(57)【要約】【課題】アマーチュアの動きの異常について、故障に至る前に知らせることができるブレーキ故障予兆診断装置を提供する。【解決手段】ブレーキ故障予兆診断装置は、ブレーキディスクと、アマーチュアと、アマーチュアをブレーキディスク側に摺動させてブレーキディスクに押し当てるスプリングと、アマーチュアをスプリングの偏倚力に抗してブレーキディスクから引き離す電磁コイルと、制動をかける場合には電磁コイルを消勢し、制動を解除する場合には電磁コイルを付勢する制御部と、電磁コイルに流れる電流の変化を、電磁コイルの時定数に基づく電流増加成分と、回転軸上の摩擦因子とアマーチュアとの摺動抵抗に起因する逆起電圧に基づく電流変動成分とに分ける検出部と、逆起電圧に基づく電流変動成分を検知する電流センサと、を具備し、電流センサの検知からアマーチュアの摺動異常を観測するブレーキ故障予兆診断装置。【選択図】図５
2018199556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制動対象の回転軸に固定されたブレーキディスクと、
前記回転軸上を摺動自在なアマーチュアと、
前記アマーチュアを前記ブレーキディスク側に摺動させて当該ブレーキディスクに押し当てるスプリングと、
前記アマーチュアを前記スプリングの偏倚力に抗して前記ブレーキディスクから引き離す電磁コイルと、
制動をかける場合には前記電磁コイルを消勢し、制動を解除する場合には前記電磁コイルを付勢する制御部と、
前記電磁コイルに流れる電流の変化を、電磁コイルの時定数に基づく電流増加成分と、前記アマーチュアの摺動の変化による逆起電圧に基づく電流変動成分とに分ける検出部と、
前記逆起電圧に基づく電流変動成分を検知する電流センサと、
を具備し、前記電流センサの検知から前記アマーチュアの摺動異常を観測するブレーキ故障予兆診断装置。
【請求項２】
前記検出部は、
前記電磁コイルに対して直列に接続され、前記電磁コイルの時定数に基づく電流増加成分が流れるインピーダンス成分と、
前記電磁コイルに対して直列に接続され、前記インピーダンス成分に対して並列に接続され、前記逆起電圧に基づく電流変動成分が流れるキャパシタンス成分と、
を有する請求項１に記載のブレーキ故障予兆診断装置。
【請求項３】
前記電磁コイルのインダクタンス成分と前記キャパシタンス成分とは、前記逆起電圧に基づく電流変動成分の周波数に略一致する周波数にて共振回路を構成する、請求項２に記載のブレーキ故障予兆診断装置。
【請求項４】
前記キャパシタンス成分は容量を可変に設定することが可能である、請求項２または請求項３に記載のブレーキ故障予兆診断装置。
【請求項５】
前記検出部は、
前記電磁コイルに対して直列に接続され、前記電磁コイルの時定数に基づく電流増加成分が流れるインピーダンス成分と、
前記電磁コイルに対して直列に接続され、前記インピーダンス成分に対して並列に接続され、互いに直列接続されて前記逆起電圧に基づく電流変動成分が流れるインダクタンス成分とキャパシタンス成分と、
を有する請求項１に記載のブレーキ故障予兆診断装置。
【請求項６】
前記電磁コイルのインダクタンス成分と前記検出部内の前記インダクタンス成分および前記キャパシタンス成分とは、前記逆起電圧に基づく電流変動成分の周波数に略一致する周波数にて共振回路を構成する、請求項５に記載のブレーキ故障予兆診断装置。
【請求項７】
前記検出部内の前記インダクタンス成分または前記キャパシタンス成分の少なくともいずれかは成分を可変に設定することが可能である、請求項５または請求項６に記載のブレーキ故障予兆診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、ブレーキ故障予兆診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エレベータは、モータの動力で吊り篭を上下動させる巻上機を備えるとともに、この巻上機を必要に応じて制動する電磁ブレーキ装置を備える。電磁ブレーキ装置は、制動対象である巻上機の回転軸に固定されたブレーキディスク、その回転軸上を摺動自在なアマーチュア、このアマーチュアをブレーキディスクに押し当てるスプリング、上記アマーチュアをスプリングの偏倚力に抗してブレーキディスクから引き離す電磁コイルを含み、制動をかける場合に電磁コイルを消勢し、制動を解除する場合に電磁コイルを付勢する。
