多轴驱动装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及在I个转换器电路的输出端并联地配置多个逆变器电路、用于对多个电动机分别进行驱动的多轴驱动装置，特别是涉及适合于实现再生电力的有效利用的多轴驱动装置。
【背景技术】
[0002]用于对电动机进行驱动控制的电动机驱动装置具有:转换器电路，其将商用交流电源变换为直流电源；母线电压平滑电容器，其对该转换器电路的输出直流电压进行平滑化，生成稳定的母线电压；以及逆变器电路，其通过对该母线电压平滑电容器所生成的母线电压进行通断，从而生成向电动机供给的任意的频率及电压的驱动用交流电源。
[0003]此外，逆变器电路是下述结构，即，将与续流二极管反向并联连接的IGBT等规定数量的半导体开关元件串并联地桥接在与母线电压平滑电容器的两端连接的正极及负极的母线间。具体地说，就三相电动机用的逆变器电路的例子而言，是将串联地连接的2个半导体开关元件以3组并联地配置在正极母线和负极母线之间的结构，由3个上桥臂半导体开关元件和3个下桥臂半导体开关元件之间的各桥臂间连接端构成三相的输出端。
[0004]另外，对于由该电动机驱动装置驱动控制的电动机，根据电动机的旋转速度和由从逆变器电路供给的驱动电力的频率决定的同步速度之间的关系，进行对电力进行消耗的动作(动力运行动作)和进行电力再生的动作(再生动作)。例如在起重机设备中使用的电动机在起重机提升时进行动力运行动作，在起重机下降时进行再生动作。在电动机驱动装置中，如果在电动机的运转中电动机所产生的再生电力向逆变器电路的输出端输入，则母线电压上升。如果母线电压的上升变得过大，则保护电路工作，运转停止。
[0005]因此，例如在专利文献I中，为了使电动机所产生的再生电力能够作为电动机的驱动电力而有效地利用(在本说明书中，将其称为“电力辅助”)，提出了下述结构，即，与母线电压平滑电容器并联地设置升降压斩波电路，设置了利用该升降压斩波电路进行充放电的控制的电力辅助用蓄电设备。
[0006]具体地说，升降压斩波电路是下述结构，S卩，由与续流二极管反向并联连接的IGBT等2个半导体开关元件构成的串联电路连接在正极及负极的母线间(即，母线电压平滑电容器的两端间)，在该2个半导体开关元件间的连接端和电力辅助用蓄电设备的正极端之间配置有电抗器。电力辅助用蓄电设备的负极端与负极母线连接。
[0007]在该升降压斩波电路中，由正极母线侧的半导体开关元件和电抗器进行降压动作，由负极母线侧的半导体开关元件和电抗器进行升压动作。
[0008]根据该结构，如果利用在起重机设备中使用电动机的例子进行说明，则在起重机下降时电动机所产生的再生电力向逆变器电路流入的情况下，在升降压斩波电路中，首先，使正极母线侧的半导体开关元件接通，作为降压斩波电路进行动作，将因再生电力导致的母线电压的上升部分向电力辅助用蓄电设备供给并进行蓄电。在该状态下，如果使该正极母线侧的半导体开关元件断开，同时使作为升压斩波电路元件的负极母线侧的半导体开关元件接通，则电力辅助用蓄电设备的放电电流经由电抗器而向该负极母线侧的半导体开关元件流动，在电抗器中蓄积使电流的流动方向维持在一个方向的能量。
[0009]由此，如果使流过该放电电流的负极母线侧的半导体开关元件断开，则由于蓄积在电抗器中的电流维持能量，电力辅助用蓄电设备的放电电流从与正极母线侧的断开的半导体开关元件反向并联连接的续流二极管通过，向母线电压平滑电容器的正极端供给，对母线电压平滑电容器进行充电。该母线电压平滑电容器的电压向逆变器电路供给，用于电动机的动力运行动作时的驱动电力。
[0010]如上所述，根据在专利文献I中提出的技术，由于能够将电动机所产生的再生电力作为电动机的驱动电力有效地利用，因此能够得到节能性优良的电动机驱动装置。
[0011]在这里，在电动机驱动装置中，例如已知下述结构，S卩，以对组装在数控工作机械及工业机械等中的多个电动机分别进行驱动的方式，在I个转换器电路的输出端并联地配置多个逆变器电路。在本说明书中，为了便于进行说明，将它称为“多轴驱动装置”。
[0012]由于如果针对上述多轴驱动装置应用在专利文献I中提出的技术，则需要设置电力辅助用蓄电设备及升降压斩波电路，因此存在下述问题，即，装置整体大型化，另外，维护部件个数增多。
