JP2002320396A - 踏切遮断機 - Google Patents

踏切遮断機

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JP2002320396A
JP2002320396A JP2002070215A JP2002070215A JP2002320396A JP 2002320396 A JP2002320396 A JP 2002320396A JP 2002070215 A JP2002070215 A JP 2002070215A JP 2002070215 A JP2002070215 A JP 2002070215A JP 2002320396 A JP2002320396 A JP 2002320396A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 クラッチを必要としない、小型でかつ薄形で
電流制御によってトルクリミット特性を付与したブラシ
レスモータを内蔵した踏切遮断機を実現する。 【解決手段】 踏切遮断機に内蔵したブレーキ付きブラ
シレスモータ10の駆動回路を、パワートランジスタ
1、回転信号ロジック2、モータ回転位置検出回路3、
回転速度低下検出回路4、断続制御回路5、PWM制御
回路6、電流(トルク)指令7、電流検出回路8、モー
タ過熱検出回路9および電源13によって構成した。パ
ワートランジスタ1の出力電流信号を電流検出回路8に
よって検出し、電流(トルク)指令7と共に加減算器を
介してPWM制御回路6に入力させ、得られたPWMパ
ルスを論理回路を介することによって回転信号ロジック
2からの駆動パルスを制御し、パワートランジスタ1の
出力するモータ駆動電流をオン・オフ制御させて電流指
令信号に対応したモータ駆動電流をパワートランジスタ
1から出力させ、前記モータ駆動電流に比例するトルク
を前記ブラシレスモータ10から出力させるようにして
トルクリミット特性を付与した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、交通機関や自動制
御用機器等において使用されている遮断桿を所定の位置
に保持することを必要とするブレーキ付きモータを内蔵
した踏切遮断機に関する。
【0002】
【従来の技術】交通機関等において使用されている踏切
遮断機は、遠方制御方式や自動制御方式によって制御さ
れており、遮断機の上げ、下げ操作は通常モータ駆動が
採用されている。モータ駆動による下げ操作において
は、遮断機の遮断桿が踏切内を走行中の人及び自動車等
を挟み込むトラブルを発生し易いので、モータと遮断桿
との間にクラッチを設けて、遮断桿に妨害が加わった場
合におけるモータ焼損の保護をクラッチで行なってい
る。
【0003】踏切遮断機の操作頻度は余り多くなく、か
つ、急激な作動を必要としないので定速回転駆動でよ
く、外形寸法の縮小化が図れるアウターロータ形のブレ
ーキ付きブラシレスモータが使用されており、その一例
が実公平6−15510において開示されている。
【0004】上述した実公平6−15510の記載に基
づいてアウターロータ形のブレーキ付きブラシレスモー
タの構造を説明すると、その断面構造は図2に示す通り
であり、図2におけるA−A線に沿った断面図は図3に
示す通りである。図2と図3において、モータケース1
10の中心部に設けた2つの軸受108と109によっ
て回転軸101は支持されており、この回転軸101の
外周部に固着した円筒形ロータヨーク102の内周面に
は複数のリング状永久磁石より成るロータ103が配設
してある。また、回転軸101の外周面と空隙を介して
モータケース110の中心部に固着した円筒形ステータ
ヨーク105の外周面には複数の突極より成るステータ
106が配設してあり、前記リング状永久磁石より成る
ロータ103の内周面との間には空隙が設けてある。従
って、円筒形ロータヨーク102とリング状永久磁石よ
り成るロータ103によって構成したアウタロータは、
突極形ステータ106の外周面を回転軸101と共に回
転する。
【0005】モータケース110の円周方向の内周面に
は複数の突極より成るブレーキ用ステータ107が配設
してあり、また、円筒形ロータヨーク102の外周面に
は凸形状のブレーキ用ロータ104が配設してあって、
ブレーキを構成している。突極形ブレーキ用ステータ1
07のそれぞれの突極に対向して凸形状のブレーキ用ロ
ータ104が配設してあり、突極形ブレーキ用ステータ
107と凸形状のブレーキ用ロータ104との空隙は、
円筒形ロータヨーク102と突極形ブレーキ用ステータ
107との空隙よりも狭く形成されている。
【0006】図4は従来技術による踏切遮断機に内蔵し
たブラシレスモータの駆動制御回路の構成を示すブロッ
ク図である。図4において、ブラシレスモータ204の
回転はモータ回転位置検出回路201によって検出さ
れ、その検出信号は回転信号ロジック202に入力して
信号処理される。回転信号ロジック202が出力する指
令信号に基づいてパワートランジスタ203はオン・オ
フ制御され、ブラシレスモータ204を駆動制御する駆
動電流を出力する。パワートランジスタ203からの駆
動電流を入力したブラシレスモータ204は、クラッチ
205を介して遮断桿206を上げ操作または下げ操作
する。図5はブラシレスモータの運転特性を示すもので
あって、モータ回転速度とトルク、およびモータ駆動電
