專利名稱：電動機驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及電動機驅(qū)動裝置，尤其涉及將電動機減速時產(chǎn)生的再生能量蓄 積在電容器中，在加速時作為動力運行能量進行使用的電動機驅(qū)動裝置。 背景4支術(shù)圖13是現(xiàn)有技術(shù)的電動機驅(qū)動裝置的電路圖。圖13所示的電動機驅(qū)動裝 置101具有轉(zhuǎn)換器2、逆變器3、電動機4、逆變器控制電路5以及平滑電容 器6。在圖13中，109表示轉(zhuǎn)換器輸出電流，IIO表示轉(zhuǎn)換器輸入電流、111 表示DC鏈電流(DC link current )、 112表示電容器輸出電流、113表示DC鏈 電壓(電容器電壓)。關于符號110-113，在后面使用圖14來說明圖13中所 示的電動機驅(qū)動裝置101動作時的各個波形的模擬結(jié)果。AC電源被提供給轉(zhuǎn)換器2,轉(zhuǎn)換器2對AC進行整流轉(zhuǎn)換成DC，對平滑 電容器6進行充電。進行DC/AC轉(zhuǎn)換的逆變器3通過逆變器控制電路5的控 制對逆變器3的晶體管進行切換，將電容器6中充電的DC電壓的能量提供給 作為三相感應電動沖幾的電動才幾4，來驅(qū)動電動才幾4。圖14是現(xiàn)有技術(shù)的電動機驅(qū)動裝置中的(A) ~ (C)表示電動機速度與 電力的關系，(D) (F)表示各部動作的模擬結(jié)果的時序圖。在圖14的(A) (F)中，橫軸表示時間，(A)的縱軸表示電動機速度RPM、 (B)的縱軸表 示對電動機的供給電力KW、 (C)的縱軸表示電源對電動機的供給電力KW、(D)的縱軸表示DC鏈電流、(E)的縱軸表示轉(zhuǎn)換器輸入電流以及電容器輸 出電流、(F)的縱軸表示DC鏈電壓(電容器電壓)。根據(jù)圖14的(A) ~ (C)可以判定，在時刻til ~tl2的加速前期的規(guī)定 時間由電容器C6對電動機4提供電力，在時刻tl2 tl3的加速后期的規(guī)定時 間由電源以及電容器C6對電動機4提供電力。從時刻tll的加速開始時刻開 始在加速前半段的時刻til tl2的期間對電動機4提供在電容器C6中蓄積的 能量，在時刻tl2 tl3的加速后期對電容器C6充電，并且由電源向電動機4提供電力。在加速后半段的時刻tl2 tl3的期間在對電動機4要求的輸出較大的情況 下，在電容器C6中蓄積的能量被用盡，僅對電動機4提供來自電源的電流。 結(jié)果，輸入電流峰值變高。如此，在電容器C6中蓄積的再生能量從加速開始 時的時刻tll開始^皮提供給電動機4。在時刻t13 ~ t14的加速結(jié)束后的恒速期間內(nèi)，從電源4向電動機4提供電 力，在時刻tl4 tl5的減速期間，在電容器C6中蓄積再生能量。在專利文獻l中記載了以下電動機驅(qū)動裝置在對輸入AC電壓進4亍交流 -直流電力轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器和接收直流電力并進行直流-交流電力轉(zhuǎn)換的逆變器 (功率驅(qū)動器)之間并聯(lián)連接以蓄積再生能量為目的的電容器，在電容器中蓄積電動機減速時的再生能量，將蓄積的能量用作電動機加速時的動力運行能 量。根據(jù)該電動機驅(qū)動裝置，將再生能量用作動力運行能量，由此來自電源的 供給電力減少，平均功率減少。該電動機驅(qū)動裝置對于電動機的驅(qū)動從電動機 加速開始時提供在電容器中蓄積的再生能量。圖15A~ 15D表示現(xiàn)有技術(shù)的電動機驅(qū)動裝置中的電動機的輸出。在圖 15A 15D中，圖15A表示主電動機(在圖13中由標記4表示)的輸出，圖 15B表示向主電動機4的供給電力，圖15C表示副電動機的輸出，圖15D表 示電源向主電動機4的供給電力。