとき、補助放電装置が備える第2の回生放電手段に回生電力の放電を指示する放電指示手段をさらに備える、
請求項1から3のいずれか1項に記載の放電装置。
【請求項5】
前記電源線の電圧を分圧した監視電圧を出力する監視電圧出力手段をさらに備え、
前記放電可否信号出力手段は、前記監視電圧の電圧値に基づいて前記第1の放電可否信号を出力する、
請求項1から4のいずれか1項に記載の放電装置。
【請求項6】
複数の放電装置を備え、
前記複数の放電装置のそれぞれは、
モータに電力を供給し前記モータから回生電力の供給を受け、他の放電装置の電源線と接続される電源線と、
前記電源線の電圧値に基づいて、回生放電すべきか否かを示す第1の放電可否信号を出力する放電可否信号出力手段と、
前記第1の放電可否信号を前記他の放電装置に送信する放電可否信号送信手段と、
前記第1の放電可否信号と、前記他の放電装置が送信する回生放電すべきか否かを示す第2の放電可否信号との少なくとも1つが回生放電すべきことを示すとき、前記電源線に供給される回生電力を放電する回生放電手段と、を備える、
放電システム。
【請求項7】
補助放電装置をさらに備え、
前記補助放電装置は、
前記放電装置の電源線と接続される第2の電源線と、
前記放電装置の指示に応じて前記第2の電源線に供給される回生電力を放電する第2の回生放電手段と、を備え、
前記放電装置は、前記第1の放電可否信号と前記第2の放電可否信号との少なくとも1つが回生放電すべきことを示すとき、前記補助放電装置の前記第2の回生放電手段に回生電力の放電を指示する放電指示手段をさらに備える、
請求項6に記載の放電システム。
【請求項8】
前記補助放電装置は、前記第2の電源線の電圧を分圧した監視電圧を出力する監視電圧出力手段をさらに備え、
前記放電装置の放電可否信号出力手段は、前記監視電圧の電圧値に基づいて前記第1の放電可否信号を出力する、
請求項7に記載の放電システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、放電装置及び放電システムに関する。
続きを表示(約 5,600 文字)【背景技術】
【0002】
モータを駆動する駆動装置において、モータから生じる回生電力を放電する技術が知られている。例えば、モータから生じる回生電力により電源線の電圧が上昇して閾値以上となったとき、駆動装置に設けられた回生抵抗に電流を流すことにより、回生電力を放電することができる。以下、回生電力を放電するための動作を回生動作という。また、回生電力の放電とは、回生抵抗等により回生電力を消費することをいう。
【0003】
一方、駆動装置を複数備える多軸駆動システムにおいて、各駆動装置に使用される素子の特性のばらつき等を原因として、一部の駆動装置のみが回生動作を実行する場合がある。その結果、回生動作の負担が偏るので、一部の駆動装置の回生抵抗のみ過剰に発熱する、駆動装置間で素子の寿命が不揃いになる等の問題が生じうる。
【0004】
この問題に対し、各駆動装置が協働することにより回生動作の負担を分散する技術が特許文献1に開示されている。特許文献1によれば、回生動作中の駆動装置(特許文献1では、モータ制御装置)が回生オン信号を他の駆動装置に出力し、回生オン信号を受信した他の駆動装置も回生動作を開始する。したがって、一部の駆動装置のみが先に回生動作を開始した場合であっても、他の駆動装置が続行して回生動作を開始するので、回生動作の負担を分散することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
特開2005−253213号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかし、特許文献1の技術には、他の駆動装置が回生動作中の駆動装置から回生オン信号を受信して回生動作を開始するまでは、回生動作中の駆動装置にのみ回生動作の負担が生じているので、回生動作の負担が偏っている期間がある、という問題がある。したがって、特許文献1の技術は、回生動作の負担の分散が十分でない。
【0007】
本発明の目的は、上記の事情に鑑み、回生動作の負担の分散に優れた放電装置等を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記の目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る放電装置は、
モータに電力を供給し前記モータから回生電力の供給を受け、他の放電装置の電源線と接続される電源線と、
前記電源線の電圧値に基づいて、回生放電すべきか否かを示す第1の放電可否信号を出力する放電可否信号出力手段と、
前記第1の放電可否信号を前記他の放電装置に送信する放電可否信号送信手段と、
前記第1の放電可否信号と、前記他の放電装置が送信する回生放電すべきか否かを示す第2の放電可否信号との少なくとも1つが回生放電すべきことを示すとき、前記電源線に供給される回生電力を放電する回生放電手段と、