【０００３】
電磁コイルが消勢されると、電磁コイルからアマーチュアへの磁気的な吸引作用がなくなり、スプリングの偏倚力を受けているアマーチュアがブレーキディスクに当たって摺接する。これにより、巻上機の回転が制止される。
【０００４】
電磁コイルが付勢されると、電磁コイルからアマーチュアへの磁気的な吸引作用が働き、アマーチュアがスプリングの偏倚力に抗してブレーキディスクから離れる。これにより、制止が解除されて巻上機の回転が許容される。
【０００５】
上記電磁ブレーキ装置では、アマーチュアとブレーキディスクとの接触に伴い、アマーチュアが摩耗し、その摩耗により生じる金属の微粉がアマーチュアの周辺に飛散する。飛散した金属粉はアマーチュアと回転軸との摺動部分に入り込んで抵抗となり、アマーチュアの動きが徐々に悪くなる。このまま電磁ブレーキ装置の使用が続くと、制動力が低下する、アマーチュアが動かなくなる等の故障に至る可能性がある、という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１６８９８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、アマーチュアの動きの異常について、故障に至る前に知らせることができるブレーキ故障予兆診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、実施形態のブレーキ故障予兆診断装置は、制動対象の回転軸に固定されたブレーキディスクと、前記回転軸上を摺動自在なアマーチュアと、前記アマーチュアを前記ブレーキディスク側に摺動させて当該ブレーキディスクに押し当てるスプリングと、前記アマーチュアを前記スプリングの偏倚力に抗して前記ブレーキディスクから引き離す電磁コイルと、制動をかける場合には前記電磁コイルを消勢し、制動を解除する場合には前記電磁コイルを付勢する制御部と、前記電磁コイルに流れる電流の変化を、電磁コイルの時定数に基づく電流増加成分と、前記回転軸上の摩擦因子と前記アマーチュアとの摺動抵抗に起因する逆起電圧に基づく電流変動成分とに分ける検出部と、前記逆起電圧に基づく電流変動成分を検知する電流センサと、を具備し、前記電流センサの検知から前記アマーチュアの摺動異常を観測する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態におけるアマーチュアおよび周辺の断面図および電気系統のブロック図。
【図２】第１の実施形態におけるアマーチュアの摺動状態を示す図。
【図３】アマーチュアの摺動において部分的に摺動抵抗の増加がある場合の励磁電流の波形図。
【図４】アマーチュアの摺動において全域に摺動抵抗の増加がある場合の励磁電流の波形図。
【図５】第１および第２の実施形態であるブレーキ故障予兆診断装置の等価回路の図。
【図６】第３および第４の実施形態であるブレーキ故障予兆診断装置の等価回路の図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、ブレーキ故障予兆診断装置の実施形態を図面に基づき説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１および図２は、第１の実施形態のブレーキ故障予兆診断装置を示し、図1では、アマーチュアを含む機械系主要部の断面図に、予兆診断を行う電気回路の全体を示している。図１および図２に示すように、制御対象である例えばエレベータの巻上機の回転軸（駆動軸ともいう）１に、その軸方向に沿ってブレーキディスク２およびアマーチュア３が順次に配置されている。巻上機は、モータを動力源とし、乗客や荷物が載る吊り篭を回転軸１の回転により上下動させる。
【００１２】
ブレーキディスク２は、中心部が回転軸１に固定され、回転軸１が回転するとそれに伴い回転する。アマーチュア３は、ブレーキディスク２より径の大きい円板状の磁性体で形成され、回転軸１が通る挿通孔３ａを中心部に有し、後述する固定用ボルト５が通る挿通孔３ｂを周縁部の複数個所に有する。
【００１３】
