JP2007533287A - 直巻きモータ及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 直巻きモータ、及び直巻きモータの制御方法であって、機械的切り換え素子をなくしながら、電子スイッチだけを使用してモータを確実にオン及びオフに切り換えることができる方法を提供する。
【解決手段】 直巻きモータ用の回路において、機械的に切断するスイッチを使用することなく、２つの電子スイッチによって確実な切り換えを達成する。この目的のために、好ましくは２つの電子スイッチ（トライアック）１４、１６が互いに直列に接続され、トライアック（１４）の両端の圧力降下が監視回路（２０）によって連続的に監視される。工作機械の切り換え前に、故障の試験を実行することができる。別法として、溶融可能な安全器を、それに並列に接続された回路ブレーカ（トライアック）（１６）によって引きはずすことができる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、動作を中断させるための無接点式切り換え素子を有する直巻きモータに関し、その素子は、電子スイッチの形で具現される。

工作機械は一般的に、直巻きモータ（交直両用モータ）として構成された電気モータによって駆動されて、機械的スイッチによって制御される。工作機械でも電子機器がますます一般化しているが、工作機械をオン及びオフに切り換える働きもする電力半導体のみによる工作機械の制御は、信頼性が不十分であると考えられる。その理由は、半導体は故障（内部短絡）する可能性があり、その場合、もはや制御できなくなるからである。単一の切り換え路だけを有する純粋電子スイッチの場合、発生しうることは、供給電圧とモータとの間に永久接続が生じること、すなわち、モータをもはやオフに切り換えられることができない、又は直ちに回転し始めることである。

電子スイッチだけを使用し、機械的スイッチを使用しない工作機械の十分に信頼できる制御を達成するために、従来技術では、モータをオン及びオフに切り換える制御スイッチに並列に回路ブレーカを配置することが既知であり、この回路ブレーカは、制御スイッチに何らかの故障がある場合、ヒューズを引きはずす（ドイツ特許第３１１９７９４Ｃ２号、ドイツ特許第３４３２８４５Ａ１号、ドイツ特許第４０２１５５９Ｃ１号を参照されたい）。

しかしながら、この種類の回路は、装置及び電子切り換え素子の部分に不規則挙動が検出される時だけ、確実に動作し、器具を規定のオフ状態に入れることができ、また、器具を規定のオフ状態に入れるために、保護回路内のいずれの故障も検出することができる。

従来技術では、ドイツ特許第３１１９７９４Ｃ２号だけが、保護回路内に発生する故障の問題に取り組んでいるが、この発明は、オペレータが時々押しボタンを押すことによって保護回路を試験することを必要とする。

したがって、本発明の目的は、直巻きモータ、及び直巻きモータの制御方法であって、機械的切り換え素子をなくしながら、電子スイッチだけを使用してモータを確実にオン及びオフに切り換えることができる方法を提供することである。

この目的は、直巻きモータ、特に工作機械用の直巻きモータであって、モータをオン及びオフに切り換えるための第１電子スイッチ（制御スイッチ）と、制御スイッチに直列に接続された第２電子スイッチ（回路ブレーカ）と、スイッチの機能を監視して、制御スイッチ及び回路ブレーカの接続点の電位を分析する監視回路とを備え、さらに、２つのスイッチ及び監視回路に結合され、かつ監視回路がスイッチの一方の故障を記録したとき、スイッチの少なくとも一方をブロック状態に強制的に入れる電子コントローラ、好ましくはマイクロプロセッサを備える直巻きモータによって達成される。

本発明の技術的な問題は、このようにして完全に解決される。

発明の実施の形態

本発明によれば、２つの電子スイッチ、すなわち１つの制御スイッチ及び１つの回路ブレーカが直列に接続されていることから、２つのスイッチの一方が故障したときでも、モータをオン及びオフに確実に切り換えることができる。監視回路により、制御スイッチ及び／又は回路ブレーカの故障を確実に検出することができ、また、確実にモータを安全オフ状態に強制的に入れることができる。このことは、システムの手動監視がもはや必要ないことを意味する。代わりに、モータをオンに切り換えるとき、故障の試験が自動的に行われ、故障が検出されなかったという条件でのみ、オンへの切り換えが可能である。

本発明の有利な発展では、モータを始動させる必要なく、制御スイッチの機能試験を実施できるようにするために、回路ブレーカの切り換え路を高インピーダンスでブリッジするための手段が設けられる。

