CN100347945C - 无励磁动作型制动器的励磁控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种无励磁动作型电磁制动器的励磁控制装置，能随着电磁接触器(MC)接通断开交流电动机(M)的电源在电源断开时使安装在电动机上的无励磁动作型制动器(B)动作，在电源断开时又解除该制动器，包括形成与电动机的通电状态对应的信号的信号形成电路(12)、为具有发光元件和有发光特性的光敏元件，显示出缓慢的输出下降特性的光电耦合器，外加上信号形成电路的输出就进行光电信号授受的信号耦合器(13)、及插在电源和制动器之间，一加上信号耦合器的输出信号就导通，从电源向电磁制动器供电的开关电路(15)。或者，包括检测所述电动机通电电流的电流检测装置、形成发光信号的发光装置(13)、受光装置(13)、及具有开关元件(15)的制动器通电电路。

Description

无励磁动作型制动器的励磁控制装置

技术领域

本发明涉及无励磁动作型制动器的励磁控制装置。

背景技术

通常，在作为制动器电动机所知的带电磁制动器的电动机中，设计成利用断开电源即无励磁，使制动器动作，让电动机快速停止。

图10中，因为使交流电动机M与无励磁动作型直流制动器B组合，所以利用插入交流电动机M供电电路的电磁接触器MC接通或断开对电动机M的供电，并在向电动机M供电时，将电动机M和电磁接触器MC之间连接的二极管D1、D2的整流输出向制动器B供电，制动器处于不动作状态，在停止向电动机供电时将制动器作为无励磁而动作。

图11表示二极管D1、D2组成的整流电路接在电磁接触器MC电源一侧，电磁接触器MC的辅助触点插入所述二极管和制动器之间。

图11在图9中的二极管整流电路中设置辅助继电器RX，同时在二极管D1、D2和制动器B之间还插入其触点RXa。

所述图9至图11的各电路分别有以下的缺点。

图9的电路在电动机停止时电磁接触器MC一释放，在这之前制动器B的线圈中积累的电磁能就如图中箭头所示作为循环电流流动，暂时继续励磁状态。由此引起制动器动作迟缓。还有，在制动器不动作时，由于电动机M中残余磁性的发电作用，这一电流通过二极管D1、D2流入制动器B，所以还要继续维持励磁状态。

图10中，由于利用电磁接触器MC的触点切断二极管D1、D2和制动器B之间的连接，所以是解决制动器动作时间迟缓的一种措施。但电路构成变得复杂，另外，电磁接触器MC和电动机M间距离拉开时配线用电线费用及施工费用就要多开销。

图11的电路由于利用交流继电器RX，触点的复位时间较短，比图10的电路性能好，但因为触点复位时间有偏差制动器动作时间不稳定。而且因为是有触点电路，所以有寿命短，易受环境气氛的影响等诸多的问题存在。

图12A、12B对所述的问题采取的措施，表示两个以往的无触点式制动器的制动器控制装置的例子，图12A为电压检测型电路，图12B为电流检测型电路。

而图12A所示，电路的构成为向电动机M供电的电压一消失就使制动器B动作，其构成为采用单稳态多谐振荡器MM延长制动器的通电时间，通过场效应晶体管Q向制动器B稳定供电。而端子1-4例如连接图11的制动器励磁电路的端子1-4，对制动器B通电。

另外，图12B所示，电路的构成为供给电动机M的电流一消失就使制动器动作，用电流互感器CT检测电流通过光耦合器PC及场效应管Q向制动器B稳定供电。而端子1-6例如连接图9的制动器励磁电路的端子1-6对制动器B通电。

