JPH02299485A - 電動機停止装置ならびに逆起電力電圧を使用する方法 - 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］ 本発明は電動機の制動に係わり、詳細には電動機の停止
時機を検出するための方法に関する。

［従来の技術］ 電動機が始動される際には、これに流れ込む電流は電動
機が定格速度に達した時の定常電流の六倍にも達する。

製造設備や組み立てラインはしばしば同時に始動される
多数の巨大な三相電動機を備えているため、これらの設
備や組み立てラインへの給電用配電装置に対してかなり
大きな電流需要を用意している。この始動時電流消費を
軽減するために大きな交流電動機はしばしば！ＩＩ　＃
装置で運転されており、この制御装置は電動機を供給電
源に接続しているサイリスタスイッチを制御している。

電動機が始動される時には、設備の運転員は開始信号を
電動機制御装置に与える。良く知られているように、電
動機制御装置は電動機に供給される電流量をサイリスタ
のデユーティサイクルを調節しながら徐々に増加させる
。初期状態ではサイリスタが導通しているのは交流電圧
の対応する位相の各半サイクルの内の極短い区間のみで
ある。次に制御装置は電動機がほぼ定格速度に達する時
点でサイリスタが常時導通状態となるようにその導通時
間を徐々に増加させる。この手法は、全電圧を一気に電
動機に供給する機械式スイッチを用いた始動方法に比較
して電動機始動時の電流消費とトルクとを減少させる。

従来の電動機制御装置のほとんどは電動機を停止する際
の制動機構を備えていなかった。電動機を停止させる運
転員の指令に応答して基本的な制御装置はただ単にサイ
リスタをオフにして電動機を惰力で回転させ、摩擦にみ
に依って減速させるものであった。仮に電動機がかなり
大きな慣性を有する機械的負荷に接続されている場合に
は、電動機と負荷は電源が切られた後もかなりの時間動
き続けるであろう。電動機を工業的に使用する多くの現
場では、駆動している設備のこのような惰性運動を可能
な限り迅速に停止させることが使い勝手の上からもまた
効率的使用という面からも重要である。単に電動機を惰
力のみで停止させるという方法は多くの場合不十分であ
る。従って機械的制動機がしばしば設備に連結されてい
て電源が切られたときに連動して使用されていた。

これとは別に、直流電流を交流電動機の固定子巻線に供
給し制動動作を行なうやり方もあった。

交流電動機に電気的な制動を加えるためには、その回転
子の回転方向とは逆方向にトルクを発生する必要がある
（すなわち負トルクである）。従来技術による直流′７
４流制動法では、そのトルクは固定子巻線を通して供給
された直流電流が作る定常磁場が存在するところで回転
しようとする回転子によって発生される。回転子の磁化
の回転方向は固定子巻線を流れる直流電流によって作ら
れる磁場の方向より先行する。回転子の磁化を固定子の
磁場と一致させようとする傾向は７ラインメントトルク
を生じこれが回転子に対して制動効果を発生する。

電動機に制動を加える別のやり方として電動機への交流
電流を好適な回数スイッチングして電動機内部に回転子
を減速させる磁場を生成する方法がある。この手法は１
９８７年１０月２日に出願され本特許と同一の謬受入に
譲渡された合衆国特許出願第０７／１０３，７２９．号
に記載されている。

電動機に対して電流を供給して制動をかけるやり方が本
質的に有する問題点のひとつは、制動電流を解除するた
めに電動機が停止した時点を判断する事である。制動電
流を流し続けることはエネルギー消費の観点から効率的
で無いばかりで無く、電動機に対しても恩影費を与えか
ねない。

従って、このような制動方法では多くの場合タイマーが
使用されていて、電動機が停止するのに十分な時間だけ
制動電流を供給するようにしている。この時間間隔を制
御対象である個別の電動機に対して運転員が経験に基づ
いて設定しなければならない。もしも電動機負荷が変動
するとこれは停止時間に影響するので、時間間隔はＥＡ
ｍのケースまたは考え得る最長停止時間に設定されなけ
ればならない。これはまた負荷慣性が小さく電動機が最
悪時間間隔の数分の−の時間で停止する場合に非効率的
である。

［発明の目的と要約］ 交流電動機は電動機に対する通常の電源供給を遮断して
停止される。次に回転子の回転を減速させる磁場を電動
機内部に生成するように電動機に対して再度Ｎ源供給が
なされる。この電源の再供給は電動機がほとんど停止す
るまで続けられる。

提案された実施例に於て、パルス電流は最初電動機の巻
線内に誘導された逆起電力の極性が、電源から供給され
る交流電流の極性と逆のタイミングで印加される。この
電流が交流電圧の各周期の問、電動機に供給され始める
と逆起電力の極性とは無関係に各周期の開電流が供給さ
れ続ける。

電動機の停止は電動機固定子巻線内に逆起電力（ｅｍｆ
　）により誘導される電圧を試験抽出して判定される。

この逆起電力誘導電圧は少なくともひとつの基準電圧と
比較される。好適に逆起電力電圧は正基準電圧および負
基Ｆ！ｌ−電圧の二つと比較されこの電圧が基準電圧内
に入っているか否かの判定が行なわれる。逆起電力誘導
電圧が正及び負の基準電圧の間に予め決められた時間の
間入っていた時に、電動機がほぼ停止したことを示す信
号が与えられる。提案された本発明の実施例に於いては
この表示信号が遅延時ＭｒＩＪ隔信号の開始指令となる
。この遅延時間間隔が完了した時点で、電動機停止の決
定がなされる。遅延時間間隔は固定周期でも良いし、電
動機の定格速度から前記の表示がなされるまでの時間を
もとに計算した値でもよい。電動機停止の判定がなされ
た時点で電動機への電力供給は終了する。

