(57)【要約】【課題】  ドアが逆転暴走した場合、ドア機器の損傷や、人や物を挟み込むこと無くドアを停止することができ、その後、人力で容易にドアの移動を可能とすることで人の通行やドアの適正な運用を可能とすること。【解決手段】  速度異常判断器１３は、速度検出値が速度指令値と異なる極性で且つ予め設定された第１の設定値（速度が異常となる限界値とする）を越えた際に、ＰＷＭ演算器１１からの電圧印加を停止させる。これによって電力変換器１２から永久磁石型同期電動機２への電力供給が停止する。この状態では、永久磁石型同期電動機２への電力供給は停止するが当該電動機２は慣性力によって回動する。しかし、電力供給の停止に加え更に電動機２の電機子コイルが短絡状態となるので、電動機２にブレーキがかかって停止し、これによってドア１が即時停止する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドアを開閉駆動する永久磁石型同期式の電動機と、この電動機の速度検出値とドアの開閉指令に応じた速度指令値との偏差を無くすために生成された電圧指令値と、当該電動機の磁極位置を検出した位置情報とを用いて電力供給制御用の電圧を生成する生成手段と、この生成手段からの電圧に応じた電力を当該電動機へ供給する電力変換手段とを有するドア開閉装置において、
前記電動機の電機子コイルを短絡するスイッチと、
前記速度検出値が、前記速度指令値と異なる極性で且つ予め設定された速度値である第１の設定値を越えた際に、前記生成手段への電圧印加を停止すると共に、前記スイッチで前記電機子コイルが短絡されるように制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするドア開閉装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記速度検出値が速度ゼロに近くなった際に、前記スイッチによる電機子コイルの短絡を解除する制御を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のドア開閉装置。
【請求項３】
ドアを開閉駆動する永久磁石型同期式の電動機と、この電動機の速度検出値とドアの開閉指令に応じた速度指令値との偏差を無くすために生成された電圧指令値と、当該電動機の磁極位置を検出した位置情報とを用いて電力供給制御用の電圧を生成する生成手段と、この生成手段からの電圧に応じた電力を当該電動機へ供給する電力変換手段とを有するドア開閉装置において、
前記速度検出値が、前記速度指令値と異なる極性で且つ予め設定された速度値である第１の設定値を越えた際に、前記電力変換手段から前記電動機に供給される電圧がゼロとなって当該電動機の電機子コイルが短絡される状態に、前記生成手段への電圧印加を制御する制御手段と
を備えたことを特徴とするドア開閉装置。
【請求項４】
前記制御手段は、前記速度検出値が速度ゼロに近くなった際に、前記電力変換手段から前記電動機への供給電圧ゼロによる電機子コイルの短絡状態を解除する制御を行う
ことを特徴とする請求項３に記載のドア開閉装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電車等において電動機で開閉が行われる車両ドアの開閉を制御するドア開閉装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、永久磁石型同期電動機をドア開閉時の速度制御に用いる場合には、その電動機に磁極位置を検出する検出器と速度を検出する検出器が付いていることが多い。しかし、磁極位置が正しく検知できない場合や、電動機への配線の接続不具合により、正しい磁極位置での制御が出来なくなると、速度検出器の出力が正しくても、最悪、電動機が逆転暴走、つまりドアが逆暴走する可能性がある。
【０００３】
このような暴走を抑制するためには、特許文献１のように暴走状態を検知した際に、電動機への電源供給を遮断することが提案されている。
また、特許文献２に記載の従来のドア開閉装置では、停電時のドアの動きを停止するために、電動機の端子間を短絡することが提案されている。
【特許文献１】特開平１０−２９０５２１号公報
【特許文献２】特開平１０−１２４９４７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記特許文献１においては、ドアの逆暴走を検知した時に電動機への電源供給を停止するため、ドア開閉装置に適用した場合、ドアがドア走行レールの端に衝突してドア関連の機器（ドア機器）を損傷したり、人やモノを挟み込む可能性が生じたりする問題がある。
