JPH0580196U - 制動装置 - Google Patents
制動装置Info
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- JPH0580196U JPH0580196U JP1855092U JP1855092U JPH0580196U JP H0580196 U JPH0580196 U JP H0580196U JP 1855092 U JP1855092 U JP 1855092U JP 1855092 U JP1855092 U JP 1855092U JP H0580196 U JPH0580196 U JP H0580196U
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 モータの回生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
時間を最小にすることを目的とする。 【構成】 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トランジスタに
接続する切換器と、モータの回転方向を判定する判定器
により構成される。 【効果】 電流検出抵抗による電流負帰還効果によりト
ランジスタを定電流制御し、回生電流を制限内で最大か
つ一定に保つことで負荷の制動時間を最小にすることが
できる。
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
時間を最小にすることを目的とする。 【構成】 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トランジスタに
接続する切換器と、モータの回転方向を判定する判定器
により構成される。 【効果】 電流検出抵抗による電流負帰還効果によりト
ランジスタを定電流制御し、回生電流を制限内で最大か
つ一定に保つことで負荷の制動時間を最小にすることが
できる。
Description
【0001】
この考案は、例えば直流モータの駆動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】
図4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は速度信号、5は 電流指令、6はパワーアンプ、7はモータ、8は負荷、9は緊急停止信号、10 は従来の制動装置、Iは回生電流、ωはモータ角速度、Vmはモータ端子間電圧 である。従来の制動装置10において、11は切換器、12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の出力である速度信号4により電流指令5を演算増幅し、パワ ーアンプ6に伝える。パワーアンプ6は電流指令5に応じた電流をモータ7に供 給する。負荷8はモータ7により駆動され、速度指令2に等しい速度で回転する よう制御される。ここで、緊急停止信号9が発生すると、制動装置10内の切換 器11が駆動され、モータ7はパワーアンプ6から切り離されると同時に制動用 抵抗12と接続される。この時、制動用抵抗12にはモータ7から回生電流Iが 流され、モータ7及び負荷8の運動エネルギーは制動用抵抗12において熱エネ ルギーに変換される。これにより、モータ7には制動力が働き、負荷8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 Ke:逆起電力定数 Kt:トルク定数 R :制動用抵抗12の抵抗値 J :負荷イナーシャ
【0004】 回生電流I、モータ角速度ω、モータ端子間電圧Vmより、電機子インダクタ ンスを無視すれば回路方程式は、
【0005】
【数1】
【0006】 となる。またモータ角加速度をω・とし、負荷粘性抵抗、負荷摩擦トルクを無 視すれば運動方程式は、
【0007】
【数2】
【0008】 で表わされる。制動直前のモータ角速度をωoとすれば、数1、数2よりω及 びIは以下のように与えられる。
【0009】
【数3】
【0010】
【数4】
【0011】
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生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、制動時間が著しく長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。
【0012】 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時間の最短化を 図ることを目的とする。また、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。
【0013】 この考案の別の実施例は、上記の目的を達成した上で、一層の装置の小型軽量 化を図ることを目的とする。
【0014】
この考案に係る制動装置は、トランジスタを用いて回生電流を一定に制御する とともに、モータ及び負荷の運動エネルギーを上記トランジスタにて消費させる ものである。
