JP6704533B1 - Electromagnetic braking device and hoisting machine - Google Patents
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Abstract
この発明は、制動指令から制動開始までの時間を短縮できる電磁ブレーキ装置および巻上機を得る。この発明による電磁ブレーキ装置は、可動子と、ヨークと、上記可動子と上記ヨークとの間に設置され、上記可動子を上記ヨークから離す方向に押す制動バネと、上記ヨークに配置されて、上記制動バネのばね力に抗して上記可動子を磁気吸引する複数のコイルと、制動解除時には、上記複数のコイルのそれぞれに同じ向きの電流を通電し、制動開始時には、上記複数のコイルのなかの一部のコイルに、制動解除時に通電されていた電流と逆向きの電流を通電し、残るコイルへの通電を停止する制御部と、を備える。The present invention provides an electromagnetic brake device and a hoisting machine that can reduce the time from the braking command to the start of braking. An electromagnetic brake device according to the present invention is provided with a mover, a yoke, a braking spring that is installed between the mover and the yoke, presses the mover in a direction away from the yoke, and is disposed on the yoke, A plurality of coils that magnetically attract the mover against the spring force of the braking spring, and a current of the same direction is applied to each of the plurality of coils when the brake is released, and a current of the plurality of coils is supplied when the braking is started. A control unit that supplies a current in the opposite direction to the current that has been supplied when the braking is released to a part of the coils and stops the supply of power to the remaining coils.
Description
この発明は、電磁ブレーキ装置および当該電磁ブレーキ装置を備えた巻上機に関するものである。 The present invention relates to an electromagnetic brake device and a hoisting machine including the electromagnetic brake device.
従来の電磁ブレーキ装置は、ロータと一体に回転するブレーキディスクと、このブレーキディスクの軸方向の一側に設けられた固定プレートと、軸方向にブレーキディスクを挟んで固定プレートと相対して、かつ軸方向に移動可能に設けられた磁性板と、磁性板をブレーキディスク側に押し付けるバネ部材と、磁性板をバネ部材の押付力に抗して電磁吸引するコイルと、コイルを固定するヨークと、を備え、コイルは、径の異なる環状の2つのコイルを互いに離して同心状に配置した内外2重コイルとしていた(例えば、特許文献1参照)。 A conventional electromagnetic brake device includes a brake disc that rotates integrally with a rotor, a fixed plate provided on one side in the axial direction of the brake disc, and a fixed plate sandwiching the brake disc in the axial direction, and A magnetic plate that is provided so as to be movable in the axial direction, a spring member that presses the magnetic plate toward the brake disc, a coil that electromagnetically attracts the magnetic plate against the pressing force of the spring member, and a yoke that fixes the coil. The coil is an inner-outer double coil in which two annular coils having different diameters are concentrically arranged apart from each other (for example, refer to Patent Document 1).
従来の電磁ブレーキ装置では、制動指令を受けて2重コイルへの通電を停止したときに、磁性板を電磁吸引するように作用する残留磁束が生じる。これにより、制動指令から制動開始までの時間が長くなるという課題があった。 In the conventional electromagnetic brake device, when a braking command is received and the energization of the double coil is stopped, a residual magnetic flux that acts to electromagnetically attract the magnetic plate is generated. As a result, there is a problem that the time from the braking command to the start of braking becomes long.
この発明は、このような課題を解決するためになされたものであって、制動指令から制動開始までの時間を短縮できる電磁ブレーキ装置および巻上機を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and an object thereof is to obtain an electromagnetic brake device and a hoisting machine that can reduce the time from the braking command to the start of braking.
この発明による電磁ブレーキ装置は、可動子と、ヨークと、上記可動子と上記ヨークとの間に設置され、上記可動子を上記ヨークから離す方向に押す制動バネと、上記ヨークに配置されて、上記制動バネのばね力に抗して上記可動子を磁気吸引する複数のコイルと、制動解除時には、上記複数のコイルのそれぞれに同じ向きの電流を通電し、制動開始時には、上記複数のコイルのなかの一部のコイルに、制動解除時に通電されていた電流と逆向きの電流を通電し、残るコイルへの通電を停止する制御部と、を備える。 An electromagnetic brake device according to the present invention is provided with a mover, a yoke, a braking spring that is installed between the mover and the yoke, presses the mover in a direction away from the yoke, and is disposed on the yoke, A plurality of coils that magnetically attract the mover against the spring force of the braking spring, and a current of the same direction is applied to each of the plurality of coils when braking is released, and when the braking is started, A control unit that supplies a current in the opposite direction to the current that has been supplied when releasing the braking to some of the coils and stops the supply of power to the remaining coils.