在圖15A 15D中，橫軸表示時間，縱軸表 示輸出kW。如圖15A所示，在向主電動機4提供電力時，主電動機4的輸出從該輸 出的發(fā)生開始時刻t0開始到達到規(guī)定速度的時刻t10為止逐漸增加，并從該輸 出的發(fā)生結(jié)束時刻t22開始到進行停止的停止時刻t30逐漸減少。如圖15B所示，因為從電容器(在圖13中由標記6表示)向主電動機4 提供的電力存在界限，因此有時從電容器6向主電動機4的供給電力在中途中 斷。圖15C表示在圖13中未圖示的副電動機的輸出，圖15D表示從電源向主 電動機4提供的電力。如上所述，因為僅從電容器6向主電動機4提供的電力中斷，所以在從電 容器6向主電動機4提供的電力中斷后的時刻t20至t30的期間，從電源向主 電動機4提供電力。在僅來自電容器6的電力供給中斷后的時刻t20之后，在需要對副電動機(在圖13中未圖示)提供電力時，在該時刻t20之后，無法 從電容器6對主電動機4提供電力。因此，在時刻t20以后，僅從電源對主電 動機4提供電力。如圖15D所示，向主電動機4提供的電力，在從時刻t2到時刻t20的期 間由電源和電容器6提供，在從時刻t0到時刻t2的期間和時刻t20以后由電 源提供。根據(jù)以上可知，在現(xiàn)有技術(shù)的電動機驅(qū)動裝置中存在以下問題不能按照能，而在不需要的地方可以利用，在電動機驅(qū)動裝置中不能有效利用在電容器 6中充電的電能。專利文獻1特開2000- 141440號公報(參照權(quán)利要求書中的權(quán)利要求1、段落號

以及附圖的圖2、圖3) 發(fā)明內(nèi)容如以上說明的那樣，專利文獻l中記載的電動機驅(qū)動裝置存在以下問題 在將電動機減速時產(chǎn)生的再生能量蓄積在電容器中，并在電動機加速時作為動 力運行能量提供給電動機時，當從電動機加速開始時提供能量時，由于在電動 機加速時對電動機提供的動力運行能量大于在電容器中蓄積的再生能量，因此 在加速后半段在電容器中充電的能量被用盡，需要從電源對電動機提供電力。此外，在加速后半段中，尤其需要對電動機提供電力，當由電源提供該需 要的部分時，結(jié)果，從電源向電動機供電的功率峰值變大(無法抑制)，作為 上述電動機驅(qū)動裝置的效果，僅停留在抑制來自電源的平均功率，無法抑制峰 值時的對電動機的電力供給。本發(fā)明是為了解決上述問題而提出的，其目的在于提供一種電動機驅(qū)動裝 置，該電動機驅(qū)動裝置在電動機減速時在電容器中蓄積再生能量，在電動機加 速時作為動力運行能量來使用時，即在電動機加速后半段需要特別大的能量 時，可以抑制從電源對上述電動機驅(qū)動裝置的輸入電流的峰值地提供能量。此外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種電動機驅(qū)動裝置，該電動機驅(qū)動裝 置進行控制，以便在需要對主電動機提供電力的地方使用在電容器中充電的電能，在不需要的地方不使用，即有效地利用在電容器中充電的電能。
本發(fā)明的達成上述目的的電動機驅(qū)動裝置的特征為在具有接收AC輸入 電壓進行交流-直流電力轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器和接收直流電力進行直流-交流電力轉(zhuǎn) 換的逆變器的電動機驅(qū)動裝置中，在轉(zhuǎn)換器和逆變器之間的鏈路部具有并聯(lián)連 接的充放電控制電路和電容器，通過所述充放電控制電路在任意的定時對所述 電容器中蓄積的能量進行充放電。
在上述電動機驅(qū)動裝置中，特征為所述任意的定時包含由外部輸入信號 指令的定時。
在上述電動機驅(qū)動裝置中，特征為所述外部輸入信號是從;險測由電動機 驅(qū)動的機械可動物的位置的限位開關輸出的信號，或者是由程序指令的電動機 的位置或所述可動物的檢測位置超過預先確定的位置時輸出的信號。