挿通孔３ａの径は回転軸１の径よりもわずかに大きく、各挿通孔３ｂの径も固定用ボルト５の径よりもわずかに大きい。よって、アマーチュア３は、回転軸１の回転の影響を受けることなく回転軸１上をその軸方向に沿って摺動することができ、その摺動によりブレーキディスク２への摺接および離間が自在である。
【００１４】
回転軸１上において、ブレーキディスク２を挟んでアマーチュア３と対向する位置に、ディスク受け板（サイドプレートともいう）４が配置される。ディスク受け板４は、アマーチュア３とほぼ同じ径の円板状に形成され、回転軸１が通る挿通孔４ａを中心部に有し、固定用ボルト５が通る挿通孔４ｂを周縁部の複数個所に有する。挿通孔４ａの径は回転軸１の径よりもわずかに大きく、各挿通孔４ｂの径は固定用ボルト５の径とほぼ同じである。挿通孔４ａの径が回転軸１の径よりもわずかに大きいので、回転軸１とディスク受け板４との接触は生じない。
【００１５】
ディスク受け板４の各挿通孔４ａおよびアマーチュア３の各挿通孔３ａに固定用ボルト５がそれぞれ挿通され、これら固定用ボルト５の先端部がコア（コイルケースともいう）１０およびそのコア１０の取付け基板６にねじ込み固定される。このねじ込み固定により、ディスク受け板４およびアマーチュア３がコア１０および取付け基板６に固定される。ブレーキディスク２とコア１０との間にはアマーチュア３の摺動を許容するための所定の間隙が確保される。
【００１６】
コア１０は、アマーチュア３とほぼ同じ径の円板状の磁性体で形成され、回転軸１の先端部を回転自在に受け入れる凹部１０ａを中心部に有する。また、コア１０は、アマーチュア３と対向する側の面において、凹部１０ａを囲む位置に円環状のコイル収容穴１０ｂを有し、そのコイル収容穴１０ｂを囲む位置に複数のスプリング収容穴１０ｃを有する。
【００１７】
コイル収容穴１０ｂには、円環状に巻回された電磁コイル１１が埋設されている。各スプリング収容穴１０ｃにはそれぞれスプリング１２が収容され、これらスプリング１２の先端部がスプリング収容穴１０ｃから突出してアマーチュア３の一方面に固定されている。各スプリング１２は、アマーチュア３をブレーキディスク２側に摺動させて同ブレーキディスク２に押し当てる方向の偏倚力を発する。
【００１８】
電磁コイル１１は、アマーチュア３を各スプリング１２の偏倚力に抗してブレーキディスク２から引き離すための磁界を発するもので、通電用の電線２１を介して駆動部２０に電気的に接続されている。駆動部２０は、電磁コイル１１を付勢するための励磁電流（直流電流）を出力する。励磁電流が出力されると、電磁コイル１１から磁界が発せられてコア１０が電磁石となり、その磁気的な吸引作用がアマーチュア３に働く。これにより、アマーチュア３が各スプリング１２の偏倚力に抗してブレーキディスク２から離れる。
【００１９】
励磁電流検知用の検出部２２が電線２１に接続され、電流センサ２３が電線２２に接続されている。検出部２２および電流センサ２３の検知結果が制御部３０に供給される。そして、制御部３０に、上記駆動部２０が接続されている。
【００２０】
制御部３０は駆動部２０を制御するもので、主要な機能として次の手段を有する。
【００２１】
（１）回転軸１に制動をかける場合には、駆動部２０から励磁電流の出力を停止して電磁コイル１１を消勢する。回転軸１への制動を解除する場合に駆動部２０から励磁電流を出力し、電磁コイル１１を付勢する制御手段。
【００２２】
（２）上記制御手段による電磁コイル１１の付勢に際し、電磁コイル１１に流れる励磁電流を、検出部２２および電流センサ２３を介して、電磁コイル１１の時定数よりも短い範囲にてサンプリングする計測手段。
【００２３】
（３）検出部２２および電流センサ２３にて検出された逆起電圧に基づく電流変動成分から当該ブレーキ装置に異常の有無を判定する判定手段。
【００２４】
検出部２２は電磁コイル１１に流れる励磁電流の変化を検出し、電磁コイル１１の時定数に基づく電流増加成分と逆起電圧に基づく電流変動成分とに分ける回路である。
【００２５】
電流センサ２３は検出部２２にて検出された逆起電圧に基づく電流変動成分について検知する回路である。
【００２６】
