JPH069301U - 直流チヨッパー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本案は、構成の簡単な回路を付加することによ
り逆転制御部を省略し、その製造原価を低廉化すると共
に、車輛に受ける機械的振動をより緩和せしめんとする
ことを目的とする。 【構成】バッテリより給電される産業車輛用の直流直巻
電動機制御に用いる直流チョッパー装置において、前記
電動機の界磁コイルＦＣには前進用および後進用の各マ
グネットスイッチＭＦおよびＭＲを備え、前記電動機の
電機子Ａには、レジスタＲ_１，Ｒ_２，Ｒ_３が直列接続さ
れてなり、前記レジスタＲ_１には変速用マグネットスイ
ッチＭ_１が、前記レジスタＲ_１とＲ_２には直流チヨッパ
ー回路に制御される半導体パワー素子Ｔｒが、前記レジ
スタＲ_１、Ｒ_２、Ｒ_３にはバイパスマグネットスイッチ
Ｍ_３が、夫々並列接続されると共に、逆方向ダイオード
Ｄと逆転検出リレーＣＲとの直列回路が並列接続されて
いる点に構成上の特徴を有する。

Description

【考案の詳細な説明】 【０００１】 【本案の技術分野】 本考案は、フォクーリフトなど産業車輛用の直流直巻電動機制御に用いる直流 チヨッパー装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】 近年バッテリ式の産業車輛には直流チヨッパー装置による無段変速が主流とな っている。この直流チヨッパー装置は直流を高速スィチングし、出力の平均値を 変える一種のスィチングレギュレーターであり、そして一般にフォークリフトな ど産業車輛用の電動機には、制御用としてサイリスタを使用していたが、逆点弧 せねばならないので、点弧回路が複雑となることから現在ではパワートタンジス タが使用されていて、サイリスタ使用当時に比べると回路構成が相当簡素化され てきている。しかし乍ら、以下に述べる理由で、未だなお複雑な構成を採ってい ると言える、即ち ａ：過電流制御部 産業車輛用の電動機は、その特性上、負荷の容量又はスピード（回転数） によって軽負荷、過負荷となり、短時間ではあるが相当の過負荷で使われる ことが多く、可なりの最大電流が流れ、該電流で半導体パワー素子が破損せ ぬよう、該素子の容量の少し手前で電流遮断を行う必要がある。これが過電 流制限で、これを行うのが過電流制御部である。 ｂ：逆転制御部 産業用車輛が進行中の後進に切換ブレーキとして作用させることを逆転制 動と言うが、この時も非常に大きな電流が流れようとする。この時の過大電 流に既述の過電流制御で対処すると、半導体パワー素子の破損は免れるが大 きなショック、即ち、車体に機械的振動を発生する。 このシヨックを減少させるため、過電流制御以外に更に逆転時にはシヨツ クを発生せぬよう特別の制御をせねばならず、そして逆転から正転を上手に 円滑に継続する必要があり、この制御部が逆転制御部である。 従来型式のものでは、上記ａ，ｂ各項に記載の不可欠の各制御部を採用してい ることから、直流チヨッパー制御による半導体パワー素子に、全範囲に亙る電動 機制御を行っているため、装置自体が複雑度を倍加しているのが現状と言える。 【０００３】 【考案が解決しようとする課題】 本案は、叙上の欠点を可及的に解消せんとするもので、その目的とするところ は、構成の簡単な回路を付加することにより前記逆転制御部を省略し、その製造 原価を低廉化すると共に、車輛に受ける機械的振動をより緩和せしめんとするこ とにある。 【０００４】 【課題を解決するための手段】 本考案は、バッテリより給電される産業車輛用の直流直巻電動機制御に用いる 直流チヨッパー装置において、前記電動機の界磁コイルＦＣには前進用およひ後 進用の各マグネットスイッチＭＦおよびＭＲを備え、前記電動機の電機子Ａには 、レジスタＲ_１，Ｒ_２，Ｒ_３が直列接続されてなり、前記レジスタＲ_１には変速 用マグネットスイッチＭ_１が、前記レジスタＲ_１とＲ_２には直流チヨッパー回路 に制御される半導体パワー素子Ｔｒが、前記レジスタＲ_１，Ｒ_２，Ｒ_３にはバイ パスマグネットスイッチＭ_３が、夫々並列接続されると共に、逆方向ダイオード