在上述電動機驅(qū)動裝置中，特征為在從電源向轉(zhuǎn)換器輸入的AC電流或 者通過整流對所述AC電流進行直流轉(zhuǎn)換后的轉(zhuǎn)換器輸出電流成為規(guī)定的電 流值以上時，開啟在所述充放電控制電路內(nèi)設置的放電電路，來向所述逆變器 提供所述電容器的能量。
在上述電動機驅(qū)動裝置中，特征為在所述鏈路部的直流電壓成為規(guī)定的 電壓值以下時，開啟在所述充放電控制電路內(nèi)設置的放電電路，來向所述逆變 器提供所述電容器的能量。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，在將電動機減速時產(chǎn)生的再生能量蓄積在電容器中，在電 動機加速時作為動力運行能量使用的電動機驅(qū)動裝置中，除了能夠減少來自電 源的平均功率之外，還可以抑制輸入電流峰值。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，可以抑制從電源向電動機驅(qū)動裝置的輸入電流峰值，能夠 抑制電源阻抗導致的電壓降。


圖1是本發(fā)明的一實施方式的電動機驅(qū)動裝置的電路圖。 圖2是圖1所示的充放電控制電路的第一實施例的詳細圖。 圖3是圖1所示的充放電控制電路的第二實施例的詳細圖。 圖4是圖1所示的充放電控制電路的第三實施例的詳細圖。 圖5是本發(fā)明的流程圖。圖6是本發(fā)明的流程圖。
圖7是圖1所示的本發(fā)明的一實施方式的電動機驅(qū)動裝置中的(A) (C) 表示電動機速度與能量的關系，(D) ~ (F)表示各部動作的模擬結(jié)果的時序 圖，(G)表示控制信號的圖。
圖8表示包含滑塊和模具緩沖機構(gòu)的沖壓機；
圖9表示在對整個圖8所示的沖壓機80進行應用的例中，除了設置用于 檢測模具緩沖機構(gòu)的上止點和下止點的位置的限位開關LSI和LS2之外，其 他相同的沖壓機90。
圖IO表示在對整個圖8所示的沖壓機80進行應用的例中，除了設置檢測 模具緩沖機構(gòu)的上止點以及下止點的位置EC1以及EC2的一對編碼器EC之 外，其他相同的沖壓機IOO。
圖11表示圖1所示的主電動機驅(qū)動裝置和圖13所示的副電動機驅(qū)動裝置。
圖12A以及圖12B表示本發(fā)明的電動機驅(qū)動裝置中的主電動機的輸出， 圖12C表示副電動機的輸出，圖12D表示電源向主電動機和副電動機提供的 能量，圖12E表示控制放電的外部信號。
圖13是現(xiàn)有技術(shù)的電動機驅(qū)動裝置的電路圖。
圖14是現(xiàn)有技術(shù)的電動機驅(qū)動裝置中的(A) ~ (C)表示電動機速度和 能量的關系，(D) ~ (F)表示各部動作的模擬結(jié)果的時序圖。
圖15A 圖15D表示現(xiàn)有技術(shù)的電動機驅(qū)動裝置中的電動機的輸出。
具體實施例方式
圖1是本發(fā)明一實施方式的電動機驅(qū)動裝置的電路圖。圖1所示的電動機 驅(qū)動裝置1具有轉(zhuǎn)換器2、逆變器3、電動機4、逆變器控制電路5、平滑電容 器6、充放電控制電路7以及電容器8。在圖1中，9表示轉(zhuǎn)換器輸出電流、 IO表示轉(zhuǎn)換器輸入電流、ll表示DC鏈電流、12表示電容器輸出電流、13表 示DC鏈電壓、14表示電容器電壓。關于標記10~14，將在后面使用圖7所 示的電動機驅(qū)動裝置1動作時的各部波形的模擬結(jié)果來說明。
AC電源被提供給轉(zhuǎn)換器2，轉(zhuǎn)換器2對AC進行整流轉(zhuǎn)換成DC，并經(jīng)由 平滑電容器6以及充放電控制電路7對電容器8進行充電。進行DC/AC轉(zhuǎn)換的逆變器3根據(jù)逆變器控制電路5的控制，對電容器8中充電的能量進行切換， 來驅(qū)動電動4幾4。
圖2是圖1所示的充放電控制電路7的第1實施例的詳細圖。
再生能量的蓄積路線如下
二極管Dl —開關Ql —電容器C8