この発明によれば、可動子を磁気吸引するように作用する残留磁束が消失するので、制動指令から制動開始までの時間を短縮できる電磁ブレーキ装置および巻上機を実現できる。 According to the present invention, since the residual magnetic flux that acts to magnetically attract the mover disappears, an electromagnetic brake device and a hoisting machine that can shorten the time from the braking command to the start of braking can be realized.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係るエレベータ装置の全体構成を説明する模式図、図2は、この発明の実施の形態1に係る巻上機の要部を示す断面図、図3は、この発明の実施の形態1に係る電磁ブレーキ装置における回路図である。Embodiment 1.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating the overall configuration of an elevator apparatus according to Embodiment 1 of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a main part of a hoisting machine according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. FIG. 3 is a circuit diagram in the electromagnetic brake device according to Embodiment 1 of the present invention.
図1および図2において、エレベータ装置100は、昇降路1の上部の機械室2内に設置された巻上機3と、巻上機3の綱車4に巻き掛けられて昇降路1内に垂下されたワイヤーロープ5と、ワイヤーロープ5の両端に連結されたかご6およびつり合いおもり7と、を備える。そして、巻上機3が駆動されて、かご6がかご用ガイドレール8に案内されて昇降路1内を昇降する。つり合いおもり7は、かご6の昇降に連動して、図示されていないおもり用ガイドレールに案内されて昇降する。巻上機3の駆動を制御するエレベータ制御装置9が、機械室2内に設置されている。
1 and 2, the
巻上機3は、綱車4と、モータ部の駆動力を綱車4に伝達する出力軸3aと、出力軸3aの回転に連動して回転するブレーキディスク12と、ブレーキディスク12に制動力を作用させる電磁ブレーキ装置20と、を備える。出力軸3aは、鋼材10の上面に取り付けられた支持台11に両端部を回転可能に支持されている。綱車4は、出力軸3aに固定されている。ブレーキディスク12は、綱車4の側面にボルトなどにより固定されて、綱車4と一体に回転可能となっている。ブレーキディスク12の綱車4と反対側の面が制動面12aとなる。電磁ブレーキ装置20は、支持台11に支持されて、ブレーキディスク12の綱車4と反対側に、出力軸3aを挟んで設置されている。
The hoisting machine 3 includes a
電磁ブレーキ装置20は、磁性材料で作製された可動子21と、可動子21の一方の面に固定されたブレーキパッド22と、可動子21の他方の面側に設置された磁性材料で作製されたヨーク23と、ヨーク23に装着され、励磁して磁気吸引力を発生させるコイル24と、制動力を発生する制動バネ25と、を備える。可動子21は、ヨーク23に装着され、ヨーク23に近づく方向とヨーク23から離れる方向とに往復移動可能となっている。そして、制動バネ25が、可動子21とヨーク23との間に設置され、可動子21をヨーク23から離れる方向に押し付けている。なお、可動子21、ヨーク23、コイル24および制動バネ25が電磁石を構成する。
The
このように構成された電磁ブレーキ装置20は、ボルトなどにより支持台11に固定され、ブレーキパッド22をブレーキディスク12に向けて設置される。これにより、ブレーキパッド22が、可動子21の往復移動に連動して、制動面12aに接触、又は制動面12aから離れるようになっている。そして、コイル24への通電が停止している時に、可動子21が制動バネ25のばね力によりブレーキディスク12の方向に移動する。これにより、ブレーキパッド22が制動面12aに押し当てられ、出力軸3aに制動がかかる。その結果、巻上機3の駆動が制動される。電磁ブレーキ装置20による制動を解除するには、コイル24に通電し、磁界を発生させる。この磁界がヨーク23に作用し、ヨーク23が磁力を帯びる。これにより、可動子21が制動バネ25のばね力に抗してヨーク23に引き寄せられ、ヨーク23に接触する。これにより、ブレーキパッド22がブレーキディスク12の制動面12aから離れ、制動が解除される。
The
ここで、電磁ブレーキ装置20の具体的な構造について図2に基づいて説明する。