を備える。
【0009】
前記放電可否信号出力手段は、前記電源線の電圧値が閾値以上であるとき、回生放電すべきことを示す前記第1の放電可否信号を出力するようにしてもよい。
【0010】
前記回生放電手段は、前記電源線に一端が接続される回生抵抗と、前記回生抵抗に直列に接続されたスイッチング素子とを備え、
前記スイッチング素子は、前記第1の放電可否信号と、前記第2の放電可否信号との少なくとも1つが回生放電すべきことを示すときにオンし、前記電源線から前記回生抵抗に電流を流すようにしてもよい。
【0011】
前記放電装置は、前記第1の放電可否信号と前記第2の放電可否信号との少なくとも1つが回生放電すべきことを示すとき、補助放電装置が備える第2の回生放電手段に回生電力の放電を指示する放電指示手段をさらに備えてもよい。
【0012】
前記放電装置は、前記電源線の電圧を分圧した監視電圧を出力する監視電圧出力手段をさらに備え、
前記放電可否信号出力手段は、前記監視電圧の電圧値に基づいて前記第1の放電可否信号を出力するものであってもよい。
【0013】
上記の目的を達成するため、本発明の第2の観点に係る放電システムは、
複数の放電装置を備え、
前記複数の放電装置のそれぞれは、
モータに電力を供給し前記モータから回生電力の供給を受け、他の放電装置の電源線と接続される電源線と、
前記電源線の電圧値に基づいて、回生放電すべきか否かを示す第1の放電可否信号を出力する放電可否信号出力手段と、
前記第1の放電可否信号を前記他の放電装置に送信する放電可否信号送信手段と、
前記第1の放電可否信号と、前記他の放電装置が送信する回生放電すべきか否かを示す第2の放電可否信号との少なくとも1つが回生放電すべきことを示すとき、前記電源線に供給される回生電力を放電する回生放電手段と、を備える。
【0014】
前記放電システムは、補助放電装置をさらに備え、
前記補助放電装置は、
前記放電装置の電源線と接続される第2の電源線と、
前記放電装置の指示に応じて前記第2の電源線に供給される回生電力を放電する第2の回生放電手段と、を備え、
前記放電装置は、前記第1の放電可否信号と前記第2の放電可否信号との少なくとも1つが回生放電すべきことを示すとき、前記補助放電装置の前記第2の回生放電手段に回生電力の放電を指示する放電指示手段をさらに備えてもよい。
【0015】
前記補助放電装置は、前記第2の電源線の電圧を分圧した監視電圧を出力する監視電圧出力手段をさらに備え、
前記放電装置の放電可否信号出力手段は、前記監視電圧の電圧値に基づいて前記第1の放電可否信号を出力するものであってもよい。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、回生動作の負担の分散に優れた放電装置等を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
本発明の実施の形態1に係る多軸駆動システムの構成を示す図
本発明の実施の形態1に係る駆動ユニットの放電制御部の機能的構成を示す図
本発明の実施の形態1に係る駆動ユニットの放電制御部による放電制御の動作の一例を示すフローチャート
本発明の実施の形態2に係る多軸駆動システムの構成を示す図
本発明の実施の形態3に係る多軸駆動システムの構成を示す図
本発明の実施の形態1の変形例に係る多軸駆動システムの構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、図面を参照しながら、本発明に係る放電システムを多軸駆動システムに適用した実施の形態を説明する。各図面においては、同一又は同等の部分に同一の符号を付す。
【0019】
(実施の形態1)
図1を参照しながら、実施の形態1に係る多軸駆動システム1を説明する。多軸駆動システム1は、複数のモータ30を駆動するシステムである。多軸駆動システム1は、複数の駆動ユニット10と、電源ユニット20と、複数のモータ30とを備える。
【0020】
駆動ユニット10は、モータ30を駆動する。電源ユニット20は、モータ30を駆動するための電力を駆動ユニット10に供給する。多軸駆動システム1において、巻き下げ動作等を原因として一部のモータ30から回生電力が生じる場合がある。詳細は後述するが、多軸駆動システム1においては、各駆動ユニット10が協働して回生電力を放電する。また、電源ユニット20も協働して回生電力を放電する。多軸駆動システム1は、本発明に係る放電システムの一例である。
【0021】
図1では、複数の駆動ユニット10が直列に接続されており、1の駆動ユニット10が電源ユニット20と接続されている。以下、必要に応じて、電源ユニット20と接続されている駆動ユニット10を駆動ユニット10−1と表記し、駆動ユニット10−1と接続されている駆動ユニット10を駆動ユニット10−2と表記する。
