JP4962566B2 - Elevator brake control device - Google Patents
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Description
本発明は、エレベータのブレーキ制御装置に関するものである。 The present invention relates to an elevator brake control device.
従来のエレベータのブレーキ制御装置は下記特許文献1に記載のように、エレベータのブレーキコイルの端子間電圧を制御することによってブレーキの動作制御を行うブレーキ制御装置であって、前記端子間電圧をチョッパ制御するチョッパ回路と前記ブレーキコイルとの間に接続される第1の接点と、この第1の接点がオフされたときに前記ブレーキコイルの電流を還流させるために前記ブレーキコイルに並列に接続され、抵抗と容量性素子との並列回路を含む回路によって構成された放電回路とを備えたものである。 A conventional elevator brake control device is a brake control device that controls the operation of a brake by controlling a voltage between terminals of a brake coil of an elevator as described in Patent Document 1 below. A first contact connected between the chopper circuit to be controlled and the brake coil, and connected in parallel to the brake coil in order to return the current of the brake coil when the first contact is turned off. And a discharge circuit constituted by a circuit including a parallel circuit of a resistor and a capacitive element.
かかるブレーキ制御装置によれば、エレベータの緊急停止時においても遅れることなくブレーキを作動させることができるとともに、緊急停止時において接点に発生するサージ電圧を低減することができる。 According to such a brake control device, it is possible to operate the brake without delay even during an emergency stop of the elevator, and it is possible to reduce the surge voltage generated at the contact point during the emergency stop.
また、従来のエレベータのブレーキ制御装置は下記特許文献2に記載のように、交流電源部からの交流電圧を整流し整流電圧を接点部材を介してブレーキコイルへ印加することによりブレーキ開放動作行う際に、強制励磁期間中の印加電圧を高電圧とし、その後の保持期間中の印加電圧を接点部材のオン・オフ動作により低電圧とするエレベータのブレーキ制御装置において、交流電源部としての単相交流電源と、整流を行うブロックダイオード並びに接点部材としての第1及び第2の接点から成る直列接続体と、第2の接点に並列接続された分圧抵抗と、ブレーキコイルに並列接続されたフリーホイールダイオードとを備え、ブレーキコイルの一端側を直列接続体を介して、また、他端側を直接に、単相交流電源のそれぞれ一端側及び他端側に接続し、強制励磁期間中は第1及び第2の接点の双方をオン状態とし、保持期間中は前記第1の接点のみをオン状態とする、ものである。 Further, as described in Patent Document 2 below, a conventional elevator brake control device rectifies an AC voltage from an AC power supply unit and applies a rectified voltage to a brake coil via a contact member to perform a brake release operation. Furthermore, in an elevator brake control device in which the applied voltage during the forced excitation period is set to a high voltage and the applied voltage during the subsequent holding period is set to a low voltage by the on / off operation of the contact member, single-phase alternating current as an AC power supply unit A power source, a block diode for rectification, a series connection body including first and second contacts as contact members, a voltage dividing resistor connected in parallel to the second contact, and a freewheel connected in parallel to the brake coil One end side and the other end of the single-phase AC power supply, with one end side of the brake coil via the serial connection body and the other end side directly. Connected to, during forced exciting period both the first and second contacts is turned on, during the holding period to an on state only the first contact, but.
かかるブレーキ制御装置によれば、接点部材として直流負荷遮断接点よりも容量の小さな交流負荷遮断接点を用いることができる。また、分圧抵抗を省略でき、あるいは分圧抵抗を用いなければならない場合でも容量の小さなものとすることができる。 According to such a brake control device, an AC load interrupting contact having a smaller capacity than the DC load interrupting contact can be used as the contact member. Further, the voltage dividing resistor can be omitted, or even when the voltage dividing resistor has to be used, the capacity can be reduced.
しかしながら、特許文献1に記載の上記ブレーキ制御装置では、チョッパ回路がオン故障すると、第1の接点によりブレーキコイルに流れる直流電流を遮断しなければならないので、第1の接点が大型化するという課題があった。 However, in the brake control device described in Patent Document 1, when the chopper circuit is on-failed, the direct current flowing through the brake coil must be interrupted by the first contact, so that the first contact is enlarged. was there.
