JP3432516B2 - 電動制動装置を有する電動機 - Google Patents
電動制動装置を有する電動機Info
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- H02P3/12—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing a dc motor by short-circuit or resistive braking
Description
【発明の詳細な説明】
従来技術
本発明は電動制御装置及び制御部を有する電動機に関
する。この制御部は電力制御素子を介して電動機電流な
いしは前記電動機の回転数を制御する。ドイツ特許第35
39841号明細書から、すでに直巻電動機のための制動装
置が公知である。この制動装置では、制動動作時に界磁
巻線は極性を切り換えられ、この界磁巻線は半導体スイ
ッチを介して電機子に直列に接続されている。電動機動
作時には、これとは反対に電力半導体は事実上動作しな
い。というのも、この電力半導体は電動機から独立した
電流回路を形成しているからである。電動機の回転数制
御を行うには、別の電力制御素子を有する制御部が必要
である。2つ電力制御素子が使われるので、この電動機
の電動機動作及び制動動作のための回路コストは比較的
高くなる。
する。この制御部は電力制御素子を介して電動機電流な
いしは前記電動機の回転数を制御する。ドイツ特許第35
39841号明細書から、すでに直巻電動機のための制動装
置が公知である。この制動装置では、制動動作時に界磁
巻線は極性を切り換えられ、この界磁巻線は半導体スイ
ッチを介して電機子に直列に接続されている。電動機動
作時には、これとは反対に電力半導体は事実上動作しな
い。というのも、この電力半導体は電動機から独立した
電流回路を形成しているからである。電動機の回転数制
御を行うには、別の電力制御素子を有する制御部が必要
である。2つ電力制御素子が使われるので、この電動機
の電動機動作及び制動動作のための回路コストは比較的
高くなる。
発明の利点
請求項1の特徴部分記載の構成を有する本発明の電動
機は、従来技術に対して以下のような利点を有する。す
なわち、電動機動作時にも制動動作時にも同一電力制御
素子が使用できる。特に有用な点は、電力制御素子を2
重に使用することによって、回路コストを削減できるだ
けでなく、もう1つ別の冷却体を必要としない、という
点である。冷却体は、通常は場所を大きくとり、それゆ
え望ましいものではない。
機は、従来技術に対して以下のような利点を有する。す
なわち、電動機動作時にも制動動作時にも同一電力制御
素子が使用できる。特に有用な点は、電力制御素子を2
重に使用することによって、回路コストを削減できるだ
けでなく、もう1つ別の冷却体を必要としない、という
点である。冷却体は、通常は場所を大きくとり、それゆ
え望ましいものではない。
従属請求項記載の手段によって、請求項1記載の電動
機の有利な改良実施形態が可能である。特に有利な点
は、電力制御素子が制動動作時に磁界形成のための励磁
電流を制御する点である。電力制御素子の制御入力側を
介して、制動電流の経過を制御できるようにすると有利
である。この事により、所定の励磁電流曲線の経過も制
御できるので特に有利である。これを、位相制御部によ
って行うと有利である。この位相制御部は、もともと電
動機動作時に回転数制御のために設けられている。
機の有利な改良実施形態が可能である。特に有利な点
は、電力制御素子が制動動作時に磁界形成のための励磁
電流を制御する点である。電力制御素子の制御入力側を
介して、制動電流の経過を制御できるようにすると有利
である。この事により、所定の励磁電流曲線の経過も制
御できるので特に有利である。これを、位相制御部によ
って行うと有利である。この位相制御部は、もともと電
動機動作時に回転数制御のために設けられている。
制動電流制御部によって、電動機の制動時間を、場合
によってその電動機に接続している切削工具又は鋸工具
について予め定めることができる。例えば丸鋸、剪定バ
サミ、又は芝刈り機においては、使用者の負傷の危険性
を少なくするために、作動中の工具の非常に急速な制動
が望ましい。
によってその電動機に接続している切削工具又は鋸工具
について予め定めることができる。例えば丸鋸、剪定バ
サミ、又は芝刈り機においては、使用者の負傷の危険性
を少なくするために、作動中の工具の非常に急速な制動
