JPS6211123Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はバツテリフオークリフト等の電気車に
使用する電動機の制御装置に関し、特に電気車用
直流電動機の小形かつ簡単な制動制御装置に関す
る。

従来周知のバツテリーフオークリフト等電気車
の走行用電動機の制御装置は、その電気制動法は
ほとんどがプラツギング制動方式とよばれるもの
であり、制動時には走行用電動機を発電機に切替
えて車両の持つ運動エネルギを発電エネルギに変
換しその発電エネルギをすべて電機子を含む制動
回路の中で消費させるものであつた。また一部抵
抗の切替により走行速度を制御する抵抗制御方式
と呼ばれるものにおいては、走行制御用抵抗に発
電エネルギのほとんどを消費させていた。さらに
電気車の走行用電動機において特別の制動用抵抗
器を備えて該抵抗で発電エネルギを消費させた
り、あるいは数多くの切替スイツチを用いて電源
にエネルギを返還する回生制動方式が用いられて
いた。

ここで従来のバツテリフオークリフト等の電気
車に用いられていたプラツギング制動方式は、車
両の持つ運動のエネルギをすべて駆動用電動機に
より熱エネルギに変換して消費するために、バツ
テリフオークリフト等のように発進、制動、後退
が頻繁に行なわれる電気車では、電動機の熱容量
を非常に大きくする必要があるという欠点があつ
た。さらには、エネルギの消費方法が電機子の短
絡による方法であり、この場合制動フイーリング
の点から、界磁電流を非常に小さく制限する必要
があるので、電機子の短絡大電流によつて大きな
電機子反作用を受け、それにより整流条件が悪化
するという欠点があつた。また抵抗制御方式にお
いては走行制御に抵抗器を用いており、力行、制
動のいずれの場合にも電力損失が大きく、また速
度制御が段階的になるという欠点があつた。さら
に電車で用いられている発電制動方式並びに回生
制動方式においては、大容量抵抗器を必要とする
かあるいは数多くの切替スイツチが必要であり、
これらの制御が複雑になるという欠点があり、小
形化と低価格とが必要でしかも有限のエネルギ源
により給電されるバツテリフオークリフト等の電
気車に対しては不向であるという問題があつた。

本考案は、従来の回生制動装置及びプラツギン
グ制動装置の少なくとも一方を備えた電気車用電
動機制御装置において主スイツチ手段に並列に予
備励磁用の小容量の抵抗器を１個追加しただけの
簡単な構成により省エネルギが可能でしかも電動
機の電機子反作用等の問題を除去した電気車用電
動機制御装置を提供するものである。

以下添付図面を参照しつつ本考案の実施例につ
いて説明する。

添付図面において、参照番号１は直流電源、２
は直流直巻電動機で電機子２１と界磁巻線２２と
を備えている。３はサイリスタ又はトランジスタ
等によるチヨツパ装置を示し、４は主スイツチ手
段であり励磁コイル４１の励磁により投入される
電磁開閉器である。５及び６はそれぞれ第１及び
第２のダイオード、７は抵抗器、８及び９はそれ
ぞれ励磁コイル８１及び９１の励磁により接点の
接触方向が切替わる電磁開閉器であり、界磁巻線
２２の接続方向を切替えて界磁巻線の励磁方向を
切替える前後進励磁電流切替回路を構成するため
の電磁開閉器である。同電磁開閉器８及び９は可
動接触子は常時は常閉接点である図示の下方の固
定接点と接触している。１０はキースイツチある
いはアクセル操作スイツチ等で構成される始動ス
イツチである。１１は、中立端子１２、前進端子
８２及び後退端子９２を有する前後進切替スイツ
チであり、１３及び１６はトランジスタ、１４及
び１７はバリスタ等のサージ吸収装置、１５は駆
動回路、８３及び９３はダイオードである。

次に図示の実施例について本考案による電気車
用電動機制御装置の動作を説明する。

まず、トランジスタ１３は、始動時にチヨツパ
装置３が短絡等の異常状態にある時、又はチヨツ
パ装置３が動作中に遮断不能等の異常状態になつ
た時に非導通となり電動機２を主回路から切り離
して停止させるための保安装置である。駆動回路
１５はトランジスタ１６を駆動するためのもので
あつて、始動スイツチ１０及び前後進切替スイツ
チ１１が閉じられた時通常はトランジスタ１６を
導通させるように作動する。ただし、始動スイツ
チ１０及び前後進切替スイツチ１１が閉じられて
いる時であつて、電機子２１に図示とは逆極性の
電圧が誘起されしかも電動機２に流れる電流が規
定値以上になつたことが検知された時にトランジ
スタ１６を非導通にするように作動する。またチ
ヨツパ装置３は。図示しないアクセルペダル等の
出力指示装置の動きに応じた信号に応答して発生
された制御信号を受けて断続動作し、電動機２に
電源電圧の数パーセントから100％に至る大きさ
の平均電圧を印加することにより（時には前記チ
ヨツパ装置３を短絡するように配設されたバイパ
スコンタクタを備えることもある）速度制御を行
なう。また図示しない前記の制御信号の発生装置
には、アクセルペダル等による急加速時には、公
知のソフトスタートと呼ばれる装置であつてチヨ
ツパ装置による電動機印加電圧を徐々に増加させ
る装置を付属させることがある。