また、特許文献2に記載の上記ブレーキ制御装置では、ブレーキコイルに印加される電圧をチョッピングしていないので、国際公開WO2004/028945号公報に開示されているように、ブレーキの動作音を低減しにくいという課題があった。 Further, in the brake control device described in Patent Document 2, since the voltage applied to the brake coil is not chopped, the operating noise of the brake is reduced as disclosed in International Publication No. WO 2004/028945. There was a problem that it was difficult.
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、ブレーキコイルに印加される電圧を半導体スイッチ素子によりオン・オフすると共に、該半導体スイッチ素子がオン故障しても、ブレーキコイルに流れる電流を遮断する接点の遮断容量を小さくできるエレベータのブレーキ制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The voltage applied to the brake coil is turned on / off by the semiconductor switch element, and even if the semiconductor switch element is turned on, the brake coil It is an object of the present invention to provide an elevator brake control device that can reduce the breaking capacity of a contact that cuts off the current flowing through the elevator.
第1の発明に係るエレベータのブレーキ制御装置は、エレベータのブレーキコイルの端子間電圧を制御することによってブレーキの動作制御を行うエレベータのブレーキ制御装置において、直流電源に一次巻線の一端が接続されると共に、二次巻線を有するトランスと、該トランスの一次巻線の他端に接続されると共に、該トランスに印加される前記直流電圧をオン・オフする半導体スイッチ手段と、前記トランスの二次巻線から発生する交流電圧を整流する整流手段と、該整流手段の出力から接点を介して前記二次巻線に接続されたブレーキコイルと、を備えたことを特徴とするものである。 An elevator brake control device according to a first aspect of the present invention is an elevator brake control device that controls the operation of a brake by controlling a voltage between terminals of an elevator brake coil, wherein one end of a primary winding is connected to a DC power source. A transformer having a secondary winding, semiconductor switch means connected to the other end of the primary winding of the transformer, and for turning on and off the DC voltage applied to the transformer, and a transformer A rectifier that rectifies an AC voltage generated from the secondary winding, and a brake coil that is connected to the secondary winding via a contact point from the output of the rectifier are provided.
第2の発明に係るエレベータのブレーキ制御装置は、接点が閉成している状態で、半導体スイッチ手段がオフ動作した時にブレーキコイルに流れていた第1電流を還流させる第1還流手段と、前記接点が開放された時に、前記ブレーキコイルに流れていた第2電流を還流させると共に、前記第2電流が減衰する時間を前記第1電流よりも短くする第2還流手段と、を備えることが好ましい。これにより、例えば、接点が閉成から開放すると、ブレーキコイルに流れていた電流が速やかに減衰する。したがって、エレベータを速やかに停止できる。 According to a second aspect of the present invention, there is provided an elevator brake control device comprising: a first return means for returning a first current flowing in the brake coil when the semiconductor switch means is turned off with the contact closed; It is preferable that the apparatus further comprises second reflux means for recirculating the second current flowing through the brake coil when the contact is opened and for shortening the time during which the second current decays to be shorter than the first current. . Thereby, for example, when the contact is released from closing, the current flowing in the brake coil is quickly attenuated. Therefore, the elevator can be stopped quickly.
第3の発明に係るエレベータのブレーキ制御装置における接点は、エレベータが非常停止時のみ閉成から開放する、ことが好ましい。 The contacts in the elevator brake control device according to the third aspect of the invention are preferably opened from the closed state only when the elevator is in an emergency stop.
本発明によれば、ブレーキコイルに印加される電圧を半導体スイッチ素子によりオン・オフすると共に、該半導体スイッチ素子がオン故障しても、ブレーキコイルに流れる電流を遮断する接点の遮断容量を小さくできるという効果がある。 According to the present invention, the voltage applied to the brake coil is turned on / off by the semiconductor switch element, and even when the semiconductor switch element is turned on, the breaking capacity of the contact that cuts off the current flowing through the brake coil can be reduced. There is an effect.