【0015】 また、トランジスタをPWM(Pulse Width Moduratio n)駆動させることにより回生電流を一定に制御するとともに、モータ及び負荷 の運動エネルギーをモータの電機子抵抗にて消費させるものである。
【0016】
この考案においては、電流負帰還をかけたトランジスタが回生電流を常に一定 に制御するので、モータは一定かつ制限内での最大減速を達成する。また、モー タ及び負荷の運動エネルギーは上記トランジスタにおいて消費される。
【0017】 また、トランジスタをPWM駆動させると、回生電流は常に一定に制御されモ ータは一定かつ制限内での最大減速を達成するとともに、モータ及び負荷の運動 エネルギーはモータの電機子抵抗により消費される。
【0018】
図1は、この考案の一実施例を示す構成図である。図中1〜9、I、ω、Vm は上記従来装置と全く同一のものである。13はこの考案に係る制動装置であり 、14は判定器、15は第1の切換信号、16は第2の切換信号、17は第1の 切換器、18は第1のトランジスタ、19は第1の電流検出抵抗、20は第1の 定電圧源、21は第2の切換器、22は第2のトランジスタ、23は第2の電流 検出抵抗、24は第2の定電圧源、Vbは第1の定電圧源20及び第2の定電圧 源24の出力電圧である。図2は判定器14の内部の論理図である。
【0019】 次に動作について説明する。緊急停止信号9が与えられるまでのモータ7の速 度制御は従来技術と全く同様である。緊急停止信号9が判定器14に入力すると 、判定器14は速度信号4の極性からモータ7の回転方向を判断し、正回転のと きは第1の切換信号15を、逆回転のときは第2の切換信号16を発生する。こ こで、第1の切換器17と第2の切換器21、第1のトランジスタ18と第2の トランジスタ22、第1の電流検出抵抗19と第2の電流検出抵抗23、第1の 定電圧源20と第2の定電圧源24は、それぞれ全く同じものであり、動作に付 いても同様である。従って、以下にはモータ7が正回転の場合についてのみ説明 する。第1の切換信号15が発生すると、第1の切換器17が駆動され、モータ 7はパワーアンプ6から切り離され、第1のトランジスタ18に接続される。こ れにより、モータ端子間電圧Vmは第1のトランジスタ18と小抵抗値を持つ第 1の電流検出抵抗19の間に印加される。また、第1の定電圧源20はモータ7 の−側の電位を基準として、出力電圧Vbを第1のトランジスタ18のベースに 印加している。ここで、以下のように記号を定義する。 Ri :第1の電流検出抵抗19の抵抗値 Imax:機械的又は電気的制限内で流しうる最大回生電流 Vbe :第1のトランジスタのベース・エミッタ間電圧
【0020】 Vbは、上記記号を用いて
【0021】
【数5】
【0022】 のように設定されている。なお、RiはImax×Ri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。
【0023】 数5によれば、Vbは一定電圧であることから、回生電流Iは常に一定値Im axに保たれることが解る。数2のIをImaxとし数5を代入すれば、モータ 角加速度ω・は、
【0024】
【数6】
【0025】 となり、モータ7は一定減速を行うことが解る。また、モータ7及び負荷8の 運動エネルギーは、第1のトランジスタ19において消費され熱に変換される。 第1のトランジスタ19には放熱器を取付ける等十分な熱的配慮がなされている ことは言うまでもない。
【0026】 図3は、この考案の他の実施例を示す構成図であり、図中1〜9、14〜17 、18、21、22は図1と同じである。25はこの考案に係る制動装置であり 、26は第1のPWM信号発生器、27は第1の駆動パルス、28は第1のダイ オード、29は第2のPWM信号発生器、30は第2の駆動パルス、31は第2 のダイオードである。
【0027】 次に動作について説明する。緊急停止信号9が入力してから第1の切換信号1 5または第2の切換信号16が発生するまでの動作は、前記の実施例と全く同じ である。また、第1の切換器17と第2の切換器21、第1のトランジスタ18 と第2のトランジスタ22、第1のPWM信号発生器26と第2のPWM発生器 29、第1のダイオード28と第2のダイオード31は、それぞれ全く同じもの であり、動作に付いても同様である。従って、以下にはモータ7が正回転の場合 についてのみ説明する。第1の切換信号15が発生すると、第1の切換器17が 駆動され、モータ7はパワーアンプ6から切り離され、第1のトランジスタ18 に接続される。ここで、第1のPWM信号発生器26は、角速度信号4を用いて 第1の駆動パルス27を発生し、第1のトランジスタ18を駆動する。第1の駆 動パルス27のデューティ比をαとすれば、下式の回路方程式に従い回生電流I が流れる。
【0028】
【数7】
【0029】 なおαは、前記の実施例で定義したImaxを用いて、
【0030】
【数8】
【0031】 のように設定されており、回生電流Iが常にImaxとなるよう制御される。 ダイオード28は、PWM動作において第1のトランジスタ18がオフしたとき に導通し、回生電流Iを平滑する。以上より数2のIをImaxとおきかえれば 、モータ角加速度ω・は、、
【0032】
【数9】
【0033】 となり、モータ7は一定減速を行うことが解る。また、モータ7及び負荷8の 運動エネルギーは、モータ7の電機子抵抗において消費され熱に変換される。