本発明のひとつの目的は、電動機が停止した時点を検出
するための方法を提供することである。

もうひとつの目的は、電動機巻線に生じる逆起電力に現
れる予め決まったパターンを感知することにより電動機
停止時点を検出する事である。

更に別の目的は、この検出を逆起電力が零ボルトを挾む
ある電圧範囲の間に予め決められた時間入っていること
を感知することにより実行することである。

更なる目的は、逆起電力が前記の電圧範囲に入ったこと
が検出された後ある時間を置いて電動機停止を決定する
事と、この時間間隔を計算する方法を提供することであ
る。

本発−明のまた更に別の目的は、回転子を減速する磁場
を生じるような電流を供給する事に依って電動機に制動
をかけることである。このｌ！ｉ流は電動機がほぼ停止
するまで供給され続番プる。

［実施例］ まず最初に第１図に於て、三相電動ｍｉｏは三つの固定
子巻線１１．１２、および１３を有する。

電動１１１０への電源供給はサイリスタスイッチ素子１
４を有する電動機ＩＩＩ　’ｍ装置２０で制御される。

スイッチ素子１４は三対の５ＣＲ１６，１７、および１
８で構成されており、各々の対のＳＣＲは逆向並列接続
されている。各々のＳＣＲ対は固定子巻線１１．１２、
または１３のひとつを三相交流電源からの供給線Ａ、Ｂ
、またはＣに接続している。

ＳＣＲ対１８−１８は、マイクロコンピュータ２１と、
五個の比較器２２．２３．２４．２５および５５と、Ａ
ＮＤゲート４０と、差動増幅器５０と、それに零電位交
差検出器６０とで構成されているｗ制御四路からトリガ
をかけられる。マイクロコンピュータ２１は米国日立株
式会社より販売されている６８０１タイプであって、こ
れはマイクロプロセッサ、タイマ回路、読み取り専用メ
モリ、および随時読み取り書き込み可能メモリが同一の
集積回路に組み込まれたものである。電動機制御袋［２
０の動作をｉｌｌ　ＩＩＩするプログラムは読み取り専
用メモリに記憶されている。このプログラムは電動機を
始動させたりその定格速度で運転する機能に於いては、
従来からある電動機１ｉＩＩ　ＩＩＩ装置で使用されて
いるものと似ている。後で詳細に述べるようにこのプロ
グラムは電動機１０にｉｌｌ動を加え、その停止時点を
検出するための新規な処理を含んでいる。

マイクロコンピュータ２１は好適にタイミングを取られ
た、サイリスタトリガ信号を並列出力ボートの三本の線
２６．２７、および２８から発生する。第一出力８２６
は第一の従来型絶縁変圧器３１を介して、電源線Ａ　＠
　＄ＩＪｆｉｌする第一のＳＣＲ対１６のゲート端子に
結合されている。その他のトリガ信号出力線２７および
２８は、同様の絶縁変圧器３２および３３を介して同様
に、それぞれ電源線ＢおよびＣに制御する第二および第
二のＳＣＲ対１７、および１８のゲート端子に結合され
ている。

三つの端子４１．４２、および４３は固定子巻線１１−
１３の各々を電動機制御装置２０に結合している。三本
の等しい値の抵抗器３４−３６が端子４１−４３にＹ結
線で接続されておりその共通接続節３７は１１１１回路
の接地線に接続されている。各々の抵抗器３４．３５及
び３６の両端にかかる電圧は、それぞれ三本の固定予巻
１１１１．１２、および１３にかかる電圧Ｖａ　、　Ｖ
ｂ　、およびＶＣに等しい。Ｙ結線抵抗器の共通接続節
３７の電位は、電動機巻線の中性点１５の電位に等しく
、これは接地電位にほぼ等しい。

四つの電圧比較器２２．２３．２４および２５は固定子
巻線１１．１３にかかる電圧を感知する。

これらの内の三つの電圧比較器２２．２・３．２４の非
反転入力は個別の分圧８４４．４５、または４６、を介
してそれぞれ固定子！Ｊｌ端子４１．４２または２３に
結合されている。三つの分圧器４４−４６は固定子巻線
電圧を比較器２２．２３および２４と同等レベルまで降
下させる。三つの比較器２２．２３および２４の出力は
マイクロコンピュータ２１の並列入力ボートの三本の線
に接続されている。

電圧比較器２２および２３の反転入力は回路の接地電位
に接続されている。電圧比較器２４の反転入力は負電源
と接地電位との間に結合された第四番目の分圧器３８か
ら供給される負の定電圧源Ｖ−に接続されている。電圧
比較器２４は第三の電動機巻線１３に生じる逆起電力電
圧が負の基準電圧ＶＲＥＦ以上であるか以下であるかを
示す出力を発する。負の基準電圧ｖ”−ＲＥＦはマイナ
ス２ボルトと零ボルトとの間（例えば−１ボルト）に入
っている。逆起電力電圧は第三の分圧器４６で高圧され
ているので降圧比較器２４は、現実にはこの降圧された
電圧を■ＲＥＦよりも低いレベルの電圧と比較している
ことを明らかにして於く必要がある。しかしながら、比
較器２４および分圧　′器３８と４６は、第三の電動機
巻線１３に生じる逆起電力電圧を負の基準電圧と比較す
る機能を果たす装置を形成している。