[0013]针对该问题，例如在专利文献2中公开了下述技术，S卩，为了实现装置整体的小型化及维护部件个数的削减，将逆变器电路的半导体开关元件作为升降压斩波电路的半导体开关元件而进行共用化。
[0014]S卩，在专利文献2中，设置:逆变器控制电路，其对逆变器电路的各开关元件进行控制，使逆变器电路进行驱动电动机的逆变器动作；以及充放电斩波控制电路，其进行使电力辅助用蓄电设备充放电的动作，使逆变器控制电路、充放电斩波控制电路这两者的输出经由切换开关与逆变器电路的控制端连接。然后，经由切换开关，将电动机和电抗器的一端与逆变器电路的输出端连接。电抗器的另一端与电力辅助用蓄电设备的正极端连接。
[0015]在专利文献2中，公开了下述技术，S卩，利用该结构，通过向各切换开关发送控制切换信号，从而对逆变器控制电路使逆变器电路内的半导体开关元件驱动电动机的功能、和充放电斩波控制电路使逆变器电路内的半导体开关元件对电力辅助用蓄电设备进行充放电的功能进行切换。
[0016]另外，例如在专利文献3中公开了下述技术，S卩，使用推进驱动装置，对电力辅助用蓄电设备进行充电。
[0017]根据专利文献2及专利文献3公开的技术，由于能够使逆变器电路进行逆变器动作和充放电动作，因此能够实现逆变器电路的半导体开关元件和升降压斩波电路的半导体开关元件的共用化。
[0018]专利文献1:日本特开平10 - 164862号公报
[0019]专利文献2:日本特开2011 - 101456号公报
[0020]专利文献3:日本特开2012 — 85535号公报
【发明内容】
[0021]但是，根据专利文献2公开的技术，由于在多轴驱动装置中，设置逆变器控制电路和充放电斩波控制电路，需要多个依赖于电信号的切换开关，因此不能实现装置小型化，存在高成本、且复杂化的趋势。
[0022]另外，需要设置电力辅助用蓄电设备，与电力辅助用蓄电设备相应量的体积不能小型化。
[0023]另外，为了在不需要来自上级控制器的指令的条件下，在内部生成指令并进行使再生电力蓄积在电力辅助用蓄电设备中、将它向母线电压平滑电容器进行充电并在电动机的驱动中利用的电力辅助控制，需要准备对驱动装置内的电力信息进行收集的单元、或者用于对电动机的电力进行测定的外部电流传感器等，导致多轴驱动装置的复杂化及高成本化。
[0024]本发明就是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，得到一种多轴驱动装置，该多轴驱动装置容易且低成本地配备了实现再生电力的有效利用的电力辅助功能，而不会导致复杂化及高成本化。
[0025]为了解决上述课题，实现目的，本发明是下述多轴驱动装置，S卩，具有:转换器电路，其将交流电源变换为直流电源；多个逆变器电路，其并联地配置在与所述转换器电路的正极及负极的输出端连接的正极及负极的母线间，分别是串并联地桥接有规定数量的半导体开关元件的结构；多个母线电压平滑电容器，其在所述正极及负极的母线间以与所述多个逆变器电路分别I对I的关系并联地进行配置；以及控制部，其通过程序控制，对所述多个逆变器电路的动作分别进行控制，该多轴驱动装置的特征在于，设置:不依赖于电信号的切换装置，其一端与所述多个逆变器电路中的未与电动机连接的至少I个逆变器电路的输出端连接；以及电抗器，其与所述不依赖于电信号的切换装置的另一端连接，与连接有所述电抗器的I个逆变器电路对应的所述母线电压平滑电容器的正极端解除与所述正极母线的连接，而与所述切换装置的切换基端连接，所述切换装置的一个切换端与所述电抗器的另一端连接，所述切换装置的另一个切换端与所述正极母线连接，在所述切换装置的所述切换基端和所述一个切换端通过导体而连接且所述切换基端和所述另一个切换端未连接的情况下，与所述电动机连接的规定数量的逆变器电路从所述控制部接受电动机控制指令，分别通过所述串并联地桥接的规定数量的半导体开关元件，根据相对应的所述母线电压平滑电容器所生成的母线电压，生成向所述电动机供给的任意的频率及电压的交流电力，与所述电抗器连接的I个逆变器电路从所述控制部接受电力辅助指令，所述串并联地桥接的规定数量的半导体开关元件作为升降压开关设备进行动作，将所述母线电压的上升部分向正极端与所述切换装