JPS5829713B2 - 直流モ−タの電気制動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、発電制動により直流モータを減速又は停止さ
せるための無接点方式の電気制動装置に関するものであ
る。

直流モータを速やかに減速又は停止させるための電気制
動装置として従来から発電制動装置が知られている。

従来の発電制動装置は直流モータの電機子巻線の両端間
にリレー接点を介して抵抗器を接続し、直流モータの減
速時又は停止時にリレ接点を閉路することにより直流モ
ータの逆起電力を抵抗器で短絡し、直流モータの回転エ
ネルギーを抵抗器の発熱エネルギーに変換して直流モー
タに制動を加えるものである。

しかしながらこのような制動装置では、リレー接点は短
絡電流を通電するのに必要な通電容量を有さなければな
らず、また減速を行なう場合には所定の速度に達した時
に接点を開路するので短絡電流を遮断するのに必要な遮
断容量を有さなければならないため、大形のリレーを用
いる必要があり、回路構成部品が高価となる等の欠点が
あった。

またこのような装置では、リレー接点の消耗が激しいた
め、信頼度に問題があり、保守に多大の労力を要する欠
点があった。

更に、リレー接点を閉路して制動抵抗器で短絡した場合
に、直流モータの電機子に流れる電流が大き過ぎればモ
ータのブラシ消耗が激しく、一方該電流が小さ過ぎれば
最大の制動力が得られないが、上記の従来の制動装置で
は電流を微妙に調整することが困難であるため許容限界
値より成る程度低い値に設定するほかはなく、制動を速
やかに行うことができない欠点があった。

本発明は、上記の欠点を伴わずに効果的に且つ速やかに
制動をかけることができる直流モータの電気制動装置を
提案したもので、以下図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明に係る直流モータの電気制動装置の第１
実施例を示したものである。

同図において、１は静止形レオナード装置の主回路に相
当する直流モータの駆動回路で、その出力の極性は単一
の方向に定められている。

２は永久磁石を界磁とする直流モータ、３は機械的負荷
、４は制動回路、５は制動信号端子、６は端子５から与
えられる制動信号に応動してトリガー信号を発生するト
リガー回路、７ａ 、７ｂは駆動回路１の出力を直流モ
ータ２に伝える正極電路及び負極電路である。

これら制動回路４及びトリガー回路６により本実施例の
電気制動装置を構成している。

制動回路４は、端子４ａ、４ｂを介して電路７ａ、７ｂ
間に接続されたりアクドル８とコンデンサ９との直列回
路を有する。

リアクトル８には中間タップ１０が設けられ、この中間
タップ１０によりリアクトル８は第１のコイル８ａと第
２のコイル８ｂとに分けられている。

第２のコイル８ｂとコンデンサ９との直列共振回路には
制御極付制御整流器１１が並列接続されている。

制御極付制御整流器１１は本実施例では単一のサイリス
タ１２から成っている。

サイリスタ１２のゲートカソード間にはトリガー回路６
が接続されている。

トリガー回路６が発生するトリガー信号は繰返しパルス
状のもので、その周波数はコンデンサ９の充放電に要す
る時間のほか、後述するように制動時に直流モータ２の
電機子に流れる電流の調整を考慮に入れて定める。

次に、上記制動装置の動作を説明する。

駆動回路１の出力端子Ｐ、Ｎに駆動電力が出力されて直
流モータ２を正常運転している場合には、制動信号端子
５には制動信号が与えられておらず、トリガー回路６は
トリガー信号を発生していない。

従って、サイリスタ１２は導通していない。

一方、コンデンサ９は駆動回路１の出力電圧によってリ
アクトル８の第１．第２のコイル８ａ 、ａｂ及びコン
デンサ９のルートで図示のような極性で充電されている
。

直流モータ２を高速状態から低速状態又は停止状態にす
る場合には、駆動回路１からの給電を止め、制動信号端
子５に制動信号を与える。

直流モータ２は、入力が停止されても高速時の回転エネ
ルギーを持っている負荷３の慣性と、直流モータ２の回
転子の慣性とによって高速回転を続ける。

また、直流モータ２の電機子巻線の両端間、即ち電路７
ａ、７ｂ間には直流モータ２の逆起電力が発生している
。

このような状態にあるとき、制動信号が端子５に印加さ
れてトリガー回路６が動作し、サイリスタ１２に繰返し
パルス状のトリガー信号が供給される。

先ず、このトリガー信号によりサイリスタ１２が導通す
ると、コンデンサ９の充電電荷がコンデンサ９→第２の
コイル８ｂ→サイリスタ１２のルートで放電されて電流
が流れる。