上記ブレーキディスク２、アマーチュア３、ディスク受け板４、固定用ボルト５、取付け基板６、コア１０、電磁コイル１１、各スプリング１２、駆動部２０、電線２１、制御部３０などにより巻上機の回転軸１を制動する電磁ブレーキ装置が構成されている。この電磁ブレーキ装置に対し、検出部２２、電流センサ２３、を設けてブレーキ故障予兆診断装置が構成されている。このブレーキ故障予兆診断装置は巻上機と共にエレベータに搭載されている。
【００２７】
つぎに、ブレーキ故障予兆診断装置の動作について説明する。
【００２８】
制御部３０は、回転軸１に制動をかける場合、電磁コイル１１への通電を遮断して電磁コイル１１を消勢する。
【００２９】
電磁コイル１１が消勢されると、コア１０からアマーチュア３への磁気的な吸引作用がなくなる。これに伴い、複数のスプリング１２の偏倚力により、図１に示すようにアマーチュア３がブレーキディスク２の一方面の外縁部に当たって摺接する。これにより、回転軸１の回転が制止される。
【００３０】
この制動に際し、アマーチュア３とディスク受け板４との間にブレーキディスク２が挟み込まれた状態となる。この両面からの挟み込みにより、制動力が増加する。
【００３１】
制動を解除する場合、制御部３０は、電磁コイル１１に励磁電流を供給して電磁コイル１１を付勢する。
【００３２】
電磁コイル１１が付勢されると、コア１０からアマーチュア３へ磁気的な吸引作用が働く。これに伴い、図２に示すように、アマーチュア３が各スプリング１２の偏倚力に抗してブレーキディスク２から引き離され、アマーチュア３の一方面がコア１０に面接触する。これにより、上記制止が解除されて回転軸１の回転が許容される。
【００３３】
アマーチュア３がブレーキディスク２に摺接すると、アマーチュア３が徐々に摩耗し、その摩耗により生じる金属の微粉がアマーチュア３の周辺に飛散する。飛散した金属粉は、アマーチュア３と回転軸１との摺動部分である挿通孔３ａおよび回転軸１の周面との間に入り込んで摩擦因子として摺動抵抗となり、アマーチュア３の動きを徐々に悪くしてしまう。このまま電磁ブレーキ装置の使用が続くと、制動力が低下する、アマーチュア３が動かなくなる故障に至る可能性がある。
【００３４】
電磁ブレーキ装置の使用初期や定期点検により電磁ブレーキ装置が清掃された直後は、金属粉が少ないので、アマーチュア３と回転軸１との摺動抵抗は小さい。摺動抵抗が小さい場合、電磁コイル１１の付勢に際し、アマーチュア３は図１から図２の状態へと引っかかりなくスムーズに動くいわゆる１段引きの状態でコア１０にスムーズに吸引されてコア１０に面接触する。
【００３５】
図３はアマーチュア３の摺動において回転軸１に部分的に摺動抵抗の増加（機械的抵抗）がある場合の励磁電流の波形図である。
【００３６】
電磁コイル１１に流れる正常時の励磁電流は、図３の実線に示すように、付勢の開始に合わせて零から立ち上がり、電流量が増加すると、アマーチュア３が動き始め、逆起電圧が生じる。アマーチュア３の速度の増加に伴って、電磁コイル１１の電流勾配が減少する。アマーチュア３の速度が十分に増加すると電磁コイル１１の電流量は減少し、アマーチュア３の一方面がコア１０に面接触したところで逆起電圧が０となる。この後、再び電流量は上昇し、そこから上昇量が徐々に減少して平坦となる。
【００３７】
しかし、飛散した金属粉が溜まった場合など回転軸１に部分的に摺動抵抗の増加があり、アマーチュア３の摺動に異常が発生するおそれがある。このような場合、励磁電流は図３の破線のようになる。
【００３８】
部分的な摺動抵抗の増加を有する異常時の励磁電流は、付勢の開始に合わせて零から立ち上がり、電流量が増加する。アマーチュア３が動き始めると逆起電圧が生じる。アマーチュア３の速度の増加に伴って、電磁コイル１１の電流勾配が減少し、やがて（図３の（ａ）の時点）、電磁コイル１１の電流量は減少する。
【００３９】
摺動抵抗を有する箇所にアマーチュア３が達すると（図３の（ｂ）の時点）、アマーチュア３が減速し逆起電圧が低下して電流量が上昇する。
【００４０】
電流量が増加することで再びアマーチュア３が動き出すと逆起電圧が再発生して、電流勾配が減少し、やがて（図３の（ｃ）の時点）、電流量が減少する。
【００４１】
アマーチュア３の一方面がコア１０に面接触したところで（図３の（ｄ）の時点）、逆起電圧が０となるため再び電流量は上昇し、そこから上昇量が徐々に減少して平坦となる。アマーチュア３の一方面がコア１０に面接触した時点（図３の（ｄ））は正常時よりも遅れることとなる。