Here, a specific structure of the
ヨーク23は、例えば、磁性材で直方体に作製されており、可動子21側の面の中央部に環状の溝26が形成されている。そこで、ヨーク23は、溝26の内側の円柱形状の内極部23aと、溝26の外側の環状の外極部23bと、内極部23aと外極部23bとを、可動子21と反対側で連結する底部23cと、を備える。コイル24は、同一の円筒形状に形成された第1コイル24aと第2コイル24bとを備える。第1コイル24aと第2コイル24bとは、溝26内に、可動子21の往復移動方向に2層に重なって同軸に収納されている。制動バネ25は、例えば、ヨーク23の可動子21側の面の四隅に設けられた溝27内に収納されて、ヨーク23から離す方向に可動子21を押している。
The
電磁ブレーキ装置20は、図3に示されるように、第1コイル24aに電流を供給するための第1交流電源31aと、第2コイル24bに電流を供給するための第2交流電源31bと、を備える。電磁ブレーキ装置20は、さらに、第1コイル24aと第1交流電源31aとの間の給電経路に設けられた第1スイッチ32aと、第2コイル24bと第2交流電源31bとの間の給電経路に設けられた第2スイッチ32bと、第1スイッチ32aと第2スイッチ32bとの動作を制御する制御部30と、を備える。第1スイッチ32aは、第1交流電源31aから第1コイル24aに通電される電流の位相の切り替えと電流の遮断とを行う。第2スイッチ32bは、第2交流電源31bから第2コイル24bに通電される電流の位相の切り替えと電流の遮断とを行う。制御部30は、エレベータ制御装置9からの制動指令、又は制動解除指令に基づいて、第1スイッチ32aと第2スイッチ32bとの切り替え動作を制御する。
As shown in FIG. 3, the
つぎに、電磁ブレーキ装置20の動作について図2から図6を参照しつつ説明する。図4は、この発明の実施の形態1に係る電磁ブレーキ装置における制動解除状態を示す断面図、図5は、この発明の実施の形態1に係る電磁ブレーキ装置におけるコイルへの通電停止直後の状態を示す断面図、図6は、この発明の実施の形態1に係る電磁ブレーキ装置における制動開始時の状態を示す断面図である。なお、図4から図6では、磁束の流れが見やすいようにハッチングを省略している。
Next, the operation of the
まず、第1コイル24aと第2コイル24bとに通電されていない状態では、制動バネ25の押付力が可動子21に作用する。これにより、図2に示されるように、ブレーキパッド22がブレーキディスク12の制動面12aに押し付けられる。その結果、巻上機3の出力軸3aの回転が制動され、かご6の着床状態が維持される。
First, when the
ついで、かご呼びが発生すると、エレベータ制御装置9から制動解除指令が制御部30に送られる。そこで、制御部30は、第1スイッチ32aと第2スイッチ32bとのスイッチング動作を制御する。これにより、第1交流電源31aと第2交流電源31bとから、同位相の交流電流が第1コイル24aと第2コイル24bとに通電される。
Next, when a car call is generated, the
これにより、第1コイル24aと第2コイル24bとには、同じ向きの電流が流れ、図4中、内極部23aを右側に流れる磁束35a,35bが発生する。その結果、磁束35a,35bは、内極部23aから可動子21に流れ、可動子21から外極部23bおよび底部23cを経て、内極部23aに戻る磁路を流れる。これにより、図4に示されるように、可動子21が制動バネ25の押付力に抗してヨーク23に磁気吸引され、ブレーキパッド22がブレーキディスク12の制動面12aから離れる。その結果、出力軸3aの制動が解除される。そこで、巻上機3の出力軸3aが回転駆動され、綱車4が出力軸3aと同期して回転駆動され、かご6が昇降する。
As a result, currents in the same direction flow in the
ついで、かご6が着床すると、エレベータ制御装置9から制動指令が制御部30に送られる。ここで、制御部30が、第1コイル24aと第2コイル24bへの通電を停止するように第1スイッチ32aと第2スイッチ32bとを動作させた場合について説明する。この場合、第1コイル24aと第2コイル24bとに同位相の電流が通電されていた状態から、第1コイル24aと第2コイル24bとへの通電を停止した状態に移行する。このとき、磁束は完全になくならず、一部の磁束が残留する。この残留磁束36は、図5に示されるように、内極部23aから可動子21に流れ、可動子21から外極部23bおよび底部23cを経て、内極部23aに戻る磁路を流れる。この残留磁束36がこの磁路を流れることにより、可動子21を電磁吸引する力が発生し、制動動作を遅らせるように作用する。
Next, when the car 6 has landed, the