この電流は、コンデンサ９と第２のコイル８ｂとのＬ−
Ｃ直列共振回路の共振電流であるので、コンデンサ９に
は図示とは逆極性の電圧に逆充電される。

この逆電圧がサイリスタ１２に印加されてサイリスタ１
２が不導通となる。

他方、サイリスタ１２が導通している期間において、第
１のコイル８ａとサイリスタ１２との直列回路に直流モ
ータ２の逆起電力が印加されて電流が流れ、直流モータ
２に電気的制動がかけられる。

次に、サイリスタ１２が前述したコンデンサ９の逆電圧
によって不導通になると、第１．第２のコイル８ ａ
ｐ８ｂと逆充電されたコンデンサ９のルートに直流モー
タの逆起電力が印加され、逆放電電流及び逆起電力によ
る電流が流れることにより直流モータ２に電気的制動が
かけられる。

このとき、逆充電されたコンデンサ９の充電エネルギー
は直流モータ２の電気的制動に作用し、逆放電後は直流
モータ２の逆起電力により図示した順方向充電電圧を確
立するまで充電電流が流れ続け、この充電電流が直流モ
ータ２の電気的制動に作用する。

以下、同様の動作が１００〜５００Ｈｚ程度の比較的低
い周波数で繰返され、直流モータ２が所定の回転数に低
下又は停止すると、制動信号はオフとなってトリガー回
路６及び制動回路４は動作を停止する。

大きなブレーキ作用が要求される用途の場合は、インダ
クタンスや抵抗を有する電機子に大電流を流した方がよ
いが、大電流を扱う場合は電気的制動の繰返し周波数は
、可飽和リアクトルを用いた回路方式では高い周波数と
なって大きな制動電流が得られないので制動効果が少な
いが、本発明の回路方式では低い周波数にでき、大きな
制動電流が得られるので、制動効果が大きい利点がある
。

なお、上記の説明では、制動時に直流モータ２の電機子
に流れる電流の実効値を調整するには、リアクトル８の
インダクタンス値とコンデンサ９の容量値を適当に選定
すること、トリガー回路６が発生する繰返しパルスの周
波数を調整することのいずれによっても行うことができ
る。

特に、後者によって微調整を容易に行うことができる。

このような構造の電気制動装置は、可飽和リアクトルと
違ってインピーダンスがＯにならないので、原理的には
制動抵抗が不要であるが、電路７ａと端子４ａとの間に
制動抵抗器を接続すると制動効果が一層改善されて好適
である。

第２図は本発明の第２実施例を示したもので、本実施例
は制動回路４の端子４ａを負極電路７ｂに、端子４ｂを
正極電路７ａに接続した場合の制動回路４の接続例を示
す。

即ち、本実施例ではりアクドル８の第２のコイル８ｂと
コンデンサ９との直列共振回路に並列接続された制御極
付制動整流器１１のサイリスタ１２は第１図とはアノー
ド・カソード間の接続が逆となっており、動作中のコン
デンサ９の充放電圧、電流及びリアクトル８の第１．第
２のコイル８ａ、８ｂの電圧、電流が第１図の動作とは
逆になっているのみであるので、動作説明は省略する。

第３図は本発明の第３実施例を示したものである。

本実施例では、図示しないが駆動回路１としてその出力
の極性を両方に選択できる構造のものを用いている。

従って、電路７ａが正極、電路７ｂが負極のときは直流
モータ２は正転し、電路７ａが負極、電路７ｂが正極の
場合は直流モータ２は逆転する。

制御極付制御整流器１１は、これに対処するため逆並列
接続された２つのサイリスタ１２ａ、１２ｂから成り、
これらゲート・カソード間には第１及び第２のトリガー
回路６ａｔ６ｂが接続されている。

トリガー回路６ａ 、 ６ｂは第１図のトリガー回路６
と同様に制動信号端子５ａ、５ｂに制動信号が与えられ
ているときにサイリスタ１２ａ、１２ｂに繰返しパルス
状のトリが一信号を供給する。