【００４２】
図３では、摺動抵抗の増加が１か所の場合を示したが、複数の摺動抵抗がある場合、生じる励磁電流の変動が複数回生じることもある。
【００４３】
図４はアマーチュア３の摺動において回転軸１の全域に摺動抵抗の増加（機械的抵抗）がある場合の励磁電流の波形図である。正常時の波形は図３と同様である。
【００４４】
飛散した金属粉が回転軸１の全域にわたり溜まった場合など、全域にわたり摺動抵抗の増加が発生し、アマーチュア３の摺動に異常ある場合、励磁電流は図４の破線のようになる。
【００４５】
全域にわたり摺動抵抗の増加を有する異常時の励磁電流は、付勢の開始に合わせて零から立ち上がる。全域に摺動抵抗の増加がみられるため、正常時よりも大きい電流が流れないとアマーチュア３は動き出さないこととなる。そのため、電流が減少を始めたとき（図４の（ａ’）の時点）の電流量は正常時よりも大きくなる。
【００４６】
さらにアマーチュア３の速度が増加すると、電磁コイル１１に生じている逆起電圧が増加し、電流量は減少する。
【００４７】
アマーチュア３の一方面がコア１０に面接触したところで（図４の（ｄ’）の時点）、逆起電圧が０となるため再び電流量は上昇し、そこから上昇量が徐々に減少して平坦となる。アマーチュア３は増加分の摺動抵抗を受け続けるため、アマーチュア３の一方面がコア１０に面接触した時点（図４の（ｄ’））は正常時よりも遅れることとなる。
【００４８】
本実施形態では検出部２２および電流センサ２３にて図３の（ｂ）（ｄ）や図４の（ｄ’）などのような逆起電圧の変化、変化の回数を検知する。
【００４９】
図５は本実施形態のブレーキ故障予兆診断装置についての等価回路の図である。本等価回路はコア１０、駆動部２０、検出部２２、電流センサ２３、制御部３０（スイッチ）についての等価回路となる。コア１０に流れる電流をｉとし、検出部２２にて電磁コイル１１の時定数に基づく電流増加成分ｉ１１と逆起電圧に基づく電流変動成分ｉ２１とに分かれる。
【００５０】
駆動部２０はコア１０および検出部２２に電流を供給する装置である。
【００５１】
図５では、コア１０の電気的な等価回路（破線部）を明確にした。コア１０は等価回路的には、インダクタンス成分（Ｌ１）１０１とインピーダンス成分（Ｒ１）１０２と逆起電力成分（ａ）１０３とを有する。インダクタンス成分（Ｌ１）１０１は電磁コイル１１のインダクタンス成分である。逆起電力成分１０３の電位降下はアマーチュア３の速度によって決まる。当該速度が速いほど電位降下は大きくなり、速度が０の場合は電位降下が０Ｖとなる。
【００５２】
検出部２２（点線部）の回路はインピーダンス成分（Ｒ２）２２０とキャパシタンス成分（Ｃ）２２１とを有する。当該回路は実際の回路構成としてもよく、また検出部２２の等価回路でもよい。図１より、インピーダンス成分２２０およびキャパシタンス成分２２１はコア１０の電磁コイル１１に対して夫々直列に接続されている。また、インピーダンス成分２２０とキャパシタンス成分２２１とは互いに並列に接続されている。
【００５３】
電流センサ２３は、検出部２２に接続されており、キャパシタンス成分２２１を流れる電流値（ｉ２１）を検知する装置である。
【００５４】
制御部３０は、コア１０および検出部２２の電流の状態に基づいて、制御手段を行うスイッチ機能を有している。また、制御部３０は検出部２２および電流センサ２３に接続されており、これらの値に基づいて、サンプリングする計測手段、電磁ブレーキ装置に異常の有無を判定する判定手段を行う。
【００５５】
本実施形態において、逆起電圧に基づく電流変動はコア１０の電磁コイル１１を流れる総電流に対して微小でありかつ変動の速度も速いため、逆起電圧に基づく電流変動成分ｉ２１は検出部２２のキャパシタンス成分２２１側に流れる。一方、電磁コイル１１の時定数に基づく電流増加は比較的変動速度が遅いため、時定数に基づく電流増加成分ｉ１１はインピーダンス成分２２０側に流れる。
【００５６】