実施の形態1では、制御部30は、制動指令を受けると、第1コイル24aへの通電を停止するように、第1スイッチ32aを動作させる。また、制御部30は、制動解除指令時に通電されていた電流とは逆位相の電流が第2コイル24bに通電されるように、第2スイッチ32bを動作させる。これにより、第2コイル24bには、制動解除指令時に通電されていた電流とは逆向きの電流が流れ、図6に示されるように、内極部23aを左側に流れる磁束37bが発生する。その結果、磁束37bは、内極部23aから底部23cに流れ、底部23cから外極部23bおよび可動子21を経て、内極部23aに戻る磁路を流れる。この磁束37bは、残留磁束36と逆向きに流れるので、残留磁束36が磁束37bにより相殺される。これにより、制動動作を遅らせるように作用する残留磁束36が消失し、制動指令から制動開始までの時間が短縮される。
In the first embodiment, when the
また、制動解除時には、内極部23aを形成する溝26内に溝深さ方向に重なって配置された第1コイル24aと第2コイル24bとに同位相の電流が通電されている。そこで、第1コイル24aと第2コイル24bとにより発生された磁束は、相殺されない。これにより、十分な制動の解除力を確保することができるので、第1コイル24aと第2コイル24bとを大型化する必要がない。
Further, when the braking is released, currents of the same phase are applied to the
第1コイル24aと第2コイル24bとが、それぞれ、第1スイッチ32aと第2スイッチ32bとを介して、専用の第1交流電源31aと第2交流電源31bとに接続されている。そして、制御部30は、制動開始時に、第1スイッチ32aと第2スイッチ32bとを切り替えて、第1コイル24aへの通電を停止し、第2コイル24bに制動解除時に通電していた電流とは逆位相の電流を通電している。そこで、制御部30は、残留磁束を消失できるように第2交流電源31bの電流を調整するような煩雑な制御が不要となる。
The
なお、磁束37bによる電磁吸引力は、制動解除時の磁束35a,35bによる電磁吸引力の半分であり、制動バネ25のバネ力に比べて小さいので、電磁ブレーキ装置20の制動力には影響を及ぼさない。そこで、第2コイル24bへの逆位相の電流の通電は、制動時に通電し続けてもよいが、残留磁束36が消失したときに通電を停止するようにすることが好ましい。つまり、第2コイル24bへの逆位相の電流の通電は、制動開始時に制限することが好ましい。
The electromagnetic attraction force of the
また、実施の形態1では、第2コイル24bのみに通電しているが、第1コイル24aのみに通電してもよい。
また、実施の形態1では、第1コイル24aと第2コイル24bとに給電する電源を交流電源としているが、第1コイル24aと第2コイル24bとに給電する電源を直流電源としてもよい。この場合、制動解除時には、第1コイル24aと第2コイル24bとに同じ向きの電流を通電すればよい。そして、制動開始時には、第1コイル24aへの通電を停止し、制動解除時に通電していた電流と逆向きの電流を第2コイル24bに通電すればよい。Further, in the first embodiment, only the
Further, in the first embodiment, the power supply for supplying power to the
実施の形態2.
図7は、この発明の実施の形態2に係る電磁ブレーキ装置を示す断面図である。
FIG. 7 is a sectional view showing an electromagnetic brake device according to
図7において、可動子21Aとヨーク23Aは、電磁鋼板からなる磁性薄板40aを可動子21Aの移動方向に積層して構成されている。
In FIG. 7, the
実施の形態2では、磁性材料の塊状体で構成されている可動子21およびヨーク23に替えて、磁性薄板40aの積層体で構成されている可動子21Aおよびヨーク23Aを用いている点を除いて、上記実施の形態1と同様に構成されている。したがって、実施の形態2において、上記実施の形態1と同様の効果が得られる。
In the second embodiment, the
実施の形態2では、可動子21Aおよびヨーク23Aが磁性薄板40aの積層体で構成されている。そこで、可動子21Aおよびヨーク23Aにおける渦電流の発生が抑制されるので、渦電流により発生する磁束が少なくなり、制動指令から制動開始までの時間がより短縮される。
In the second embodiment, the
実施の形態3.
図8は、この発明の実施の形態3に係る電磁ブレーキ装置を示す断面図である。Embodiment 3.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing an electromagnetic brake device according to Embodiment 3 of the present invention.
図8において、可動子21Bとヨーク23Bは、電磁鋼板からなる磁性薄板40bを可動子21Bの移動方向と直交する方向に積層して構成されている。
なお、他の構成は、上記実施の形態2と同様に構成されている。In FIG. 8, the
The other structure is the same as that of the second embodiment.
