JPH0312000A - 電磁ブレーキ制御装置とこの装置を備える電磁ブレーキ付モータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はオフブレーキ式の電磁ブレーキを備えるモータ
に係り、特に、電磁ブレーキの制御装置に関する。

〔従来の技術〕

第３図はオフブレーキ式電磁ブレーキの制御装置の構成
図であり、第４図はその動作を説明するタイミングチャ
ートである。被制動機であるモータＭは三相交流電源Ｕ
、Ｖ、Ｗに電磁接触器の接点ＣＴＴを介して接続される
。電磁ブレーキの電磁石を構成する励磁コイルＬは、モ
ータＭのＶ。

Ｗ線接続線間にサイリスタＴＨＩを介して接続される。

この電磁ブレーキは、モータＭの図示しない回転軸を制
動する制動部材と、該制動部材をモータ回転軸を制動す
る方向にバネ力にて付勢する制動バネ（いずれも図示せ
ず）とを備えている。

そして、励磁コイルＬに通電したとき電磁石が制動部材
を吸引して該制動部材によるモータ回転軸の制動を釈放
し、通電を遮断したとき前記制動部材が制動バネのバネ
力にてモータ回転軸の回転を制動するように動作する。

上述した電磁ブレーキの動作において、制動釈放時に、
励磁コイルに通電を開始して電磁石からある程度の距離
をもって離れている制動部材を吸引し該制動部材をモー
タ回転軸から離間させる場合、強い吸引力が必要なため
、励磁コイルに大電流を流して励磁する（これを強制励
磁という。）必要がある。しかし、電磁石に一旦吸着さ
れた制動部材を吸着状態で保持するには、強制励磁に必
要な電流値より小さな電流で励ｍ＜これを保持励磁とい
う。）するだけで済む。従って、電磁ブレーキの制御装
置は、前記サイリスタＴＨＩの位相制御を行い、強制励
磁時には大電流を励磁コイルしに流し、保持励磁時に励
磁コイルＬに流れる電流値が小さくなるようにする。そ
の制御は、以下の様に行われる。

モータＭを起動するためにスイッチＣＴＴが投入される
と、第４図の交流電圧ｖ−ＷがサイリスタＴＨＩを介し
て励磁コイルＬに印加される。−方、この交流電圧はト
ランスＴｒを通してダイオードＤ２に印加され該ダイオ
ードＤ２で半波整流され、平滑コンデンサＣ１で平滑さ
れ、ツェナダイオードＺＤＩで定電圧化される。

第３図の符号ＩＮで示す回路はＣＲ積分回路であり、こ
のコンデンサＣ２には上記定電圧の印加により電荷が蓄
積され、その端子電圧ＶＣ２が上昇する。サイリスタＴ
Ｈ２は、コンデンサＣ２の端子電圧つまりゲートへの印
加電圧が、アノードへの印加電圧ＶＣ！より小さい間は
、トランジスタＴＲＩをオン状態にし、大きくなったと
きオフ状態にする。

トランジスタＴＲＩがオン状態のときはトランジスタＴ
Ｒ２もオン状態となり、前記半波整流電圧が母線Ｐ−Ｎ
間に印加されているとき、コンデンサＣ３は抵抗Ｒ７の
他に抵抗Ｒ６の回路からも充電され、コンデンサＣ３の
端子電圧は急速に上昇し、ユニジャンクショントランジ
スタＵＪＴの降伏電圧ＢＶに達して放電される。このコ
ンデンサＣ３の充放電の繰り返しでコンデンサＣ３の端
子電圧は第４図のＶＣ３となり、パルストランスＰＴの
出力端子ｇＬｇ２に短周期のパルス信号ＰＴＯが現れる
。このパルス信号ＰＴＯがサイリスタＴＨＩのゲート・
カソード間に印加されることで交流電圧Ｖ−Ｗは第４図
の電圧ＬＶの如く制御され、励磁コイルＬに大電流Ｌｌ
が流れる。

ＣＲ積分回路ＩＮのコンデンサＣ２の充電が進みその端
子電圧ＶＣ２が定電圧■Ｃ１に達するとトランジスタＴ
ＲＩがオフしてトランジスタＴＲ２もオフ状態になる。

すると、コンデンサＣ３を充電する経路は抵抗Ｒ７１，
か無くなり、コンデンサＣ３の端子電圧ＶＣ３がＵＪＴ
の降伏電圧に達するまで時間がかかる様になる。従って
、パルストランスＰＴの出力信号ＰＴ○により位相制御
されるサイリスタ゛ｒＨ１の導通角が小さくなり、励磁
コイルＬに流れる電流がＬｌが小さくなる。

