JPH054793U - 制動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モータの回制電流により負荷の制動を行う制
動装置において、制動動作中、常に機械的制限あるいは
電気的制限の範囲内で最大減速を可能とし、負荷の制動
角度を最小にすることを目的とする。 【構成】 パワートランジスタと、エミッタに接続され
た電流検出用抵抗と、ベースに一定電圧を印加する定電
圧源と、モータをパワーアンプから切り離しパワートラ
ンジスタに接続するパワーリレーにより構成される。 【効果】 電流検出用抵抗の負帰還バイアス効果により
パワートランジスタは定電流制御され、回制電流を制限
内で最大かつ一定に保つことで負荷の制動角度を最小に
することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、例えば直流モータの速度制御システムにおける緊急停止用の制動 装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図２は従来の制動装置を速度制御システムに適用したときの構成図である。図 において１は速度アンプ、２は速度指令、３は速度検出器、４は電流指令、５は パワーアンプ、６はモータ、７は負荷、８は緊急停止信号、９は従来の制動装置 、Ｉは回制電流、ωはモータ角速度、Ｖ_M はモータ端子間電圧である。従来の制 動装置９において、１０はパワーリレー、１１は制動用抵抗である。

【０００３】 次に動作について説明する。速度アンプ１は、速度指令２及びモータ速度を検 出する速度検出器３の出力により電流指令４を演算増幅し、パワーアンプ５に伝 える。パワーアンプ５は電流指令に応じた電流をモータ６に供給する。負荷７は モータにより駆動され、速度指令に等しい速度で回転するよう制御される。

【０００４】 ここで、緊急停止信号８が発生すると、制動装置９内のパワーリレー１０が駆 動され、モータ６はパワーアンプ５から切り離されると同時に制動用抵抗１１と 接続される。この時、制動用抵抗１１にはモータ６から回制電流Ｉが流され、モ ータ６及び負荷７の運動エネルギーは制動用抵抗１１において熱エネルギーに変 換される。これにより、モータ６には制動力が働き、速やかに負荷７の回転を停 止させる。ここで、以下の通り記号を定義する。 ｒ ：モータ電機子抵抗 Ｋ_e ：逆起電力定数 Ｋ_t ：トルク定数 Ｒ ：制動用抵抗１１の抵抗値 Ｊ ：負荷イナーシャ

【０００５】 回制電流Ｉ、モータ角速度ω、モータ端子間電圧Ｖ_M より、電機子インダクタ ンスを無視すれば回路方程式は、

【０００６】

【数１】

【０００７】 で表わされる。制動直前のモータ角速度をω₀ とすれば、式（１）、式（２） よりω及びＩは以下のように与えられる。

【０００８】

【数２】

【０００９】

【考案が解決しようとする課題】

上記のような従来の装置においては、以下のような問題点があった。制動用抵 抗の抵抗値は、制動における機械的破壊を起こさない為のモータ角加速度の制限 並びにモータが減磁をおこさない為の回制電流の制限の範囲内で最大減速度が得 られるように決定される。しかし、モータ角速度及びモータ電流は指数関数的に 変化するので、設定した最大減速度は制動に入った瞬間において得られるが、そ の後は上記の指数関数の時定数をもって減少していく。したがって、この時定数 の大きさによっては、制動角が著しく大きくなってしまうという問題点があった 。また、制動用抵抗は一般に大電力のものが要求されるため、装置の重量増加及 び大型化をまねいてしまうという問題点があった。

【００１０】 この考案は上記のような課題を解決するためになされたもので、制動動作中に おいて絶えず機械的、電気的制限内での最大減速を可能とし、制動角度の最小化 を図るとともに、制動用抵抗を廃することにより装置の小型、軽量化を達成する ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

この考案に係る制動装置は、制動用抵抗の代わりにパワートランジスタを用い ることにより、モータの一定最大減速を達成するとともに、同パワートランジス タによりモータ及び負荷の運動エネルギーを消費させるものである。