第三分圧Ｂ４６の中央タップはまた電圧比較器２５の反
転入力にも結合されている。第五分圧器３９は正電圧ａ
Ｉｖ＋と接地電位との間に結合されており電圧比較！１
２５の非反転入力に正の定電圧を供給している。電圧比
較！２５は第三の電ｅ＊巻１１３に生じる逆起電力電圧
が正の基準電圧ｖ＋ＲＥＦ以上であるか以下であるかを
示す出力を＋ 発する。正の基準電圧■　　　は接地電位と２ボＥＦ ルトの間（例えば１ボルト）に入っており、負の基準電
圧の絶対値１ｖ−１と同じ値である必ＥＦ 要は無い。従って、比較器２５および分圧器４６と３９
は、第三の電動機巻線１３に生じる逆起電力電圧を正の
基準電圧と比較する機能を果たす装置を形成している。

電圧比較器２４と２５の出力はＡＮ、Ｄゲート４０の入
力に接続されており、Ａ、Ｎ　Ｏゲート４０の出力はマ
イクロコンピュータ２１の別の入力に結合されている。

ＡＮＤゲート４０は比較器２４と２５の出力を論理的に
結合し逆起電力電圧が正および負の基準電圧の間にある
ときに出力信号を発する。電圧比較器動作の違いによっ
て、ＡＮＤゲートの出力は実際には逆起電力電圧が二つ
の基準電圧に等しいかまたはそれらの間に入っているこ
とを示す場合もある。この違いは回路全体の動作や指示
に影響を与えるものではなく本発明に闇する限り同等で
あると考えられる。この方法とは別に、電圧比較器２４
と２５の出力を直接マイクロコンピュータ２１の入力に
結合しＡＮＤゲート４０の論理演算をマイクロコンピュ
ータのソフトウェアで実行させることも可能である。

ＡおよびＢの１［供給線はそれぞれ個別の抵抗器５１お
よび５２を介して差動増＠器５０の非反転および反転入
力に結合されている。非反転入力はまた抵抗器５３を介
して接地電位に結合されている。フィードバック抵抗器
５４が差動増幅器５０の出力と反転入力との間に接続さ
れている。差動増幅器５０の出力は電圧比較器５５の非
反転入力に接続されており、この電圧比較器の反転入力
は抵抗器５６を介して接地電位に接続されている。

電圧比較器５５の出力はマイクロコンピュータの並列入
力ボートのもうひとつの線に接続されている。この入力
はＡおよびＢ電源線の線間電圧ｖａｂの接地電位に対す
る極性を示している。差動増幅器５０の出力はまた零電
位交差検出器６０にも接続されており、これは差動増幅
器の出力電圧、すなわちＡおよび日電源線の線間電圧ｖ
ａｂが零ボルトを横切る時点を検出している。零電位交
差検出器６０からの出力はマイクロコンピュータ２１の
割り込み入力ＩＲＱに接続されている。

マイクロコンピュータ２１の付加入力ボート線はふたつ
の手動押しボタンスイッチ５７および５８に接続されて
いる。これらの付加入力ボート線はまた一対のプルアッ
プ抵抗器６１および６２によって電動機制御装置２０の
正電源に結合されている。これらのスイッチ５７および
５８を動作させると対応するマイクロコンピュータ入力
線が接地電位に引き下げられる。後に記述するように第
一スイッチ５７は電動機１０を始動させ、第ニスインチ
５８は電動機制動機能を開始させる。

第一の押しボタンスイッチ５７を閉路すると、マイクロ
コンピュータ２１は電動機１０を始動し通常動作を制御
するための従来方式のプログラムの実行を開始する。し
かしながら電動機制御装置２０はオペレータに対して改
良された電動機停止方法を提供している。第二押しボタ
ンスイッチ５８を押すことにより、オペレータは電動機
トルクＢ２０の制動機能を開始でき、これは電動機を単
に電源を連語する場合に比べてより速く停止できる。

この１１動方式は、電動機１０に対して負の電動機トル
クを発生させる電磁場を生成するような電流パルスを一
定時間供給し、これによって電動機の回転子を減速させ
るものである。既に知られているように、これを実現す
るためにはその瞬時供給電圧の極性が電動機の逆起電力
（ｅｉｆ）により誘導される電圧の極性と反対になるよ
うに（すなわちこれらの電圧の一方が接地電位に対して
正で他方が負）交流電圧を供給すれば良い。逆起電力は
回転子の磁気と減速する回転子の磁気により生じる回転
磁場とによって起こる。ここで用いたように、「逆起電
力電圧」と「逆起電力誘導電圧」は電動機に制動電流が
供給されていない時に、この回転磁場によって電動機巻
線内に誘導される電圧を指す。

とりわけ、第１図に於いて第三固定子コイル１３にかか
る逆起電力誘導電圧ｖｃが電圧比較器２４で感知される
。電圧比較器の出力は基本的に感知された逆起電力誘導
電圧の極性を表わしている。

電圧比較器２４に注目すると、これは実際には第三固定
子コイル１３にかかる逆起電力誘導電圧Ｖｃを微少な負
電圧と比較していて、接地電位と比較しているわけでは
ない。もしも更に詳しくこの逆起電力誘導電圧ＶＣを感
知する必要があれば、逆起電力電圧ＶＣを接地電位と比
較するためのべつの電圧比較器を用意することが出来る
。ＡおよびＢの線間電圧の極性は第五電圧比較器５５で
感知される。検出器６０により供給電圧Ｖａｂの零電位
交差が検出される度に、マイクロコンピュータ２１はふ
たつの感知電圧サンプルの極性を調べる。

もしも極性が反対（すなわち、回路の接地電位に対して
一方が正で他方が負）の場合には、電源供給線Ａおよび
Ｂを制御しているＳＣＲ対１６および１７は、零点交差
が発生してから定められた時間遅れて、そのゲート電極
に短いパルスを供給する事によりトリガがかけられる。