Ｄと逆転検出リレーＣＲとの直列回路が並列接続されていることを特徴とする直 流チヨッパー装置、および前記電機子Ａには、レジスタＲ_１，Ｒ_２が直列接続さ れてなり、前記レジスタＲ_１には変速用マグネットスイッチＭ_１が、前記レジス タＲ_１とＲ_２には直流チヨッパー回路に制御される半導体パワー素子Ｔｒとレジ スタＲ_３との直列回路が、夫々並列接続されると共に、逆方向ダイオードＤと逆 転検出リレーＣＲとの直列回路が並列接続されていることを特徴とする直流チヨ ッパー装置、並びに前記電動機の界磁コイルＦＣには前進用および後進用の各マ グネットスイッチＭＦおよびＭＲを備え、前記電動機の電機子Ａには、レシスタ Ｒ_１，Ｒ_２か直列接続されてなり、前記レジスタＲ_１には変速用マグネットスイ ッチＭ_１が、前記レジスタＲ_１とＲ_２には直流チヨッパー回路に制御される半導 体パワー素子ＴｒとレジスタＲ_３との直列回路と、該直流チヨッパー回路を短絡 するバイパスマグネットスイッチＭ_３が、夫々並列接続されると共に、逆方向ダ イオードＤと逆転検出リレーＣＲとの直列回路が並列接続されていることを特徴 とする直流チヨッパー装置、によって達成される。 【０００５】 【実施例】 図面は、いずれも本考案の実施例を示すもので、図１は一実施例を、図２は異 なる実施例で、各図中、同一箇所には同一符号を付けてあるが、図１において、 Ｂはバッテリ、Ｆは回路保護用のフューズ、Ｒ_１，Ｒ_２，Ｒ_３は直列接続された レジスタ、Ｍ_１はレジスタＲ_１に並列接続された変速用マグネットスイッチ、Ｔ ｒはレジスタＲ_１，Ｒ_２に並列接続された半導体パワー素子（パワートランジス タ）、Ｍ_３はレジスタＲ_１，Ｒ_２，Ｒ_３に並列接続され、これらレジスタを短絡 し後記する駆動用電動機に直接電流を流すバイパスマグネットスイッチ、Ａは直 流直巻電動機の電機子で、該電機子には、逆方向ダイオードＤと逆転検出リレー ＣＲとの直列回路が並列接続されている。ＭＦは前進用マグネットスイッチ、Ｍ Ｒは後進用マグネットスイッチ、ＦＣは直流直巻電動機の界磁コイル、を夫々示 す。 なお、図２図示の回路構成は、図１におけるトランジスタＴｒにレジスタＲ_３ を直列接続したものをレジスタＲ_１，Ｒ_２，に並列接続したもので、その他は既 述の図１に示すものと変わらない、更に図３図示のものは、界磁コイルに代えて 永久磁石を用いた直流電動機を採用したもので、電機子Ａには、中点に逆転検出 リレーＣＲの接続されたダイオードＤ_１，Ｄ_２，Ｄ_３，Ｄ_４からなるブリッジ回 路を並列接続させ、該電機子Ａは、前進用マグネットスイッチおよび後進用マグ ネットスイッチＭＦおよびＭＲによって電流の流入方向が反転するよう構成され 、前記図２図示ものゝ更に異なる変形実施例である。そして、図１，図２および 図３図示の各半導体パワー素子Ｔｒのベースには、従来型式のものと同様に直流 チヨッパー電位が印加され、制御されるものである。 【０００６】 【本案の効果】 本案は、叙上の構成よりなり、ついで本案構成に基ずく作用効果について述べ ると、先ず、図１の構成において、前進用マグネットスイッチＭＦ又は後進用マ グネットスイッチＭＲがオンすると、電機子Ａを通過する磁束方向が変わるため 前進又は後進が構成され、バッテリＢより直列接続されたレジスタＲ_１，Ｒ_２， Ｒ_３を通して直流直巻電動機の電機子Ａに電流が流れるが、この際、レジスタＲ_１ ，Ｒ_２，Ｒ_３の全抵抗値は、車輛が動き出さない程度に設定されている。 【０００７】 変速用マグネットスイッチＭ_１の動作は後述するが、図示しない直流チヨッパ ー装置より半導体パワー素子Ｔｒにベース電位が印加され該素子がスイッチング を開始すると、レジスタＲ_１，Ｒ_２，Ｒ_３が短絡されレジスタＲ_３のみを通じて 直流直巻電動機の電機子Ａに電流が流れるので、電流は増加し、該電動機は起動 する。 【０００８】 茲に、レジスタＲ_３の抵抗値は、半導体パワー素子Ｔｒが破損しない範囲、即 ち、最大定格電流値内に設定されており、又、該素子Ｔｒの容量は、電機子Ａの 最大電流の半分程度（５５〜６５［％］）に設定されているので、この状態で該 素子Ｔｒのスイッチング量を制御すると車輛の速度が自由に制御でき、その速度 制御範囲は０〜８０［％］程度に選択できるもので、更に、高速又は高トルクを 必要とする時には、バイパスマグネットスイッチＭ_３をオンさせると、電源が直 接電動機に印加されるので車輛は最高速又は最大トルクを発生する。 