JP3455348B2 - 巻線形モータの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はクレーンの巻上げ
駆動などに用いられる巻線形モータの制御装置に関し、
特に巻線形モータの二次側の抵抗器の制御を改良し、作
業性および保守性を改善させるとともに巻線形モータの
損傷等を防止した巻線形モータの制御装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の巻線形モータの制御装置を
示す結線図であり、図において、Ｒ１、Ｓ１およびＴ１
は三相交流電源に接続される３個の端子である。１ａお
よび２ａは端子Ｒ１に接続された双方向性の半導体スイ
ッチ、１ｂおよび２ｂは端子Ｔ１に接続された双方向性
の半導体スイッチである。

【０００３】１０はたとえばクレーン（図示せず）の巻
上げ等の駆動源となる巻線形モータであり、巻線形モー
タ１０の一次側は、半導体スイッチ１ａおよび２ａを介
して端子Ｒ１に接続され、端子Ｓ１に直接に接続され、
且つ、半導体スイッチ１ｂおよび２ｂを介して端子Ｔ１
に接続されている。

【０００４】ｒ２、ｓ２およびｔ２は巻線形モータ１０
の二次側の端子であり、各端子ｒ２〜ｔ２には、抵抗器
１１、１２および１３の各一端がそれぞれ個別に接続さ
れている。各抵抗器１１〜１３の他端同士は互いに接続
され、各抵抗器１１〜１３によりスター結線が形成され
ている。

【０００５】２１は巻線形モータ１０の端子ｒ２と端子
ｓ２との間に接続された電磁開閉器の常開接点、３１は
巻線形モータ１０の端子ｓ２と端子ｔ２との間に接続さ
れた電磁開閉器の常開接点であり、これらの常開接点２
１および３１は、各端子ｒ２〜ｔ２間を開閉する。

【０００６】なお、図示しないが、巻線形モータ１０の
制御装置が設けられており、半導体スイッチ１ａ、１
ｂ、２ａおよび２ｂを開閉して巻線形モータ１０の給電
を制御するとともに、各電磁開閉器の常開接点２１〜２
５を開閉制御していることは言うまでもない。

【０００７】各抵抗器１１〜１３の中間点にはそれぞれ
複数のタップが引き出されており、ｔｒ２〜ｔｒ５は抵
抗器１１のタップ端子、ｔｓ２〜ｔｓ５は抵抗器１２の
タップ端子、ｔｔ２〜ｔｔ５は抵抗器１３のタップ端子
である。２２〜２５はタップ端子ｔｒ２〜ｔｒ５とｔｓ
２〜ｔｓ５との間に接続された電磁開閉器の常開接点、
３２〜３５はタップ端子ｔｓ２〜ｔｓ５とｔｔ２〜ｔｔ
５との間に接続された電磁開閉器の常開接点である。

【０００８】上記抵抗器１１〜１３、常開接点２１〜２
５および３１〜３５は、巻線形モータ１０の二次側の抵
抗値を多段階に変化させ、これにより、巻線形モータ１
０の速度を制御するように構成されている。ここで、電
磁開閉器の常開接点２１〜２５および３１〜３５のオン
オフ機能に着目すると、常開接点２１〜２５および３１
〜３５に代えて、半導体スイッチを採用することも考え
られる。

【０００９】しかしながら、巻線形モータ１０は、クレ
ーン等の運転条件により、二次側の発生電圧、電流およ
び周波数が大きく変化するので、図４内の各常開接点２
１〜２５および３１〜３５を単純に半導体スイッチに置
き換えるのみでは、半導体スイッチのオンオフ制御が非
常に複雑となり、逆に故障の原因にもなり得るので、半
導体スイッチの採用は実現されていないのが実情であ
る。