が望ましい。
さらに有利なのは、制御部が制動電流測定手段を有す
ることである。この測定手段のおかげで、有利には、励
磁電流を予め定められた曲線に適合させることができる
か、又は一定に保持することができる。制動電流の一定
保持は、高電流ピークを制動過程開始において回避する
ために、できれば全制動過程にわたって行われるのが望
ましい。この高電流ピークは、甚だしいブラシスパーク
を引き起こし、このブラシスパークはカーボンの不均一
で過大な損耗の原因となる。従って、電動機又は手持ち
電動工具は、比較的適正に制動される。
ることである。この測定手段のおかげで、有利には、励
磁電流を予め定められた曲線に適合させることができる
か、又は一定に保持することができる。制動電流の一定
保持は、高電流ピークを制動過程開始において回避する
ために、できれば全制動過程にわたって行われるのが望
ましい。この高電流ピークは、甚だしいブラシスパーク
を引き起こし、このブラシスパークはカーボンの不均一
で過大な損耗の原因となる。従って、電動機又は手持ち
電動工具は、比較的適正に制動される。
さらに有利なのは、以下のような第1の切換スイッチ
が使用されることである。すなわち、この第1の切換ス
イッチは、電動機動作時には電動機電流を電力制御素子
を介して導き、そして制動動作時には界磁巻線又はこの
界磁巻線の部分の極性を切り換えるので、励磁電流は制
動磁界を形成できる。
が使用されることである。すなわち、この第1の切換ス
イッチは、電動機動作時には電動機電流を電力制御素子
を介して導き、そして制動動作時には界磁巻線又はこの
界磁巻線の部分の極性を切り換えるので、励磁電流は制
動磁界を形成できる。
界磁巻線の過負荷を避けるために、さらに電流制限抵
抗を励磁電流回路に接続するように構成されている。同
様に、制動過程のために電機子回路に制動抵抗を接続す
ることができる。このようにして、励磁電流と制動電流
とを別々に調整できる。
抗を励磁電流回路に接続するように構成されている。同
様に、制動過程のために電機子回路に制動抵抗を接続す
ることができる。このようにして、励磁電流と制動電流
とを別々に調整できる。
この電動機の有利な用途は、手持ち電動工具に使用す
ることである。手持ち電動工具においては、負傷の危険
性を少なくするために、使用中の工具は、できるだけ急
速に制動されるべきである。このことは、有利には、
鋸、研磨機、芝刈り機等々において所望される。
ることである。手持ち電動工具においては、負傷の危険
性を少なくするために、使用中の工具は、できるだけ急
速に制動されるべきである。このことは、有利には、
鋸、研磨機、芝刈り機等々において所望される。
図面
本発明の図示の実施例について、以下に詳しく説明す
る。図1は第1の実施例のブロック線図である。図2は
第2の実施例の1部分のブロック線図である。
る。図1は第1の実施例のブロック線図である。図2は
第2の実施例の1部分のブロック線図である。
実施例の説明
図1は、直列接続された電機子1、第1の界磁コイル
2、及び第2の界磁コイル3を有する電動機を示す。第
1の界磁コイル2と電機子2との間に第1の切換スイッ
チ13が接続されており、この第1の切換スイッチ13にお
いて電動機動作時に接点6、8は閉じられている。第2
の界磁コイル3は、電力制御素子4、有利にはトライア
ック又はサイリスタを介して電源端子Nに接続されてい
る。第1の界磁巻線2は、もう1つの電源端子Pに接続
されている。電力制御素子4の制御入力側は、制御部5
に接続されている。この制御部5は、一方で同様に電源
回路のN導線に接続されている。制御部5は、さらに測
定された実際値回転数nIと目標値回転数nSのための入力
側を有する。他方で制御部5は、第2の切換スイッチ14
に接続されている。この第2の切換スイッチ14は、電動
機動作時には閉じた接点9、11を介して、電機子1の電
圧を検出する。制動動作時には、接点9、10が閉じら
れ、この結果制動抵抗15が電機子1に並列に接続され
る。制動抵抗15としてダイオードを使用すると有利であ
る。このダイオードは半波しか通さないので、制動電流
を整流する。他方で、制動抵抗15が抵抗15の場合には、
以下のような利点を有する。すなわち制御素子4(トラ
イアック)が短絡した場合、ヒューズとして作用する。
この場合、励磁電流及び制動電流に合わせて制動抵抗15
の回路定数を決めればよい。第2の切換スイッチ14の接
点9、11が開いているので、制御部5の制御入力側は信