この遅延時間は供給電源の最大半周期まで任意に設定で
きる。遅延時間が短いほどより多くの電流が電動機に供
給され制動効果が大きくなる。トリガがかけられるとＳ
ＣＲ対１６および１７は電動機に対し交流供給電流ｊａ
ｂが零アンペアとなるまで電流を供給し続け、零アンペ
アとなった時点でＳＣＲは自動的にオフどなりこの状態
は次にマイクロコンピュータ２１でトリガをかけられる
まで継続する。

電動機１０が減速すると、逆起電万雷ｈｖｃと供給電源
電圧ｖａｂとの位相関係が変化する。その結果ＳＣＲ対
１６および１７はさらに頻繁にトリガをかけられるよう
になりその結果制動力が増加する。第２図の波形（Ｉ）
、（ＩＦ）および（１）は第一および第二固定千巻１１
１および１２を流れる電流Ｊａｂを制動過程の減速の進
み具合に応じて三段階に概念的（示したものである。波
形（１）において、第一および第二のＳＣＲ対１６およ
び１７は供給電圧Ｖａｂが正である半周期の間にときた
まトリガをかけられる程度である。電動機の減速が進む
と、波形（ＩＩ）に示すように正の半周期中に生じるト
リガの間の負の半周期のところでも頂側のトリガがかか
るようになる。波形（Ｉ）および（ｆｆ）に描かれてい
るＳＣＲトリガ間隔の間に含まれる電源電圧Ｖａｂの波
の数は実際には図示されているものよりもっと多いこと
を注意しておく必要がある。電動機の減速が進むと、゛
　　その結果波形（ＩＩＩ）に示すようにＳＣＲは供給
電源電圧Ｖａｂの全周期に於てトリガをかけられるよう
になる。第２図の例では、波形（［［［）は正の半周期
にトリガをかけられるように示されているが、トリガは
正の半周期でも負の半周期でも起こり得る。第２図に示
されたものの間に、付加的なＳＣＲトリガパターンも生
じる。

本発明は電動機停止時機を検出するための方法も具備し
ており、これに依ってＳＣＲへのトリガおよび電動機へ
の供給２￥ｆ流を遮断出来る。電動機がほぼ停止状態ま
で減速すると、制動電流１ａｂにより回転子巻線内に誘
導される電流は次第に少なくなる。回転子巻線を流れる
電流が少なくなるにつれて、逆起電力および巻線１３に
誘導される電圧も減少する。第３図は、電動機停止の最
終段階に於いて第三固定子巻線１３に誘導される電圧を
示す。最初かなり大きな負電圧（１２１機１０の中性点
１５を基準として）が巻線１１および１２を流れる正電
流ｌａｂの結果として誘導される。電動機速度がさらに
減少するにつれて、第三巻線１３内に誘導される逆起電
力電圧はその絶対値を減衰させながら零ボルトを中心に
振動する。ついには時刻Ｔ４以降誘導電圧はほぼ零ボル
トに近い電圧レベルで安定する。

もしもｉｌｌ動電流ｊａｂが第１図に示す向きと逆方向
に流れているとすると、第３図の逆起電力電圧も反転す
ることに注意する必要がある。すなわち、時刻■１以前
の初期値が正である。さらに図を簡単にするために、第
３図の時間スケールは圧縮されており実際には、時刻Ｔ
１、Ｔ２、■３およびＴ４の間にはさらに多数の波が発
生している。

本発明は電動機停止時機を決定するために、この逆起電
力誘導電圧パターンを利用している。この決定を行なう
技法は、第１図に示す電動機制御装置２０のマイクルコ
ンピュータ２１ソフトウエアで実行される。マイクロコ
ンピュータ２１による電動！１ｌＩＩ動ソフトウェア処
理は、第４ａ図のフローチャートのステップ７０に示す
ようにこのプログラムで使用される変数や計数値を格納
するメモリを初期化することから開始される。マイクロ
コンピュータタイマの現在値（ＴＩＭＥ）がステップ７
１に於いて時刻■０として記憶装置に記憶され、ＩＩＪ
動指令開始時を示す。初期化が完了すると、マイクロコ
ンピュータ２１はステップ７２に於て、割り込みフラグ
をチェックし零電位交差検出器６０が交差を検出したか
否かを判断する。このフラグがセットされていなければ
、プログラムはもとに戻り続けて割り込みフラグをチェ
ックする。

このフラグは第５図に示す割り込みルーチンでセットさ
れるが、これは零電位交差検出器６０がＡおよびＢ供給
電源の線間電圧Ｖａｂが零点交差を検出する度に実行さ
れる。この電圧交差が発生する度にマイクロコンピュー
タ２１は割り込みがかけられ、ステップ６６に於て零点
交差発生時刻を記憶するために、タイマの値（ＴＩＭＥ
）を王、。に書き込む。割り込みフラグがステップ６７
でセットされ、ＡおよびＢ供給電源線間瞬時電圧の極性
（電圧比較器５５で感知される）が、ステップ６８に於
てマイクロコンピュータのメモリに記憶される。ここで
割り込み処理ルーチンは終了し、割り込みが発生した時
点で実行されていた第４ａ図および第４ｂ図に示すフロ
ーチャートの処理ステップに戻る。通常は零点交差はプ
ログラムがステップ７２でルーピング中に発生する。

再び第４ａ図に於て、ステップ７２で割り込みフラグが
検出されると、このフラグはブロック７３の処理でリセ
ットされ、プログラムの実行がステップ７４に進む。固
定の遅延時間間隔が先に記憶されている零点交差時刻Ｔ
ｖｏが加算され、電動機に制動を加えるためのＡおよび
Ｂ相に接続されているＳＣＲ対１６および１７のトリガ
時刻ＴＦＩＲＥが決定される。遅延時間が短ければ短い
ほど、電圧の半周期に於てより早＜ＳＣＲにトリガがか
かり、υ１動力がより強くなる。最少遅延時間が用意さ
れており、これに依って前回のトリガによってＳＣＲ流
れている交流電流が零となりこれらが完全にオフとなる
まで次のトリガがかからないように考慮されている。次
にステップ７５に於てマイクロコンピュータタイマの現
在時刻（ＴＩＭＥ）がトリガ時刻（Ｔ　　　）と比較さ
れる。もＩＲＥ しもしＳＣＲにトリガをかける時刻に達していなければ
プログラムは好適な時刻となるまでルーピングする。