これにより、制御スイッチが故障している場合、初期機能試験中に回路ブレーカが励起された際に、モータがすぐに始動することが防止される。回路ブレーカの切り換え路の両端のこの高インピーダンスブリッジにより、制御スイッチが故障している場合、モータが始動するという危険を生じることなく、回路ブレーカを安全に試験することができる。

回路ブレーカの切り換え路の両端の高インピーダンスブリッジ用の手段は、たとえば、抵抗器を介して回路ブレーカの主端子に並列に接続された、好ましくはオプトトライアックを備えるオプトカプラを有することができる。

回路ブレーカの試験中に制御スイッチが故障している場合、モータがすぐに始動することを防止する別の方法は、モータの回転を監視するための手段であって、該手段は、コントローラに結合され、それにより、制御スイッチが励起されてない状態で回路ブレーカが励起されたときにモータが始動する場合、２つのスイッチの少なくとも一方をブロック状態に強制的に入れることができる、手段を設けることである。

これも同様に、回路ブレーカの試験中に制御スイッチが故障した場合、モータがすぐに始動する危険を回避する。

モータの回転を監視するための手段は、回転速度センサの形で具現されることができるか、モータの電流を監視することができる。後者の場合、分流抵抗器が電機子に直列に接続され、抵抗器の両端の電圧降下が監視される。

制御スイッチの両端の電位を監視するための監視回路の構成にはさまざまな選択肢がある。

トランジスタ、ダイオード及び２つの抵抗器を有する回路が従来技術、たとえば米国特許第６，２３６，１７７Ｂ１号から既知であるが、本発明は、はるかにより簡単な回路を好む。

本発明の好適な発展では、監視回路は、直列に接続された２つの抵抗器を有する分圧器を有し、第１抵抗器は、補助供給電圧の第１極に接続され、第２抵抗器は、制御スイッチの主端子の一方及び補助電圧の第２極に接続されており、２つの抵抗器間の接続点は、第３抵抗器を介して制御スイッチの他方の主端子に接続され、監視回路の出力としてコントローラの入力端子に供給される。

これにより、３つの抵抗器と、いずれにしても電子機器に必要である供給電圧とを使用するだけで、確実な監視を達成することができる。

本発明の代替実施形態によれば、特に工作機械用の直巻きモータであって、ヒューズであって、このヒューズを介して電機子が第１電子スイッチ（制御スイッチ）を介して供給電圧に接続され、それにより、モータをオン及びオフに切り換えることができる、ヒューズと、電機子及び制御スイッチに並列に接続され、それにより、故障の際にヒューズを引きはずすことができる第２電子スイッチ（回路ブレーカ）と、スイッチに結合された電子コントローラ、好ましくはマイクロプロセッサと、回路ブレーカをブロックし、かつブロック状態で回路ブレーカの機能を試験するための手段と、制御スイッチでの電圧降下を分析する監視回路であって、その出力信号が電子コントローラに供給され、それにより、監視回路が制御スイッチの故障を記録した場合、回路ブレーカがヒューズを引きはずすことを強制することができる、監視回路とを備える、直巻きモータによって目的が達成される。

このようにしても、本発明の技術的問題が完全に解決される。

従来技術では、故障の際に回路ブレーカの機能を試験することはできなかったが、本発明に従ってヒューズを引きはずすために回路ブレーカを並列に配置することから、回路ブレーカを最初にブロックし、次に、ヒューズを引きはずすことなく、安全に試験をすることができる。

この目的のために、本発明の好適な発展では、回路ブレーカをその制御電流の測定によって試験するために導通させることができる、エミッタ及びコレクタを有するトランジスタを、制御端子と回路ブレーカの主端子との間に接続し、それにより、回路ブレーカの試験中にヒューズが引きはずされることを防止する。

本発明の別の有利な実施形態によれば、電子スイッチは、トライアックとして具現される。

したがって、交流であっても、ほぼ電力損失を伴わないで高負荷を切り換えることができ、また同時に、電力の調整及びモータの速度の制御を行うためにも制御スイッチを使用することができるという利点がこれにある。