また、特許文献２のように停電等の異常時にドアの動きを停止するために電動機の端子間を短絡して制動ブレーキをかけた場合、ドアがドア走行レールの端に衝突せずに途中で止まる。このため、途中停止状態からドアを人力で動かすことが困難となり、人の通行やドアの適正な運用の妨げになるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ドアが逆転暴走した場合、ドア機器の損傷や、人や物を挟み込むこと無くドアを停止することができ、その後、人力で容易にドアの移動を可能とすることで人の通行やドアの適正な運用を可能とすることができるドア開閉装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１によるドア開閉装置は、ドアを開閉駆動する永久磁石型同期式の電動機と、この電動機の速度検出値とドアの開閉指令に応じた速度指令値との偏差を無くすために生成された電圧指令値と、当該電動機の磁極位置を検出した位置情報とを用いて電力供給制御用の電圧を生成する生成手段と、この生成手段からの電圧に応じた電力を当該電動機へ供給する電力変換手段とを有するドア開閉装置において、前記電動機の電機子コイルを短絡するスイッチと、前記速度検出値が、前記速度指令値と異なる極性で且つ予め設定された速度値である第１の設定値を越えた際に、前記生成手段への電圧印加を停止すると共に、前記スイッチで前記電機子コイルが短絡されるように制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、速度検出値が速度指令値と異なる極性で且つ予め設定された第１の設定値（速度が異常となる限界値とする）を越えた際に、生成手段からの電圧印加停止によって電力変換手段から電動機への電力供給が停止する。この状態では、電動機への電力供給は停止するが電動機は慣性力によって回動する。しかし、電力供給の停止に加え更に電動機の電機子コイルが短絡状態となるので、電動機にブレーキがかかって停止し、これによってドアが即時停止する。
【０００８】
また、本発明の請求項２によるドア開閉装置は、請求項１において、前記制御手段は、前記速度検出値が速度ゼロに近くなった際に、前記スイッチによる電機子コイルの短絡を解除する制御を行うことを特徴とする。
この構成によれば、ドアが略停止状態となった時に電動機の電機子コイルの短絡が解除されるので、ドアが途中で停止した状態から人力でドアを容易に動かすことが可能となる。
【０００９】
また、本発明の請求項３によるドア開閉装置は、ドアを開閉駆動する永久磁石型同期式の電動機と、この電動機の速度検出値とドアの開閉指令に応じた速度指令値との偏差を無くすために生成された電圧指令値と、当該電動機の磁極位置を検出した位置情報とを用いて電力供給制御用の電圧を生成する生成手段と、この生成手段からの電圧に応じた電力を当該電動機へ供給する電力変換手段とを有するドア開閉装置において、前記速度検出値が、前記速度指令値と異なる極性で且つ予め設定された速度値である第１の設定値を越えた際に、前記電力変換手段から前記電動機に供給される電圧がゼロとなって当該電動機の電機子コイルが短絡される状態に、前記生成手段への電圧印加を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、速度検出値が速度指令値と異なる極性で且つ予め設定された第１の設定値（速度が異常となる限界値とする）を越えた際に、生成手段からの電圧印加制御によって、電力変換手段から電動機への供給電圧がゼロとなって電機子コイルが短絡される。従って、電動機にブレーキがかかって停止し、ドアが即時停止する。
また、本発明の請求項４によるドア開閉装置は、請求項３において、前記制御手段は、前記速度検出値が速度ゼロに近くなった際に、前記電力変換手段から前記電動機への供給電圧ゼロによる電機子コイルの短絡状態を解除する制御を行うことを特徴とする。
この構成によれば、ドアが略停止状態となった時に電動機の電機子コイルの短絡が解除されるので、ドアが途中で停止した状態から人力でドアを容易に動かすことが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように本発明によれば、ドアが逆転暴走した場合、ドア機器の損傷や、人や物を挟み込むこと無くドアを停止することができ、その後、人力で容易にドアの移動を可能とすることで人の通行やドアの適正な運用を可能とすることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るドア開閉装置の構成を示すブロック図である。
