JP3013113U - 直流式無励磁作動形電磁ブレーキの同時開閉式パワーモジュール用高速信号検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】動作の応答性・安定性に優れ、薄形化・小形化
が可能なうえ、モールド化に適した三相交流の通電・遮
断に適用される、直流式無励磁作動形電磁ブレーキの同
時開閉式パワーモジュール用高速信号検出回路を提供す
ることを目的とする。 【構成】ダイオード１１，１２，１３，１４，１５，１
６よりなる三相全波整流回路と、抵抗１７，２０および
ツェナーダイオード１８，１９よりなるカットオフ形定
電圧回路を備え、この組み合わせ回路により、三相交流
の通電・遮断に適用されるＯＮ，ＯＦＦ信号を得る。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は動作の応答性・安定性に優れ、薄形化・小形化が可能なうえ、モール ド化に適した直流式無励磁作動形電磁ブレーキの同時開閉式パワーモジュールに 用いられる高速信号検出回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

近年、交流モータを用いた設備・機器の制動のために、応答性・安定性に優れ たモータブレーキが望まれることが多く、また設備・機器の小形化高性能化の流 れから、付随する電子、電気回路の小形化・モールド化も強く望まれている。従 来から一般的によく知られるモータブレーキには、直流式・交流式・電流式等が あるが、その中でも直流式無励磁作動形電磁ブレーキは汎用性があり、大形用か ら小形用まで種々市販されている。

【０００３】 このモータブレーキ駆動用パワーモジュールを同時開閉式で使用しようとする 場合、交流モータと単相二線式で結線された交流リレーの開閉によりブレーキコ イルに流れる電流を制御するのであるが、交流リレーの性能上の制約から遅延時 間が比較的長く、また交流リレーが小形化を阻害する一因となっている。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

上記交流リレー式モータブレーキ駆動用パワーモジュールを同時開閉式で使用 しようとする場合、図４の回路図に示すように交流モータ１０２と単相二線式で 結線される。

【０００５】 端子１０１から三相交流が通電されると、交流リレー８１の接点８２が接し、 ダイオード８４で半波整流された電流がブレーキコイル１０３に流れて、ブレー キを解くので交流モータ１０２は回転する。ダイオード８３はフリーホイルダイ オードでブレーキコイル１０３からの誘導電流を流す。バリスタ５３，５４はサ ージ電圧を吸収する。

【０００６】 次に端子１０１からの通電を遮断すると、交流リレー８１は接点８２を離し、 ブレーキコイル１０３を流れる電流は遮断されブレーキを懸けるので交流モータ １０２は停止する。

【０００７】 しかしながらこの方法には次のような欠点が残されている。交流モータ１０２ は通電を遮断した後、慣性による回転と残留磁束により発電をする。この発電さ れる電圧は除々に減衰するが、交流リレー８１はこの発電電圧が開放電圧以下に なるのを待って接点８２を離すことになる。そのため遅延時間が長くなる欠点が 有る。交流リレーの開放電圧は確実・安定動作の確保の観点から一般的に定格電 圧の３０〜４０パーセントで設定される。また交流モータ１０２の発電電圧は大 形モータになる程、その減衰速度は緩やかである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

上記欠点を改良するために、本考案の直流式無励磁作動形電磁ブレーキの同時 開閉式パワーモジュール用高速信号検出回路は、三相全波整流回路と、抵抗およ びツェナーダイオードを用いたカットオフ形定電圧回路を備え、この組み合わせ 回路により、交流モータ１０２の発電電圧が比較的高電圧の時点でＯＦＦ信号を 得る。

【０００９】

【作用】

上記直流式無励磁作動形電磁ブレーキの同時開閉式パワーモジュール用高速信 号検出回路のＯＮ信号は、三相全波整流回路と、抵抗およびツェナーダイオード を用いたカットオフ形定電圧回路から作られるので、立ち上がりが速く、かつ課 題を解決するための手段にも記するようにＯＦＦ信号も比較的速い。

【００１０】

【実施例】

以下本考案の実施例を添付図面にもとづいて説明する。図１の回路図は本考案 の実施例を示す直流式無励磁作動形電磁ブレーキの同時開閉式パワーモジュール 用高速信号検出回路である。

【００１１】 図２の回路図は本考案の直流式無励磁作動形電磁ブレーキの同時開閉式パワー モジュール用高速信号検出回路を組み込んだパワーモジュール２の実施例である 。

【００１２】 端子１０１から三相交流を通電すると、交流モータ１０２、パワーモジュール ２に通電される。ダイオード１１，１２，１３，１４，１５，１６により通電さ れた三相交流を全波整流し、その上限値が通電された三相交流電圧の１．４１倍 、下限値が上限値の０．８７倍の脈流を得る。