【0022】
(電源ユニットの構成)
電源ユニット20は、上述のとおり、モータ30を駆動するための電力を駆動ユニット10に供給し、駆動ユニット10と協働して回生電力を放電する。電源ユニット20は、電源P1と電源線LPと監視電圧出力部21と回生放電部22とを備える。電源ユニット20は、本発明に係る補助放電装置の一例である。
【0023】
電源P1は、電源線LPを介して、モータ30を駆動するための電力を駆動ユニット10に供給する電源である。電源線LPは、駆動ユニット10−1の電源線L1と接続されている。図1に示すとおり、各駆動ユニット10の電源線L1は直列に接続されており、駆動ユニット10−1の電源線L1が電源線LPと接続されているので、電源P1は各駆動ユニット10に電力を供給することができる。電源P1の電源電圧は、例えば直流280Vである。ただし、モータ30から回生電力が生じているとき、電源線LPは電源線L1を介してモータ30から回生電力の供給を受けるので、電源線LPの電圧は電源P1の電源電圧より高くなる。以下では、電源P1の電源電圧は直流280Vであるものとして説明する。また、電圧値について記載するときは、直流であるものとする。電源線LPは、本発明に係る第2の電源線の一例である。
【0024】
監視電圧出力部21は、電源線LPの電圧を分圧して駆動ユニット10の監視電圧線L2に出力する。当該分圧電圧の電圧値は、後述の駆動ユニット10の放電制御部13による監視の対象となるため、以下では当該分圧電圧を監視電圧という。監視電圧出力部21は、本発明に係る監視電圧出力手段の一例である。
【0025】
監視電圧出力部21は、分圧抵抗211と分圧抵抗212とボルテージフォロア213とを備える。監視電圧出力部21は、分圧抵抗211及び分圧抵抗212により電源線LPの電圧を分圧して監視電圧を生成し、ボルテージフォロア213を介して監視電圧を駆動ユニット10の監視電圧線L2に出力する。
【0026】
分圧抵抗211の抵抗値と分圧抵抗212の抵抗値との比率は、例えば99:1である。この場合、監視電圧は電源電圧の1/100となる。これは、後述のA/Dコンバータ12に入力可能な電圧の電圧値が最大で5V程度であることが想定されるからである。例えば、電源電圧の電圧値が280Vであり、回生電力が生じていないとき、電源線LPの電圧は280Vとなるので、監視電圧は2.8Vとなる。
【0027】
ボルテージフォロア213は、インピーダンスを変換しつつ監視電圧をそのまま出力する。ボルテージフォロア213は、オペアンプにより構成された、増幅率1倍の非反転増幅回路である。ボルテージフォロア213を介して監視電圧を出力することで、例えば駆動ユニット10のA/Dコンバータ12の入力インピーダンスがあまり高くない場合であっても、監視電圧の変動を抑えることができる。
【0028】
回生放電部22は、駆動ユニット10−1が出力する後述の放電実行信号に応じて、電源線LPに供給される回生電力を放電する。回生放電部22は、回生抵抗221とスイッチング素子222とを備える。図1ではスイッチング素子222としてMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor :電界効果トランジスタ)を示しているが、バイポーラトランジスタ、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)、GTO(Gate Turn-Off thyristor:ゲートターンオフサイリスタ)、リレー等その他のスイッチング素子であってもよい。回生放電部22は、本発明に係る第2の回生放電手段の一例である。
【0029】
回生抵抗221の一端は電源線LPに接続されており、他端はスイッチング素子222に接続されている。スイッチング素子222は回生抵抗に直列に接続されている。スイッチング素子222の一端は回生抵抗221に接続されており、他端はグランドに接続されている。スイッチング素子222のスイッチ部分は、後述する駆動ユニット10の放電実行信号線L4と接続されている。スイッチ部分について、例えばスイッチング素子222が電界効果トランジスタ(MOSFET: Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)の場合、ゲートがスイッチ部分に相当し、スイッチング素子222がバイポーラトランジスタの場合、ベースがスイッチ部分に相当する。
【0030】
スイッチング素子222は、駆動ユニット10−1から受信する放電実行信号がオンのときにオンし、電源線LPから回生抵抗221に電流を流す。回生抵抗221に電流を流すことにより、回生放電部22は電源線LPに供給される回生電力を放電できる。
(【0031】以降は省略されています)

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