また、コンデンサＣ２の端子電圧ＶＣ２が定電圧ｖＣ１
に達した後も、コンデンサＣ２の端子電圧は徐々に増大
するが、電荷の２７積と、ダイオードＤ４．抵抗Ｒ３，
Ｒ４を通る放電とが平衡状態に達した後は、略一定とな
る。

尚、従来技術に関連するものとして、実公昭５８−４４
０４１号がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

第３図で説明した従来技術に係る制御装置は、スイッチ
ＣＴＴをオフして励磁コイルＬへの通電が遮断され、該
励磁コイルＬによる制動部材の保持が解放されたときで
あって、今だコンデンサＣ２の放電が充分でないときに
再びスイッチＣＴＴが投入されたとき、サイリスタＴＨ
２のゲートにはコンデンサＣ２の蓄積電荷による電圧が
印加されたままなのでトランジスタＴＲＩはオン状態に
ならない。

このため、接点ＣＴ　Ｔが投入されたにもかかわらずサ
イリスタＴＨＩの導通角は小さいままとなり（電流値が
小さく）、励磁コイル■、が再び制動部材を吸引するだ
けの励磁状態にはならず、っまリモータ回転軸に制動が
かかった状態でモータＭに駆動電流が供給されてしまい
、モータが焼損してしまうという問題がある。

本発明の目的は、頻繁にモータ駆動用のスイッチをオン
・オフした場合でも適確に＠磁ブレーキの制動・釈放を
制御できる制御装置及び該装置を備える電磁ブレーキ付
モータを提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、強制励磁と保持励磁とで励磁電流を変える
ために設けたＣＲ積分回路のコンデンサに蓄積された電
荷を強制放電させる放電回路と、モータへの駆動電流遮
断時に前記放電回路を開成して放電路を形成させるスイ
ッチ手段とを設けることで、達成される。

〔作　用〕

従来の放電回路は、他の目的で設けられた電気回路を放
電回路として利用するものであり（第３図の従来例では
、サイリスタＴＨ２のアノードに印加する電圧を整流電
圧から分圧して求めるために設けた抵抗Ｒ３アＲ４を放
電回路として利用している。）、その時定数は大きく、
放電終了まで時間がかかり上述した様な問題が生じる。

本発明では、別個に設けた強制放電回路を、モータ駆動
用のスイッチのオフにより閉成し該強制放電回路を通し
てコンデンサのＴ４積電荷を短時間に放電させるので、
再びスイッチをオンにしたとき励磁コイルに大電流が流
れて強制励磁状態となる。従って、モータの制動・釈放
の制御性能が向上する。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図を参照して
説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る電磁ブレーキ用制御装
置の構成図であり、第２図はその動作を説明するタイミ
ングチャートである。この電磁ブレーキ用の制御装置は
、モータＭと三相電源Ｕ。

■、Ｗとを電磁接触器の接点ＣＴＴＩを介して接続して
いる。本実施例では、接点ＣＴＴＩより電源側の電源線
■、Ｗを引き出し、この引き出し線■、Ｗの途中に前記
接点ＣＴＴＩに連動する開閉接点ＣＴＴ２を設け、■線
をサイリスタＴＨＩのアノードに接続し、該サイリスタ
ＴＨＩのカソードを励磁コイルＬの一端に接続し、Ｗ線
を前記接点ＣＴＴ２に連動する開閉接点ＣＴＴ２ａを介
して励磁コイルＬの他端に接続している。尚、ダイオー
ドＤｌは、直列接続された接点ＣＴ　Ｔ　２ａ及び励磁
コイルしに並列に接続されたフライホイール用ダイオー
ドである。

この様に、励磁コイルＬに電流を供給する電源線を接点
ＣＴＴＩの電源側から引き出し、接点ＣＴＴ２．ＣＴＴ
２ａを設けたので、電磁接触器の接点ＣＴＴＩ、ＣＴＴ
２．ＣＴＴ２ａを解放したとき、励磁コイルＬの励磁状
態は直ちに解消され制動状態に移行する。つまり、従来
の様な、モータ逆起電力による制動遅れが生じることが
ない。