【００１０】次に、図４のように構成された従来の巻線
形モータの制御装置の動作について、クレーンを運転す
る場合を例にとって説明する。まず、クレーンの運転開
始前においては、図示したように、二次側の常開接点２
１〜２５および３１〜３５が全て開放されており、三相
交流電源側（一次側）の端子Ｒ１およびＴ１に接続され
た半導体スイッチ１ａ、１ｂ、２ａおよび２ｂもオフさ
れている。

【００１１】ここで、クレーンに上昇運転指令が与えら
れると、半導体スイッチ２ａおよび２ｂはオフのまま
で、半導体スイッチ１ａおよび１ｂのみがオンして、三
相交流電源が巻線形モータ１０の一次端子に印加され
る。また、抵抗器１１〜１３を巻線形モータ１０の二次
側に挿入して緩起動し、常開接点２１〜２５および３１
〜３５を、それぞれ、常開接点２５および３５側から順
に閉成して、二次側の抵抗値が順次小さくなるように制
御する。

【００１２】これにより、巻線形モータ１０の回転数が
上昇し、クレーンが全速運転駆動されるようになる。そ
の後、目標位置のやや手前の位置にクレーンが移動する
と、停止位置精度を上げるために、常開接点２１〜２５
および３１〜３５を順に開放して、二次側の抵抗値が順
次大きくなるように制御する。これにより、巻線形モー
タ１０の回転数が下降し、このブレーキ作用によってク
レーンは目標位置に停止する。

【００１３】次に、クレーンの巻上方向から巻下方向へ
の切り替えについて説明する。上述したように、クレー
ンが巻上方向に全速運転中の場合においては、一次側の
半導体スイッチ１ａおよび１ｂがオンされ、また、二次
側の電磁開閉器の常開接点２１〜２５および３１〜３５
が全てオンされている。

【００１４】この全速巻上げ運転状態において、クレー
ンを巻下方向（巻線形モータ１０を逆回転）に切り替え
るための運転切替指令を制御装置（図示せず）に与える
と、まず、半導体スイッチ１ａおよび１ｂがオフされ
る。このとき、半導体スイッチ２ａおよび２ｂはオフの
ままであり、巻線形モータ１０は、所定時間だけ無給電
状態となる。

【００１５】続いて、巻線形モータ１０の無給電状態の
間に、制動トルクを抑制するために、常開接点２１〜２
５および３１〜３５をオンからオフ（図示した状態）に
動作させ、抵抗器１１〜１３を巻線形モータ１０の二次
側に挿入する。その後、半導体スイッチ２ａおよび２ｂ
をオン動作させ、巻線形モータ１０の一次側に三相交流
電圧を印加し、逆相制動によってクレーンを急停止させ
る。停止後は、上述したように、通常のクレーン動作が
行われる。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従来の巻線形モータの
制御装置は上記のように構成されているので、巻線形モ
ータ１０の二次側の抵抗値を順次制御するように、抵抗
器１１〜１３のオンオフするために、多数の電磁開閉器
の常開接点２１〜２５および３１〜３５を用いているの
で、制御装置が複雑となるうえ、常開接点２１〜２５お
よび３１〜３５の結線の作業性が悪く、常開接点２１〜
２５および３１〜３５の保守を行うためにも多くの労力
を要するという問題点があった。

【００１７】また、たとえばクレーンの巻上方向または
巻下方向の切り替えるために、巻線形モータ１０の回転
方向を切り替える場合に、常開接点２１〜２５および３
１〜３５がオン故障していると、巻線形モータ１０の逆
相制動トルクが異常増大し、巻線形モータ１０に損傷を
与えるおそれがあるという問題点があった。