能量供給(再生能量的放電)路線如下
電容器C8 —開關Q2—電抗線圈L —二極管D2 —DC鏈。
在圖2中Q1、 Q2可以是IGBT等。 (關于再生能量蓄積的說明)
當電動機4開始減速時，產(chǎn)生的再生能量在能量的充放電控制電路7中經(jīng) 由二極管D1 —開關Ql蓄積在電容器C8中。對再生能量不進行電力轉(zhuǎn)換等操 作。
(關于能量供給/再生能量的放電的說明)
在電動機4開始加速，要提供電容器C8中蓄積的能量的定時，開啟(或 者切換)能量的充放電控制電路7中的開關Q2。為了抑制在開始提供能量后 立即在DC鏈和電容器C8中存在電位差而產(chǎn)生的沖擊電流，設置電抗線圈L。 二極管D3在關斷開關Q2時，使電抗線圈L中蓄積的能量回流。
在提供蓄積在電容器C8中的能量時，通過切換開關Q2，例如能夠通過 恒流、恒壓控制等控制來自電容器C8的供給量。另外，關于初期充電電路和 放電電路(在不需要在電容器中積蓄的能量時，使電容器的電壓為0的電路)， 由于與本發(fā)明無關，為了便于說明而省略。
圖3是圖1所示的充放電控制電路7的第2實施例的詳細圖。
再生能量的蓄積路線如下
開關Ql —電抗線圈L — 二極管D2—電容器C
能量供給(再生能量的放電)路線如下
電容器C8 —開關Q2—電抗線圈L —二極管D1 —DC鏈。
在圖3中Q1、 Q2可以是IGBT等。 (關于再生能量蓄積的說明)
當電動機4開始減速時，產(chǎn)生的再生能量在能量的充放電控制電路7中經(jīng)過開關Q1 —電抗線圏L —二極管D2蓄積在電容器C8中。對再生能量不進行 電力轉(zhuǎn)換等才喿作。
(關于能量供給/再生能量的放電的說明)
在電動機4開始加速，要提供在電容器C8中蓄積的能量的定時，開啟(切 換)能量的充放電控制電路7，中的開關Q2。為了抑制在開始提供能量后立 即在DC鏈和電容器C8中存在電位差而產(chǎn)生的沖擊電流，設置電抗線圈L。 二極管D4在關斷開關Q2時，使電抗線圈L中蓄積的能量回流。二極管D3 在關斷開關Ql時，使電抗線圈L中蓄積的能量回流。
在提供蓄積在電容器C8中的能量時，通過切換開關Q2,例如能夠通過 恒流、恒壓控制等控制來自電容器C8的供給量。
圖4是圖1所示的充放電控制電路7"的第3實施例的詳細圖。
通過未圖示的電流傳感器等監(jiān)視轉(zhuǎn)換器2的輸入電流或轉(zhuǎn)換器2的輸出電 流，在成為所確定的電流值以上時，開啟圖2所示的第1實施例的充放電控制 電路7或圖3所示的第2實施例的充放電控制電路7，的開關Q2。如此，通 過監(jiān)視電流來判斷電動機4的加速后半段的特別需要供給能量的狀況。
然后，下面使用圖4來說明通過監(jiān)視電壓來判斷電動機4的加速后半段的 特別需要供給能量的狀況。例如通過對絕緣柵雙極晶體管IGBT的半導體元件 構(gòu)成的開關Q2進行控制的IGBTQ2控制電路41，監(jiān)^L通過電阻R1、 R2對圖 1所示的轉(zhuǎn)換器2和逆變器3的鏈路L1、 L2之間的電壓進行分壓而得的直流 電壓，在該分壓電壓在所確定的電壓值以下時，開啟圖2所示的第1實施例的 充放電控制電路7或圖3所示的第2實施例的充放電控制電路7，的開關Q2。
上述規(guī)定的電流值或者規(guī)定的電壓值的參數(shù)Vref可以通過作為設置在電 動機驅(qū)動裝置1外部的、對電動機驅(qū)動裝置1進行控制的NC裝置42的功能 的參數(shù)設定進行變更。NC裝置42具有計算機(未圖示)，檢測電動機4的轉(zhuǎn) 速以及位置，并向電動機驅(qū)動裝置l發(fā)出電動機4的速度指令以及位置指令。
IGBTQ2控制電路41經(jīng)由使充放電控制電路7"電絕緣的隔離器411接收 上述分壓電壓，并通過A/D轉(zhuǎn)換器412將作為隔離器411的輸出的模擬電壓 轉(zhuǎn)換成數(shù)字值輸入給LSI413。 LSI413接收自身的基準值Vref或者從NC裝置 42接收規(guī)定的電流值或者規(guī)定的電壓值的參數(shù)Vref,在分壓電壓在所確定的電壓值以下時驅(qū)動門電路424來開啟Q2。