方法に関して、本発明の目的はさらに、直巻きモータ、好ましくは工作機械用の直巻きモータを制御する方法であって、
（ａ）モータを供給電圧に、モータをオン及びオフに切り換えるための第１電子スイッチ（制御スイッチ）と第２電子スイッチ（回路ブレーカ）とを介して接続するステップと、
（ｂ）制御スイッチの両端の電位を監視するステップと、
（ｃ）スイッチの両方がオフ状態にあるとき、制御スイッチの両端の電位が所定閾値範囲外の値をとる場合、スイッチをブロックするステップと、
（ｄ）スイッチの両方がオフ状態にあるとき、制御スイッチの両端の電位が閾値範囲内にある場合、最初に回路ブレーカをオンに切り換えるステップと、
（ｅ）制御スイッチの両端の電位が閾値範囲外の値をとる場合、制御スイッチをオンに切り換えるステップと、
（ｆ）制御スイッチの両端の電位が閾値範囲外の値をとらない場合、両方のスイッチをブロックするステップと、
を含む方法で達成される。

発明によれば、回路ブレーカが適正に働いているかを判断するために、制御スイッチをオンに切り換える前に、最初に機能試験を行う。そうである場合、続いて、モータを動作させるために制御スイッチをオンに切り換えることができる前に、制御スイッチを試験する。

このようにして、回路ブレーカ及び／又は制御スイッチの故障を確実に検出することができる。そのような場合、モータは始動することができないので、回路ブレーカ又は制御スイッチの切断は危険を及ぼさない。試験中、制御スイッチ及び回路ブレーカが正確に働いているかを判断するために、電子コントローラの入力端子に対向入力信号が必要とされることから、監視回路の個別部品のいずれの短絡又は切断も、結果的に安全オフ状態をもたらす。ドライバ回路の故障も検出される。これは、永久励起が、制御スイッチ又は回路ブレーカの短絡と同じ故障を生じるからである。励起がない場合、これは、制御スイッチ又は回路ブレーカの切断時と同じ挙動をもたらす。そのような場合、モータを始動させることができない。

発明の１つの有利な発展では、制御スイッチがオフの状態で回路ブレーカをオンに切り換えたときに電位が増加しない場合、回路ブレーカが直ちに再びオフに切り換えられる。

この場合、制御スイッチに故障が存在する。回路ブレーカを直ちにオフに切り換えることにより、モータの始動が防止される。

この目的のために、発明の方法のさらなる発展によれば、モータの回転を監視し、それにより、制御スイッチがオフの状態で回路ブレーカをオンに切り換えたときにモータの回転が記録される場合、モータを直ちに再びオフに切り換える。

代替実施形態では、制御スイッチを試験するために、最初に回路ブレーカを高インピーダンスでブリッジして、試験を実施し、それにより、制御スイッチの両端の電位が所定閾値まで増加するかを判断する。

このように、故障がある場合でも、制御スイッチの試験中のモータの始動を安全に防止することができる。

代替として、本発明の目的は、直巻きモータ、好ましくは工作機械用の直巻きモータを制御する方法であって、
（ａ）モータを供給電圧に、ヒューズとモータをオン及びオフに切り換えるための第１電子スイッチ（制御スイッチ）とを介して接続し、また第２電子スイッチ（回路ブレーカ）を供給電圧にヒューズを介して接続するステップと、
（ｂ）制御スイッチをオンに切り換える前に、最初に回路ブレーカをブロックして、回路ブレーカを励起して制御電流を試験することにより、回路ブレーカが働くかかを試験するステップと、
（ｃ）回路ブレーカの励起が適正に働いていることがわかった場合、回路ブレーカのブロックを除去し、かつモータをオンに切り換えるために制御スイッチをオンに切り換えるステップと、
（ｄ）ステップ（ｂ）の途中で故障が検出された場合、制御スイッチの励起をブロックするステップと、
（ｅ）制御スイッチでの電圧降下を監視し、また、制御スイッチをオフに切り換えたときの電圧降下が、所定閾値を超えて増加しない場合、ヒューズを引きはずすために回路ブレーカをトリガするステップと、
を含む方法で達成される。

このように、回路ブレーカを並列に接続することにより、制御スイッチをオンに切り換える前に、回路ブレーカ用のドライバ回路の故障を試験し、また制御スイッチが故障した場合、動作を停止させることができる。

以上に述べた、また以下に説明する本発明の特徴は、本発明の範囲から逸脱しない限り、それぞれの場合に指定された組み合わせだけでなく、他の組み合わせで、または単独でも適用されることができることは自明である。