【００１３】 この脈流をツェナーダイオード１８，１９と電流制限抵抗１７によって直流信 号化し、ＭＯＳ−ＦＥＴ５２のゲート信号とする。ツェナーダイオード１９はツ ェナー電圧がＭＯＳ−ＦＥＴ５２を充分ＯＮするに足る電圧を有し、かつＭＯＳ −ＦＥＴ５２の最大定格電圧以下のものから選択される。またツェナーダイオー ド１８は、全波整流により得られた脈流の下限値からツェナーダイオード１９の ツェナー電圧を差し引いた電圧値より小さく、かつ通電された三相交流電圧の不 安定分を無視しうるに足る充分高いツェナー電圧を有するものから選択される。

【００１４】 ダイオード５１で半波整流された電流がブレーキコイル１０３に流れて、ブレ ーキを解くので交流モータ１０２は回転する。ダイオード１１はブレーキコイル １０３からの誘導電流を流すフリーホイルダイオードを兼ねる。

【００１５】 次に端子１０１からの三相交流を遮断すると、交流モータ１０２とパワーモジ ュール２への通電が遮断されるが、交流モータ１０２は慣性による回転と残留磁 束により発電する。この発電される電圧は除々に減衰するが、この発電電圧のピ ーク値がツェナーダイオード１８のツェナー電圧以下になると、ツェナーダイオ ード１９，抵抗２０，ＭＯＳ−ＦＥＴ５２への電圧供給が、ツェナーダイオード １８により遮断され、抵抗２０はツェナーダイオード１９とＭＯＳ−ＦＥＴ５２ に残留する電荷を速やかに放電しＭＯＳ−ＦＥＴ５２がＯＦＦする。従ってブレ ーキコイル１０３に流れていた電流も遮断されて、ブレーキを懸けるので交流モ ータ１０２は停止する。

【００１６】 （実施例１） 図１の直流式無励磁作動形電磁ブレーキの同時開閉式パワーモジュール用高速 信号検出回路１で、ツェナー電圧２００ボルトのツェナーダイオード１８とツェ ナー電圧１０ボルトのツェナーダイオード１９を選択し、電流制限抵抗１７とし て５０キロオーム、抵抗２０として２０キロオームを接続した。これにダイオー ド５１、バリスタ５３、ＭＯＳ−ＦＥＴ５２を接続し、図２のパワーモジュール ２を構成した。

【００１７】 （実施例２） 実施例１の直流式無励磁作動形電磁ブレーキの同時開閉式パワーモジュール用 高速信号検出回路１に、抵抗６１，６２，６４、コンデンサ６３、コンパレータ ＩＣ６６よりなるタイマー回路と、抵抗６７、トランジスタ６８、ツェナーダイ オード６９よりなる定電圧回路と、ＭＯＳ−ＦＥＴ７０、抵抗７１、ＭＯＳ−Ｆ ＥＴドライバー７２よりなるＭＯＳ−ＦＥＴスイッチ回路を付加し、図３のパワ ーモジュール２を構成した。コンパレータＩＣ６６はオープンコレクタ形の低消 費電力タイプのものを使用した。ダイオード６５はコンデンサ６３の放電用に付 設されたものである。

【００１８】 実施例１で、ＭＯＳ−ＦＥＴ５２のゲート漏れ電流は極めてわずかであるので 、ゲートに充電された後は、近似的に零とみなして差し支えない。三相全波整流 された脈流の上限値は約２８０ボルト、同下限値は約２４０ボルト、抵抗２０を 流れる電流は０．５ミリアンペア、ツェナーダイオード１９を流れる電流は０． ９ミリアンペア以下、電流制限抵抗１７とツェナーダイオード１８を流れる電流 は１．５ミリアンペア以下であり、電流量・発熱量ともに少なく、消費電力が極 めてわずかで、かつ応答性・安定性に優れた駆動性能が確認された。このモジュ ールの信頼性は極めて高く、１０００回の作動・制動確認前後の性能に全く異常 を生じなかった。

【００１９】 本考案実施例１の直流式無励磁作動形電磁ブレーキの同時開閉式パワーモジュ ール用高速信号検出回路を組み込んだパワーモジュール２の作動時における遅延 時間は、ツェナーダイオード１９のコンデンサと、ＭＯＳ−ＦＥＴ５２のゲート のコンデンサへの充電に要する時間であり、ＭＯＳ−ＦＥＴ５２の作動は従来の 交流リレーに比較して速い。