号を受信しない。それ故、制御部5は電動機動作状態か
制動動作状態かをすぐに識別できる。
2、及び第2の界磁コイル3を有する電動機を示す。第
1の界磁コイル2と電機子2との間に第1の切換スイッ
チ13が接続されており、この第1の切換スイッチ13にお
いて電動機動作時に接点6、8は閉じられている。第2
の界磁コイル3は、電力制御素子4、有利にはトライア
ック又はサイリスタを介して電源端子Nに接続されてい
る。第1の界磁巻線2は、もう1つの電源端子Pに接続
されている。電力制御素子4の制御入力側は、制御部5
に接続されている。この制御部5は、一方で同様に電源
回路のN導線に接続されている。制御部5は、さらに測
定された実際値回転数nIと目標値回転数nSのための入力
側を有する。他方で制御部5は、第2の切換スイッチ14
に接続されている。この第2の切換スイッチ14は、電動
機動作時には閉じた接点9、11を介して、電機子1の電
圧を検出する。制動動作時には、接点9、10が閉じら
れ、この結果制動抵抗15が電機子1に並列に接続され
る。制動抵抗15としてダイオードを使用すると有利であ
る。このダイオードは半波しか通さないので、制動電流
を整流する。他方で、制動抵抗15が抵抗15の場合には、
以下のような利点を有する。すなわち制御素子4(トラ
イアック)が短絡した場合、ヒューズとして作用する。
この場合、励磁電流及び制動電流に合わせて制動抵抗15
の回路定数を決めればよい。第2の切換スイッチ14の接
点9、11が開いているので、制御部5の制御入力側は信
号を受信しない。それ故、制御部5は電動機動作状態か
制動動作状態かをすぐに識別できる。
実際値回転数が、直接には検出できない場合には、電
機子電圧を電動機動作時に制御量として利用してもよい
(接点9/11が閉じている時)。
機子電圧を電動機動作時に制御量として利用してもよい
(接点9/11が閉じている時)。
第1の切換スイッチ13の接点6、7が閉じている第2
の切換位置の場合には、この第2の接点6、7は電流制
限抵抗12を介して同様に電機子1に並列接続されてい
る。この電流制限抵抗12は所定の値、有利には零オーム
でもよい。
の切換位置の場合には、この第2の接点6、7は電流制
限抵抗12を介して同様に電機子1に並列接続されてい
る。この電流制限抵抗12は所定の値、有利には零オーム
でもよい。
制御部5は位相制御部として構成され、例えばドイツ
特許第3739623号明細書から公知である。しかし、電力
制御素子4に適する制御部5であれば、その他のどんな
制御部を使用してもよい。
特許第3739623号明細書から公知である。しかし、電力
制御素子4に適する制御部5であれば、その他のどんな
制御部を使用してもよい。
次に、この回路装置の動作を説明する。電動機動作時
には、第1の切換スイッチ13の接点6、8は閉じられて
おり、同様に第2の切換スイッチ14の接点9、11も閉じ
られている。電動機には端子P,Nを介して電源電圧Uが
印加される。すると電流は、第1の界磁巻線2、電機子
1、第2の界磁巻線3そして電力制御素子4を介して、
第2の電源端子Nに流れてくる。制御部5によって、回
転数が調整される。この回転数は目標値回転数入力側nS
を介して、例えばある制御素子によって予め定められて
いる。実際値回転数は、例えば電動機軸のタコジェネレ
ータを介して検出され、制御部5の実際値回転数入力側
nIに供給される。この結果、この制御部は目標値/実際
値の比較を行うことができる。この定常電動機動作はそ
れ自体周知のものである。その他に、制御部5は第2の
切換スイッチ14の閉じている接点9、11を介して電機子
電圧を検出し、これによって電動機動作状態か、制動動
作状態かの情報を得るのである。
には、第1の切換スイッチ13の接点6、8は閉じられて
おり、同様に第2の切換スイッチ14の接点9、11も閉じ
られている。電動機には端子P,Nを介して電源電圧Uが
印加される。すると電流は、第1の界磁巻線2、電機子
1、第2の界磁巻線3そして電力制御素子4を介して、
第2の電源端子Nに流れてくる。制御部5によって、回
転数が調整される。この回転数は目標値回転数入力側nS
を介して、例えばある制御素子によって予め定められて
いる。実際値回転数は、例えば電動機軸のタコジェネレ
ータを介して検出され、制御部5の実際値回転数入力側
nIに供給される。この結果、この制御部は目標値/実際
値の比較を行うことができる。この定常電動機動作はそ