本発明のさらなる利点及び特徴が、図面を参照した好適な実施形態の以下の説明から明らかである。

図１は、直巻きモータ回路の形の、本発明による電気モータを示し、その全体が参照番号１０で表されている。

モータ１０は、交流電圧源の２つの電極２４及び２６から２３０Ｖを供給される。モータ１０は、電機子１２を有し、その界磁巻線（図示せず）が直列に巻装されて、供給電圧の一方の電極２４に接続されている。電機子１２の他方の電極は、直列の２つのトライアック、すなわち回路ブレーカ１６及び制御スイッチ１４を介して供給電圧の他方の電極２６に接続されている。制御スイッチ１４及び回路ブレーカ１６の制御端子２８及び３０は、マイクロプロセッサの形の電子コントローラ１８の端子に接続されている。電子コントローラ１８も同様に、供給電圧源の２つの電極２４及び２６に接続され、また追加的に供給直流（この供給電圧が電子コントローラ１８内にまだ組み込まれていない場合）を供給される。監視回路２０も、一方で制御スイッチ１４及び回路ブレーカ１６の間に接続され、また他方で供給電圧源の第２極２６に接続されており、この監視回路は、一方で制御スイッチ１４及び回路ブレーカ１６間の電位を監視し、また他方で供給電圧源の第２極２６を監視し、監視回路の出力部は、線３２を介して電子コントローラ１８の入力端子２２（ピン１）に結合されている。

制御スイッチ１４の位相制御により、電子コントローラ１８はまた、モータのオン切り換え時にソフトスタータの機能を、またモータ動作中には速度及び／又は動力制御の機能を、実質的に既知のやり方で実行する。

監視回路２０により、制御スイッチ１４及び回路ブレーカ１６の両方が支障なく働いていることを確認するために、電気モータ１０をオンに切り換える前に、ここで機能試験を実施することが可能である。

図２は、監視回路２０の好適な実施形態を示す。電子コントローラ１８用の供給電圧Ｖ_ＣＣでよい補助電圧が、分圧器を介して制御スイッチ１４の一方の主端子に供給され、この主端子は、交流電源の第２電極２６に接続されている。分圧器は、抵抗器Ｒ_１及びＲ_２からなる。分圧器のタップは、コントローラ１８の入力端子２２（ピン１）に接続されている。分圧器のタップは、第３抵抗器Ｒ_３を介して制御スイッチ１４及び回路ブレーカ１６間の接続点にも結合されている。

そのような監視回路は、３つの部品だけを使用して制御スイッチ１４の両端の電位を監視する非常に簡単な方法を与える。

本発明の代替実施形態では、米国特許第６，２３６，１７７Ｂ１号から既知の監視回路などの他の監視回路を使用することも可能である。そのような回路が図３に示されており、ここでは参照番号２０’で表されている。しかしながら、図２に示されているような監視回路が、そのより簡単な構造のために好ましい。

本発明による電気モータの変更実施形態が図４に示されており、ここではその全体が番号１０ａで表されている。これや、以下に説明するさらなる変更では、対応の参照番号が対応部分に使用される。

電気モータ１０ａと図１の電気モータ１０の実施形態との唯一の違いは、回路ブレーカ１６の高インピーダンスブリッジ用の手段３６が追加的に設けられていることである。回路ブレーカ１６の高インピーダンスブリッジ用のこの手段３６は、抵抗器Ｒ_４を介して回路ブレーカ１６の主端子に並列に接続されたオプトトライアック３８からなる。オプトトライアック３８は、ＬＥＤ４０によって励起される。

図４は、電機子１２と直列状態にある、参照番号１３で表された２つの界磁巻線の一方も示している。

直巻きモータ１０又は１０ａの動作の仕方をここで説明する。

図１及び図２に示された回路では、電気モータ１０を最初にオンに切り換える前に、最初に初期試験を行い、それにより、線３２を介してマイクロプロセッサ１８の入力端子２２（ピン１）に送られる監視回路２０の出力電圧が、所定の閾値範囲内にあるかを判断する。これは、図２ａにより詳細に見ることができる。供給電圧Ｖ_ＣＣをＲ_１の両端に印加し、Ｒ_２の両端の電位がゼロである間、制御スイッチ１４及び回路ブレーカ１６間の接続点での交流電圧が、Ｒ_３を介してピン１に供給される。制御スイッチ１４及び回路ブレーカ１６がオフ状態にあるとき、Ｒ_３の両端に交流電圧がまったく加えられず、その結果、ピン１の電圧は、もっぱら分圧器Ｒ_１及びＲ_２とＶ_ＣＣとによって決まる。たとえば、Ｖ_ＣＣ＝５ＶかつＲ１＝Ｒ２である場合、制御スイッチ１４及び回路ブレーカ１６が働いていなければ、ピン１での電圧があるべき閾値範囲が２．５Ｖ±０．５Ｖである。