【００１８】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、結線等の作業性および保守性を
改善させた巻線形モータの制御装置を得ることを目的と
する。また、この発明は、回転方向の切り替えの際のス
イッチ部のオン故障を検出して巻線形モータの損傷を未
然に防止した巻線形モータの制御装置を得ることを目的
とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
る巻線形モータの制御装置は、巻線形モータの二次側に
発生する交流電圧を直流電圧に変換する整流手段と、整
流手段の一方の出力端子に一端が接続された抵抗器と、
抵抗器の中間点に設けられた複数のタップと、各タップ
と整流手段の他方の出力端子との間に挿入された半導体
スイッチ手段と、巻線形モータの給電を制御するととも
に、巻線形モータの運転条件に応じて半導体スイッチ手
段をオンオフ制御する制御手段と、整流手段の一方の出
力端子側に接近した抵抗器のタップと整流手段の他方の
出力端子との間に挿入されたコンデンサと、抵抗器の他
端と整流手段の他方の出力端子との間に流れる電流を検
出する電流検出手段と、電流検出手段からの電流検出信
号に基づいて半導体スイッチ手段のオン故障を検出する
オン故障検出部とを備え、制御手段は、巻線形モータを
逆相制動する直前に、巻線形モータの一次側への給電を
停止するとともに、半導体スイッチ手段を全てオフ状態
にし、所定時間経過後に巻線形モータの一次側への給電
により逆相制動を行い、オン故障検出部は、巻線形モー
タの逆相制動の開始後において、電流検出手段からの電
流検出信号がほぼ０を示す場合に、半導体スイッチ手段
のいずれかがオン故障と判断して故障検出信号を出力す
るものである。

【００２０】

【００２１】また、この発明の請求項２に係る巻線形モ
ータの制御装置は、請求項１において、故障検出信号
は、巻線形モータの一次側への給電を緊急停止するもの
である。

【００２２】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．以下、この発明の実施の形態１を図１お
よび図２を参照しながら説明する。図１はこの発明の実
施の形態１を示す結線図、図２はこの発明の実施の形態
１のオン故障検出動作を説明するための巻線形モータ１
０の二次側等化回路図である。

【００２３】図１において、Ｒ１〜Ｔ１、１ａ、１ｂ、
２ａ、２ｂ、１０およびｒ２〜ｔ２は前述（図４）と同
様のものである。また、１１１は前述の抵抗器１１に対
応しており、１２１〜１２５は前述の常開接点２１〜２
５に対応した半導体スイッチである。

【００２４】Ｍｒ２、Ｍｓ２およびＭｔ２は巻線形モー
タ１０内の二次巻線であり、二次巻線Ｍｒ２は端子ｒ２
に接続され、二次巻線Ｍｓ２は端子ｓ２に接続され、二
次巻線Ｍｔ２は、端子ｔ２に接続されている。

【００２５】１００は巻線形モータ１０の二次側端子ｒ
２〜ｔ２に接続された整流手段すなわち三相全波整流回
路であり、３対の整流素子１０１〜１０６により構成さ
れており、巻線形モータ１０の二次側の交流電圧を直流
電圧に変換している。三相全波整流回路１００の入力端
子は、巻線形モータ１０の二次側の端子ｒ２、ｓ２およ
びｔ２に接続されている。

【００２６】各整流素子対は、一方の整流素子の陰極
（カソード）と他方の整流素子の陽極（アノード）とが
接続され、整流素子対の各接続点（三相全波整流回路１
００の入力端子）は、各端子ｒ２〜ｔ２に個別に接続さ
れている。また、３個の整流素子対の各一端ずつが互い
に接続されて、三相全波整流回路１００の出力端子とな
っている。

【００２７】１１１は三相全波整流回路１００のカソー
ド側の出力端子に接続された単一の抵抗器であり、中間
点に複数のタップｔａ０〜ｔａ５が設けられている。１
５０は抵抗器１１１に直列接続された分流器であり、電
流検出手段として機能し、抵抗器電流ＩＲに対応した電
流検出信号Ｉｒを出力する。分流器１５０の他端は、三
相全波整流回路１００のアノード側の出力端子に接続さ
れている。したがって、直列接続された抵抗器１１１お
よび分流器１５０は、三相全波整流回路１００の一対の
出力端子間に接続されている。