図１に示すドア開閉装置１０１は、ドア１を開閉駆動するための永久磁石型同期電動機２と、ドア１と永久磁石型同期電動機（ＰＭ）２とを機械的に結合する伝達機構３と、磁極位置検出器４と、速度検出器５と、磁極位置演算器６と、位置演算器７と、速度指令演算器８と、速度演算器９と、速度調節器１０と、ＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）演算器１１と、電力変換器１２と、速度異常判断器（制御手段）１３と、短絡用スイッチ（スイッチ）１４とを備えて構成されている。
【００１３】
なお、磁極位置検出器４と、速度検出器５と、磁極位置演算器６と、位置演算器７と、速度指令演算器８と、速度演算器９と、速度調節器１０と、ＰＷＭ演算器１１とから生成手段が構成されている。
磁極位置検出器４は、永久磁石型同期電動機２の磁極位置を検出するものである。
速度検出器５は、永久磁石型同期電動機２の速度を検出するものである。
磁極位置演算器６は、磁極位置検出器４の出力を用いて磁極位置を演算するものである。
位置演算器７は、磁極位置演算器６の出力を用いてドア１の位置を演算するものである。
【００１４】
速度指令演算器８は、図示せぬ制御装置から送られてきたドアの開閉指令と位置演算器７の出力とから速度指令値を演算するものである。
速度演算器９は、速度検出器５の出力から速度検出値を演算するものである。
速度調節器１０は、速度指令演算器８の出力である速度指令値と速度演算器９の出力である速度検出値との偏差を無くすための電圧指令値を演算するものである。
ＰＷＭ演算器１１は、速度調節器１０から出力される電圧指令値と磁極位置演算器６で演算された磁極位置情報（位置情報）とを用いたＰＷＭ演算によってパルス信号を生成するものである。
【００１５】
電力変換器１２は、トランジスタ１２ａのエミッタとコレクタ間にダイオード１２ｂを接続した回路を複数組み合わせたインバータ回路にて構成されており、ＰＷＭ演算器１１の出力であるパルス信号が、トランジスタ１２ａのベースに供給されることに応じて永久磁石型同期電動機２に電力を供給するものである。
速度異常判断器１３は、速度指令演算器８の出力である速度指令値と速度演算器９の出力である速度検出値とを用いて速度異常（逆転暴走）を判断し、これに応じて短絡用スイッチ１４をオン／オフするものである。
【００１６】
これは、速度検出値と速度指令値の極性が異なり、且つ永久磁石型同期電動機２の速度が異常であることを示す値の第１の設定値を速度検出値が越えた場合に速度異常と判断し、この際に、ＰＷＭ演算器１１から電力変換器１２の全トランジスタ１２ａのベースへの電圧印加を停止する制御をＰＷＭ演算器１１に行い、更に短絡用スイッチ１４をオンとする。
【００１７】
また、速度ゼロに近い値の第２の設定値を速度検出値の絶対値が下回った場合に速度異常の状態が回避されたと判断し、この際に、上記のベースへの電圧印加を再開する制御を行い、更に短絡用スイッチ１４をオフとする。また、短絡用スイッチ１４をオンとした際に短絡フラグをセットし、オフとした際にクリアするようになっている。なお、第１及び第２の設定値は予め設定されている。
【００１８】
短絡用スイッチ１４は、速度異常判断器１３で速度異常と判断された際にオンとなって永久磁石型同期電動機２の電機子コイルを短絡し、速度異常回避と判断された際にオフとなって電機子コイルの短絡を解除するものである。
このような構成のドア開閉装置１０１によるドア開閉動作を説明する。
速度指令演算器８によって、開閉指令と位置演算器７で演算されたドアの位置に応じた速度指令値が演算されて速度調節器１０へ出力される。速度調節器１０では、その速度指令値と、速度検出器５で検出された速度を基に速度演算器９で演算された速度検出値との偏差が無くなるように電圧指令値が演算されてＰＷＭ演算器１１へ出力される。
【００１９】
ＰＷＭ演算器１１では、その電圧指令値と、磁極位置演算器６で演算された磁極位置を示す値とが用いられてＰＷＭ演算が行われ、この演算結果に応じた電力が電力変換器１２から永久磁石型同期電動機２へ供給される。この供給によって永久磁石型同期電動機２が回動し、この回動力が伝達機構３を介してドア１に伝達されることによってドア１が開閉される。