好適な時刻に達すると、プログラムはループを抜は出て
ステップ７６に進み、ここでマイクロコンピュータ２１
は電圧比較器２４からの入力レベルを確認するが、これ
は第三固定子巻線１３に誘導される逆起電力電圧ＶＣの
極性を示している。

この時点で、マイクロコンピュータ２１はＡＮＤゲート
４０からの入力をサンプル抽出するが、この信号は逆起
電力電圧Ｖｃが負の基準電圧＋ ■−より大きく正の基準電圧■　　　より小ＲＥＦ　　
　　　　　　　　　　　　ＲＥＦさい値であることを示
す。ＡＮＤゲート４０からの入力はマイクロコンピュー
タ２１の内部メモリに記憶され、後で述べるように使用
される。逆起電力誘導電圧の検知は時刻（ＴＩＭＥ）に
於てＳＣＲにトリガをかける前に行なわれるので、検知
される電圧は電源からの電流が電動機に流れていないと
きのものであり、固定子巻線１３で検出される電圧は逆
起電力のみによるものであって固定子巻線１１および１
２に流れる供給電流ｊａｂの誘導結合の影響を受けてい
ないことが保証される。

次にプログラムの実行はステップ７７に進み、ここでは
運転状態表示変数（ＭＯＤＥ）が確認され制御装置が不
連続トリガ状Ｍ（すなわちＭＯＤＥ−〇）か否かの判断
がなされる。制御動作がこの状態にある時には、第一お
よび第二ＳＣＲ対１６および１７はまだ供給線電圧Ｖａ
ｂの全周期毎にトリガはかけられていない。先に記述し
たように、制動開始時にはこれらのＳＣＲ対１６および
１７は供給電圧の数周期に一回の割合でのみ点弧される
。従って最初は制動装置は非連続トリガ状態にある。

この非連続運転状態の間、ステップ７８で開始されるよ
うに、マイクロコンピュータ２１は検出された逆起電力
電圧Ｖｃの極性を、電圧比較器５５で感知された供給電
源線ＡおよびＢの線間電圧Ｖａｂの極性と比較する。こ
れらの極性が等しい時、すなわちこれらの電圧が接地電
位に対して共に正であるか共に負である時には、マイク
ロコンピュータ記憶装置内の半周期計数器は、ステップ
７９で一更新されプログラムはステップ７２に戻り再び
零電圧交差が発生するまで待機する。

以上説明したように、非連続状態においては第一および
第二ＳＣＲ対１６および１７は逆起電力電圧Ｖｃと、供
給線電圧Ｖａｂの接地電位に対する極性が反対の時にの
みトリガがかけられる。この極性条件がマイクロコンピ
ュータ２１のステップ７８に於て検知されると、ステッ
プ８０においてこれらのＳＣＲ対が供給電圧の各周期毎
にトリガをかけられるべきか否かの判断が行なわれる。

ＳＣＲがこの周期でトリガをかけられるのは、トリがと
トリガとの間に供給電圧の一周期のみが発生する時であ
る。この状態が発生した事はステップ８０で読みとられ
る半周期計数器の値が１であることで示される。ＳＣＲ
が各周期毎にトリガをかけられるようになると、プログ
ラムは連続点弧状態に入り、ＳＣＲ対１６および１７は
逆起電力の極性に関係なく供給電圧の各周期毎に点弧さ
れる。この時点では電動機はかなり減速されており逆起
電力電圧極性は変動し始める。従って逆起電力はもはや
電動機に制動電流を供給する時機を示す指標としては信
頼性のないものとなる。ＳＣＲが供給電圧の全周用でト
リガをかけられるようになると、ＭＯＤＥ変数はステッ
プ８１で１更新され、それ以外の場合は半周期計数器が
ステップ８２でリセットされる。

次にステップ８３に於て、第一および第二ＳＣＲ対１６
および１７はマイクロコンピュータ２１からそのゲート
電極に短いパルスを供給することでトリガがかけられる
。このトリガによりＳＣＲは導通状態となって、電流Ｉ
ａｂを第一および第二固定子コイル１１および１２に流
す。電流ｊａｂは電磁場を発生し、これは回転子からの
磁場と干渉して回転子を減速する。特に電磁場による干
渉が回転子内部に負トルクを発生するときにＳＣＲにト
リガがけられる。一度トリガをかけられるとＳＣＲは交
流電流Ｊａｂが零となるまで導通状態を維持する。そこ
でＳＣＲはオフとなり再びトリガがかけられるまでその
状態を維持する。ＳＣＲにトリガがかけられた後はプロ
グラムの実行はステップ７２に戻り供給電線ＡおよびＢ
の線間電圧が再び零点と交差するまで待機する。

ついには、電動機１０は制動が開示される前の通常定格
速度のほぼ３０％まで減速される。この時点でＳＣＲは
供給電圧の全周期にわたって正または負の半周期毎にト
リガをかけられるようになる。この状態はステップ８０
で検知され、運転状態表示変数が更新され（ＭＯＤＥ＝
１）連続発火状態に入ったことを示す。