25 トランス、25a 一次巻線、25b 二次巻線、27 半導体スイッチ素子、31 整流ダイオード、33 常開接点、47 第1還流ダイオード、52 ブレーキコイル、101 第2還流ダイオード、103 第1還流抵抗。 25 transformer, 25a primary winding, 25b secondary winding, 27 semiconductor switch element, 31 rectifier diode, 33 normally open contact, 47 first return diode, 52 brake coil, 101 second return diode, 103 first return resistance.
実施の形態1.
本発明の一実施の形態を図1及び図2によって説明する。図1は本発明の一実施の形態を示すエレベータのブレーキ制御装置の全体図、図2は図1に示すブレーキ駆動部の内部構成図である。
図1おいて、エレベータの制御装置は、三相交流電源3にノーヒューズ遮断器4を介して接続された電動機制御部5を有している。電動機制御部5は、可変電圧可変周波数の三相交流電圧を三相モータ9に印加して、三相モータ9を駆動して綱車13を回転することにより綱車13に掛けられたロープ15を上下動し、ロープ13の一端に固定された釣合い錘17、ロープ15の他端に固定されたかご19を昇降するように形成されている。Embodiment 1 FIG.
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an overall view of an elevator brake control apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an internal configuration diagram of a brake drive unit shown in FIG.
In FIG. 1, the elevator control device has an electric motor control unit 5 connected to a three-phase
三相モータ9は、ブレーキ10により拘束・開放され、ブレーキ10は、ブレーキコイル52に印加される電圧をチョッパ制御することによりブレーキコイル52に流れる電流をブレーキ駆動部20により制御するように形成されている。ブレーキ駆動部20は、三相交流電源3にノーヒューズ遮断器4を介して接続されており、ブレーキ制御部40からの指令信号により動作するように形成されている。
The three-phase motor 9 is constrained / released by the brake 10, and the brake 10 is configured to control the current applied to the
図2において、ブレーキ駆動部20には、三相交流電源3をノーヒューズ遮断器4を介して接続されると共に、該三相交流電源3を三相全波整流する三相全波整流回路21と、三相全波整流回路21の出力電圧を平滑させると共に、回路の高周波インピーダンスを低減するコンデンサ23を有している。さらに、ブレーキ駆動部20には、コンデンサ23のプラス側に一端が一次巻線25aに接続されると共に、絶縁された二次巻線25bを有するトランス25と、トランス25の一次巻線25aの他端にドレインが接続されると共に、三相全波整流回路21のマイナス側にソースが接続された半導体スイッチ手段としてのエンハンスメント型NチャンネルMOSFET(以下、半導体スイッチ素子という)27とを備えている。半導体スイッチ素子27のゲートがブレーキ制御部40に接続されており、半導体スイッチ素子27は、該ゲートの電圧が高い時に、半導体スイッチ素子27がオンし、ゲートの電圧が低い時に、オフするように形成されている。
In FIG. 2, a three-phase full-
トランス25の一次巻線25aの両端には、電圧調整部29が接続されている。電圧調整部29は、半導体スイッチ素子27が遮断した際に一次巻線25aに流れる励磁電流により発生するサージ電圧を抑制すると共に、トランス25が偏磁することを防止するために、半導体スイッチ素子27がオン・オフした際におけるトランス25の一次巻線25aの平均電圧がゼロになる交番電圧を印加するように形成されている。ここで、平均電圧がゼロとは、図2に示すように、半導体スイッチ素子27がオン・オフすると、トランス25の一次巻線25aには、プラス側の電圧E+が時間t1の間発生すると共に、マイナス側の電圧E-が時間t2の間発生する。この際に、プラスの電圧値E+と電圧が発生している時間t1との積と、マイナスの電圧値E-と電圧が発生している時間t2との積とが等しく、E+×t1=E-×t2なるように形成されている。
A
トランス25の二次巻線25bには、得られた交流電圧を半波整流する整流ダイオード31と、整流ダイオード31のカソードに一方が接続された電磁接触器の常開接点33とを介してブレーキコイル52が接続されており、ブレーキコイル52には、常開接点33が閉成から開放された時に生じるブレーキコイル52の逆起電力を抑制する還流ダイオード47が並列接続されている。
ここで、常開接点33を設けているのは、エレベータの非常時に確実にブレーキコイル52に流れる電流を遮断してブレーキ10を拘束して、かご19を停止して安全を確保するためである。The
Here, the reason why the normally
上記のように構成されたブレーキ駆動部20の各部の関係式を以下に説明する。まず、トランス25の一次巻線25aと二次巻線25bとの間には、二次巻線25bの端子電圧(二次電圧V2)とすると下式の関係がある。