通过采用这些制动器通电电路，制动器电动机的制动器励磁电路比触点式电路动作稳定。

另一方面，在电路构成上也在研讨进一步简化的可能性，谋求更简单的电路构成。

而图13的电路为二极管D1、D2组成的整流电路接在电磁接触器MC的电源侧，电磁接触器MC的辅助触点插在上述二极管和制动器之间。

该图所示的电路由于利用电磁接触器MC的触点使二极管D1、D2和制动器B之间断开，故成为解决制动器动作迟缓问题的又一种措施。

但，这样做，电路构成变得复杂，电磁接触器MC和电动机的距离被拉开时，配线用电线费用及施工费用等要多开销。

另外，作为电动机M的驱动控制电力也有用如图14所示的逆变器的电路，逆变器INV插在电磁接触器MC1和电动机M之间，电动机M起动及停止时进行软起动及软停止。

在上述电路中，在起动及停止时，逆变器INV的输出减少，故不能以逆变器INV的输出使制动器B动作。而制动器B的电源从逆变器INV的电源侧分路后取出，为了控制向制动器B的供电，设置与逆变器INV的动作相应动作的继电器RY及电磁接触器MC2。其结果附带逆变器INV的电路构成又变得相当复杂。

发明内容

本发明考虑上述诸因素而作，其目的在于提供一种动作稳定而且电路构成简单的无励磁动作型制动器的励磁控制装置。

为达到上述目的，本发明提供的无励磁动作型制动器的励磁控制装置，随着电磁接触器接通、断开交流电动机的电源，在电源断开时使安装在所述电动机上的无励磁动作型电磁制动器动作，在电源接通时解除该制动器，包括

信号形成电路，检测所述电动机的通电状态，形成整流流过的信号，

信号耦合器，为具有发光元件和有发电特性的受光元件，显示出急剧的输出上升特性和缓慢的输出下降特性的光电耦合器，外加上所述信号形成电路的输出后进行光电信号的授受，以及

开关电路，插入所述电源和所述制动器之间，一加上所述信号耦合器的输出信号就导通，从所述电源向所述电磁制动器供电。

本发明提供的另一种无励磁动作型制动器的励磁控制装置，随着电磁接触器接通、断开交流电动机的电源，在电源断开时使安装在所述电动机上的无励磁动作型电磁制动器动作，在电源接通时解除该制动器，包括

电流检测装置，检测所述电动机的通电电流，

发光二极管，根据该电流检测装置的输出形成发光信号，

光电三极管，接收该发光二极管发出的发光信号，以及

制动器通电电路，具有开关元件，在所述光电三极管接受发光信号后，使所述开关元件导通，向所述制动器供给解除制动电流。

附图说明

图1为表示本发明一实施例的电路图。

图2为表示图1的电路中有关光耦合器电路部分的电路图。

图3为表示图2的电路各部分电压、电源的波形图。

图4为表示图1的电路各部分电压、电流及信号的波形图。

图5为放大表示图4所示波形的时间轴的波形图，制动器电动机停止时的波形图。

图6为放大表示图4所示波形的时间轴的波形图，制动器电动机起动时的波形图。

图7为表示本发明一实施例的构成的说明图。

图8A到图8D为表示图7的电路中电动机M的电压、电流及制动器B的电流、电压变化情形的时序图。

图9为表示具有以往的电流动作型制动器的制动器电动机的接线图。

图10为表示具有以往的辅助触点动作型制动器的制动器电动机的接线图。

图11为表示具有以往的电压动作型制动器的制动器电动机的接线图。

图12A为表示以往的无触点方式电压动作型制动器的动作电路的示意图，图12B为表示同为以往的无触点方式电流动作型制动器的动作电路的示意图。

图13为用以往的带辅助触点电磁接触器的制动器电动机的接线图。

图14为将以往的逆变器作为电动机电源的制动器电动机的电源系统图。

具体实施方式

图1为表示本发明的一实施例的电路构成电路图。该电路用以往的电路图12B所示的电路为基础而构成，检测电动机的电流，电流一为零制动器就动作。

该电路如曾对图10B说明过的那样，端子1-6分别连接图9的各端子1-6后使用。端子1、2提供电动机M的相间电源，端子3、4接制动器B的端子，端子5、6接电动机M电流检测电流互感器CT。

利用整流器11对由端子1、2提供的电动机M的电压作半波整流，通过端子3、4给图中未示出的制动器B。本实施例中，端子2、4间插入作为开关元件用的场效应管15。该场效应管15靠电动机M的电流检测信号导通、截止。