在能量的充放電控制電路的第1實施例中，開始提供能量的定時是任意 的，但在第2實施例以及第32實施例中，監(jiān)視輸入電流或者直流電壓來判斷 開始提供能量的定時。然后，對開始提供能量的定時和其他的定時進行說明。
圖5是按照電動機速度指令決定開啟充放電控制電路的開關Q2的定時的 流程圖。該流程圖的處理步驟S51 ~ S53被載入電動機驅(qū)動程序中并存儲在NC 裝置42的存儲器(未圖示)中，由NC裝置42的計算機(未圖示)來執(zhí)行。
在電動機4加速中，如果已知需要某種程度能量供給的電動機速度，則預 先對電動機驅(qū)動程序，與電動機速度指令(在步驟S51中從0到3000RPM的 加速指令)相同地還指定能量供給的定時(在步驟S52中在2000RPM開啟 Q2)，開啟圖2所示的第1實施例的充放電控制電路7或者圖3所示的第2實 施例的充放電控制電路7，的開關Q2 (步驟S53 )。
圖6是根據(jù)電動機位置指令決定開啟充放電控制電路的開關Q2的定時的 流程圖。該流程圖的處理步驟S61 ~ S63被載入電動機驅(qū)動程序中，并存儲在 NC裝置42的存儲器(未圖示)中，通過NC裝置42的計算機(未圖示)來 執(zhí)行。
在電動機4加速中，如果已知需要某種程度能量供給的電動機位置，則預 先對電動機驅(qū)動程序，與由程序指令的電動機的位置指令(在步驟S61中從0 到100mm的移動指令)相同地,還指定能量供給的定時(在步驟S62中在50mm 開啟Q2)，開啟圖2所示的第1實施例的充放電控制電路7或者圖3所示的第 2實施例的充放電控制電路7'的開關Q2 (步驟S63 )。
作為能量供給開始的定時和其他的定時，可以通過未圖示的外部輸入信號 來開啟圖2所示的第1實施例的充放電控制電路7的開關Ql或者圖3所示的 第2實施例的充放電控制電路7，的開關Q2。
在圖7中，圖1所示的本發(fā)明一實施方式的電動機驅(qū)動裝置中的(A) (C )表示電動機速度和能量的關系，(D ) ~ (F )是表示各部動作的模擬結(jié)果 的時序圖，(G)表示Q2的控制信號。在圖7的(A) ~ (G)中，橫軸表示 時間，(A)的縱軸表示電動機速度RPM， (B)的縱軸表示向電動機的電力 kW， (C)的縱軸表示來自電源的對電動機的供給電力kW， (D)的縱軸表示DC鏈電流，(E)的縱軸表示轉(zhuǎn)換器輸入電流以及電容器輸出電流，(F)的縱 軸表示DC鏈電壓(電容器電壓)，(G)的縱軸表示Q2的控制信號的開啟/關 斷。
從圖7的(A) ~ ( C )可以判定，在時刻tl， ~ t2的加速初期的規(guī)定時間， 從電源對電動機4提供電力，在時刻t2 ~ t3的經(jīng)過加速初期的規(guī)定時間后的加 速時，從電容器C8對電動機4提供電力。時刻t2表示在轉(zhuǎn)換器2的輸入電流 或者輸出電流或輸出電壓成為某個值時，開始(能量的充放電控制電路7、 7，、 7"開啟開關Q2)向電動機4提供在電容器C8中蓄積的能量的定時。
在時刻t2-t3的從電容器C8對電動機4提供能量時，為了使轉(zhuǎn)換器C8 的輸入電流不超過某個值，切換開關Q2控制從電容器C8向電動機4的能量 供給量。如此，充放電控制電路7、 7，、 7"在電動機4加速后半段，通過向 電動機4提供在電容器C8中蓄積的能量來抑制從電源提供的電力。
在時刻t3 ~ t4的加速結(jié)束后的恒速期間，從電容器C8對電動機4提供電 力，在時刻t4 t5的減速期間在電容器C8中蓄積再生能量。