そうである場合、この第１試験に合格している。この試験は、正半波及び負半波の両方についてブロッキング効果が試験されていることを確認する。

そうでない場合、回路に故障がある。回路ブレーカ１６が故障している、すなわち、短絡しているか、又は回路ブレーカ１６用のドライバ回路が故障しているか、又は監視回路２０が故障しているかのいずれかである。この場合、制御スイッチ１４は励起されないで、マイクロプロセッサ１８は安全故障状態（オフ状態）に切り換わる。

第１試験に合格した場合、次に、図１に示されているように、オンに切り換え時に線３０を介して回路ブレーカ１６を励起する。この場合、ピン１の電圧が周期変動し、それにより、図２ａに示されている閾値を超える場合、回路は適正に機能している。そうでなければ、故障している。制御スイッチ１４に故障がある（短絡している）か、制御スイッチ１４用のドライバ回路が故障しているか、監視回路２０が故障しているかのいずれかである。

故障が存在する場合、回路ブレーカ１６はできる限り迅速に再びオフに切り換えられ、マイクロプロセッサ１８は安全故障状態（オフ状態）に切り換わる。

制御スイッチ１４又は回路ブレーカ１６のいずれかの故障（短絡）が検出された場合、モータはオンに切り換わることができない。制御スイッチ１４又は回路ブレーカ１６が切断された場合、やはりモータは始動することができず、そのため、これは危険を及ぼさない。上記のようなモータ１０用の回路により、監視回路の故障とともにドライバ回路の故障を検出することができる。試験中は、「合格」機能にはマイクロプロセッサ１８の入力端子２２（ピン１）に対向入力信号が必要とされることから、監視回路の個別部品のいずれの短絡又は切断も、結果的に安全オフ状態をもたらす。制御スイッチ１４又は回路ブレーカ１６のいずれかの永久励起は、制御スイッチ又は回路ブレーカの短絡と同じ故障をもたらす。マイクロプロセッサ１８が、制御スイッチ１４及び回路ブレーカ１６を励起するために線２８及び線３０に制御信号を出力することができない場合、これは制御スイッチ１４又は回路ブレーカ１６の切断と同じ結果を生じる。この場合も、モータを始動させることができない。

図１に従った回路では、制御スイッチ１４が励起されていない状態で回路ブレーカ１６が励起されたときに、第２試験中に故障が検出されると、回路ブレーカ１６が直ちに再びオフに切り換えられることが重要である。第２試験中の故障の検出時に回路ブレーカ１６をオフに切り換えることが遅れると、結果的にモータが始動し、これは一定の状況では不都合になるであろう。

この可能性を排除するために、図４のモータ１０ａは、回路ブレーカ１６の高インピーダンスブリッジ用の手段３６も備えている。

試験１が完了した（回路ブレーカ及び監視回路が励起されていないときにピン１の電圧が閾値範囲内にある）とき、回路ブレーカ１６は、励起されるのではなく、回路３６に助けられて高インピーダンスでブリッジされるだけである。このように、制御スイッチ１６が短絡している場合、モータが直ちに始動するという危険を生じることなく、制御スイッチ１６の機能試験を実施することが可能である。

制御スイッチ１６の高インピーダンスブリッジ用の回路３６の代替として、モータの回転速度を監視する手段が、図５にさらなる変更形として示されており、その全体が参照番号１０ｂで表されている。

この目的のために、分流抵抗器Ｒ_５を界磁巻線１３と直列に設けることができる。第２試験中に、すなわち制御スイッチ１４を試験するために回路ブレーカ１６をオンに切り換えるとき、交流電圧の電極２６と線５２との間の分流抵抗器Ｒ_５の両端での圧力降下が記録されると、回路ブレーカ１６の励起が直ちに中断され、それによりモータの始動が防止される。