始動スイツチ１０を閉じ前後進切替スイツチ１
１を前進側８２（または後退側９２）に閉じる
と、前記のチヨツパ装置３の始動時チエツクの結
果が正常であればトランジスタ１３は導通にされ
る。そして励磁コイル８１（又は９１）の励磁に
より開閉器８（又は９）の可動接触子は図の上方
の固定接点の側に閉じる。次に前述の図示しない
制御装置よりの制御信号によりチヨツパ装置３は
徐々にチヨツピング動作を開始する。そしてこの
時から駆動回路１５は電機子２１の両端子間電圧
の極性と電動機２の電流の大きさとのチエツクを
行なう。力行時には電機子２１の両端子間には図
示した極性の電圧が誘起されるので、トランジス
タ１６は導通にされ励磁コイル４１は付勢されて
主スイツチ手段４が閉じる。それにより電動機２
の一方の側は電源１に直接に接続され、チヨツパ
装置３のチヨツピング動作により電動機２の力行
時の速度制御が行なわれる。この時同時に第２の
ダイオード６は電動機２の回路に対して逆並列に
接続されフライホイールダイオードとして作動す
る。また図示しない前述のバイパスコンタクタの
投入によりチヨツパ３を短絡して直流電源１の全
電圧を電動機２に印加する場合もある。このよう
にしてバツテリフオークリフト等の電気車の力行
時における低速走行から高速走行までの速度制御
が行なわれる。今例えば、前述の過程を経て車両
が前進方向に力行走行している場合に、ある時点
で制動を行う目的で前後進切替スイツチ１１を、
８２の側から９２の側に、すなわち前進側から後
退側に切替えると、トランジスタ１３及び１６は
共に一旦非導通となり、主スイツチ手段４は開か
れたままの状態で電磁開閉器８及び９の可動接触
子は共に下方の固定接点と接触するが、トランジ
スタ１３はチヨツパ３に異常がないことが確認さ
れた後導通にされる。そして励磁がコイル８１か
ら９１に切替えられることにより電磁開閉器８の
可動接触子は下方の固定接点の側に閉じ９の可動
接触子は上方の固定接点の側に閉じた状態とな
り、チヨツパ３は再びチヨツピングを始める。こ
の時チヨツパ３は、図示しない制御装置よりの制
御信号により制御され、アクセル等により指示さ
れた出力より小さい出力からチヨツピングを始め
出力を徐々に指示量まで増加させてゆく。この時
電動機２では界磁巻線２２の接続方向が切替えら
れ、しかもチヨツパ３はチヨツピングしているの
で、電源１から抵抗器７を通る電流により界磁磁
束の方向が切替えられ、車両が慣性により前進中
の間は電機子２１に図示とは逆方向の起電力が発
生し、電動機２は発電機として作動する。チヨツ
パ３のチヨツピングによりチヨツパ３が導通して
いる期間中は電機子２１の発電電圧はチヨツパ３
と第２のダイオード５とを介して短絡されて発電
制動が行われ、その閉回路を流れる電流が増大す
る。次に、チヨツパ３が非導通になつたときは、
電機子２１に生じる図示とは逆極性の発電電圧が
電源１の全電圧より大きいときは、発電機回路の
電磁エネルギによる電流は電機子２１→第２のダ
イオード６→電源１→第１のダイオード５→界磁
巻線２２の閉回路を流れて回生制動が行われる。
この場合においても、更にまた、電機子２１の発
電電圧が電源１の全電圧より低くなつた場合にお
いても、同時に発電機２の電磁エネルギの一部
は、電機子２１→ダイオード６→抵抗器７→界磁
巻線２２の閉回路を分流する電流を生じ、その電
磁エネルギが抵抗器７の中で消費されることによ
り発電制動作用を行う。この間界磁巻線２２を流
れる上記の電流が発生する界磁磁束により前進回
転中の電機子２１に誘起される起電力の方向を検
出することにより、駆動回路１５はトランジスタ
１６を制動期間中非導通にし主スイツチ手段４を
開放状態に保つ。前述の第２のダイオード５を介
する短絡による発電制動中、チヨツパ３が導通し
ている期間中は、チヨツパ３に流れる電流を規定
の値に制御することにより制動トルクを制御す
る。なお、一旦前記の第２のダイオード５を介す
る短絡による発電制動が行われた後は、上記のよ
うに発電制動より回生制動へ、更にその逆方向へ
の移行は、チヨツパ３の非導通化又は導通化の制
御により行なうことができる。その後車両の速度
が低下し発電機２の発電電圧が減少し規定の電流
を流し得なくなると、駆動回路１５によりトラン
ジスタ１６を導通させ主スイツチ手段４を閉じ抵
抗器７を短絡する。それにより車両は、完全に停
止した後後退を始める。それより以後は電機子２
１には図示方向の電圧が誘起されるので、トラン
ジスタ１６は導通状態を続け主スイツチ手段４を
投入状態に保つ。既に述べた通り力行時には第２
のダイオード６は電動機２に対するフライホイー
ルダイオードとして作動する。以上の説明からわ
かるように、主スイツチ手段４が開かれている発
電及び回生制動期間中、制動電流を生じるように
電機子２１に逆極性の起電力を発生させるための
界磁磁束は抵抗器７を経て電源１より界磁巻線２
２に供給される励磁電流により得られるので、別
に外部から励磁するための他励巻線並びに同関連
回路及び付属素子を設ける必要はなくなる。なお
図示のサージ吸収装置１４及び１７はそれぞれト
ランジスタ１３及び１６が非導通にされる瞬間に
励磁コイル８１，９１及び４１あるいは配線のイ
ンダクタンス等により生じるサージ電圧を吸収し
てトランジスタ１３及び１６を保護するためのも
のである。また図示の回路においては、チヨツパ
装置３を電源１の負側に接続し主スイツチ手段４
と抵抗器７との並列回路を電源１の正側に接続し
たが、これを逆の位置に入れ替えても、また、前
後進励磁電流切替回路と電機子２１との相互の配
置を上下入れ替えても、同一の作用及び効果が得
られることは明らかである。