【００２８】１２１〜１２５は二次側の半導体スイッチ
すなわちゲートターンオフサイリスタ（以下、ＧＴＯと
いう）であり、各ＧＴＯ１２１〜１２５の陽極（アノー
ド）は、抵抗器１１１に設けられた５つのタップｔａ１
〜ｔａ５にそれぞれ個別に接続され、陰極（カソード）
同士が互いに接続され、共通接続された陰極が三相全波
整流回路１００のアノード側の出力端子に接続されてい
る。各ＧＴＯ１２１〜１２５のゲートには、巻線形モー
タ１０の種々の運転条件に応じて、図示しない制御装置
からの制御信号が印加されるようになっている。

【００２９】１１０は三相全波整流回路１００から出力
される直流電圧を平滑するためのコンデンサであり、最
も三相全波整流回路１００に近接した（最も低抵抗値
側）抵抗器１１１のタップｔａ０と、三相全波整流回路
１００のアノード側の出力端子との間に接続されてい
る。なお、ここでは、二次側の半導体スイッチとしてＧ
ＴＯ１２１〜１２４を用いたが、ＩＧＢＴまたはトラン
ジスタ等を用いてもよい。

【００３０】２００は分流器１５０の出力端子に接続さ
れたオン故障検出部であり、抵抗器１１１の端部に流れ
る抵抗器電流ＩＲに基づいてＧＴＯ１２１〜１２４のオ
ン故障を検出する。

【００３１】オン故障検出部２００は、各入力端子に挿
入された抵抗器２０１および２０２と、分流器１５０の
出力端子から抵抗器電流ＩＲを検出する演算増幅器２０
３と、演算増幅器２０３の出力端子に挿入された抵抗器
２０４と、抵抗器２０４に流れる電流信号を故障検出信
号ＡＲに変換するフォトカプラ２０５と、故障検出信号
ＡＲを生成するための直流電源２０８および抵抗器２１
０とを備えている。

【００３２】また、フォトカプラ２０５は、一次側のフ
ォトダイオード２０５ａとフォトダイオード２０５ａに
光結合された二次側のフォトトランジスタ２０５ｂとか
ら構成されている。したがって、分流器１５０からの電
流検出信号Ｉｒは、オン故障検出部２００において、以
下のように故障検出信号ＡＲに変換される。

【００３３】すなわち、分流器１５０からオン故障検出
部２００に入力された一対の電流検出信号Ｉｒのうち、
陰極側の電流検出信号Ｉｒは、抵抗器２０１を介して、
演算増幅器２０３の非反転入力端子（＋）に印加され
る。また、陽極側の電流検出信号Ｉｒは、フォトダイオ
ード２０５ａのカソードに印加されるとともに、抵抗器
２０２を介して演算増幅器２０３の反転入力端子（−）
に印加される。

【００３４】こうして、電流検出信号は、演算増幅器２
０３の出力信号となり、さらに、抵抗器２０４を介し
て、フォトカプラ２０５内のフォトダイオード２０５ａ
のアノードに印加される。フォトダイオード２０５ａ
は、演算増幅器２０３の出力信号を光信号に変換してフ
ォトトランジスタ２０５ｂのベースに伝達する。

【００３５】このとき、フォトトランジスタ２０５ｂの
コレクタおよびエミッタ間には、抵抗器２１０を介して
直流電源２０８が直列接続されているので、フォトトラ
ンジスタ２０５ｂの出力信号が故障検出信号ＡＲとして
生成される。

【００３６】図２において、１００、１１０、１５０お
よび２００は図１内と同様のものである。また、１１１
ａおよび１１１ｂは図１内の抵抗器１１１に対応してお
り、１１１ａは入力端子からコンデンサ１１０までの抵
抗器部分、１１１ｂはコンデンサ１１０から出力端子ま
での抵抗器部分である。Ｖｃはコンデンサ１１０の両端
間に充電されるコンデンサ電圧、ＳＷはＧＴＯ１２１〜
１２５からなるＧＴＯ群、ＩＳはＧＴＯ群ＳＷに流れる
電流、ＩＲは抵抗器１１１に流れる電流である。

