JPH0580196U

JPH0580196U - 制動装置

Info

Publication number: JPH0580196U
Application number: JP1855092U
Authority: JP
Inventors: 信二秋本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1993-10-29

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。

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】

【従来の技術】

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】

【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】

【課題を解決するための手段】

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（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕｒａｔｉｏｎ）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】

【作用】

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】

【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１〜９、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Ｖｍ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Ｉｍａｘ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１５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】

【考案の効果】

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】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。

【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。

【符号の説明】

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

【実用新案登録請求の範囲】

【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
ＷｉｄｔｈＭｏｄｕｒａｔｉｏｎ）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。