根據(jù)圖7的(D) ~ (G)可以判定，在時刻tl， t2的加速初期的規(guī)定時 間，從電源經(jīng)由轉(zhuǎn)換器2以及逆變器3對電動機4提供電力(轉(zhuǎn)換器輸入電流 10)，在時刻t2~t3的經(jīng)過加速初期的規(guī)定時間后的加速時，從電源以及電容 器8對電動機4提供電力。時刻t2表示在轉(zhuǎn)換器2的輸入電流成為某個值時， 開始(能量的充放電控制電路7、 7'、 7"開啟開關Q2)向電動機4提供在電 容器C8中蓄積的(電容器電壓14)能量的時刻。
在時刻t3 ~ t4的加速結(jié)束后的規(guī)定期間，在從電源對電動機4提供電力的 期間，為了使電容器C8的輸入電流不超過某個值，切換開關Q2來控制來自 電容器C8的能量供給量(電容器輸出電流12)。
在時刻t4-t5的減速期間，從電動機4在電容器C8中蓄積再生能量。如 此，充放電控制電路7、 7，、 7"通過在加速后半段中對電動機4提供在減速 期間在電容器C8中蓄積的能量，減少從電源對電動機4提供的平均功率。
例如通過DC鏈電壓的降低來判斷電動機4加速后半段的向電動機4的供 給能量變大的狀況，從電容器C8對電動機4進行能量供給。結(jié)果，從電源向 電動機4的能量供給被限定在電動機4加速前半段的輸出要求較小的期間，與現(xiàn)有技術(shù)的輸入電流相比抑制了其輸入電流峰值。
此外，以下說明為了在需要的地方將電容器C8中蓄積的電能用于放電，
在不使用的地方不用于放電而進行控制的電動機驅(qū)動裝置。通過進行這樣的控
制，能夠減小用于蓄電的電容器C8的容量，并且減少從電源對電動機4提供 的平均功率。
圖8表示包含滑塊121和模具緩沖機構(gòu)122的沖壓機80。滑塊121由后 述的圖11的主電動機104來驅(qū)動，模具緩沖機構(gòu)122由副電動機204來驅(qū)動。 此外，通過圖11的主電動才幾驅(qū)動裝置201來驅(qū)動主電動才幾104，通過圖11的 副電動機驅(qū)動裝置202來驅(qū)動副電動機204。沖壓機80是沖壓鋼板120的機 械。在滑塊121和模具緩沖機構(gòu)122中分別安裝有模具。滑塊121上下移動， 在下降過程中與模具緩沖機構(gòu)122碰撞后，以特定的力按壓模具緩沖機構(gòu)，進 一步下降，由此使鋼板120成型。模具緩沖機構(gòu)122緩沖滑塊121碰撞瞬間的 沖擊，并且在之后的沖壓過程中，在控制對鋼板120施加的壓力的同時，模具 緩沖機構(gòu)122與滑塊121 —同下降。通過該動作來提高鋼板120的沖壓成型的 質(zhì)量。
圖8所示的伺服沖壓121所使用的主電動機驅(qū)動裝置201 (參照圖11 )中 的從電容器C8向主電動機104的放電在模具緩沖機構(gòu)122經(jīng)過特定的位置時 或者在開始了加速動作時開始，在模具緩沖機構(gòu)122下降到特定的位置時或者 成為減速動作時結(jié)束。在除了經(jīng)過上述特定位置的期間或者從上述加速動作到 減速動作的期間以外的期間，主電動機驅(qū)動裝置201的電容器C8不對主電動 機104進行放電。在此，圖8所示的模具緩沖機構(gòu)122使用的副電動機驅(qū)動裝 置202 (參照圖11)可以是現(xiàn)有技術(shù)中的電動機驅(qū)動裝置。
圖9表示在對整個圖8所示的沖壓機80進行應用的例中，除了設置用于 檢測模具緩沖機構(gòu)的上止點和下止點的位置的限位開關LSI和LS2之外，其 他相同的沖壓機90。模具容納在模具緩沖機構(gòu)122內(nèi)，因而未圖示。
如果模具緩沖機構(gòu)122到達了比模具緩沖機構(gòu)122的上止點位置稍微下降 的位置，則開始向主電動機104釋放在主電動機驅(qū)動裝置201的電容器C8中 充電的電能，在模具緩沖機構(gòu)122到達了稍微高于下止點的位置時停止放電。 在除了經(jīng)過上述特定位置的期間或者從上述加速動作到減速動作的期間以外的期間，主電動機驅(qū)動裝置201的電容器C8不對主電動機104進行放電。