以上説明した通り、本考案によれば、電動機２
の回路に直列に主スイツチ手段４と抵抗器７との
並列回路を設けて、力行時には主スイツチ手段４
により抵抗器７を短絡し電源１に電動機２とチヨ
ツパ装置３とを直列に接続して、チヨツパ装置３
により力行制御を行ない、この時第２のダイオー
ド６は電動機２の回路に対し逆並列に接続されフ
ライホイールダイオードとして作用する。次に制
動時には主スイツチ手段４が遮断され抵抗器７に
よつて初期励磁が行なわれるので、比較的低速回
転からでも電動機２を発電機として充分働かせる
ことができる。なお、制動時には発電機２の電磁
エネルギの一部は制動電流として界磁巻線２２と
抵抗器７との中を分流する。ただし、この抵抗器
７は車両が力行に移ればすぐに短絡されてしまう
ので力行時には電力損失を生じることはない。ま
た第１ダイオード５は通常発電制動の場合におけ
る発電機回路の短絡用ダイオードとして作動する
ものであつて特に回生制動用として追加したもの
ではない。むしろ制動電流がプラツギング制動に
よる短絡電流ではなく、回生制動電流になるので
第１のダイオード５の容量は小さくてすむ。また
電機子電流と界磁電流とは常に等しいので発電機
としての整流も良く電動機２の体格の小形化が可
能となる。結局本願考案によれば、主スイツチ手
段４に対し並列に小容量の抵抗器７を追加するこ
とのみで省エネルギが可能になり、電動機の小形
化が可能な改良された電動機制御装置が得られる
という優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本考案による電動機制御装置の回路
図である。 １は直流電源、２は電動機（制動時は発電
機）、３はチヨツパ装置、４は主スイツチ手段、
５および６はそれぞれ第１及び第２のダイオー
ド、７は抵抗器、８および９は前後進切替主段と
しての電磁開閉器、を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 直流直巻電動機の前後進励磁電流切替回路と電
   機子との直列回路の一端と、主スイツチ手段と抵
   抗器との並列回路の一端とを第１の接続点におい
   て接続し、前記並列回路の他端を直流電源の一端
   に接続し、前記の前後進励磁電流切替回路と電機
   子との直列回路の他端と、チヨツパ装置の一方の
   主端子とを第２の接続点において接続し、前記チ
   ヨツパ装置の他方の主端子を前記の直流電源の他
   端に接続し、更に前記の第１の接続点と前記チヨ
   ツパ装置の他方の主端子との間に第１のダイオー
   ドを接続し、前記の第２の接続点と前記の直流電
   源の一端との間に第２のダイオードを接続した電
   気車用電動機制御装置であつて、前記主スイツチ
   手段が開放された制動期間中は前記抵抗器を経て
   前記直流直巻電動機の励磁電流を供給するように
   構成した電気車用電動機制御装置。