V2=(N2/N1)・V1 ・・・(1)
ここに、N2:二次巻線の巻数、N1:一次巻線の巻数、V1:一次巻線の端子電圧(一次電圧)
また、一次巻線に流れる一次電流I1と二次巻線に流れる二次電流I2との関係は、励磁電流I1´とすると下式となる。
I1=(N2/N1)・I2+I1´ ・・・(2)
また、トランス25に流れる励磁電流I1´は三相全波整流回路の出力端子電圧をEdとすると下式となる。
I1´=(Ed/L1)・Ton ・・・(3)
ここに、Ton:PWM周期内のスイッチ素子のオン時間
さらに、ブレーキコイル52の平均端子電圧VBavは下式となる。
VBav=(N2/N1)・Ed・Don−VD・(1−Don) ・・・(4)
VD:還流ダイオードの端子電圧
Don:PWMキャリア周期内のスイッチ素子のオンしている時間の割合を正規化表現した値でオン割合という
ブレーキコイル52に流れる電流IBKは、ブレーキコイル52の抵抗RBとすると下式となる。
IBK=VBav/RB ・・・(5)The relational expression of each part of the
V 2 = (N 2 / N 1 ) · V 1 (1)
Where N 2 is the number of turns of the secondary winding, N 1 is the number of turns of the primary winding, and V 1 is the terminal voltage of the primary winding (primary voltage).
Further, the relationship between the primary current I 1 flowing through the primary winding and the secondary current I 2 flowing through the secondary winding is expressed by the following equation when the excitation current I 1 ′ is obtained.
I 1 = (N 2 / N 1 ) · I 2 + I 1 ′ (2)
Further, the excitation current I 1 ′ flowing through the
I 1 ′ = (E d / L 1 ) · T on (3)
Here, T on : the ON time of the switch element within the PWM cycle, and the average terminal voltage V Bav of the
V Bav = (N 2 / N 1 ) · E d · D on −V D · (1−D on ) (4)
V D : Terminal voltage D on freewheeling diode D on : The current I BK flowing through the
I BK = V Bav / R B (5)
<半導体スイッチ素子27の故障>
ブレーキコイル52を駆動するスイッチ素子27がオン又はオフ故障しても、常開接点33によりブレーキコイル52に流れている電流を、以下のように容易に遮断できるように構成されている。
・オフ故障
トランス25の一次巻線25aに交番電圧を印加することができないため、二次巻線25aに電圧が発生しない。このため、常開接点33により容易にブレーキコイル52に流れている電流を遮断することによりブレーキ10を拘束できる。
・オン故障
半導体スイッチ27がオン故障した初期には、トランス25の一次巻線25aに電流が流れてブレーキコイル52間の平均電圧が上昇する。しかし、トランス25の一次巻線25aのオン時間に比例して増加する電流成分が継続的に増加するので、トランス25の磁性体が磁気飽和を生じる。これにより、二次巻線25bの電圧が低下する。このため、常開接点33により容易にブレーキコイル52に流れている電流を遮断することによりブレーキ10を拘束できる。<Failure of
Even if the
-Off failure Since an alternating voltage cannot be applied to the primary winding 25a of the
In the initial stage when the on-
上記のように構成されたエレベータのブレーキ制御装置の動作を図1から図3によって説明する。図3は、図1によるエレベータのブレーキ制御装置の動作を示すタイムチャートである。
まず、かご19が停止しており、ブレーキ10がモータ9を制動している状態において、かご呼びが発生すると、常開接点33を開放から閉成した後、電動機制御部5によりモータ9を回転してかご19を起動すると共に、半導体スイッチ素子27をオン・オフすると、図3(c)に示すように、トランス25の一次電圧が生じる。トランス25の二次巻線25bには、相互誘導作用により図3(d)に示すように、二次電圧が発生して整流ダイオード31を介してブレーキコイル52に正極側の方形波を印加する。ブレーキコイル52に大きな電流を流して強制励磁してブレーキ10を拘束から開放する。強制励磁区間が図示のaとb期間である。The operation of the elevator brake control apparatus configured as described above will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a time chart showing the operation of the elevator brake control apparatus according to FIG.