接点ＣＴＴ２を介して引出された電源線■、Ｗ間の交流
電圧ｖ−Ｗは、トランスＴｒで１降圧されダイオードブ
リッジＤ２で全波整流される。この全波整流電圧ＶＰ−
Ｎを使用して、本実施例に係る制御装置は、接点ＣＴＴ
Ｉの解放を検知し、（、Ｒ積分回路のコンデンサＣ４に
蓄積された電荷を短時間で放電する様に動作する。以下
、その詳細を説明する。

本実施例に係る制御装置は、電源監視回路ＰＤと、本発
明実施例の特徴部分に係る強制放電回路ＨＩと、ＣＲ積
分回路ＴＭと、励磁制御回路ＥＸを備えている。

電源監視回路ＰＤでは、ダイオードブリッジＤ２の出力
電圧が逆流防止用ダイオードＤ３と抵抗Ｒ４を介してコ
ンデンサＣＩに印加され、平滑化される。このコンデン
サＣｔの端子電圧が抵抗Ｒ２゜Ｒ３で分圧され、該分圧
電圧が所要電圧以上の場合はツェナダイオードＺＤＩに
よりスイッチングトランジスタＴＲＩが導通し、トラン
ジスタＴＲＩと抵抗Ｒ１を介してｆｆ１Ａが流れること
でトランジスタＴＲＯが導通状態となる。従って、母線
Ｐ。

Ｎ間には、トランジスタＴＲＯのオン時に全波整流電圧
ＶＰ−Ｎが現れる。接点ＣＴＴＩが解放され抵抗Ｒ２，
Ｒ３の分圧電圧が所定電圧より低下した場合は、トラン
ジスタＴＲＩがオフ状態となってトランジスタＴＲＯが
オフ状態となり、ダイオードブリッジＤ２の出力は母線
Ｐ、Ｈに伝達されなくなる。

ＣＲ積分回路ＴＭでは、母線Ｐの電圧が抵抗Ｒ１１とダ
イオードＤ４を介してコンデンサＣ３に印加され、該コ
ンデンサＣ３の端子電圧がツェナダイオードＺＤ４によ
り定電圧ＶＣ３となる。この定電圧ＶＣ３が抵抗Ｒ１２
と抵抗Ｒ１３とで分圧され、この分圧電圧がサイリスタ
ＴＨ２のアノードに印加される。ＣＲ積分回路本体を構
成する抵抗Ｒ１４とコンデンサＣ４の接続点がサイリス
タ゛ｒＨ２のゲートに接続され、サイリスタＴＨ２のカ
ソードが抵抗Ｒ１５を介してトランジスタＴＲ４のゲー
トに接続される。このＣＲ積分回路ＴＭの動作は前述し
た従来技術と同じであり、コンデンサＣ４に蓄積される
電荷によりコンデンサＣ４の端子電圧が定電圧ＶＣ３に
達するまではトランジスタＴＲ４がオン状態となり、達
した後はトランジスタＴＲ４をオフ状態にする。

励磁制御回路ＥＸも従来と同じであり、ＣＲ積分回路Ｔ
ＭのトランジスタＴＲ４がオン状態のときトランジスタ
ＴＲ５がオン状態となって、コンデンサＣ５が抵抗Ｒ１
６と抵抗Ｒ１７とを通して充電され、トランジスタＴＲ
５がオフ状態のときはコンデンサＣ５は抵抗Ｒ１７を通
してのみ充電される。

従って、ＵＪＴ及び抵抗Ｒ１８を通して流れる電流をパ
ルストランスＰＴの一次電流とし該パルス１〜ランスＰ
′Ｆから出力される信号をサイリスタＴ　Ｈ１のゲート
・カソード間に印加することで、該サイリスタＴＨＩの
位相制御がされるのは前述した通りである。

強制放電回路ＨＩは、母線Ｐ、Ｎ間の電圧を分圧する抵
抗Ｒ５，Ｒ６と、電源監視回路ＰＤのコンデンサＣ１の
端子電圧を取り込む抵抗Ｒ７と、トランジスタＴＲ２と
、前記抵抗Ｒ５，Ｒ６の接続点とトランジスタＴＲ２の
ベースとの間を接続するツェナダイオードＺＤ２と、抵
抗Ｒ７とトランジスタＴＲ２のコレクタとの間を接続す
る抵抗Ｒ８と、抵抗Ｒ７，Ｒ８の接続点と母線Ｎとの間
を接続するコンデンサＣ２と、抵抗Ｒ？、Ｒ８の接続点
と母線Ｎの間に直列接続されたツェナダイオードＺＤ３
及び抵抗Ｒ９と、ツェナダイオードＺＤ３と抵抗Ｒ９の
接続点にベースが接続されたスイッチングトランジスタ
ＴＲ３と、該トランジスタＴＲ３のコレクタと前記ＣＲ
積分回路ＴＭのコンデンサＣ３の端子に接続された抵抗
ＲＩＯから成る。