別法として（又は追加的に）、モータの回転子速度を監視する回転速度センサ５４を、図５に破線で示したように設けることができるであろう。第２試験中に、すなわち制御スイッチ１４を試験するために回路ブレーカ１６が励起されたとき、回転速度センサ５４が信号を受け取ると、回路ブレーカ１６の励起が直ちに中断され、それにより、電気モータの回転が停止される。それ以外では、モータ１０ｂの回路はモータ１０ａの回路と同じである。

本発明による電気モータの別の実施形態が図６に示され、その全体が番号１０ｃで表されている。

この場合、制御スイッチ１４の故障の際に回路ブレーカ１６によって引きはずされることができる溶融可能な安全器５６が設けられている。この目的のために、回路ブレーカ１６は、ヒューズ５６の直後に、供給電圧源の２つの電極２４及び２６に並列に接続されている。制御スイッチ１４の両端での電位降下は、上述したように、この場合は保護回路２０によって監視される。監視回路２０からの出力は、マイクロプロセッサ１８のピン１に供給される。ヒューズ５６が直ちに応答するであろうから、図６の回路では完全な機能試験が不可能であるが、それでも回路ブレーカ又はトライアック１６のトリガを防止することにより、回路ブレーカ１６用のドライバ回路を試験することができる。

この目的のために、トライアック１６のゲート２８は、２つの直列抵抗器Ｒ_６及びＲ_７を介してマイクロプロセッサ１８の出力端子（ピン３）に接続されている。２つの抵抗器Ｒ_６、Ｒ_７間の接続点は、線６２を介してマイクロプロセッサ１８の測定入力部（ピン４）に接続されている。マイクロプロセッサ１８の出力端子（ピン２）を介してベースが駆動されることができるトランジスタ６０が、回路ブレーカ１６のゲート２８と供給電圧の電極２６との間に配置されている。

試験のために、監視回路２０を最初に評価する。試験は、図２及び図２ａに関連して説明したようにして行われる。この試験中に故障が検出されると、ヒューズ５６を引きはずすために回路ブレーカ１６がトリガされる。

先の試験で故障が検出されない場合、次に回路ブレーカ１６用のドライバ回路が以下のように試験される。

第１ステップで、マイクロプロセッサ１８のピン２を介してトランジスタ６０のベース６４に給電される。これは、トライアック１６のトリガを防止する。ここで、ピン３を介してゲートパルスが出力され、それにより、トランジスタ６０はトリガを防止する。ここで、抵抗器Ｒ_６、Ｒ_７間の電圧をマイクロプロセッサ１８のピン４で検出することができる。ピン３での出力電圧は、供給電圧Ｖ_ＣＣにほぼ対応する。この時、ピン４に電圧がまったく印加されない場合、抵抗器Ｒ_６、Ｒ_７のいずれか一方が切断されているか、ゲートパルスが出力されておらず、このことは故障の存在を意味する。抵抗器Ｒ_６、Ｒ_７が同一であると仮定すると、ゲートトリガ電流が流れている間、供給電圧の約半分である１／２Ｖ_ＣＣがピン４に印加されなければならない。この場合、トライアック１６用のドライバ回路が適正に動作している。ゲートパルスがピン３で出力されているときに全供給電圧Ｖ_ＣＣがピン４に印加される場合、抵抗器Ｒ_６が切断されており、このことも、故障が存在することを意味する。

故障が検出されない場合、ピン２を介したトランジスタ６０の給電が中止され、それにより、動作中に回路ブレーカ又はトライアック１６が働いて、故障の際に制御スイッチ１４がヒューズ５６を引きはずすことができる。次に、モータをオンに切り換えるために、制御スイッチ１４をオンに切り換えることができる。制御スイッチ１４がもはや励起されていない、すなわちゲートパルスが線３０を介して出力されていない場合、制御スイッチ１４の両端での電圧降下が所定の閾値より高くなければならない。そうでなければ、制御スイッチ１４が故障している。制御スイッチ１４をオフに切り換えるときにその故障が検出された場合、回路ブレーカ１６が制御回路１８のピン３を介してトリガし、それにより、ヒューズ５６を引きはずす。