【0034】
この考案は以上説明したとおり、トランジスタに電流負帰還をかけることによ り、回生電流を一定に制御しモータの一定かつ最大減速を達成することができる 。また制動用抵抗を廃することにより、装置を小型軽量化することができるとい う効果がある。
【0035】 また、トランジスタをPWM駆動させると、上記の効果に加え、回転するモー タ及び負荷の運動エネルギーをモータの電機子抵抗にて消費させることができる ので、トランジスタの低容量化ひいては一層の装置の小型軽量化が図れるという 効果がある。
【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。
図である。
【図2】この考案による制動装置中の判定器の内部論理
図である。
図である。
【図3】この考案の別の実施例による制動装置の一実施
例を示す構成図である。
例を示す構成図である。
【図4】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。
ときの構成図である。
14 判定器 17 第1の切換器 18 第1のトランジスタ 19 第1の電流検出抵抗 20 第1の定電圧源 21 第2の切換器 22 第2のトランジスタ 23 第2の電流検出抵抗 24 第2の定電圧源 26 第1のPWM信号発生器 28 第1のダイオード 29 第2のPWM信号発生器 31 第2のダイオード
Claims (2)
- 【請求項1】 正回転時のモータ電流を回生させる第1
のトランジスタと、逆回転時のモータ電流を回生させる
第2のトランジスタと、モータと第1のトランジスタを
接続する第1の切換器と、モータと第2のトランジスタ
を接続する第2の切換器と、モータの回転方向に応じて
第1の切換器あるいは第2の切換器を駆動する判定器
と、回生電流を電圧に変換し第1のトランジスタに与え
る第1の電流検出抵抗と、回生電流を電圧に変換し第2
のトランジスタに与える第2の電流検出抵抗と、第1の
トランジスタに一定の電圧を与える第1の定電圧源と、
第2のトランジスタに一定の電圧を与える第2の定電圧
源とを備えたことを特徴とする制動装置。 - 【請求項2】 正回転時のモータ電流を回生させる第1
のトランジスタと、逆回転時のモータ電流を回生させる
第2のトランジスタと、モータと第1のトランジスタを
接続する第1の切換器と、モータと第2のトランジスタ
を接続する第2の切換器と、モータの回転方向に応じて
第1の切換器あるいは第2の切換器を駆動する判定器
と、第1のトランジスタに必要なPWM(Pulse
Width Moduration)信号を与える第1
のPWM信号発生器と、第2のトランジスタに必要なP
WM信号を与える第2のPWM信号発生器と、正回転時
の回生電流を平滑する第1のダイオードと、逆回転時の
回生電流を平滑する第2のダイオードを備えたことを特
徴とする制動装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1855092U JPH0580196U (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 制動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1855092U JPH0580196U (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 制動装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0580196U true JPH0580196U (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=11974744
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1855092U Pending JPH0580196U (ja) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | 制動装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0580196U (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009303395A (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Hitachi Metals Ltd | リニアモータ用ブレーキ回路 |
-
1992
- 1992-03-31 JP JP1855092U patent/JPH0580196U/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009303395A (ja) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Hitachi Metals Ltd | リニアモータ用ブレーキ回路 |
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