【００３７】次に、図１に示したこの発明の実施の形態
１の動作について、前述と同様に、クレーンの運転を例
にとって説明する。まず、クレーンの運転開始前におい
ては、二次側のＧＴＯ１２１〜１２５が全てオフしてお
り、一次側の半導体スイッチ１ａ、１ｂ、２ａおよび２
ｂもオフしている。

【００３８】ここで、クレーンに上昇運転指令が与えら
れると、半導体スイッチ１ａおよび１ｂがオンされて、
三相交流電源が巻線形モータ１０の一次側に印加される
ことにより、二次側に抵抗器１１１を挿入（ＧＴＯ１２
１〜１２５がオフ）した状態で緩起動する。続いて、Ｇ
ＴＯ１２１〜１２５を、ＧＴＯ１２５側から順にオンし
て、巻線形モータ１０の二次側の抵抗値が小さくなるよ
うにして巻線形モータ１０の回転数を上昇させ、クレー
ンを全速運転制御する。

【００３９】次に、上記全速運転制御における巻線形モ
ータ１０の二次側の電流の流れおよび回路動作について
説明する。ここでは、巻線形モータ１０の二次周波数の
１周期（２πラジアン）を、以下の６つのモード（１）
〜（６）に分割して、二次側での電流ループとしてそれ
ぞれ示す。

【００４０】なお、全てのＧＴＯ１２１〜１２５がオン
されても、最小抵抗値側のＧＴＯ１２１がオンすれば、
他のＧＴＯ１２２〜１２５には電流がほとんど流れない
ので、実質的に、ＧＴＯ１２１のみがオンした状態とな
る。

【００４１】（１）０〜π／３ラジアンの区間において
は、「巻線形モータ１０内の二次巻線Ｍｒ２→整流素子
１０１→抵抗器１１１→ＧＴＯ１２１→整流素子１０５
→二次巻線Ｍｓ２」というループで電流が流れる。 （２）π／３〜２π／３ラジアンの区間においては、
「二次巻線Ｍｒ２→整流素子１０１→抵抗器１１１→Ｇ
ＴＯ１２１→整流素子１０６→二次巻線Ｍｔ２」という
ループで電流が流れる。

【００４２】（３）２π／３〜πラジアンの区間におい
ては、「二次巻線Ｍｓ２→整流素子１０２→抵抗器１１
１→ＧＴＯ１２１→整流素子１０６→二次巻線Ｍｔ２」
というループで電流が流れる。 （４）π〜４π／３ラジアンの区間においては、「二次
巻線Ｍｓ２→整流素子１０２→抵抗器１１１→ＧＴＯ１
２１→整流素子１０４→二次巻線Ｍｒ２」というループ
で電流が流れる。

【００４３】（５）４π／３〜５π／３ラジアンの区間
においては、「二次巻線Ｍｔ２→整流素子１０３→抵抗
器１１１→ＧＴＯ１２１→整流素子１０４→二次巻線Ｍ
ｒ２」というループで電流が流れる。 （６）５π／３〜２πラジアンの区間においては、「二
次巻線Ｍｔ２→整流素子１０３→抵抗器１１１→ＧＴＯ
１２１→整流素子１０５→二次巻線Ｍｓ２」というルー
プで電流が流れる。

【００４４】このように、巻線形モータ１０の二次側を
三相全波整流回路１００により直流変換することによ
り、巻線形モータ１０の二次側から見た場合に、巻線形
モータ１０の二次巻線Ｍｒ２、Ｍｓ２およびＭｔ２に対
して、あたかも抵抗器１１１を直接介して接続した場合
とほぼ同様の作用となる。

【００４５】すなわち、巻線形モータ１０の二次側を三
相全波整流回路１００により整流して、抵抗器１１１に
直流電圧を加えることにより、従来（図４）の二次側が
交流の場合と同様に、巻線形モータ１０の二次側の抵抗
器１１１の制御を行うことができる。また、巻線形モー
タ１０の種々の運転条件と無関係に、単一の抵抗器１１
１と協動して、ＧＴＯ１２１〜１２５の制御が簡略化す
る。