First, when the
次に、強制励磁から一定時間経過した後、強制励磁よりも小さい電流をブレーキコイル52に流す保持動作にする。保持動作区間が図示のcとd期間である。保持動作から一定時間経過すると、ブレーキ10が開放している。この状態では、ブレーキ10の開放状態を保持するのに、強制励磁よりも小さい電流となる保持電流をブレーキコイル52に流す。そして、かご19が目的階に近づくと、電動機制御部5によりモータ9を一定速から減速して停止すると共に、ブレーキ制御部40は、指令信号をオフして半導体スイッチ素子27をオフする。半導体スイッチ素子27がオフすると、ブレーキコイル52に流れていた電流が還流ダイオード47に流れて減衰すると共に、ブレーキ10が開放から拘束してモータ9を拘束する。
Next, after a lapse of a certain time from the forced excitation, a holding operation is performed in which a current smaller than the forced excitation is supplied to the
実施形態2.
本発明の他の実施形態を図4によって説明する。図4は他の実施の形態を示すブレーキ駆動部の内部構成図である。図4中、図2と同一符号は同一部分を示して説明を省略する。
図4において、 ブレーキの駆動部120は、整流ダイオード31のカソード側に第1還流手段としての第1還流ダイオード101のカソード側が接続され、第1還流ダイオード101のアノード側がトランス25の二次巻線25bの他端に接続されると共に、ブレーキコイル52の他端にも接続されている。第2還流ダイオード47は、第2還流抵抗103を介してブレーキコイル52に接続されている。
なお、第2還流手段は、第2還流ダイオード47と第2還流抵抗103とから成っている。Embodiment 2. FIG.
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4 is an internal configuration diagram of a brake drive unit showing another embodiment. In FIG. 4, the same reference numerals as those in FIG.
In FIG. 4, in the
The second return means is composed of a
上記のように構成されたブレーキ制御装置の動作を図3及び図4を参照して説明する。
<通常時>
通常時におけるブレーキ10の開放から拘束への移行は、ブレーキ制御部40からの電圧指令信号により半導体スイッチ素子27をオフし、トランス25の一次巻線25aに印加される電圧を遮断する。これにより、トランス25の二次巻線25bの出力電圧がゼロとなる。そして、ブレーキコイル52に流れていた第1電流が第1還流ダイオード101を介して流れブレーキコイル52の抵抗分でエネルギーが消費されて電流が減衰し、ブレーキ10が開放から拘束する。
<異常時>
異常時におけるブレーキ10の開放から拘束への移行は、常開接点33を閉成から開放することにより成され、常開接点33が開放すると、ブレーキコイル52に流れていた第2電流が第2還流ダイオード47と第2還流抵抗103とを介して流れブレーキコイル52の抵抗分及び第2還流抵抗103とによりエネルギーが消費されるので、通常時よりも速く電流が減衰してブレーキ10が開放から拘束する。The operation of the brake control device configured as described above will be described with reference to FIGS.