上記のような構成で、直流モータ２が正転している場合
には制動信号端子５ａに制動信号を与え、直流モータ２
が逆転している場合には制動信号端子５ｂに制動信号を
与えることにより、第１図の実施例と同様に減速又は停
止を行うことができる。

なお、第３図の実施例のように直流モータ２が正逆いず
れの方向にも回転し得る場合には、制御極付制御整流器
１１を双方向性サイリスクで構成することもできる。

第４図は本発明の第４実施例を示したものである。

駆動回路１（本実施例では図示してない。）が一般に商
用電源から給電されてサイリスク等で電圧制御する場合
には、電路７ａ、７ｂ間には脈動電圧を含んだ直流モー
タ２の駆動直流電圧が生ずるので、制動回路４が制動作
用をしていないときでもリアクトル８及びコンデンサ９
には脈動電流が流れてリアクトル８及びコンデンサ９単
体の無効損失を発生させる。

本実施例では、この点を改善するために、ダイオード１
３をリアクトル８の第１コイル８ａに直列に接続し、制
動回路４が制動作用をしていないときに脈動電圧によっ
て生ずる無効損失を防止するようにしている。

また、同図におけるコンデンサ９と端子４ｂとの間にダ
イオードを接続しても同様の効果を得ることができる。

第５図は本発明の第５実施例を示したものである。

本実施例は、正転及び逆転する直流モータ２の電気制動
装置において無効損失の問題を解決した例を示したもの
で、制動回路４の端子４ ａ ｐ４ｂの間に４つのダイ
オード１３ａ〜１３ｄで構成された単相全波形整流回路
１４の交流側入力端を接続し、この整流回路１４の直流
側出力端間に、リアクトル８とコンデンサ９との直列囲
路を接続し、リアクトル８の第２のコイル８ｂとコンデ
ンサ９との直列共振回路にサイリスタ１２を並列接続し
ている。

このような制動回路４においては、電路７ａ側が正極の
場合であっても、逆に電路Ｉｂ側が正極の場合であって
も制動作用は同じであり、また制動信号端子５及びトリ
ガー回路６は１つでよく、且つ制動作用がないときにも
脈動電圧による無効損失がない等の特長がある。

以上説明したように本発明の電気制動装置は、トリガー
信号の繰返しパルスの周波数を調整することにより制動
時に直流モータの電機子に流れる電流を精密に調整する
ことができ、従って容易な調整で最大限の制動効果を得
ることができる。

特に本発明では、リアクトルの第２のコイルとコンデン
サとの直列共振回路を利用してこのコンデンサに逆充電
し、サイリスタを遮断する構造なので、リアクトルの代
りに可飽和リアクトルを用いるものに比べて制動回路の
動作周波数が低くなり、大きなブレーキ効果を得ること
ができ、且つ電源ノイズや機器の動作安定性上からも好
適である。

更に、この装置は、無接点構造なので信頼性が高く、寿
命が長く、且つ保守が容易な利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明に係る電気制動装置の第１乃
至第５実施例の回路図である。 １・・・・・・駆動回路、２・・・・・・直流モータ、
４・・・・・・制動回路、５・・・・・・制動信号端子
、６・・・・・・トリガー回路、７ａ、７ｂ・・・・・
・電路、８・・・・・・リアクトル、８ａ・・・・・・
第１のコイル、８ｂ・・・・・・第２のコイル、９・・
・・・・コンデンサ、１１・・・・・・制御極付制御整
流器、１２．１２ａ、１２ｂ・・・・・・サイリスタ、
１３・・・・・・ダイオード、１４・・・・・・単相全
波整流器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 駆動回路から１対の電路を介して給電されて駆動さ
   れる直流モータに電気制動を加える電気制動装置におい
   て、制御極付制御整流器を有する制動回路と、制動信号
   に応動して前記制御極付制御整流器にトリガー信号を供
   給するトリガー回路とを備え、前記制動回路は前記１対
   の電路間に接続されたりアクドルとコンデンサとの直列
   回路と、第１のコイルと第２のコイルに分けられている
   前記リアクトルの前記第２のコイルと前記コンデンサと
   の直列共振回路に並列接続された制御極付制御整流器と
   を有することを特徴とする直流モータの電気制動装置。 ２ 前記駆動回路はその出力の極性が一方向に定められ
   た構成となっており、また前記制御極付制御整流器は単
   一のサイリスタを主体とした構成となっていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の直流モータの電
   気制動装置。