【００４６】クレーンの全速運転制御が継続して、目標
位置のやや手前の位置にクレーンが移動すると、停止精
度を上げるためにＧＴＯ１２１〜１２５を順にオフにす
る。このように、抵抗器１１１の抵抗値が大きくなるよ
うに制御することにより、巻線形モータ１０の回転数を
下降させ、ブレーキ作用によってクレーンを停止させ
る。

【００４７】次に、図１の結線図および図２の等化回路
図とともに、図３のタイミングチャートを参照しなが
ら、クレーンの巻上方向から巻下方向に切り替える場合
の動作について説明する。いま、図３内の時刻ｔ₀にお
いて、クレーンが巻上方向に全速運転中の場合、順回転
駆動用の半導体スイッチ１ａおよび１ｂはオン状態、逆
回転駆動用の半導体スイッチ２ａおよび２ｂはオフ状態
であり、二次側のＧＴＯ１２１〜１２５は全てオンされ
ている。

【００４８】この状態で、時刻ｔ₁において、クレーン
を巻下方向に切り替える指令が発生すると、半導体スイ
ッチ１ａおよび１ｂがオフにされると同時に、ＧＴＯ１
２１〜１２５も全てオフされて、抵抗器１１１は、巻線
形モータ１０の二次側に挿入される。

【００４９】このとき、半導体スイッチ２ａおよび２ｂ
は、所定時間ｔｄだけオフ状態を維持しているので、三
相交流電源から巻線形モータ１０に対する給電が所定時
間ｔｄの間だけ断たれる。無給電中の所定時間ｔｄにお
いて、コンデンサ１１０は、抵抗器１１１を介して電荷
を放電し、これにより、図３内の時刻ｔ₂において、コ
ンデンサ電圧Ｖｃはほぼ０になる。

【００５０】また、時刻ｔ₂において、コンデンサ１１
０の放電が終了すると、抵抗器電流ＩＲもほぼ０にな
る。したがって、時刻ｔ₂において逆回転駆動用の半導
体スイッチ２ａおよび２ｂをオン動作させて、クレーン
の運転を巻下方向に切り替え、巻線形モータ１０の一次
側に三相交流電圧を印加する。

【００５１】ここで、時刻ｔ₂において半導体スイッチ
２ａおよび２ｂがオンされたときの動作について、さら
に詳細に説明する。逆回転駆動用の半導体スイッチ２ａ
および２ｂがオンされると、図２内の三相全波整流回路
１００に給電が行われる。このとき、コンデンサ１１０
の充電電荷はほぼ０であり、また、ＧＴＯ１２１〜１２
５は全てオフ状態であるので、抵抗器１１１に流れる抵
抗器電流ＩＲは、以下のように決定される。

【００５２】すなわち、三相全波整流回路１００から抵
抗器１１１に供給された電流は、まず、抵抗器１１１ａ
（タップｔａ０）を通してコンデンサ１１０に電荷（コ
ンデンサ電圧Ｖｃ）を蓄積した後、抵抗器１１１ｂを通
して図３のように流れる。したがって、抵抗器電流ＩＲ
は、以下の式（１）により表わされる。

【００５３】ＩＲ＝Ｖｃ／Ｒｂ …（１）

【００５４】但し、式（１）において、Ｒｂは抵抗値部
分１１１ｂの抵抗値である。こうして、図３内の時刻ｔ
₂から、式（１）にしたがう抵抗器電流ＩＲが抵抗器１
１１に流れ始め、これにより、分流器１５０の両端に電
圧が発生する。この電圧値は、電流検出信号Ｉｒとして
オン故障検出部２００に入力され、このうち陰極側の電
流検出信号Ｉｒは、抵抗器２０１を介して演算増幅器２
０３の非反転入力端子に印加され、非反転電圧増幅され
る。