【００２０】
ここで、例えば磁極位置検出器４や磁極位置演算器６に不具合があって磁極位置検出が正しく出来ない場合や、電力変換器１２と永久磁石型同期電動機２との間に接続ミスがある場合は、永久磁石型同期電動機２に供給する電力が電圧指令値通りにならないので、永久磁石型同期電動機２の適正な速度制御ができず、最悪、逆転暴走する可能性がある。この場合、ドア１の開閉が逆動作或いは暴走動作状態となる。
【００２１】
この逆転暴走が発生した際に、速度異常判断器１３によってドア１を安全に停止させる際の動作を、図２に示すフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ１において、速度異常判断器１３にて短絡フラグがクリアされているか否かが判断される。クリアされていれば、ステップＳ２において、速度検出値と速度指令値の極性が同じか否かが判断される。異なっていれば、ステップＳ３において、速度検出値が第１の設定値を越えたか否かが判断される。つまり、永久磁石型同期電動機２が逆転暴走状態か否かが判断されることになる。
【００２２】
越えた場合、ステップＳ４において、ＰＷＭ演算器１１から電力変換器１２の全トランジスタ１２ａのベースへの電圧印加が停止されるように制御されることにより、電力変換器１２から永久磁石型同期電動機２への電力供給が停止される。更に、ステップＳ５において、短絡用スイッチ１４がオンとされ、ステップＳ６において、短絡フラグがセットされる。短絡用スイッチ１４がオンとされた時点で永久磁石型同期電動機２の電機子コイルが短絡状態となるので、当該電動機２にブレーキがかかって停止する。これによってドア１が停止する。
【００２３】
一方、ステップＳ１の判断結果、短絡フラグがセットされていれば、ステップＳ７において、速度検出値の絶対値が第２の設定値を下回ったか否かが判断される。下回った場合、ステップＳ８において、短絡用スイッチ１４がオフとされる。これによって、永久磁石型同期電動機２の電機子コイルの短絡状態が解除される。
【００２４】
このように第１の実施の形態のドア開閉装置１０１によれば、速度異常判断器１３は、速度検出値が速度指令値と異なる極性で且つ予め設定された第１の設定値（速度が異常となる限界値とする）を越えた際に、ＰＷＭ演算器１１からの電圧印加を停止させる。これによって電力変換器１２から永久磁石型同期電動機２への電力供給が停止する。この状態では、永久磁石型同期電動機２への電力供給は停止するが当該電動機２は慣性力によって回動する。しかし、電力供給の停止に加え更に電動機２の電機子コイルが短絡状態となるので、電動機２にブレーキがかかって停止し、これによってドア１が即時停止する。
【００２５】
また、速度異常判断器１３は、速度検出値が第２の設定値を下回った際、即ち速度ゼロに近くなった際に、短絡用スイッチ１４による電機子コイルの短絡を解除する制御を行うようにした。これによって、ドア１が略停止状態となった時に電動機２の電機子コイルの短絡が解除されるので、ドア１が途中で停止した状態から人力でドアを容易に動かすことが可能となる。
従って、ドア１が逆転暴走した場合、ドア機器の損傷や、人や物を挟み込むこと無くドア１を停止することができ、その後、人力で容易にドア１の移動を可能とすることで人の通行やドアの適正な運用を可能とすることができる。
【００２６】
（第２の実施の形態）
図３は、本発明の第２の実施の形態に係るドア開閉装置の構成を示すブロック図である。
図３に示すドア開閉装置１０２と、図１に示したドア開閉装置１０１との相違点は、短絡用スイッチ１４が無い点と、速度異常判断器１３と１３−１の機能動作が異なる点にある。
速度異常判断器１３−１は、速度指令演算器８の出力である速度指令値と速度演算器９の出力である速度検出値とを用いて第１の実施の形態と同等に速度異常を判断し、この判断時に、ＰＷＭ演算器１１から電力変換器１２の全トランジスタ１２ａのベースへの電圧印加を制御することによって、電力変換器１２から永久磁石型同期電動機２へ出力される電圧がゼロ電圧となるようにするものである。
【００２７】
このゼロ電圧とする電圧ゼロ出力制御は、ＰＷＭ演算器１１からの電圧が、電力変換器１２の上及び下一列の何れか一方の列のトランジスタ１２ａに印加されるようにして行う。また、速度異常回避時（電圧ゼロ出力制御解除時）には、上述した通常通りの電圧印加を行うようになっている。但し、電圧ゼロ出力制御時には短絡フラグをセットし、電圧ゼロ出力制御解除時には短絡フラグをクリアするようになっている。