即ち、キャパシタンス成分２２１に流れる、逆起電圧に基づく電流変動成分ｉ２１は電磁ブレーキ装置の異常と密接に関連する変動成分である。アマーチュア３の摺動異常による抵抗力の変化は微少な時間の範囲で起きるため、逆起電圧に基づく電流変動成分ｉ２１は微少な時間にて変化する。電流変動成分ｉ２１の変化をキャパシタンス成分２２１に流通し、電流センサ２３にて変動成分を計測することで、励磁電流の降下の回数（図３の（ｂ））を計測したり、電流値（図４の（ｄ’）など）を計測したりすることで、異常に対して感度の高い検知が可能である。このため、逆起電圧に基づく電流変動成分ｉ２１の計測に用いる電流センサ２３の性能によらずに正確に異常検知をすることができる。
【００５７】
制御部３０は判定手段にて電流センサ２３による電流検知より電磁ブレーキ装置の異常の判定を行う。また、制御部３０は判定手段にて異常の判定を行った場合、外部に通知する通知手段を有していてもよい。
【００５８】
これにより、本実施形態のブレーキ故障予兆診断装置はアマーチュアの動きの異常について、故障に至る前に知らせることができる。
【００５９】
（第２の実施形態）
本実施形態のブレーキ故障予兆診断装置は、第１の実施形態と同様で、図１に示すものとなる。本実施形態では図５のコア１０のインダクタンス成分１０１とインピーダンス成分１０２と、検出部２２のキャパシタンス成分２２１との回路構成により、逆起電力成分１０３の周波数成分について、直列の共振回路とみなすことができる。共振状態になると、キャパシタンス成分２２１のインダクタンスが低下し、逆起電圧に基づく電流変動成分ｉ２１は検出部２２のキャパシタンス成分２２１側に流れるため、インピーダンス成分２２０については無視することができる。
【００６０】
逆起電力成分１０３の逆起電圧に基づく電流変動成分ｉ２１の周波数成分は、一例として異常値の電流を事前に計測し、スペクトル解析することにより求めることができる。また、コア１０、アマーチュア３の運動方程式、電気回路方程式に基づいたモデルによるシミュレーションをすることで求めることができる。
【００６１】
コア１０（電磁コイル１１）のインダクタンス成分（Ｌ１）１０１と検出部２２のキャパシタンス成分（Ｃ）２２１との直列回路の共振回路としたときの共振周波数ｆは以下の式（１）のようになる。
【数１】
2018199556.tif 000003
【００６２】
本実施形態では、当該共振回路の共振周波数ｆを逆起電圧に基づく電流変動成分ｉ２１の周波数成分と略一致するようにキャパシタンス成分２２１が選択されている。このときキャパシタンス成分２２１を流れる逆起電圧に基づく電流変動成分ｉ２１は増幅されるため、第１の実施形態に対して、さらに感度の良い検知が可能となる。
【００６３】
キャパシタンス成分２２１は可変のキャパシタンス成分として、例えばエレベータの保守員が容量の調整をすることが可能としてもよい。
【００６４】
これにより、本実施形態のブレーキ故障予兆診断装置はアマーチュアの動きの異常について、故障に至る前に知らせることができる。
【００６５】
（第３の実施形態）
本実施形態のブレーキ故障予兆診断装置は、第１の実施形態と同様の構成を有し、図１と同様の構成である。ただ、検出部２２の構成が第１の実施形態と相違している。
【００６６】
図６は、本実施形態のブレーキ故障予兆診断装置についての等価回路の図である。本等価回路は、図５の等価回路の検出部２２にインダクタンス成分（Ｌ２）２２２を更に有している。インダクタンス成分２２２は電磁コイル１１のインダクタンス成分（Ｌ１）１０１に対して直列に接続されており、インピーダンス成分（Ｒ２）２２０に対して並列に接続されている。また、キャパシタンス成分（Ｃ）２２１とは互いに直列に接続されている。
【００６７】
コア１０に流れる電流をｉとし、検出部２２にて電磁コイル１１の時定数に基づく電流増加成分をｉ１２とし、逆起電圧に基づく電流変動成分をｉ２２とする。
【００６８】
電流センサ２３は検出部２２に接続されており、キャパシタンス成分２２１を流れる電流値（ｉ２２）を検知する装置である。
【００６９】
コア１０、駆動部２０および制御部３０は第１の実施形態と同様である。
【００７０】
従来の電磁ブレーキ装置のインダクタンス成分は電磁コイル１１に依存し、自由に選択できる要素ではなかった。本実施形態は検出部２２にインダクタンス成分２２２を追加してブレーキ故障予兆診断装置全体のインダクタンス成分を調整することを可能としている。
【００７１】
