(57)【要約】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。
2008139567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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エレベータのブレーキ制御装置。
【請求項２】
前記接点が閉成している状態で、前記半導体スイッチ手段がオフ動作した時に前記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。
【請求項３】
前記接点は、前記エレベータが非常停止時のみ閉成から開放する、
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。【０００４】
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。【０００５】
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。【０００６】
【特許文献１】特開２００３−８１５４３号公報
【特許文献２】特開２００４−２６２５８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。【０００８】
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。【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。【００１１】
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。【００１２】
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。
【発明の効果】
【００１３】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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である。
【図２】図１に示すブレーキ駆動部の内部構成図である。
【図３】図２に示すブレーキの制御を示す波形図で、ブレーキコイル電流波形図(A)、制御信号の波形図(B)、トランスの一次巻線電圧の波形図(C)、トランスの二次巻線電圧の波形図(D)、ブレーキコイルの端子電圧波形図(E)、電界効果トランジスタに流れる電流の波形(F)である。
【図４】本発明の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。
【符号の説明】
【００１５】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。【００１７】
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。【００１８】
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。【００１９】
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。【００２０】
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。【００２１】
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)【００２２】
＜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。【００２３】
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。【００２４】
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。【００２５】
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。【００２６】
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。【００２７】
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。【００２８】
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。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、エレベータのブレーキ制御装置に適用できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2008139567.tif 000008
2008139567.tif 000009