【０００９】 次に、半導体パワー素子Ｔｒを流れる流入電流について詳述すると、既述のよ うに該素子ＴｒがオンするとレジスタＲ_３のみを通じて電流が流れ、該レジスタ の抵抗値が該素子を破損させないような値にしてあるため、従来型式のもので用 いられていたような、半導体パワー素子が全電流を遮断し、該遮断時に該素子に 大きな逆起電力が印加され該素子を破損しかねない状態であったことから、その 保護対策としてフリーホィール回路やスバナ回路を付加させて過電流制御をして いたものとは異なり、本考案では、前記過電流制御が全く不用となる、のみなら ず、本考案における直流チヨッパー装置では、レジスタＲ_１，Ｒ_２，Ｒ_３の部分 的橋渡しをするのみで全電流を遮断しない構成としてあるため、該半導体バワー 素子に加わる負担が大きく減少し、且つ、構成が簡素化できる。 【００１０】 更に、逆転制御作用について述べると、前進中に後進ブレーキをかけた際、即 ち、後進用マグネットスイッチＭＲがオンすると、レジスタＲ_１，Ｒ_２，Ｒ_３を 通して電機子Ａに電流が流れ、ブレーキとして作用するが、この時の電流は、停 車状態の車輛が発進できない程のレベルにしてあるため、逆転制御としては弱い 制動となり、車輛に対する振動は非常に小さい。 【００１１】 この弱い電流で逆転制動が始まると、電機子Ａの電圧が反転し逆方向ダイオー ドＤを介して逆転検出リレーＣＲがオンするが、半導体パワー素子Ｔｒがオンす るまでに短時間のタイムラグを設定してあるため、前記リレーＣＲにより該素子 Ｔｒをインターロックできるので、逆転中は該素子Ｔｒはオンすることはない。 そして、もう少し強い制動を必要とする時は、変速用マグネットスイッチＭ_１ をオンさせるとよく、レシスタＲ_２は、この時に適当な制動が得られる抵抗値に 設定されている。斯くして車輛のオペレーターは、強逆転、弱逆転、逆転なし、 の三種類の逆転制御を適宜に選択でき、円滑に車輛を制御できるもので、斯かる 簡単な回路を付加するだけで既述の複雑な逆転制御部を省略できる。逆転が末期 になると、電機子Ａの発生逆電圧が低くなり逆転終了の少し前に前記リレーＣＲ はオフとなり、半導体パワー素子Ｔｒのインターロックは解除され、該素子Ｔｒ はスイッチングを開始し、通常の正転動作に復復帰する。 【００１２】 以上述べたように、本考案によれば、直流チヨッパー装置にとって最も複雑な 構成となる過電流制御部を、直列又は直並列接続されたレジスタＲ_１，Ｒ_２，Ｒ_３ に、逆転制御部を簡単な外部回路に、夫々置換えてあるので、前記各制御部を 省略することができ、更に、前進用又は後進用の各マグネットスイッチＭＦ又は ＭＲをオンさせた時、駆動系のバックラッシュを少なくする働きがあり、従来型 式のものに較べ制御中、車輛に対するショックの少ない発進を可能としており、 しかも、構成を簡素化しているので、それだけ製造原価を低廉化できる等、本案 所期の目的を充分達成し得る優れた作用効果が期待できる。 なお、図２図示のもの、および図３図示のものは、レジスタＲ_１，Ｒ_２に半導 体パワー素子ＴｒとレジスタＲ_３の直列回路を並列接続させたもので、このよう にすることにより直列接続されたレジスタＲ_１，Ｒ_２とレジスタＲ_３との並列回 路が構成されるので電流制御をより円滑に行えるもので、図１図示のものゝ変形 実施例であり、更に図３図示のものは、界磁コイルに代えて永久磁石を用いた直 流電動機を採用したもので、電機子Ａには、中点に逆転検出リレーＣＲの接続さ れたダイオードＤ_１，Ｄ_２，Ｄ_３，Ｄ_４からなるブリッジ回路を並列接続させ、 該電機子Ａは、前進用マグネットスイッチおよび後進用マグネットスイッチＭＦ およびＭＲによって電流の流入方向が反転するよう構成され、前記図２図示もの ゝ更に異なる変形実施例で、とくに、小型電動機［５００Ｗ位］を採用する際に 適するもので、この実施例では、前進用マグネットスイッチＭＦ、後進用マグネ ットスイッチＭＲのオン、オフによって夫々逆転検出リレーＣＲがオン、オフと なり、逆転検出リレーＣＲがオフとなったとき逆転を検出して半導体パワー素子 Ｔｒをオフさせ、その後タイムラグを持って図示しない直流チヨッパー回路によ ってチヨッパーさせる。 