【００１２】

【作用】

この考案におけるパワートランジスタは、コレクタ・エミッタ間にモータが接 続され、制動時のモータ電流はコレクタ電流としてパワートランジスタを流れる 。この電流は、ベースに与えられるベース電流により常に一定に制御され、モー タの一定減速が可能となる。この時、コレクタ・エミッタ間電圧はコレクタ電流 が一定となるようにモータ端子間電圧を分圧しており、この損失により、モータ 及び負荷の運動エネルギーは消費される。

【００１３】

【実施例】

図１は、この考案の一実施例を示す構成図である。図中１〜８、１０、Ｉ、ω 、Ｖ_M は上記従来装置と全く同一のものである。１２はこの考案に係る制動装置 であり、１３はパワートランジスタ、１４は電流検出用抵抗、１５は定電圧源、 Ｖは定電圧源１５の出力電圧、Ｖ_CEはパワートランジスタ１３のコレクタ・エミ ッタ間電圧である。

【００１４】 次に動作について説明する。緊急停止信号８が与えられるまでのモータ６の速 度制御は従来技術と全く同様である。緊急停止信号８がパワーリレー１０を駆動 すると、モータ６はパワーアンプ５から切り離され、この考案に係る制動装置１ ２内のパワートランジスタ１３のコレクタに接続される。これにより、モータ端 子間電圧Ｖ_M はパワートランジスタ１３のコレクタから小抵抗値を持つ電流検出 用抵抗１４の間に印加される。また、定電圧源１５は電流検出用抵抗１４のモー タ側の電位を基準として、出力電圧Ｖをベースに印加する。以下のように記号を 定義する。 Ｒ_i ：電流検出用抵抗１４の抵抗値 Ｖ_BE ：パワーランジスタ１３のベース・エミッタ間電圧 Ｉ_MAX ：機械的又は電気的制限内で流しうる最大回制電流 Ｖは、上記の記号を用いて

【００１５】

【数３】

【００１６】 のように設定されている。なお、パワートランジスタ１３の直流電流増幅率は 十分大きく、また、Ｒ_i はＩ_MAX ×Ｒ_i がモータ端子間電圧Ｖ_M に比べ十分小さ な値となるように選ばれている。

【００１７】 式（５）によれば、Ｉ_MAX はＶ_BE、Ｒ_i の各定数にのみ依存しており、Ｖは一 定電圧であることから、制動動作中、Ｉ_MAX は常に一定に保たれることが解る。 このＩ_MAX は電流検出用抵抗１４を介して再びモータ６に戻される。式（２）の ＩをＩ_MAX とし式（５）を代入すれば、モータ角速度ωは

【００１８】

【数４】

【００１９】 となり、モータ６は一定減速を行うことがわかる。一方、回制電流に対する回 路方程式は、

【００２０】

【数５】

【００２１】 となり、Ｖ_CEがＶ_M に応じて変化し、Ｉ_MAX を一定に保つように働いているこ とがわかる。よって、次式により表わされるエネルギーＥがパワートランジスタ １３、電流検出用抵抗１４及びモータ電機子抵抗において消費され、それが、モ ータ６及び負荷７の運動エネルギーに相当する。

【００２２】

【数６】

【００２３】 なお、ｔ₁ は制動開始からモータ６が停止するまでの時間である。

【００２４】

【考案の効果】

以上のように、この考案によればモータの回制電流をパワートランジスタを介 して流し、かつ電流検出用抵抗を用いて定電流化を行うように装置を構成したの で、一定かつ最大のモータ減速を達成することができ、機械的又は電気的制限の 範囲内で最小の制動角が得られという効果がある。また、パワートランジスタに よりエネルギーを消費させることにより、装置の小型軽量化を図ることができる 。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案による制動装置の一実施例を示す構成
図である。

【図２】従来の制動装置を速度制御システムに適用した
ときの構成図である。

【符号の説明】

１０ パワーリレー １３ パワートランジスタ １４ 電流検出用抵抗 １５ 定電圧源

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 モータ及びモータ軸に取付けられている
   負荷の運動エネルギーを回制させるパワートランジスタ
   と、モータに流れる回制電流を検出する電流検出用抵抗
   と、パワートランジスタのベースに一定電圧を印加する
   定電圧源と、モータをパワーアンプから切り離すと同時
   にパワートランジスタに接続するためのパワーリレーを
   備えたことを特徴とする制動装置。