流とトルクの関係を示している。モータ回転速度とトル
クおよび駆動電流には相関関係があって、図5に示すよ
うに変化する。
【0007】ブラシレスモータを停止させるようとする
と、停止操作に連動して図3に示す突極形ブレーキ用ス
テータ107を構成するそれぞれの励磁コイルには直流
電流が流れ、磁束を発生させる。この磁束は、突極形ブ
レーキ用ステータ107の1対のN極とS極、凸形状の
ブレーキ用ロータ104と円筒形ロータヨーク102、
およびそれらの空隙を通るループ状の磁気回路を形成す
る。このため、回転している凸形状のブレーキ用ロータ
104は突極形ブレーキ用ステータ107に吸引される
ので、円筒形ロータヨーク102に電磁制動力が働くこ
とになる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】踏切において、遮断機
に連結した遮断桿が降下している最中に、無理に踏切を
横断しようとした自動車等が遮断桿によって挟み込まれ
た場合、または、遮断桿が上昇しようとしいる時に手等
によって無理に抑えて上昇を妨害しようとする場合等の
トラブル発生時には、遮断機に内蔵するクラッチを作動
させてモータの焼損を防ぐと共に、遮断桿に挟まれた器
物等を損傷させないようにしている。しかし乍ら、上述
したクラッチは高価格であるばかりでなく、取付けスペ
ースを必要とするので、クラッチを含めた踏切遮断機の
全体寸法も大きくなっていた。さらに、クラッチによる
トルクリミット値は摩擦に頼っているため、温度と共に
変化する欠点があった。本発明は上述した従来技術によ
る踏切遮断機の欠点を解消するためになされたものであ
って、クラッチを必要としない小型でかつ薄形で低価格
を実現できる踏切遮断機用モータを内蔵した踏切遮断機
を提供しようとするものであり、電流設定変更によって
ブラシレスモータのトルクリミット値を簡単に変更でき
るようにした。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、回転軸の周辺
部に装着した電磁ブレーキを備えたブラシレスモータに
よって駆動される踏切遮断機において、前記ブラシレス
モータの駆動回路を構成するパワートランジスタからモ
ータ駆動電流信号を検出し、この電流検出信号と電流指
令信号とを加減算器を介してPWM制御回路に入力さ
せ、得られたPWMパルスによって回転信号ロジックか
ら出力される駆動パルスを制御し、この駆動パルスによ
り前記パワートランジスタが出力するモータ駆動電流を
前記電流指令信号と一致するように制御し、このモータ
駆動電流に比例するトルクを前記ブラシレスモータから
出力させるようにトルクリミット特性を付加したブラシ
レスモータを内蔵した踏切遮断機である。また、モータ
回転速度の低下を検出したとき、およびモータ過熱を検
出したときは、予め設定したタイミングによってモータ
駆動電流を断続制御させる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を参
照しながら説明する。図1は本発明の踏切遮断機に内蔵
したブレーキ付きブラシレスモータの駆動制御回路の構
成を示すブロック図である。図1において、ブラシレス
モータ10のロータ位置はモータ回転位置検出回路3に
よって検出され、この検出信号は回転信号ロジック2に
入力してパワートランジスタ1をオン・オフ制御する駆
動パルスを出力する。パワートランジスタ1は電源13
から直流電力を入力し、ブラシレスモータ10を駆動す
る駆動電流を出力する。電流検出回路8によって検出さ
れたパワートランジスタ1からの電流検出信号と、電流
(トルク)指令7からの指令信号とは加減算器14にお
いて演算されたうえでPWM制御回路6に入力してPW
Mパルスを生成し、このPWMパルスはAND回路12
と11を介して回転信号ロジック2から出力される駆動
パルスを変調させる。この変調された駆動パルスによっ
てパワートランジスタ1を構成するパワートランジスタ
群はオン・オフ制御され、パワートランジスタ1からは
電流(トルク)指令7に対応したブラシレスモータ10
を駆動する駆動電流が出力される。上述したフィードバ
ック制御によって得られたモータ駆動電流をブラシレス
モータ10に供給すると、電流(トルク)指令信号に比
例したトルクが得られる。
【0011】本発明による踏切遮断機に内蔵したブラシ
レスモータの運転特性は図6に示す通りである。一般
に、モータトルクと駆動電流は比例関係にあり(1)式
が成立する。 T=KT ・I ・・・・・(1) ここで、Tはトルク、Iはモータ駆動電流、KT はトル
ク定数である。(1)式より、モータ駆動電流を制御す
ることによってトルクを制御することができるので、電
流(トルク)指令信号に対応したモータ駆動電流を出力
させると、図6に示すT−NカーブとT−Iカーブとが
得られ、モータにトルクリミット特性を付加させること
が可能となる。図6におけるトルクT1 の値は、電流
(トルク)指令によって0〜T0 間を調整可能である。
【0012】クラッチがない場合には、遮断桿に妨害が
発生するとブラシレスモータの回転は低下し、遂には停
止となる。このモータの駆動特性を利用してモータの回
転速度の低下を回転速度・低下検出回路4によって検出
し、この検出信号を断続制御回路5に入力させる。この
断続制御回路5に予めタイマーを設定しておくと、AN
D回路12と11を介して回転信号ロジック2からの駆
動パルスは設定時間だけ断続制御される。通常、踏切遮