次に、上述した構成の制御装置の動作について説明する
。尚、接点ＣＴ　Ｔｌ、　ＣＴ　Ｔ２．　ＣＴ　Ｔ２ａ
の投入後に所定時間ＴＳに渡って強制励磁を行うべく励
磁コイルＬに大電流ＬＩが流れ、その後は１！流値が小
さくなって保持励磁に移行する回路動作については、従
来と同様であり、重複を避けるためその説明は省略する
。

今、保持励磁中であるとすると、ＣＲ積分回路ＴＭのコ
ンデンサＣ４の電荷の蓄積が飽和状態となり、その端子
電圧ＶＣ４は略一定値となっている。また、この時のパ
ルストランスＰＴの出力パルスの周期は長く、サイリス
タＴＨＩの導通角は小さくなっている。

この時モータＭを停止させるべく、電磁接触器の接点Ｃ
Ｔ　Ｔ　１　、　ＣＴ　Ｔ　２　、　ＣＴ　Ｔ　２ａを
解放すると、モータＭへの通電が遮断されると共に、励
磁コイルしへの通電も同時に遮断される。これにより、
制動部材がモータＭの回転軸に制動力を加え、モータ回
転数Ｍ−ｎ（第２図最下段）は直ちに低下する。

また、接点ＣＴＴ２の解放により、ダイオードブリッジ
Ｄ２の出力値がＬＬ　Ｏ１１となり、コンデンサＣ１が
抵抗Ｒ２，Ｒ３を通し放電を開始してその蓄積電荷量が
減少し、トランジスタＴＲＩのベース電位が低下して該
トランジスタＴＲＩがオフ状態となる。これにより、ト
ランジスタＴＲＯがオフ状態となる。

保持励磁中にあっては、強制放電回路ＨＩのトランジス
タＴＲ２がオン状態にあり、トランジスタＴＲ３のベー
スには電位が印加されず、トランジスタＴＲ３はオフ状
態にある。

ここで、トランジスタＴＲＯがオフ状態になると１強制
放電回路ＨＩのトランジスタＴＲ２のベース電位が低下
してトランジスタＴＲ２がオフ状態になる。これにより
、コンデンサＣ２に蓄積されている電荷がツェナダイオ
ードＺＤ３を通して放電され、トランジスタＴＲ３のベ
ース電位が高くなって該トランジスタＴＲ３がオン状態
に遷移する。これにより、ＣＲ積分回路ＴＭのコンデン
サＣ４に蓄積されている電荷は、抵抗Ｒ１４，抵抗ＲＩ
Ｏ及びトランジスタＴＲ３の経路と、抵抗Ｒ１４゜抵抗
Ｒ１２，１３の経路を通して放電される。尚、第３図に
示す従来の制御装置と同様に抵抗Ｒ１４に並列にダイオ
ードを設けていれば、コンデンサＣ４の蓄積電荷は該ダ
イオードを通して放電される。

従来のＣＲ積分回路では、この強制放電回路ＨＩが無か
ったので、トランジスタ’Ｉ’ＲＯがオフ状態になると
、コンデンサＣ４の蓄積電荷は、全て抵抗Ｒ１２，Ｒ１
３を通して放電されていた。しかし、本実施例では、放
電時にのみ使用する抵抗ＲＩＯを、スイッチ手段として
のトランジスタ１゛Ｒ３を介して放電経路に設けている
ので、コンデンサＣ４の放電が瞬時（コンデンサＣ３の
蓄積電荷も同時に放電される。）に行われる。従って、
接点ＣＴＴＩ、ＣＴＴ２．ＣＴＴ２ａの解放後すぐに該
接点ＣＴ　Ｔ　１　、　ＣＴ　Ｔ　２．　ＣＴ　Ｔ　２
ａを投入したとしても、その時点では既にコンデンサＣ
４の放電は終了しているので、接点投入時にはトランジ
スタＴｆ＜４がオン状態となり、サイリスタＴＨＩの導
通角は大きくなり、強制励磁が可能となる６上述した動
作は定性的な説明であり、保持励磁中におけるトランジ
スタＴＲ２の動作は、常にオン状態に維持されることは
ない。これは、母線ｒ）−Ｎ間に現れる電圧が全波整流
電圧（第２図の電圧ＶＰ−Ｎ）であるためである、つま
り、実際には、トランジスタＴＲ２はオン・オフ状態を
繰り返すことになる。しかし、瞬間的にトランジスタＴ
Ｒ２がオフ状態になり、コンデンサＣ４の電荷が少し放
電されても、それに電磁ブレーキの動作に不都合が生じ
る訳でははない。例え、トランジスタＴＲ２の瞬間的な
オフ状態でコンデンサＣ４の蓄積電荷が全て放電された
としても、保持励磁中の電流値が大きくなったり小さく
なったりするだけである。つまり、わずかな電力損失を
被るだけであり、電磁ブレーキの動作には支障はない。