実施の形態3では、可動子21Bおよびヨーク23Bの磁性薄板40bの積層方向が、可動子21Aおよびヨーク23Aの磁性薄板40aの積層方向と異なる点を除いて、上記実施の形態2と同様に構成されている。したがって、実施の形態3において、上記実施の形態2と同様の効果が得られる。
The third embodiment has the same configuration as that of the second embodiment except that the stacking direction of the magnetic
ここで、上記実施の形態2,3では、可動子とヨークとが磁性薄板を同じ方向に積層させた積層体で構成されているが、可動子の磁性薄板の積層方向とヨークの磁性薄板の積層方向とが異なる積層体で構成されてもよい。また、可動子とヨークとの一方が、塊状体で構成され、他方が積層体で構成されてもよい。 Here, in the above-mentioned second and third embodiments, the mover and the yoke are formed of a laminated body in which the magnetic thin plates are laminated in the same direction. You may comprise by the laminated body from which the lamination direction differs. Further, one of the mover and the yoke may be formed of a lump, and the other may be formed of a laminated body.
なお、上記各実施の形態では、2つのコイルが、ヨークの可動子側の面に、可動子の移動方向に重なって配置されているが、可動子の移動方向に重なって配置されるコイルの個数は3つ以上でもよい。この場合、制動解除時には、コイルのそれぞれに専用の電源から同じ向きの電流を通電し、制動開始時には、例えば1つのコイルに逆向きの電流を通電し、他のコイルへの通電を停止すればよい。 In each of the above embodiments, the two coils are arranged on the surface of the yoke on the side of the mover so as to overlap with each other in the moving direction of the mover. The number may be three or more. In this case, when releasing the braking, each coil is supplied with a current in the same direction from a dedicated power source, and when braking is started, for example, one coil is supplied with an opposite current and the other coils are deenergized. Good.
また、上記各実施の形態では、第1コイルと第2コイルとが、同形状の環状に構成されて、ヨークの可動子側の面に、可動子の移動方向に重なって同軸に配置されているが、第1コイルと第2コイルとが、径の異なる環状に構成されて、ヨークの可動子側の面に互いに接近して同心状に配置されてもよい。 Further, in each of the above-described embodiments, the first coil and the second coil are formed in an annular shape having the same shape, and are arranged coaxially on the mover-side surface of the yoke so as to overlap in the moving direction of the mover. However, the first coil and the second coil may be formed in an annular shape having different diameters, and may be concentrically arranged close to each other on the mover-side surface of the yoke.
また、上記各実施の形態では、電磁ブレーキ装置がディスクブレーキ式の巻上機に適用されるものとして説明しているが、電磁ブレーキ装置は、ドラムブレーキ式の巻上機に適用されてもよい。
また、上記各実施の形態では、電磁ブレーキ装置がエレベータ装置の巻上機に適用されるものとして説明しているが、電磁ブレーキ装置は、他の用途のモータの制動に適用されてもよい。In each of the above embodiments, the electromagnetic brake device is described as being applied to a disc brake type hoisting machine, but the electromagnetic brake device may be applied to a drum brake type hoisting machine. .
Further, in each of the above-described embodiments, the electromagnetic brake device is described as being applied to a hoisting machine of an elevator device, but the electromagnetic brake device may be applied to braking a motor for other purposes.
3 巻上機、20 電磁ブレーキ装置、21、21A,21B 可動子、23、23A,23B ヨーク、24 コイル、24a 第1コイル、24b 第2コイル、25 制動バネ、30 制御部、40a,40b 磁性薄板。 3 hoisting machine, 20 electromagnetic brake device, 21, 21A, 21B mover, 23, 23A, 23B yoke, 24 coil, 24a first coil, 24b second coil, 25 braking spring, 30 control section, 40a, 40b magnetism Thin plate.
Claims (5)
ヨークと、
上記可動子と上記ヨークとの間に設置され、上記可動子を上記ヨークから離す方向に押す制動バネと、
上記ヨークに配置されて、上記制動バネのばね力に抗して上記可動子を磁気吸引する、同軸に設けられた複数のコイルと、
制動解除時には、上記複数のコイルのそれぞれに同じ向きの電流を通電し、制動開始時には、上記複数のコイルのなかの一部のコイルに、制動解除時に通電されていた電流と逆向きの電流を通電し、残るコイルへの通電を停止する制御部と、を備える電磁ブレーキ装置。 A mover,
York and
A braking spring installed between the mover and the yoke and pushing the mover in a direction away from the yoke,
A plurality of coaxially arranged coils arranged on the yoke to magnetically attract the mover against the spring force of the braking spring;
At the time of releasing the braking, a current in the same direction is applied to each of the plurality of coils, and at the start of braking, a current in the opposite direction to the current applied when releasing the braking is applied to some of the plurality of coils. An electromagnetic brake device comprising: a controller that energizes and stops energizing the remaining coils.
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