本発明による直巻きモータの第１実施形態を簡略化した回路図で示し、 図１のモータに適した監視回路の好適な実施形態を示し、 図２の監視回路の抵抗器Ｒ_３の両端の入力電圧、及びピン１の関連の出力電圧のグラフを示し、 図１のモータ用の監視回路の代替実施形態を示し、 図１の回路の変更例を示し、 図１の回路のさらなる変更形を示し、 ヒューズを引きはずすための並列回路ブレーカを有する、本発明の別の実施形態を示す。

Claims (16)

1. 直巻きモータ、特に工作機械用の直巻きモータであって、モータ（１０、１０ａ、１０ｂ）をオン及びオフに切り換えるための第１電子スイッチ（制御スイッチ）（１４）と、制御スイッチ（１４）に直列に接続された第２電子スイッチ（回路ブレーカ）１６と、スイッチ（１４、１６）の機能を監視して、制御スイッチ（１４）及び回路ブレーカ（１６）の接続点の電位を分析する監視回路（２０、２０’）とを備え、さらに、２つのスイッチ（１４、１６）及び監視回路（２０、２０’）に結合され、かつ監視回路（２０、２０’）がスイッチ（１４、１６）の一方の故障を記録したとき、スイッチ（１４、１６）の少なくとも一方をオフ状態に強制的に入れる電子コントローラ（１８）、好ましくはマイクロプロセッサを備える直巻きモータ。
2. モータ（１０、１０ａ、１０ｂ）を始動させる必要なく、制御スイッチ（１４）の機能試験を可能にするために、回路ブレーカ（１６）の切り換え路を高インピーダンスでブリッジするための手段（３６）を備える、請求項１に記載の直巻きモータ。
3. 高インピーダンスブリッジ用の手段（３６）は、抵抗器（Ｒ_４）を介して回路ブレーカ（１６）の主端子（４２、４４）に並列に接続されたオプトカプラ、好ましくはオプトトライアック（３８）を有する、請求項２に記載の直巻きモータ。
4. モータ（１０、１０ａ、１０ｂ）の回転を監視するための手段を備え、該手段は、コントローラ（１８）に結合され、それにより、制御スイッチ（１４）が励起されてない状態で回路ブレーカ（１６）が励起されたときにモータ（１０、１０ａ、１０ｂ）が始動する場合、２つのスイッチ（１４、１６）の少なくとも一方をオフ状態に強制的に入れることができる、先行する請求項のいずれか１項に記載の直巻きモータ。
5. モータの回転を監視するための手段は、回転速度センサ（５４）として具現される、請求項４に記載の直巻きモータ。
6. モータの回転を監視するための手段は、モータの電流を監視する、請求項４に記載の直巻きモータ。
7. モータの回転を監視するための手段は、電機子（１２）に直列に接続された分流抵抗器（Ｒ_５）であって、その電圧降下が監視される分流抵抗器（Ｒ_５）である、請求項６に記載の直巻きモータ。
8. 監視回路（２０）は、直列に接続された２つの抵抗器（Ｒ_１、Ｒ_２）を有する分圧器を有し、第１抵抗器（Ｒ_１）は、補助供給電圧（Ｖ_ＣＣ）の第１極に接続され、第２抵抗器（Ｒ_２）は、制御スイッチ（１４）の主端子の一方及び補助電圧の第２極に接続されており、２つの抵抗器（Ｒ_１、Ｒ_２）間の接続点は、第３抵抗器（Ｒ_３）を介して制御スイッチ（１４）の他方の主端子に接続され、監視回路の出力としてコントローラ（１８）の入力端子（２２）に供給される、先行する請求項のいずれか１項に記載の直巻きモータ。
9. 直巻きモータ、特に工作機械用の直巻きモータであって、ヒューズ（５６）であって、このヒューズを介して電機子（１２）が第１電子スイッチ（制御スイッチ）（１４）を介して供給電圧に接続され、それにより、モータ（１０ｃ）をオン及びオフに切り換えることができる、ヒューズ（５６）と、電機子（１２）及び制御スイッチ（１４）に並列に接続され、それにより、故障の際にヒューズ（５６）を引きはずすことができる第２電子スイッチ（回路ブレーカ）（１６）と、スイッチ（１４、１６）に結合された電子コントローラ（１８）、好ましくはマイクロプロセッサと、回路ブレーカ（１６）をブロックし、かつブロック状態で回路ブレーカ（１６）の機能を試験するための手段（１６）と、制御スイッチ（１４）での電圧降下を分析する監視回路（２０）であって、その出力信号が電子コントローラ（１８）に供給され、それにより、監視回路（１６）が制御スイッチ（１４）の故障を記録した場合、回路ブレーカ（１６）がヒューズ（５６）を引きはずすことを強制することができる、監視回路（２０）とを備える、直巻きモータ。