尚１以上述べた実施例は、接点ＣＴＴＩを解放してモー
タＭに供給する交流電力を遮断したとき同時に接点ＣＴ
　Ｔ　２ａを解放して励磁コイルＬに供給する直流電力
も遮断する構成の制御装置に適用したが、本発明はこれ
に限定されるものではなく、例えば、第３図の様に交流
電力のみ遮断する制御装置にも適用しても有効であるこ
とはいうまでもない。また、電磁接触器の接点を頻繁に
オン・オフする場合で説明したが、瞬間的な停電が起こ
った場合にも有効である。また、実施例の強制放電回路
ＨＩでは、母線の電圧低下を検知してスイッチ手段とし
てのトランジスタを導通させることで放電路を形成した
が、これに限らず、例えば接点ＣＴＴＩ等の解放を直接
検知して強制放電回路を閉成する様にしてもよい。

〔発明の効果〕

本発明によれば、モータへの停止指令時に瞬時にＣＲ積
分回路のコンデンサの蓄積電荷を放電できるので、該コ
ンデンサに電荷が残っているときに生じる誤動作等の不
具合が無くなり、安全性や操作性が向上するという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る電磁ブレーキ用制御装
置の構成図、第２図は第１図に示す制御装置の動作を説
明するタイミングチャート、第３図は従来の電磁ブレー
キ用制御装置の構成図、第４図は従来の制御装置の動作
を説明するタイミングチャートである。 Ｍ・・・モータ、ＴＨＩ・・・サイリスタ、Ｌ・・励磁
コイル、ＣＴＴＩ、ＣＴＴ２．ＣＴＴ２ａ−電磁接触器
接点、Ｔｒ・・・トランス、Ｐ、Ｎ・・・母線、ＰＤ・
・・電源監視回路、ＨＩ・・強制放電回路、ＴＭ・ＣＲ
積分回路、ＥＸ・・・励磁ｆｆ１ｌ制御回路、ＴＲ３・
・・スイッチ手段（強制放電経路）、ＲＩＯ・・・放電
抵抗（強制放電経路）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．電磁ブレーキの励磁コイルに通電することで制動を
   かけ通電を遮断することで制動を釈放する電磁ブレーキ
   の制御装置であって、ＣＲ積分回路を備え、前記励磁コ
   イルへの通電開始時に該励磁コイルに大電流を流して強
   制励磁しこの時から前記ＣＲ積分回路のコンデンサに充
   電を開始させ該コンデンサの端子電圧が所定電圧に達し
   たとき前記励磁コイルへの通電電流値を下げることで保
   持励磁に切り替える制御装置において、前記ＣＲ積分回
   路の前記コンデンサに蓄積された電荷を前記励磁コイル
   への通電遮断時に強制放電する強制放電回路と、該強制
   放電回路の途中に設けられ前記励磁コイルへの通電遮断
   時に該強制放電回路を閉成して前記コンデンサの電荷を
   強制放電させるスイッチ手段とを備えることを特徴とす
   る電磁ブレーキの制御装置。
2. ２．モータと、該モータ回転軸の回転を制動する制動部
   材と、前記モータ回転軸を制動する方向に前記制動部材
   を付勢する制動バネと、通電時に前記制動バネのバネ力
   に抗して前記制動部材による前記モータ回転軸の制動を
   釈放させる励磁コイルと、該励磁コイルに流す電流を制
   御する請求項１記載の電磁ブレーキ用の制御装置とを備
   えて成ることを特徴とする電磁ブレーキ付モータ。