【００５５】また、演算増幅器２０３の出力信号は、抵
抗器２０４を介してフォトダイオード２０５ｄのアノー
ドに印加され、ダイオード２０５ａに電流が流れる。こ
れにより、フォトカプラ２０５内のフォトトランジスタ
２０５ｂがオン動作し、直流電源２０８から抵抗器２１
０を介して電流が流れるので、フォトトランジスタ２０
５ｂのコレクタ端子電圧（故障検出信号ＡＲ）は、直流
電源２０８の電圧値からほぼ０に降下する。

【００５６】このような電圧値０（ローレベル）の故障
検出信号ＡＲは、ＧＴＯ１２１〜１２５が全てオフ状態
の場合に生じるので、正常信号として送出される。した
がって、半導体スイッチ２ａおよび２ｂのオン状態を継
続して、巻線形モータ１０の一次側に三相交流電圧を印
加し続け、前述と同様に、逆相制動によってクレーンを
急停止させた後、通常のクレーン動作を行う。

【００５７】以上のように、巻線形モータ１０の二次側
に発生する交流電圧を直流電圧に変換する三相全波整流
回路１００と、三相全波整流回路１００の直流出力端子
に接続された単一の抵抗器１１１と、抵抗器１１１のタ
ップｔａ１〜ｔａ５をオンオフ制御するＧＴＯ１２１〜
１２５とを設け、電磁開閉器の常開接点２１〜２５（図
４参照）の代わりにＧＴＯ１２１〜１２５（無接点の半
導体スイッチ手段）により制御装置を構成することによ
り、二次側抵抗値切替部の結線作業性および保守性を改
善することができる。

【００５８】すなわち、巻線形モータ１０の二次側に出
力される交流電圧を、三相全波整流回路１００で整流す
ることにより、周波数とは無関係な直流電圧に変換され
るので、ＧＴＯ１２１〜１２５（半導体スイッチ手段）
の制御は容易となる。

【００５９】次に、ＧＴＯ１２１〜１２５のオン故障発
生時の保護作用について説明する。いま、ＧＴＯ１２１
〜１２５のいずれかがオン（導通）故障したときに、時
刻ｔ₂において半導体スイッチ２ａおよび２ｂを投入し
たとする。このとき、図２の等化回路において、「三相
全波整流回路１００のカソード→抵抗器１１１→オン故
障中のＧＴＯに対応したタップ→ＧＴＯ群ＳＷのうちの
オン故障したＧＴＯ→三相全波整流回路１００のアノー
ド」というループが形成され、ＧＴＯ１２１〜１２５の
いずれかに、オン故障によるスイッチ導通電流ＩＳが流
れる。

【００６０】したがって、分流器１５０に抵抗器電流Ｉ
Ｒが流れなくなり（図３内の一点鎖線参照）、分流器１
５０の端子電圧（電流検出信号Ｉｒ）は０レベルのまま
となる。この結果、抵抗器２０１を介して演算増幅器２
０３に入力される電圧値も０となり、フォトダイオード
２０５ａはオフ状態を維持し、フォトトランジスタ２０
５ｂもオフ状態を維持する。

【００６１】このとき、フォトトランジスタ２０５ｂの
コレクタ端子電圧すなわち故障検出信号ＡＲは、直流電
源２０８の電圧のままのハイレベルを示し、異常信号と
して送出される。ハイレベルの故障検出信号ＡＲは、一
次側の半導体スイッチ１ａ、１ｂ、２ａおよび２ｂを全
てオフにして巻線形モータ１０の給電を遮断し、ブレー
キ（図示せず）を作動して、クレーンを緊急停止させ
る。

【００６２】以上のように、図１および図２に示したこ
の発明によれば、三相全波整流回路１００の出力端子に
接続されたコンデンサ１１０と、抵抗器１１１に流れる
電流ＩＲを検出する分流器１５０（電流検出手段）と、
ＧＴＯ１２１〜１２５のオン故障を検出するオン故障検
出部２００とを設け、巻線形モータ１０を逆相制動する
直前（時刻ｔ₁）に一次側の半導体スイッチ１ａ、１
ｂ、２ａおよび２ｂを全てオフにする。