本実施形態において、逆起電圧に基づく電流変動は、電磁コイル１１を流れる総電流に対して微小でありかつ変動の速度も速いため、逆起電圧に基づく電流変動成分ｉ２２は検出部２２のインダクタンス成分２２２およびキャパシタンス成分２２１側に流れる。一方、電磁コイル１１の時定数に基づく電流増加は比較的変動速度が遅いため、時定数に基づく電流増加成分ｉ１２はインピーダンス成分２２０側に流れる。即ち、インダクタンス成分２２２およびキャパシタンス成分２２１側に流れる、逆起電圧に基づく電流変動成分ｉ２２は電磁ブレーキ装置の異常検知に必要な変動成分であり、この電流値を計測することで、異常に対して感度の高い検知が可能である。このため、逆起電圧に基づく電流変動成分ｉ２２の計測に用いる電流センサ２３の性能によらずに正確に異常検知をすることができる。
【００７２】
（第４の実施形態）
本実施形態のブレーキ故障予兆診断装置は、第３の実施形態と同様の構成を有しする。本実施形態では図６のコア１０のインダクタンス成分１０１と検出部２２のキャパシタンス成分２２１とインダクタンス成分２２２との回路構成が逆起電力成分１０３を電源とした直列の共振回路を構成している。
【００７３】
本実施形態では図６のコア１０のインダクタンス成分１０１とインピーダンス成分１０２と、検出部２２のキャパシタンス成分２２１とインダクタンス成分２２２との回路構成により、逆起電力成分１０３の周波数成分について、直列の共振回路とみなすことができる。共振状態になると、キャパシタンス成分２２１とインダクタンス成分２２２のインダクタンスが低下し、逆起電圧に基づく電流変動成分ｉ２２は検出部２２のインダクタンス成分２２２およびキャパシタンス成分２２１側に流れるため、インピーダンス成分２２０について無視することができる。
【００７４】
逆起電力成分１０３の逆起電圧に基づく電流変動成分ｉ２２の周波数成分は第２の実施形態の逆起電圧に基づく電流変動成分ｉ２１と同様に求めることができる。
【００７５】
コア１０（電磁コイル１１）のインダクタンス成分（Ｌ１）１０１とインピーダンス成分（Ｒ１）１０２と、検出部２２のインダクタンス成分（Ｌ２）２２２とキャパシタンス成分（Ｃ）２２１との直列回路の共振回路としたときの共振周波数ｆは以下の式（２）のようになる。
【数２】
2018199556.tif 000004
【００７６】
本実施形態では、当該共振回路の共振周波数ｆを逆起電圧に基づく電流変動成分ｉ２２の周波数成分と略一致するようにインダクタンス成分２２２およびキャパシタンス成分２２１が選択されている。このときキャパシタンス成分２２１を流れる逆起電圧に基づく電流変動成分ｉ２２は増幅されるため、第１の実施形態に対して、さらに感度の良い検知が可能となる。
【００７７】
本実施形態では第１および第２の実施形態にインダクタンス成分を追加したことで、ブレーキ故障予兆診断装置の回路全体のインダクタンスを自由に変更することを可能にし、共振状態を起こしやすくしている。これにより、電磁コイルのインダクタンス成分と検出部内のインダクタンス成分およびキャパシタンス成分とからなる共振回路の設計自由度を高くすることが可能となる。
【００７８】
キャパシタンス成分２２１は可変のキャパシタンス成分とし、インダクタンス成分２２２は可変のインダクタンス成分として、例えばエレベータの保守員が各成分の調整をすることが可能としてもよい。
【００７９】
これにより、本実施形態のブレーキ故障予兆診断装置はアマーチュアの動きの異常について、故障に至る前に知らせることができる。
【００８０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、そのほかの様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８１】
１…回転軸
２…ブレーキディスク
３…アマーチュア
４…ディスク受け板
５…固定用ボルト
６…取付け基板
１０…コア
１０ａ…挿通孔
１０ｂ…コイル収容穴
１０ｃ…スプリング収容穴
１１…電磁コイル
１２…スプリング
２０…駆動部
２１…電線
２２…検出部
２３…電流センサ
３０…制御部
１０１…インダクタンス成分
１０２…インピーダンス成分
１０３…逆起電力成分
２２０…インピーダンス成分