【００１３】 以上述べた各実施例とも、バイパスマグネットスイッチＭ_３をオンした時は最 高速または最大トルクに、次に変速用マグネットスイッチＭ_１をオンとすると低 速又は低トルクに、更に半導体パワー素子Ｔｒをオンにすると中速又は中トルク に、夫々適合するような速度が得られ、又、電機子Ａには逆方向のダイオードＤ と遅延特性を有する逆転検出リレーＣＲとの直列回路が並列接続されているので 、半導体パワー素子Ｔｒを保護しながら前記各スイッチＭ_１，Ｍ_２と相俟って強 逆転、弱逆転、逆転なし、と逆転制動を円滑に行え、過電流制御部および逆転制 御部を共に簡素化できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本考案の一実施例を示す電気的結線図 【図２】本考案の異なる実施例を示す電気的結線図 【図３】本考案の更に異なる実施例を示す電気的結線図 【符号の説明】 Ａ 電機子 Ｂ バッテリ ＣＲ 逆転検出リレー Ｄ 逆方向ダイオード Ｄ_１，Ｄ_２，Ｄ_３、Ｄ_４タイオード Ｆ フューズ ＦＣ 界磁コイル Ｍ_１ 変速用マグネットスイッチ Ｍ_３ バイパスマグネットスイッチ ＭＦ 前進用マグネットスイッチ ＭＲ 後進用マグネットスイッチ Ｔｒ 半導体パワー素子（トランジスタ）

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項Ｉ】 バッテリより給電される産業車輛用の直
   流直巻電動機制御に用いる直流チヨッパー装置におい
   て、前記電動機の界磁コイルＦＣには前進用および後進
   用の各マグネットスイッチＭＦおよびＭＲを備え、前記
   電動機の電機子Ａには、レジスタＲ_１，Ｒ_２，Ｒ_３が直
   列接続されてなり、前記レジスタＲ_１には変速用マクネ
   ットスイッチＭ_１が、前記レジスタＲ_１とＲ_２には直流
   チヨッパー回路に制御される半導体パワー素子Ｔｒが、
   前記レジスタＲ_１，Ｒ_２，Ｒ_３にはバイパスマグネット
   スイッチＭ_３が、夫々並列接続されると共に、逆方向ダ
   イオードＤと逆転検出リレーＣＲとの直列回路が並列接
   続されていることを特徴とする直流チヨッパー装置。 【請求項２】 バッテリより給電される産業車輛用の直
   流直巻電動機制御に用いる直流チヨッパー装置におい
   て、前記電動機の界磁コイルＦＣには前進用および後進
   用の各マグネットスイッチＭＦおよびＭＲを備え、前記
   電動機の電機子Ａには、レジスタＲ_１，Ｒ_２が直列接続
   されてなり、前記レジスタＲ_１には変速用マグネットス
   イッチＭ_１が、前記レジスタＲ_１とＲ_２には直流チヨッ
   パー回路に制御される半導体パワー素子Ｔｒとレジスタ
   Ｒ_３との直列回路と、該直流チヨッパー回路を短絡する
   バイパスマグネットスイッチＭ_３が、夫々並列接続され
   ると共に、逆方向ダイオートＤと逆転検出リレーＣＲと
   の直列回路が並列接続されていることを特徴とする直流
   チヨッパー装置。 【請求項３】 バッテリより給電される産業車輛用の直
   流直巻電動機制御に用いる直流チヨッパー装置におい
   て、前記電動機の界磁は永久磁石からなるものであっ
   て、前記電動機の電機子Ａには、レジスタＲ_１，Ｒ_２が
   直列接続されてなり、前記レジスタＲ_１には変速用マグ
   ネットスイッチＭ_１が、前記レジスタＲ_１とＲ_２には直
   流チヨッパー回路に制御される半導体パワー素子Ｔｒと
   レジスタＲ_３との直列回路と該直列回路を短絡するバイ
   パスマグネットスイッチＭ_３が、夫々並列接続されると
   共に、中点に逆転検出リレーＣＲの接続されたダイオー
   ドＤ_１，Ｄ_２，Ｄ_３，Ｄ_４からなるブリッジ回路が、並
   列接続され、該電機子は前進用および後進用の各マグネ
   ットスイッチＭＦおよひＭＲによって電流の流入方向が
   反転されるよう構成されていることを特徴とする直流チ
   ヨッパー装置。