为了检测该电动机M的电流，用全波整流电路12对电流互感器CT的检测电流整流，给作为信号耦合器的光耦合器13的发光二极管。全波整流电路12具有桥式整流电路及恒压二极管，向发光二极管提供稳定的电压。

这里，光耦合器13为光球(商品名称))))型式的器件，这种光球型式的光耦合器的光敏元件，因为具有能发电的特性故无需电源，另外，受光开始时输出的前沿陡，受光停止时输出的后沿缓。

如言及发电特性，则通过采用光球式光敏元件，与图1的电路对比，图10B电路中作为构成向光耦合器PC的光敏元件供电用的要素1个二极管、两个电阻、1个电解电容、1个齐纳二极管就可不要，电路简化。

结果，即使从光耦合器13的发光元件提供断续的光，只要断续的间隔小于某一程度，光敏元件就连续输出。因此，在使用通常的光电二极管或光电三极管作为光电元件时必需的时间常数电路可以不要。

即，光电元件为了形成所需要的电压必须将适当数量的元件串连连接，但作为延时要素的RC可以不要，光电元件的输出通过电阻14a、14b给场效应管15的栅极。其中，与场效应管Q栅极串连的电阻14b可以省略。

因而，电路的简化从减少部件的件数上便可明了。

图2及图3表示图1的电路中光耦合器PC、与该光耦合器PC的输出对应动作的场效应管Q、及端子4相关部分的电路，以及该电路各部分信号波形。

图2所示电路中，通过开关SW对光耦合器PC的发光元件加上电压V1，流过电流I。据此在光敏元件上产生电压，通过电阻偏置电路加在场效应管Q的栅极上，场效应管Q导通，另外，如开关SW断开，光耦合器PC的发光元件停止发光，则光敏元件也停止发电，所以场效应管Q断开。

图3表示这时电路各部分的信号波形，发光元件的阳极侧电压V1在开关SW合上时为零断开时为高电平。与此相对应，发光元件上流过的电流I，在开关合上时为大断开时为零。

而且受光元件的发生电压，即加在场效应管Q栅极上的电压V2在开关SW合上时急剧上升，断开时缓慢下降。这就是作为光敏元件使用的光球的电压变化特性，其特征在于后沿平缓。由此，光耦合器PC的输出侧毋需设置延时电路。

而且，在电压V2到达阈值前，场效应管Q导通，一超过阈值就断开，这表示场效应管Q的源极电压为V3。

图4为利用图2及图3说明过的光耦合器PC的动作原理表示图1的电路各部分电压、电流波形的示意图。

首先，图1的整流器11的输出端电压即制动器电压a为交流半波整流电压波形，在电动机通电期间为一定的电压，由于停止通电产生相反极性的电压。另一方面，电流互感器CT的一次侧流过的电动机电流m在电动机起动时成大电流，其后减小成一定的电流，因电动机停止而变成零。

电流互感器CT的二次侧输出b为与电动机电流相对应的输出，靠整流器整流后成整流器输出c，供给光耦合器PC的发光元件。据此，光耦合器PC的光敏元件(光球)上产生光球输出d。该光球输出d由图3及如前所述，具有前沿陡后沿缓的特性。

由此，如图1所示；在光耦合器PC的输出侧和场效应管Q之间不再设置延时电路或延时要索，只不过设置电阻14a、14b而已(电阻14a可省略)。并且，因为光球有能发电的特性，故不必接电源，只要接场效应管Q的栅极业已足够。

图5表示制动器电动机停止时图4所示的图1中电路各部分电压、电流及信号的波形，符号a-d以及m分别与图4对应。

而且，图6也同样地表示制动器电动机在起动时图4所示的图1中电路各部的电压、电流、及信号的波形。

图7表示本发明的一实施例的电路构成。图中，对与图1及图2公共的要素在带括号()中标上同一符号表示。图7中，用点划线围着的部分作为包括带制动器的电动机在内的装置构成，连接使电动机接通，断开的电磁接触器MC的二次侧使用。即，该装置上设置电动机电源端子U、V、W及电路电源端子U、V，一对它们连接，装置便能动作。

在装置中，电动机M与无励磁动作型制动器B机械上联接，电动机M驱动动作中制动器B励磁，处于不动作状态，而停止向电动机M供电时，停止向制动器B通电靠制动器B的作用力使电动机M停止。