【００６３】その後、コンデンサ電圧Ｖｃがほぼ０にな
った時点（時刻ｔ₂）で、逆回転用の半導体スイッチ２
ａおよび２ｂをオンさせて逆相制動を開始したとき、Ｇ
ＴＯ１２１〜１２５がオフ状態であるにもかかわらず、
分流器１５０の電流検出信号Ｉｒ（抵抗器電流ＩＲ）が
ほぼ０を示す場合に、ＧＴＯ１２１〜１２５のオン故障
状態と判断して故障検出信号ＡＲを出力する。

【００６４】したがって、前述の効果に加え、クレーン
の巻上方向または巻下方向の切り替えの際のＧＴＯ１２
１〜１２５（二次側の半導体スイッチ手段）のオン故障
を検出することができ、オン故障検出時に緊急給電停止
等の措置により、巻線形モータ１０の損傷を未然に防止
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１を示す結線図であ
る。

【図２】 この発明の実施の形態１による逆相制動時の
動作を説明するための図１の等価回路図である。

【図３】 この発明の実施の形態１による逆相制動時の
動作を説明するためのタイミングチャートである。

【図４】 従来の巻線形モータの制御装置を示す結線図
である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ 一次側の半導体スイッチ、１
０ 巻線形モータ、１００ 三相全波整流回路、１１０
コンデンサ、１１１ 抵抗器、１２１〜１２５ ＧＴ
Ｏ（二次側の半導体スイッチ手段）、１５０ 分流器
（電流検出手段）、２００ オン故障検出部、ＡＲ 故
障検出信号、ＩＲ 抵抗器電流、Ｉｒ 電流検出信号、
Ｒ１、Ｓ１、Ｔ１ 一次側の端子、ｒ２、ｓ２、ｔ２
二次側の端子、ｔａ０〜ｔａ５ タップ、ｔｄ 所定時
間。

フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭54−93733（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 5/28 - 5/44 H02P 7/36 - 7/66

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 巻線形モータの二次側に発生する交流電
   圧を直流電圧に変換する整流手段と、 前記整流手段の一方の出力端子に一端が接続された抵抗
   器と、 前記抵抗器の中間点に設けられた複数のタップと、 前記各タップと前記整流手段の他方の出力端子との間に
   挿入された半導体スイッチ手段と、 前記巻線形モータの給電を制御するとともに、前記巻線
   形モータの運転条件に応じて前記半導体スイッチ手段を
   オンオフ制御する制御手段と、 前記整流手段の一方の出力端子側に接近した前記抵抗器
   のタップと前記整流手段の他方の出力端子との間に挿入
   されたコンデンサと、 前記抵抗器の他端と前記整流手段の他方の出力端子との
   間に流れる電流を検出する電流検出手段と、 前記電流検出手段からの電流検出信号に基づいて前記半
   導体スイッチ手段のオン故障を検出するオン故障検出部
   と を備え、 前記制御手段は、前記巻線形モータを逆相制動する直前
   に、前記巻線形モータの一次側への給電を停止するとと
   もに、前記半導体スイッチ手段を全てオフ状態にし、所
   定時間経過後に前記巻線形モータの一次側への給電によ
   り逆相制動を行い、 前記オン故障検出部は、前記巻線形モータの逆相制動の
   開始後において、前記電流検出手段からの電流検出信号
   がほぼ０を示す場合に、前記半導体スイッチ手段のいず
   れかがオン故障と判断して故障検出信号を出力する こと
   を特徴とする巻線形モータの制御装置。
2. 【請求項２】 前記故障検出信号は、前記巻線形モータ
   の一次側への給電を緊急停止することを特徴とする請求
   項１に記載の巻線形モータの制御装置。