10. 回路ブレーカ（１６）をその制御電流の測定によって試験するために導通させることができるトランジスタ（６０）が、そのエミッタ及びコレクタで制御端子（２８）と回路ブレーカ（１６）の主端子（４４）との間に接続され、それにより、回路ブレーカ（１６）の試験中にヒューズ（５６）が引きはずされることを防止するようにした、請求項９に記載の直巻きモータ。
11. スイッチ（１４、１６）は、トライアックとして具現される、先行する請求項のいずれか１項に記載の直巻きモータ。
12. 直巻きモータ、好ましくは工作機械用の直巻きモータを制御する方法であって、
    （ａ）モータ（１２）を供給電圧に、モータをオン及びオフに切り換えるための第１電子スイッチ（制御スイッチ）（１４）と第２電子スイッチ（回路ブレーカ）（１６）とを介して接続するステップと、
    （ｂ）制御スイッチ（１４）の両端の電位を監視するステップと、
    （ｃ）スイッチ（１４、１６）の両方がオフ状態にあるとき、制御スイッチ（１４）の両端の電位が所定閾値範囲外の値をとる場合、スイッチ（１４、１６）をブロックするステップと、
    （ｄ）スイッチ（１４、１６）の両方がオフ状態にあるとき、制御スイッチ（１４）の両端の電位が所定閾値範囲内にある場合、最初に回路ブレーカ（１６）をオンに切り換えるステップと、
    （ｅ）制御スイッチ（１４）の両端の電位が閾値範囲外の値をとる場合、制御スイッチ（１４）をオンに切り換えるステップと、
    （ｆ）制御スイッチ（１４）の両端の電位が閾値範囲外の値をとらない場合、両方のスイッチ（１４、１６）をブロックするステップと、
    を含む方法。
13. 制御スイッチ（１４）がオフの状態で回路ブレーカ（１６）をオンに切り換えたときに電位が増加しない場合、回路ブレーカ（１６）を直ちに再びオフに切り換える、請求項１２に記載の方法。
14. モータの回転を監視し、それにより、制御スイッチ（１４）がオフの状態で回路ブレーカ（１６）をオンに切り換えたときにモータの回転が記録される場合、モータを直ちに再びオフに切り換える、請求項１２又は１３に記載の方法。
15. 制御スイッチ（１４）を試験するために、最初に回路ブレーカ（１６）を高インピーダンスでブリッジして、試験を実施し、それにより、制御スイッチ（１４）の両端の電位が所定閾値まで増加するかを判断するようにした、請求項１２〜１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 直巻きモータ、好ましくは工作機械用の直巻きモータを制御する方法であって、
    （ａ）電機子（１２）を供給電圧に、ヒューズ（５６）とモータをオン及びオフに切り換えるための第１電子スイッチ（制御スイッチ）（１４）とを介して接続し、また第２電子スイッチ（回路ブレーカ）（１６）を供給電圧にヒューズ（５６）を介して接続するステップと、
    （ｂ）制御スイッチ（１４）をオンに切り換える前に、最初に回路ブレーカ（１６）をブロックして、回路ブレーカ（１６）を励起させて制御電流を試験することにより、回路ブレーカ（１６）が働くかを試験するステップと、
    （ｃ）回路ブレーカ（１６）が適正に働いていることがわかった場合、回路ブレーカ（１６）のブロックを除去し、かつモータをオンに切り換えるために制御スイッチ（１４）をオンに切り換えるステップと、
    （ｄ）ステップ（ｂ）の途中で故障が検出された場合、スイッチ（１４、１６）を強制的にオフ状態に入れるステップと、
    （ｅ）制御スイッチ（１４）での電圧降下を監視し、また、制御スイッチ（１４）をオフに切り換えたときの電圧降下が、所定閾値を超えて増加しない場合、ヒューズ（５６）を引きはずすために回路ブレーカ（１６）をトリガするステップと、
    を含む方法。

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