<Normal time>
The transition from the release of the brake 10 to the restraint at the normal time turns off the
<In case of abnormality>
The transition from the release of the brake 10 to the restraint at the time of abnormality is performed by opening the normally
上記実施形態のエレベータのブレーキ制御装置は、エレベータのブレーキコイル52の端子間電圧を制御することによってブレーキ10の動作制御を行うエレベータのブレーキ制御装置において、直流電源に一次巻線25aの一端が接続されると共に、二次巻線25bを有するトランス25と、該トランス25の一次巻線25aの他端に接続されると共に、該トランス25に印加される直流電圧をオン・オフする半導体スイッチ素子27と、トランス25の二次巻線25bから発生する交流電圧を整流する整流ダイオード31と、該整流ダイオード31の出力から常開接点33を介してトランス25の二次巻線25bに接続されたブレーキコイル52と、を備えたものである。
かかる制御装置によれば、ブレーキコイル52に印加される電圧を半導体スイッチ素子27によりオン・オフしてブレーキコイル52の端子電圧を可変にすると共に、該半導体スイッチ素子27がオン故障しても、トランス25が偏磁されるため、トランス25の二次巻線25bには、短時間のみ電圧が発生するがすぐに電圧が発生しなくなる。このため、ブレーキコイル52に流れる電流も小さくなるので、常開接点33を開放して該電流を遮断しても、常開接点33の遮断容量を小さくできる。
また、該半導体スイッチ素子27がオフ故障すると、トランス25が励磁されないため、トランス25の二次巻線25bには、電圧が発生しない。このため、ブレーキコイル52に流れる電流も小さくなるので、常開接点33を開放して該電流を遮断しても、常開接点33の遮断容量を小さくできる。The elevator brake control device of the above embodiment is an elevator brake control device that controls the operation of the brake 10 by controlling the voltage across the terminals of the
According to such a control device, the voltage applied to the
Further, when the
また、ブレーキ制御装置は、 常開接点33が閉成している状態で、半導体スイッチ素子27がオフ動作した時にブレーキコイル52に流れていた第1電流を還流させる第1還流ダイオード101と、常開接点33が開放された時に、ブレーキコイル52に流れていた第2電流を還流させると共に、第2電流が減衰する時間を第1電流よりも短くする第2還流ダイオード47及び第2還流抵抗103と、を備えることが好ましい。これにより、エレベータが非常停止時のみ常開接点33が閉成から開放すると、ブレーキコイル52に流れていた電流が速やかに減衰する。したがって、エレベータが非常停止指令に迅速に対応できる。
In addition, the brake control device includes a
本発明は、エレベータのブレーキ制御装置に適用できる。 The present invention can be applied to an elevator brake control device.
Claims (3)
直流電源に一次巻線の一端が接続されると共に、二次巻線を有するトランスと、
該トランスの一次巻線の他端に接続されると共に、該トランスに印加される前記直流電圧をオン・オフする半導体スイッチ手段と、
前記トランスの二次巻線から発生する交流電圧を整流する整流手段と、
該整流手段の出力から接点を介して前記二次巻線に接続されたブレーキコイルと、
を備えたことを特徴とするエレベータのブレーキ制御装置。In an elevator brake control device that controls the operation of a brake by controlling the voltage between terminals of an elevator brake coil,
One end of a primary winding is connected to a DC power source, and a transformer having a secondary winding;
Semiconductor switch means connected to the other end of the primary winding of the transformer and for turning on and off the DC voltage applied to the transformer;
Rectifying means for rectifying the AC voltage generated from the secondary winding of the transformer;
A brake coil connected to the secondary winding via a contact from the output of the rectifying means;
An elevator brake control device comprising:
前記接点が開放された時に、前記ブレーキコイルに流れていた第2電流を還流させると共に、前記第2電流が減衰する時間を前記第1電流よりも短くする第2還流手段と、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載のエレベータのブレーキ制御装置。A first return means for returning a first current flowing through the brake coil when the semiconductor switch means is turned off in a state where the contact is closed;
A second recirculation means for recirculating the second current flowing through the brake coil when the contact is opened, and for shortening the time during which the second current decays to be shorter than the first current;
The elevator brake control device according to claim 1, further comprising:
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のエレベータのブレーキ制御装置。The contact is released from closing only when the elevator is in an emergency stop.
The elevator brake control device according to claim 1 or 2.
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