れ自体周知のものである。その他に、制御部5は第2の
切換スイッチ14の閉じている接点9、11を介して電機子
電圧を検出し、これによって電動機動作状態か、制動動
作状態かの情報を得るのである。
制動動作のために電動機は電源によって他励磁され
る。制動動作時のスイッチ切り換えの場合、第1の切換
スイッチ13の接点6、7(一点鎖線)ないし第2の切換
スイッチ14の接点9、10(一点鎖線)が閉じられる。す
ると励磁電流は、電源端子Pから第1の磁界巻線2、場
合によっては電流制限抵抗12、第2の界磁巻線3ならび
に電力制御素子4を介して流れる。励磁電流によって制
動トルク形成のための磁界が発生する。さらに、電機子
1、制動抵抗15ならびに接点9、10を介して制動電流が
流れる。この制動電流は実質的に制動抵抗15によって定
められる。制御部は、接点9、11が開いたことによって
制動動作に切り換えられたことを識別する。するとこの
制御部は、電力制御素子に対して励磁電流を設定するよ
う制御する。その結果所定の制動トルクが調整される。
励磁電流は、制動の場合には脈動する直流電流であり、
有利には各々の第2の半波がマイクロコンピュータによ
ってトリガされる。励磁電流の値、そしてこの励磁電流
の所定の経過(励磁電流を一定に保持することもでき
る)は、ここには図示されていないメモリに記憶されて
いる。最も簡単な場合では、コンパレータを使用しても
よい。このコンパレータは励磁電流の目標値を設定す
る。また、ここには図示されていない時限素子、例えば
単安定マルチバイブレータが設けられ、この時限素子に
よって最大制動時間が調整される。制動時間は、電動機
が確実に停止するように選択される。それに応じて、最
大励磁電流または制動電流のための相応の電圧(この電
圧は、ここには図示されていないタコジェネレータで検
出できる。)を所定の時間に設定してもよい。この設定
時間が経過した後で、界磁コイル2、3に流れる電流は
遮断され、その結果励磁されなくなるために、制動作用
が低下する。
る。制動動作時のスイッチ切り換えの場合、第1の切換
スイッチ13の接点6、7(一点鎖線)ないし第2の切換
スイッチ14の接点9、10(一点鎖線)が閉じられる。す
ると励磁電流は、電源端子Pから第1の磁界巻線2、場
合によっては電流制限抵抗12、第2の界磁巻線3ならび
に電力制御素子4を介して流れる。励磁電流によって制
動トルク形成のための磁界が発生する。さらに、電機子
1、制動抵抗15ならびに接点9、10を介して制動電流が
流れる。この制動電流は実質的に制動抵抗15によって定
められる。制御部は、接点9、11が開いたことによって
制動動作に切り換えられたことを識別する。するとこの
制御部は、電力制御素子に対して励磁電流を設定するよ
う制御する。その結果所定の制動トルクが調整される。
励磁電流は、制動の場合には脈動する直流電流であり、
有利には各々の第2の半波がマイクロコンピュータによ
ってトリガされる。励磁電流の値、そしてこの励磁電流
の所定の経過(励磁電流を一定に保持することもでき
る)は、ここには図示されていないメモリに記憶されて
いる。最も簡単な場合では、コンパレータを使用しても
よい。このコンパレータは励磁電流の目標値を設定す
る。また、ここには図示されていない時限素子、例えば
単安定マルチバイブレータが設けられ、この時限素子に
よって最大制動時間が調整される。制動時間は、電動機
が確実に停止するように選択される。それに応じて、最
大励磁電流または制動電流のための相応の電圧(この電
圧は、ここには図示されていないタコジェネレータで検
出できる。)を所定の時間に設定してもよい。この設定
時間が経過した後で、界磁コイル2、3に流れる電流は
遮断され、その結果励磁されなくなるために、制動作用
が低下する。
さらに制動過程の持続時間をタコジェネレータを用い
て検出し、これを用いて制動電流を制御するように構成
されている。
て検出し、これを用いて制動電流を制御するように構成
されている。
本発明の別の実施形態では、制動抵抗15を介して、制
動電流の尺度となる電圧を測定するように構成される。
この構成によって、制動電流を、励磁電流によって非常
に簡単に制御することができる。制動電流の測定は、非
対称に2つの界磁コイルが接続された場合に、つまり、
図2のように電機子1と界磁コイル2、3との間に電力
制御素子4が接続される場合に、非常に簡単である。
動電流の尺度となる電圧を測定するように構成される。
この構成によって、制動電流を、励磁電流によって非常