制动器B的通电及停止通过使作为开关元件的场效应管FET(15)导通、截止来进行。场效应管FET(15)的导通·截止是通过下法来进行，即利用电流互感器CT检测有无流向电动机M的通电电流，靠检测输出使光耦合器PH(13)动作，根据该光耦合器PH(13)的动作场效应管FET(15)导通·截止。

光耦合器PH(13)由于发光侧，两个发光二极管LED并联连接，故一得到从电流互感器CT来的交流电流，两发光二极管LED便交替发光，其产生的光给光敏三极管PT。由此，将与流过电流互感器CT的交流电流的全波整流信号对应的光提供给光电三极管。而且，光电三极管PT使场效应管FET(15)为导通状态，制动器B通电。

作为利用场效应管FET(15)的开关作用使制动器B动作的电源为由两个二极管D1、D2，电阻R1、电解电容、及齐纳二极管构成的稳压电源电路，该稳压电源电路的输出通过光耦合器PH(13)的光敏三极管PT给场效应管FET(15)。

光耦合器PH(13)的光电三极管PT与电流互感器的二次电路所接的光耦合器PH(13)的发光二极管LED来的光信号一对应动作，就向场效应管FET(15)的栅极G提供电压信号使其导通。场效应管FET(15)具有利用其栅极所接的电阻R2及自身所有的栅极电容Cg而定的时间常数，按照该时间常数进行导通、截止动作。该电容Cg如不够大，则可外加适当容量的电容。

还有，在图7的电路中，VZ1、VZ2为保护电路上使用的各要素免受高电压用的过压保护器。

图8A-图8D表示图7的电路中各部分的电压及电流波形。而且，图8A-8B为电动机M的电压及电流。电动机电压在电磁接触器MC一接通就上升并保持在一定值，而电磁接触器MC一断开就缓慢下降。另一方面，电动机电流在电磁接触器MC一接通就急剧增加后稳定在一定值上，并电磁接触器MC一断开就立即下降。

相反，图8C-8D表示制动器B的电流及电压。制动器B的电流由于电磁接触器MC接通而缓慢上升，并由于电磁接触器MC断开而立即下降。而制动器B的电压由于电磁接触器MC接通稍些有点缓慢但还是较快上升，并由于电磁接触器MC的断开伴随着脉冲状的电压而下降。

(变形例)

上述实施例中虽然做成根据电动机电流的接通、断开控制制动器的断开、接通，但也可以根据电动机的电压来构成。

上述实施例中，光耦合器PH、场效应管FET等半导体元件可以调换成起同样功能的其它元件。

本发明如上所述，利用取出电动机通电状态的光耦合器具有前沿陡后沿缓的特性，根据该光耦合器的输出在制动器电动机的电动机驱动时使制动器断开，并电动机一断开就接通制动器，所以不必设计使光耦合器的输出延时的要素，能采用简单的电路构成。

另外，本发明如上所述，检测出带制动器的电动机的电动机电流并供光耦合器，使开关元件动作，故不会如以往那样利用电磁接触器的辅助触点，另外即使将逆变器用于电动机的电源也不会需要从电动机用电源分出的制动器电源，能够实现结构简单并动作稳定的制动器动作。

Claims (2)

1.一种无励磁动作型制动器的励磁控制装置，随着电磁接触器接通、断开交流电动机的电源，在电源断开时使安装在所述电动机上的无励磁动作型电磁制动器动作，在电源接通时解除该制动器，其特征在于，包括

信号形成电路，检测所述电动机的通电状态，形成整流过的信号，

信号耦合器，为具有发光元件和有发电特性的受光元件，显示出急剧的输出上升特性和缓慢的输出下降特性的光电耦合器，外加上所述信号形成电路的输出后进行光电信号的授受，以及

开关电路，插入所述电源和所述制动器之间，一加上所述信号耦合器的输出信号就导通，从所述电源向所述电磁制动器供电。

2.如权利要求1所述的无励磁动作型制动器的励磁控制装置，其特征在于，

所述信号耦合器为光球式耦合器。

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