【００２０】 また直流式無励磁作動形電磁ブレーキの同時開閉式パワーモジュール用高速信 号検出回路を組み込んだパワーモジュール２の制動時における遅延時間は、交流 モータ１０２からの発電電圧がツェナーダイオード１８のツェナー電圧以下にな るまでの時間と、抵抗２０がツェナーダイオード１９とＭＯＳ−ＦＥＴ５２に残 留する電荷を放電しＭＯＳ−ＦＥＴ５２がＯＦＦするまでの時間である。

【００２１】 前者ツェナーダイオード１８のツェナー電圧は交流リレー８１の開放電圧に比 較して格段に高く、交流モータ１０２の発電電圧が比較的高電圧の時点でツェナ ーダイオード１８が、ツェナーダイオード１９，抵抗２０，ＭＯＳ−ＦＥＴ５２ への電流供給を遮断した直後に、後者抵抗２０がツェナーダイオード１９とＭＯ Ｓ−ＦＥＴ５２のゲートに残留する電荷を速やかに放電し、ＭＯＳ−ＦＥＴ５２ をＯＦＦするので交流リレー８１の接点８２を離すまでの遅延時間に比較して格 段に短い。

【００２２】 実施例２は実施例１に電磁ブレーキのアマチュア吸引時間を短くするための回 路を付加したものであるが、交流モータ１０２に通電するとほぼ同時にブレーキ コイル１０３に三相全波整流された電力を短時間通電することにより、電磁ブレ ーキのアマチュアの吸引時間を短くすることができる。これは特に大形の電磁ブ レーキの重いアマチュアの吸引時間を短くするために有効である。

【００２３】

【考案の効果】

以上のように本考案の直流式無励磁作動形電磁ブレーキの同時開閉式パワーモ ジュール用高速信号検出回路は、三相全波整流回路と、抵抗およびツェナーダイ オードを用いたカットオフ形定電圧回路を備え、この組み合わせにより交流モー タへの三相交流の通電・遮断を高速検出し、ＭＯＳ−ＦＥＴのスイッチングをす ることができ、作動・制動を速くできる。

【００２４】 また図３に示すような交流モータへの三相交流の通電直後、ブレーキコイル１ ０３に三相全波整流電流を流すためのタイマー回路の電源としての利用も可能で あり非常に優れた性能が確認された。

【００２５】 加えて本考案の回路では交流リレーが不要になること、スイッチング素子にＭ ＯＳ−ＦＥＴが選択できることで、電流量・発熱量ともに少なく消費電力が極め てわずかな構成をとることが可能となり、小電力用素子が使えることから薄形化 ・小形化が図れ、かつ樹脂モールド化にも適している。

【００２６】 また実施例で述べたモジュール２のＭＯＳ−ＦＥＴ５２の代わりに、ＩＧＢＴ ，高増幅度トランジスタを使用しても同様の効果が得られる。

【００２７】 さらにインバータを使用する場合においても、インバータ出力波形が正弦波も しくは疑似正弦波であるならば周波数に関わり無く働き、本考案の効果は同様に 得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の直流式無励磁作動形電磁ブレーキの同
時開閉式パワーモジュール用高速信号検出回路を示す電
気的回路図

【図２】本考案の直流式無励磁作動形電磁ブレーキの同
時開閉式パワーモジュール用高速信号検出回路を組み込
んだパワーモジュールを示す電気的回路図（１）

【図３】本考案の直流式無励磁作動形電磁ブレーキの同
時開閉式パワーモジュール用高速信号検出回路を組み込
んだパワーモジュールを示す電気的回路図（２）

【図４】従来の一般的な交流リレー式モータブレーキ駆
動用パワーモジュールを示す電気的回路図

【符号の説明】

１ パワーモジュール用高速信号検出回路 ２ パワーモジュール １０１ 端子 １０２ 交流モータ １０３ ブレーキコイル １１ ダイオード １２ ダイオード １３ ダイオード １４ ダイオード １５ ダイオード １６ ダイオード １７ 電流制限抵抗 １８ ツェナーダイオード １９ ツェナーダイオード ２０ 抵抗 ５１ ダイオード ５２ ＭＯＳ−ＦＥＴ ５３ バリスタ ５４ バリスタ ６１ 抵抗 ６２ 抵抗 ６３ コンデンサ ６４ 抵抗 ６５ ダイオード ６６ コンパレータＩＣ ６７ 抵抗 ６８ トランジスタ ６９ ツェナーダイオード ７０ ＭＯＳ−ＦＥＴ ７１ 抵抗 ７２ ＭＯＳ−ＦＥＴドライバー ８１ 交流リレー ８２ 交流リレー接点 ８３ ダイオード ８４ ダイオード

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】直流式無励磁作動形電磁ブレーキの同時開
   閉式パワーモジュールにおいて、三相全波整流回路と、
   カットオフ形定電圧回路を備え、この組み合わせにより
   三相交流の通電・遮断を高速に信号として検出する検出
   回路。