に簡単に制御することができる。制動電流の測定は、非
対称に2つの界磁コイルが接続された場合に、つまり、
図2のように電機子1と界磁コイル2、3との間に電力
制御素子4が接続される場合に、非常に簡単である。
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フロントページの続き
(56)参考文献 実開 昭52−134013(JP,U)
西独国特許出願公開2842145(DE,
A1)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
H02P 3/12
Claims (9)
- 【請求項1】電動制動装置を有する電動機であって、電
動機の主電流回路に接続された電力制御素子は直列に接
続されており、制御部を有し、電動機の電機子のための
第1の切換スイッチを有し、 前記制御部は、前記電力制御素子の1つの入力側と接続
され、電動機動作時にも又は制動動作時にも、電動機電
流又は電動機電圧を前記と同一の電力制御素子を介して
制御する電動機において、 第1の切換スイッチ(13)が、第1の界磁巻線(2)と
電機子(1)との間に接続されており、制動動作時に当
該第1の切換スイッチ(13)により、第1の界磁巻線
(2)が電機子(1)から切り離されて励磁電流回路
(3、4、6、7、2)に直列に接続され、 電動機の電機子(1)に第2の切換スイッチ(14)が並
列に接続され、該第2の切換スイッチ(14)の第1の接
点(9、10)と電機子(1)によって形成された電流回
路は、電動機動作時には遮断され、制動動作時には閉成
され、 第2の切換スイッチ(14)は、もう1つの接点(9、1
1)を有し、該接点によって、電動機動作時には制御部
(5)の制御入力側が電源端子(P)に接続され、制動
動作時にはこの接続が遮断されることを特徴とする電動
機。 - 【請求項2】制御部(5)は、位相制御の方式に従って
構成され、制動動作時には電動機の励磁電流を電力制御
素子(4)の制御入力側を介して制御することを特徴と
する請求項1記載の電動機。 - 【請求項3】制御部(5)は、制動電流を所定の励磁電
流経過に従って制御することを特徴とする請求項2記載
の電動機。 - 【請求項4】制御部(5)は、制動電流を所定の最大制
動時間の間に制御することを特徴とする請求項2又は3
記載の電動機。 - 【請求項5】制御部(5)は、制動電流測定手段を有す
ることを特徴とする請求項1から4のうちのいずれか1
項記載の電動機。 - 【請求項6】制御部(5)は制動電流を検出し、該制動
電流を励磁電流の調整によって一定に保持することを特
徴とする請求項5記載の電動機。 - 【請求項7】励磁電流回路(3、4、6、7、2)に
は、電流制限抵抗(12)が接続できることを特徴とする
請求項1記載の電動機。 - 【請求項8】電機子電流回路(1、10、9、8)には、
制動抵抗(15)が接続されることを特徴とする請求項1
又は7記載の電動機。 - 【請求項9】電動機を、手持ち電動工具、例えば鋸、研
磨機又は芝刈り機等々に使用することを特徴とする請求
項1から8までのうちのいずれか1項記載の電動機。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4333294.3 | 1993-09-30 | ||
DE4333294A DE4333294A1 (de) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | Elektromotor mit elektrodynamischer Bremse |
PCT/DE1994/001147 WO1995009477A1 (de) | 1993-09-30 | 1994-09-28 | Elektromotor mit elektrodynamischer bremse |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09503376A JPH09503376A (ja) | 1997-03-31 |
JP3432516B2 true JP3432516B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=6499045
Family Applications (1)
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