その後プログラムの実行は毎回判定ブロック７７で分岐
し、第４ｂ図に示す連続点弧状態の第一ステップ８４に
移行する。この分岐１０グラムでは第一および第二ＳＣ
Ｒ対１６および１７に供給線電圧■ａｂの各周期毎にト
リガをかけ、巻線１色内に誘導される逆起電力電圧が基
準電圧の間に、予め決められた回数だけ連続して入った
か否かの判定を行なう。図示された実施例に於いては、
ＳＣＲ対１６および１７はここで巻線１３内に誘導され
る逆起電力電圧の極性には無関係に、供給電圧Ｖａｂの
正の各周期毎にトリガをかけられるようになる。正の半
周期を選択することは任意であり、負の半周期を使用す
ることも可能である。この分岐プログラムの始まりであ
るステップ８４に於いて、マイクロコンピュータ２１は
電圧比較器５５の出力を読み取り、供給線ＡおよびＢの
線間電圧が、中性点または接地電位に対して正であるか
否かの判定を行なう。もしも供給電圧が正であると、ふ
たつのＳＣＲ対１６および１７はステップ８６に進む前
にステップ８５でトリガをかけられる。

第４ｂ図のステップ８６に於いて、マイクロコンピュー
タ２１はＭＯＤＥ変数を確認する。第一回目にこの確認
がなされるときには、ＭＯＤＥ変数は１に等しく、プロ
グラムの実行はステップ９０に分岐する。この時点でマ
イクロコンピュータ２１は、以前にステップ７６でサン
プル抽出しておいたＡＮＤゲート４０からの入力を確認
する。

この入力は逆起電力電圧ＶＣが負のＭ準電圧＋ ｖＲＥＦより大きくかつ正の基準電圧ＶＲＥＦより小さ
い状態にあるか否を示している。

連続トリガ状態に於いて、逆起電力電圧ＶＣの比較結果
は第３図の電圧波形の小火で示すように、供給電圧Ｖａ
ｂの各半周期毎にマイクロコンピュータ２１でサンプル
抽出される。時刻Ｔ３以前では、逆起電力電圧のサンプ
ル抽出値は基準電圧範囲の内側および外側と変化し得る
。時刻Ｔ１直前の逆起電力電圧サンプル抽出値はＶ−と ＥＦ ＋ ■　　　の範囲外である。従ってこのサンプル抽ＥＦ 出値を判定することにより、プログラムの実行はステッ
プ９０からステップ９１に分岐し、ここでマイクロコン
ピュータ記憶装置内のサンプル計数器がステップ７２に
戻る前にクリアされる。

時刻Ｔ１で採られるサンプル値が範囲内に入っているの
で、このサンプル値が判定されるときにはプログラムの
実行はステップ９０からステップ９２に進む。ここでは
マイクロコンピュータ記憶装置内のサンプル計数器は更
新され、ステップ９３でチェックされる。サンプル計数
器内の計数値は、逆起電力電圧サンプル値が基準電圧範
囲に連続して入った回数を示す。この計数値が予め決め
た数ｘ１例えば１５に等しくなるまで、プログラム実行
はステップ７２まで戻る。

時刻■１の次のサンプル値は基準電圧範囲外であるため
、このサンプル値はプログラムの実行を　　−ステップ
９１に分岐させるのでここでサンプル計数器はリセット
されて零となるはずである。

時刻Ｔ３以降逆起電力電圧サンプル抽出値は全＋ て基準電圧Ｖ−と■　　　の間に入っている。

ＲＥＦ　　　　ＲＥＦ 従ってサンプル計数器は連続する各々の電圧サンプル値
毎にステップ９２で更新され、その値が１５に達するま
でこのようなサンプル抽出が継続される。この時点でプ
ログラムの実行はステップ９３からステップ９４に移り
、ここでＭＯＤＥ変数が２に設定される。次にステップ
９５に於いてマイクロコンピュータ２１は制動電流遮断
遅延時間（ＴＯ＞の演算を行なう。例えばこの遅延時間
は、電動機速度が最大状態で制動指令が発せられた時ｔ
［ｌＪ（時刻Ｔｏ）から基準電圧範囲に１５個の連続し
たサンプル値が検出されるまで（すなわち現在のタイマ
の値）に減速されるのに要した時間の５パーセントであ
る。もちろんこの時間間隔の５パーセントという値は、
本発明の考案者によっていくつかの電動機で試験をし満
足のいく結果を得られたものであるが、その他の電動′
機や負荷状態に対してはこれ以外の割合が最適結果をも
たらす場合もあるであろう。仮に制動指令が発せられた
ときに、電動機が定格速度以下であると計算された遅延
時間は短すぎることとなろう。従って、安全のために遮
断遅延時間（ＴＤ）は最小値、例えば１秒、を持つべき
である。これとは別に、固定遅延時間を用いることも可
能であるがこの固定遅延時間が特定の電動機および負荷
に対して設定されたものでなければ電動機がその遅延時
間内に停止しない場合も生じかねない。遅延時間（ＴＤ
）が計算されると、マイクロコンピュータ２１内の遅延
タイマがステップ９６に於いてその時間に設定される。

遅延タイマは従来からあるやり方でマイクロコンピュー
タのバックグラウンド処理として一定の割合でマイナス
更新される。

この時点でのＭＯＤＥ変数は、制動過程の結果２に等し
いのでプログラムの実行はＡおよびＢ相のＳＣＲ対１６
および１７を発火させた後、ステップ８６からステップ
９８に分岐する。この時点で、遅延タイマの時間が完了
しているか否かの判定チェックが行なわれる。タイマの
値が非零である間プログラムの実行は継続されステップ
７２に戻る。遅延タイマが零に達すると電動機制動処理
は終了し、主電動機制御プログラムに戻る。