圖IO表示在對整個圖8所示的沖壓機80進行應用的例中，除了設置檢測 模具緩沖機構(gòu)的上止點以及下止點的位置EC1以及EC2的一對編碼器EC之 外，其他相同的沖壓機IOO。
在圖8~圖IO所示的模具緩沖機構(gòu)122到達了比上止點位置稍微下降的 位置，開始向主電動機104釋放在主電動機驅(qū)動裝置201的電容器C8中充電 的電能，在模具緩沖機構(gòu)122到達了稍微高于下止點的位置時停止放電。除了 該從放電開始到放電結(jié)束的期間之外，主電動機驅(qū)動裝置201的電容器C8不 對主電動機104進行放電。
在圖8~圖IO所示的模具緩沖機構(gòu)122中，根據(jù)機械的位置生成外部輸 入信號。在模具援沖機構(gòu)122位于圖9以及圖10中以虛線表示的規(guī)定的位置 時產(chǎn)生外部輸入信號，以便開啟根據(jù)限位開關或者編碼器的信號由軟件生成的 信號，或者關閉根據(jù)該限位開關或者編碼器的信號由軟件生成的信號。
機械的位置由控制機械的裝置內(nèi)的控制程序來進行控制，因此產(chǎn)生外部輸 入信號，以便關閉根據(jù)限位開關或者編碼器的信號由軟件生成的信號。
此外，在控制機械時， 一般還可以根據(jù)來自設置在模具緩沖機構(gòu)122中的 限位開關或編碼器這樣的位置檢測器的信號取得對滑塊121和模具緩沖機構(gòu) 122之間的沖擊進行吸收的模具緩沖機構(gòu)的實際位置，根據(jù)取得的實際位置生 成針對驅(qū)動沖壓機80的主電動機104的主電動機驅(qū)動裝置201的外部輸入信 號。該外部輸入信號例如由NC裝置使用軟件來生成。
圖11表示沖壓機80的驅(qū)動裝置，表示圖1所示的主電動機驅(qū)動裝置和圖 13所示的副電動機驅(qū)動裝置。副電動機驅(qū)動裝置202是現(xiàn)有技術(shù)的電動機驅(qū) 動裝置，主電動機驅(qū)動裝置201是圖11所示的本發(fā)明的電動機驅(qū)動裝置。主 電動機驅(qū)動裝置201如下所述進行動作。
圖12A表示本發(fā)明的電動機驅(qū)動裝置中的主電動機的輸出kW,圖12B 表示對主電動機提供的電力kW，圖12C表示副電動機的輸出kW，圖12D表 示從電源向主電動機和副電動機提供的電力kW,圖12E表示控制放電的外部 信號。
在圖12中，主電動機104在圖8~圖IO中已表示。在圖12A 12D中才黃軸表示時間t，圖12A以及圖12C的縱軸表示輸出kW，圖12B以及圖12D的 縱軸表示供給電力kW。圖12E的縱軸表示控制放電的外部輸入信號的開啟/ 關斷。例如，在NC裝置的外部輸入信號為H時，在主電動機驅(qū)動裝置201 的電容器8中充電的電能用于向主電動機104的》文電。如圖12A所示，在對主電動機104提供電力時，主電動機104的輸出(kW) 從開始供給電力的時刻t0開始直到達到規(guī)定速度的時刻t10為止逐漸增加，在 從供給結(jié)束時的供給結(jié)束時刻t22開始到進行停止的停止時刻t30，逐漸減少。在現(xiàn)有技術(shù)中，因為對主電動機4提供的能量存在界限，因此在圖15B 中如剖面線所示，從電容器8向主電動機104的電力供給在中途中斷。因此， 在本發(fā)明中由電容器8以及電源對主電動機104提供能量。圖12C表示電源 對副電動機204的輸出。圖12D表示向主電動機104以及副電動機204提供 的電力。當參照圖12B時，如上所述，從電容器8和電源向主電動機104提供的 能量中斷，因此為了從電容器8對主電動機104的能量供給不中斷，在時刻t12 到時刻t20的期間，僅從電源對主電動機104提供能量，在該期間對電容器8 進行充電，防止從電容器8對主電動機104的能量供給中斷。在圖12B中如 剖面線所示，在>^人時刻tl到時刻t12的期間以及/人時刻t20開始到時刻t23的 期間，除了電源之外，在電容器8中蓄積的能量被提供給主電動機104。