断機の障害は数秒〜数10秒で解除されることが多いの
で、断続時間としては約30秒で充分であろう。勿論、
この設定変更は容易である。図7は、断続制御によるト
ルクと経過時間との関係を示す運転特性である。
【0013】また、ブラシレスモータ10にはモータ過
熱検出回路9が設けてあり、予め設定した温度になると
過熱検出信号が出力され、AND回路12と11を介し
て回転信号がロジックから出力する駆動パルスをロック
する。踏切遮断機が数10分間も作動しないような場合
には保守センターに通報するようになっているので、モ
ータ過熱による断続停止は30分位が適当と考えられ、
この運転特性を図8に示す。また、各種の運転方式によ
るモータの温度上昇特性を図9に示す。
【0014】以上の説明はアウターロータ形のブラシレ
スモータを対象として行なったが、普通のブレーキ付き
モータに対しても、本願発明によるフィードバック回路
を備えた駆動制御回路を設け、トルクリミット特性を持
たせることによりクラッチを不要とさせることができ
る。
【0015】
【発明の効果】本発明によるブラシレスモータを内蔵し
た踏切遮断機は、モータ駆動電流を制御することによっ
てトルクリミット特性を持たせるようにしたので、クラ
ッチを設置する必要がない。また、モータもドーナッツ
状に構成したため、薄形化できる。従って、小型でかつ
薄形で低価格な踏切遮断機を実現でき、取付けスペース
も少なくてよい。また、トルクリミット値がクラッチに
比べて安定しており、電流の設定変更によってトルクリ
ミット値を容易に変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による踏切遮断機に内蔵したブラシレス
モータの駆動制御回路の構成を示すブロック図。
【図2】アウターロータ形ブレーキ付きブラシレスモー
タの断面図。
【図3】アウターロータ形ブレーキ付きブラシレスモー
タの断面図。
【図4】従来の踏切遮断機に内蔵したブラシレスモータ
の駆動制御回路の構成を示すブロック図。
【図5】従来のブラシレスモータの運転特性。
【図6】本発明による踏切遮断機に内蔵したブラシレス
モータの運転特性。
【図7】本発明による踏切遮断機に内蔵したブラシレス
モータの運転特性。
【図8】本発明による踏切遮断機に内蔵したブラシレス
モータの運転特性。
【図9】各種運転方式によるモータの温度特性。
【符号の説明】
1 パワートランジスタ 2 回転信号ロジック 3 モータ回転位置検出回路 4 回転速度低下検出回路 5 断続制御回路 6 PWM制御回路 7 電流(トルク)指令 8 電流検出回路 9 モータ過熱検出回路 10 ブラシレスモータ 11,12 AND回路 13 電源 14 加減算器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 片山 龍二 東京都墨田区堤通1丁目19番9号 日本電 気精器株式会社内 (72)発明者 加治木 智彦 埼玉県浦和市上木崎1丁目13番8号 日本 信号株式会社内 Fターム(参考) 5H560 AA08 BB04 BB12 DA13 DA14 DA19 DC12 JJ02 XA02 XA12

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回転軸の周辺部に装着した電磁ブレーキ
    を備えたブラシレスモータによって駆動される踏切遮断
    機において、 モータ回転位置検出回路からのロータ位置検出信号に基
    づいて回転信号ロジックから駆動パルスを送出し、パワ
    ートランジスタから出力されるモータ駆動電流をオン・
    オフ制御する前記ブラシレスモータにおける駆動回路に
    フィードバック回路を設け、このフィードバック回路を
    構成する電流検出回路から前記パワートランジスタから
    のモータ駆動電流を検出し、この電流検出信号と電流
    (トルク)指令信号とを加減算器を介してPWM制御回
    路に入力させ、前記PWM制御回路からのPWMパルス
    により前記回転信号ロジックから出力される駆動パルス
    を調整することによって前記パワートランジスタからの
    モータ駆動電流をオン・オフ制御し、前記電流(トル
    ク)指令信号に対応したモータ駆動電流を前記パワート
    ランジスタから出力させるように制御することにより、
    前記ブラシレスモータから前記電流(トルク)指令信号
    に比例したトルクを出力させるようにトルクリミット特
    性を付加したブラシレスモータを内蔵したことを特徴と
    する踏切遮断機。
  2. 【請求項2】 モータ回転速度の低下を回転速度低下検
    出回路によって検出したときは、予め設定したタイミン
    グによってモータ駆動電流を断続制御回路を介して断続
    制御するようにしたブラシレスモータを内蔵したことを
    特徴とする請求項1に記載の踏切遮断機。
  3. 【請求項3】 モータの内部温度の上昇をモータ過熱検
    出回路によって検出したときは、回転信号ロジックから
    出力される駆動パルスを断続制御することにより、モー
    タ駆動電流を所定のタイミングによって断続制御するよ
    うにしたブラシレスモータを内蔵したことを特徴とする
    請求項1に記載の踏切遮断機。
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