以上述べた本発明の説明から明らかなように、制動中に
電動機の不活性巻１ｉ１１３内に誘導される逆起電力電
圧が電動機の停止完了を判定するために使用されている
。この逆起電力電圧が零ボルドを中心とする小さな電圧
範囲の中に一定時間入っていることを検出することで電
動機がほぼ停止したという表示を与える。この表示を受
けて遮断遅延時間を設定し、その時間が完了すると電動
機の制動電流供給を停止する。

ふたつの基準電圧レベル（ｖＲＥＦから■１ ＲＥＦ　）を用いる代わりに、単独電圧レベルを使用す
ることもできる。例えばステップ９０に於いて逆起電力
電圧饋圧を単に（Ｖ　　　　）に対しＲＥＦ てのみ比較し、電圧がこの単独基準値より大きいときに
ステップ９２への分岐が生じる。この場合ステップ９０
に於いて検出された電圧レベルは単独電圧レベルよりも
大きい（すなわち基準レベルと無限大との間である。）
しかしながらこの方法では、運転の最終状態にすぐ入っ
てしまう（すなわち時刻■２において）ので、より長い
遅延Ｒ問を用意しておく必要がある。

さらに、今回の電動機停止検出装置の運転は電動機およ
び負荷特定に適合する。最終遮断遅延時間は電動機を定
格速度から逆起電力が予め決められた電圧範囲に一定時
間はいるまで減速されるのに要した８８間に直接比較し
ている。従ってたとえ電動機および負荷特性が変動して
も電動機停止の検出は適合できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施するための電動機および電動機
制御装置を示す構成図： 第２図は、交流電源のひとの相における電圧波形と、電
動機の減速状態に応じた三段階の速度に於ける電動機制
動電流波形を示す概念図；第３図は、停止の最終段階に
於いて電動機巻線内に誘導される逆起電力の波形図： 第４ａ図および第４ｂ図は本発明により構成された電動
機制御装置の電動機ｌ１１１動処理ソフトウエアのフロ
ーチャートを示す図：そして ・第５図は、電動機１１Ｊ　ｍ装置の電圧零交差割り込
み処理のフローチャートを示す図。 ［符号の説明］