【００２８】
このような構成のドア開閉装置１０２によるドア開閉動作において、逆転暴走が発生した際に、速度異常判断器１３−１によってドア１を安全に停止させる際の動作を、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
ステップＳ１１において、速度異常判断器１３にて短絡フラグがクリアされているか否かが判断される。クリアされていれば、ステップＳ１２において、速度検出値と速度指令値の極性が同じか否かが判断される。異なっていれば、ステップＳ１３において、速度検出値が第１の設定値を越えたか否かが判断される。つまり、永久磁石型同期電動機２が逆転暴走状態か否かが判断されることになる。
【００２９】
越えた場合、ステップＳ１４において、ＰＷＭ演算器１１からの電圧が、電力変換器１２の例えば下一列のトランジスタ１２ａのベースのみに印加されるように制御し、これによって、電力変換器１２から永久磁石型同期電動機２へ出力される電圧がゼロ（電圧ゼロ出力）とされる。そして、ステップＳ１５において、短絡フラグがセットされる。
【００３０】
ステップＳ１４の電圧ゼロ出力状態では、電力変換器１２の上一列のトランジスタ１２ａのベースには電圧が印加されていないので、各ダイオード１２ｂのみが接続された状態となって当該ダイオード１２ｂを流れる電流は永久磁石型同期電動機２へ流れない状態、即ち当該電動機２に関与しない状態となる。この時、下一列のトランジスタ１２ａのベースには電圧が印加されるので、それらトランジスタ１２ａとダイオード１２ｂとの組で１本の導通線状態となって、永久磁石型同期電動機２の電機子コイルを短絡する状態となる。これによって、当該電動機２にブレーキがかかって停止するのでドア１が停止する。
【００３１】
一方、ステップＳ１１の判断結果、短絡フラグがセットされていれば、ステップＳ１６において、速度検出値の絶対値が第２の設定値を下回ったか否かが判断される。下回った場合、ステップＳ１７において、電圧ゼロ出力が解除され、これによって永久磁石型同期電動機２の電機子コイルの短絡状態が解除される。ステップＳ１８において、短絡フラグがクリアされる。
【００３２】
このように第２の実施の形態のドア開閉装置１０２によれば、速度異常判断器１３−１は、速度検出値が速度指令値と異なる極性で且つ予め設定された第１の設定値を越えた際に、ＰＷＭ演算器１１からの電圧印加制御によって、電力変換器１２から電動機２への供給電圧がゼロとなって電機子コイルを短絡するようにした。これによって、電動機２にブレーキがかかって停止し、ドア１が即時停止する。
【００３３】
また、速度異常判断器１３−１は、速度検出値が第２の設定値を下回った際、即ち速度ゼロに近くなった際に、電力変換器１２から電動機２への供給電圧ゼロによる電機子コイルの短絡状態を解除する制御を行うようにした。これによって、ドア１が略停止状態となった時に電動機２の電機子コイルの短絡が解除されるので、ドア１が途中で停止した状態から人力でドア１を容易に動かすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るドア開閉装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１の実施の形態に係るドア開閉装置によるドアの安全停止動作を説明するためのフローチャートである。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るドア開閉装置の構成を示すブロック図である。
【図４】第２の実施の形態に係るドア開閉装置によるドアの安全停止動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
１  ドア
２  永久磁石型同期電動機
３  伝達機構
４  磁極位置検出器
５  速度検出器
６  磁極位置演算器
７  位置演算器
８  速度指令演算器
９  速度演算器
１０  速度調節器
１１  ＰＷＭ演算器
１２  電力変換器
１３，１３−１  速度異常判断器
１４  短絡用スイッチ
【図１】
2006158009.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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