２２１…キャパシタンス成分
２２２…インダクタンス成分
【図１】
2018199556.tif 000005
【図２】
2018199556.tif 000006
【図３】
2018199556.tif 000007
【図４】
2018199556.tif 000008
【図５】
2018199556.tif 000009
【図６】
2018199556.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成30年5月11日(2018.5.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制動対象の回転軸に固定されたブレーキディスクと、
前記回転軸上を摺動自在なアマーチュアと、
前記アマーチュアを前記ブレーキディスク側に摺動させて当該ブレーキディスクに押し当てるスプリングと、
前記アマーチュアを前記スプリングの偏倚力に抗して前記ブレーキディスクから引き離す電磁コイルと、
制動をかける場合には前記電磁コイルを消勢し、制動を解除する場合には前記電磁コイルを付勢する制御部と、
前記電磁コイルに流れる電流の変化を、電磁コイルの時定数に基づく電流増加成分と、前記アマーチュアの摺動の変化による逆起電圧に基づく電流変動成分とに分け、前記電流増加成分が流れるインピーダンス成分と前記電流変動成分が流れるキャパシタンス成分とを有する検出部と、
前記逆起電圧に基づく電流変動成分を検知する電流センサと、
を具備し、前記電流センサの検知から前記アマーチュアの摺動異常を観測するブレーキ故障予兆診断装置。
【請求項２】
前記検出部は、
前記電磁コイルに対して直列に接続される前記インピーダンス成分と、
前記電磁コイルに対して直列に接続され、前記インピーダンス成分に対して並列に接続される前記キャパシタンス成分と、
を有する請求項１に記載のブレーキ故障予兆診断装置。
【請求項３】
前記電磁コイルのインダクタンス成分と前記キャパシタンス成分とは、前記逆起電圧に基づく電流変動成分の周波数に略一致する周波数にて共振回路を構成する、請求項２に記載のブレーキ故障予兆診断装置。
【請求項４】
前記キャパシタンス成分は容量を可変に設定することが可能である、請求項２または請求項３に記載のブレーキ故障予兆診断装置。
【請求項５】
前記検出部は、
前記電磁コイルに対して直列に接続される前記インピーダンス成分と、
前記電磁コイルに対して直列に接続され、前記インピーダンス成分に対して並列に接続され、互いに直列接続されて前記逆起電圧に基づく電流変動成分が流れるインダクタンス成分と前記キャパシタンス成分と、
を有する請求項１に記載のブレーキ故障予兆診断装置。
【請求項６】
前記電磁コイルのインダクタンス成分と前記検出部内の前記インダクタンス成分および前記キャパシタンス成分とは、前記逆起電圧に基づく電流変動成分の周波数に略一致する周波数にて共振回路を構成する、請求項５に記載のブレーキ故障予兆診断装置。
【請求項７】
前記検出部内の前記インダクタンス成分または前記キャパシタンス成分の少なくともいずれかは成分を可変に設定することが可能である、請求項５または請求項６に記載のブレーキ故障予兆診断装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
上記課題を解決するため、実施形態のブレーキ故障予兆診断装置は、制動対象の回転軸に固定されたブレーキディスクと、前記回転軸上を摺動自在なアマーチュアと、前記アマーチュアを前記ブレーキディスク側に摺動させて当該ブレーキディスクに押し当てるスプリングと、前記アマーチュアを前記スプリングの偏倚力に抗して前記ブレーキディスクから引き離す電磁コイルと、制動をかける場合には前記電磁コイルを消勢し、制動を解除する場合には前記電磁コイルを付勢する制御部と、前記電磁コイルに流れる電流の変化を、電磁コイルの時定数に基づく電流増加成分と、前記アマーチュアの摺動の変化による逆起電圧に基づく電流変動成分とに分け、前記電流増加成分が流れるインピーダンス成分と前記電流変動成分が流れるキャパシタンス成分とを有する検出部と、前記逆起電圧に基づく電流変動成分を検知する電流センサと、を具備し、前記電流センサの検知から前記アマーチュアの摺動異常を観測する。