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. （１）電動機の停止完了判定装置であって：電動機のひ
   とつの巻線内に誘導される逆起電力電圧レベル検出手段
   と； 逆起電力電圧レベルを第一の基準電圧と比較するための
   第一の手段と； 逆起電力電圧レベルを第二の基準電圧と比較するための
   第二の手段と； 前記第一および第二手段の出力に応じて、逆起電力電圧
   が第一および第二基準電圧の間に入つていることを比較
   検出するための手段と； 逆起電力電圧が第一および第二基準電圧の間に入つてい
   る時間を計測し、この時間が予め定められた値に達した
   時点で電動機停止を示す信号を発生する手段とで構成さ
   れていることを特徴とする電動機の停止完了判定装置。
2. （２）特許請求項第１項に記載の装置において、第一基
   準電圧が接地電位に対して正の値を有し；第二基準電圧
   が接地電位に対して負の値を有することを特徴とする電
   動機の停止完了判定装置。
3. （３）電動機の停止完了判定装置であつて：電動機のひ
   とつの巻線内に誘導される逆起電力電圧レベル検出手段
   と； 検出された逆起電力電圧レベルが予め定められた基準を
   満たしているか否かの信号を周期的に発生する手段と； 逆起電力電圧レベルが予め定められた基準を連続して満
   足する回数を計数する手段と；それに前記計数値が予め
   決められた数に等しくなると電動機停止を示す出力信号
   を発生する手段とで構成されていることを特徴とする電
   動機の停止完了判定装置。
4. （４）特許請求項第３項に記載の装置において、前記信
   号を周期的に発生する手段の予め定められた基準が、検
   出された逆起電力電圧レベルがひとつの基準電圧レベル
   よりも大きいか否かであることを特徴とする電動機の停
   止完了判定装置。
5. （５）特許請求項第３項に記載の装置において、前記信
   号を周期的に発生する手段の予め定められた基準が、検
   出された逆起電力電圧レベルがひとつの基準電圧レベル
   よりも小さいか否かであることを特徴とする電動機の停
   止完了判定装置。
6. （６）特許請求項第３項に記載の装置において、前記信
   号を周期的に発生する手段の予め定められた基準が、検
   出された逆起電力電圧レベルが第一および第二基準電圧
   レベルの間に入っていることを特徴とする電動機の停止
   完了判定装置。
7. （７）特許請求項第６項に記載の装置において、前記信
   号を周期的に発生する手段が： 検出された逆起電力電圧を第一基準電圧レベルと比較す
   るための第一手段と； 検出された逆起電力電圧を第二基準電圧レベルと比較す
   るための第二手段と；それに 前記第一および第二手段の出力に応じて、逆起電力電圧
   が第一および第二基準電圧レベルの間に入っているかを
   比較し周期的に判定を行い、その判定結果信号を発生す
   る手段とで構成されていることを特徴とする電動機の停
   止完了判定装置。
8. （８）特許請求項第７項に記載の装置において、第一基
   準電圧レベルが接地電位に対して正の値を有し；第二基
   準電圧レベルが接地電位に対して負の値を有することを
   特徴とする電動機停止完了判定装置。
9. （９）特許請求項第３項に記載の装置において、前記信
   号発生手段が計数値が予め定められた値に等しくなった
   後一定時間後に電動機停止表示信号を発生することを特
   徴とする電動機の停止完了判定装置。
10. （１０）電動機停止装置であつて： 電動機速度を減速するために、電動機に対して周期的に
    電流パルスを供給する手段と； 電動機巻線内に誘導される逆起電力電圧レベルが予め定
    められた基準を満たすか否かの信号を周期的に発生する
    手段と； 逆起電力電圧レベルが予め定められた基準を連続して満
    たす回数を示す計数値を発生する手段と；それに 計数値が予め定められた数に等しくなった時点で電動機
    に対する電流供給を停止するための手段とで構成されて
    いることを特徴とする電動機停止装置。
11. （１１）特許請求項第１０項に記載の装置において、前
    記周期的に信号を発生する手段の予め定められた基準が
    、検出された逆起電力電圧が基準電圧より大きいか否か
    であることを特徴とする電動機停止装置。
12. （１２）特許請求項第１０項に記載の装置において、前
    記周期的に信号を発生する手段の予め定められた基準が
    、検出された逆起電力電圧が基準電圧より小さいか否か
    であることを特徴とする電動機停止装置。
13. （１３）特許請求項第１０項に記載の装置において、前
    記周期的に信号を発生する手段の予め定められた基準が
    、検出された逆起電力電圧が第一および第二基準電圧レ
    ベの間に入っているか否かであることを特徴とする電動
    機停止装置。
14. （１４）特許請求項第１３項に記載の装置において、前
    記周期的に信号を発生する手段が： 電動機に電源供給がなされていない時に電動機巻線内に
    誘導される逆起電力電圧を検出する手段と； 検出された逆起電力電圧を第一基準電圧と比較するため
    の手段と； 検出された逆起電力電圧を第二基準電圧と比較するため
    の手段と；それに 前記第一および第二の手段の出力に応じて、逆起電力電
    圧が第一および第二基準電圧レベルの間に入っているか
    を比較し周期的に判定を行い、その判定結果信号を発生
    する手段とで構成されていることを特徴とする、電動機
    停止装置。
15. （１５）特許請求項第１３項に記載の装置において、二
    つの基準電圧レベルの一方が接地電位に対して正の値を
    有し；もう一方の基準電圧レベルが接地電位に対して負
    の値を有することを特徴とする電動機停止装置。
16. （１６）特許請求項第１０項に記載の装置において、前
    記電流供給を停止する手段が計数値が予め定められた値
    に等しくなった後一定時間後に電動機に対する定期的な
    パルス電流供給を停止することを特徴とする、電動機停
    止装置。
17. （１７）特許請求項第１６項に記載の装置において、前
    記電流供給を停止する手段がさらに、前記一定時間を電
    動機を減速するために電流パルスが供給され始めてから
    、計数値が予め定められた数に等しくなる時点までの時
    間から導き出すための手段を有することを特徴とする、
    電動機停止装置。
18. （１８）特許請求項第１０項に記載の装置において、前
    記電動機に周期的に電流パルスを供給する手段が、供給
    電源電圧の極性を検出する手段と；電源電圧の極性が電
    動機巻線に誘導される逆起電力電圧極性と反対の時に電
    動機に電流を供給するための手段とで構成されているこ
    とを特徴とする電動機停止装置。
19. （１９）特許請求項第１０項に記載の装置において、周
    期的に電動機に電流パルスを供給するための前記手段が
    ： 交流電源から供給される電圧極性を検出するための手段
    と； 電源電圧極性が電動機巻線内に誘導される逆起電力電圧
    極性と反対の場合に電動機に対して電源から電流を供給
    する手段と； 電源から供給される交流電流の各周期の間に、電動機に
    対して電流供給がなされることを検出する手段と；それ
    に 前記検出手段の出力に応じて、前記電流供給手段に対し
    て電動機巻線内に誘導される逆起電力電圧極性のいかん
    に関わらず、交流電圧の各周期毎に電動機への電流供給
    をおこなわしめる手段とで構成されていることを特徴と
    する電動機停止装置。
20. （２０）特許請求項第１９項に記載の装置において、前
    記信号発生手段が前記検出手段に応じて電源からの各周
    期毎に電動機への電流供給がなされた時点で動作する事
    を特徴とする電動機停止装置。
21. （２１）電動機停止方法に於いて： 交流電源からの電圧極性を検出し； 電源電圧が電動機に供給されていない時に、電動機巻線
    内に誘導される逆起電力電圧を周期的に検出し； 電源電圧極性が電動機巻線内に誘導された逆起電力電圧
    極性と反対の時に、電動機内に負トルクを発生する電流
    を最初に電動機に供給し； 電源からの交流電流の各周期毎に電動機に対して電流供
    給がなされる時点を検出し； 電源からの交流電流の各周期毎に電動機に対して電流供
    給がなされるとその後、電動機巻線内に誘導される逆起
    電力電圧の極性に無関係に交流電流の各周期毎に電動機
    に対して電流を供給し；電動機巻線内に誘導された逆起
    電力電圧レベルが予め定められた電圧範囲に入っている
    か否かを示す信号を周期的に発生させ； 逆起電力電圧が予め定められた電圧範囲に連続して入つ
    ている回数を計数し；そして 計数値が予め定めた数に等しくなると電動機への電流供
    給を終了するという手順で構成されていることを特徴と
    する電動機停止方法。
22. （２２）特許請求項第２１項に記載の方法において、前
    記周期的に信号を発生する手順が： 逆起電力電圧を第一基準電圧と比較し； 逆起電力電圧を第二基準電圧と比較し；そして比較手順
    の結果に応じて、逆起電力電圧が第一および第二基準電
    圧の間に入っているか否かを判定し、その判定結果信号
    を発生する手順とで構成されていることを特徴とする電
    動機停止方法。
23. （２３）特許請求項第２１項に記載の方法において、前
    記電流供給を停止する手順が： 遅延時間を、電動機内に負のトルクを発生させる電流を
    最初に供給してから、計数値が予め定められた値に達す
    るまでの時間の関数として計算し；この遅延時間の経過
    後に電動機への電流供給を停止する手順で構成されてい
    ることを特徴とする電動機停止方法。