在需 要對副電動機204提供電力時，在從該時刻tl開始到時刻t12的期間以及從時 刻t20開始到時刻t23的期間，從電源以及電容器8對主電動機104提供電力。如圖12D所示，向主電動機以及副電動機提供的能量在從時刻tl開始到 t12的期間以及從時刻t20開始到時刻t23的期間由電源以及電容器8來提供， 在從時刻t0開始到時刻tl的期間、從時刻t12開始到時刻t20的期間以及時 刻t23以后由電源來提供。在本發(fā)明中，如圖12E所示，在不需要提供在電容器8中充電的能量的 期間，即從時刻t12到時刻t20的期間，進行控制以便停止提供來自電容器8 的能量。根據(jù)以上所述，在本發(fā)明的電動機驅(qū)動裝置中，進行控制以便在需要的地 方使用在電容器中充電的電能對電動機進行供電，在不需要的地方停止提供在電容器中充電的電能。因此能夠有效地利用在電容器中充電的電能，并且能夠 抑制來自電源的峰值功率。此外，通過這樣的結(jié)構(gòu)，可以減少由電源提供的功 率的平均值，并且能夠減少電容器的容量。
權(quán)利要求
1.一種電動機驅(qū)動裝置，其具有接收AC輸入電壓進行交流-直流電力轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器和接收直流電力進行直流-交流電力轉(zhuǎn)換的逆變器，其特征在于，在轉(zhuǎn)換器和逆變器之間的鏈路部具有并聯(lián)連接的充放電控制電路和電容器，通過所述充放電控制電路在任意的定時對所述電容器中蓄積的能量進行充放電。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述任意的定時包含由外部輸入信號指令的定時。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動機驅(qū)動裝置，其特征在于， 所述外部輸入信號是從檢測由電動機驅(qū)動的機械可動物的位置的限位開關輸出的信號，或者是由程序指令的電動機的位置或所述可動物的檢測位置超 過預先確定的位置時輸出的信號。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機驅(qū)動裝置，其特征在于， 在從電源向轉(zhuǎn)換器輸入的AC電流或者通過整流對所述AC電流進行直流轉(zhuǎn)換后的轉(zhuǎn)換器輸出電流成為規(guī)定的電流值以上時，開啟在所述充放電控制電 路內(nèi)設置的放電電路，來向所述逆變器提供所述電容器的能量。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機驅(qū)動裝置，其特征在于， 在所述鏈路部的直流電壓成為規(guī)定的電壓值以下時，開啟在所述充放電控制電路內(nèi)設置的i丈電電路，來向所述逆變器提供所述電容器的能量。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電動機驅(qū)動裝置，其在電動機加速后半段需要特別大的能量時，還可以抑制電源對電動機的輸入電流的峰值地提供能量。電動機驅(qū)動裝置(1)具有接收輸入AC電壓進行交流-直流電力轉(zhuǎn)換的轉(zhuǎn)換器(2)和接收直流電力進行直流-交流電力轉(zhuǎn)換的逆變器(3)，電動機驅(qū)動裝置(1)在轉(zhuǎn)換器(2)和逆變器(3)之間的鏈路部具有并聯(lián)連接的充放電控制電路(7)和電容器(8)，通過充放電控制電路(7)在任意的定時對電容器(C8)中蓄積的能量進行充放電。
文檔編號H02P3/18GK101404473SQ200810166109
公開日2009年4月8日 申請日期2008年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月5日
發(fā)明者山田裕一, 巖下平輔, 松原俊介, 白水雅朋, 羽生茂樹, 酒井幸次郎 申請人:發(fā)那科株式會社