(57)【要約】  入力端子に接続され、周期的に変化する直流電圧を発生する整流回路と、その整流器が発生した直流電圧をコイルに供給するための出力端子と、直流電圧を随時断続するための単数個又は複数個の電子弁／スイッチと、好ましくは該電子弁／スイッチの遮断時間の間、コイルを通る電流の流れを維持するために該出力端子に接続されるフリーホイーリング回路のフリーホイーリング・ダイオードと、該出力端子に接続され、コイルに印加される直流電圧を測定し、もしくは他の測定された例えば入力電圧、中間回路電圧、弁／スイッチ電圧等の電圧から計算し又は導き出し、コイルに印加される直流電圧が一定であるように該電子弁／スイッチを制御する制御回路と、該フリーホイーリング回路の切断及び非常解放のためのコイル電源部の機械／電子スイッチとを有する、種々の、好ましくは単相の使用電圧を有する、交流電源に接続する電磁解放式安全ブレーキのコイルの操作のための回路。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子に接続され、周期的に変化する直流電圧を発生する整流器の整流回路と、
該整流器が発生した直流電圧をコイルに供給するための出力端子と、
該直流電流を随時断続するための単数個又は複数個の電子弁／スイッチと、
好ましくは電子弁／スイッチの遮断時間の間、コイルを通る電流の流れを維持するために、該出力端子に接続されたフリーホイーリング回路のフリーホイーリング・ダイオードと、
該出力端子に接続され、コイルに印加される直流電圧を測定し、もしくは他の測定された、例えば入力電圧、中間回路電圧、弁／スイッチ電圧等の電圧から計算し又は導き出し、コイルに印加される直流電圧が一定に保たれるように該電子弁／スイッチを制御する制御回路と、
該フリーホイーリング回路の切断又は非常解放のためのコイル電源部の機械／電子スイッチと、
を具備してなり、種々の、好ましくは単相の使用電圧を有する交流電源に接続するコイルの操作のための回路。
【請求項２】
該整流器が部分制御ブリッジ回路として構成され、好ましくはサイリスタ、トランジスタ、MOS電界効果トランジスタ又はIGBTの制御素子が前記制御回路によって制御される請求項１に記載の回路。
【請求項３】
該整流器がブリッジ整流器又は半波整流器として構成され、コイルの出力端子の電流回路に、前記制御回路によって制御される単数個又は複数個の、好ましくはサイリスタ、トランジスタ、MOS電界効果トランジスタ又はIGBTの該電子弁／スイッチがある請求項１に記載の回路。
【請求項４】
該整流器がブリッジ整流器又は半波整流器として構成され、該入力端子の電流回路に、前記制御回路によって制御される単数個又は複数個の、好ましくはトライアックの該電子弁／スイッチがある請求項１に記載の回路。
【請求項５】
過励磁のために高い電圧を、電磁石の保持のために低い電圧を発生するために、前記制御回路が切替え可能である請求項１ないし４のいずれか１つに記載の回路。
【請求項６】
該電子弁／スイッチが前記制御回路によって位相遅角制御又は位相進角制御で制御される請求項１ないし５のいずれか１つに記載の回路。
【請求項７】
該電子弁／スイッチが前記制御回路によってパルス幅変調（PWM）で制御される請求項１ないし６のいずれか１つに記載の回路。
【請求項８】
コイルの前記フリーホイーリング回路に、好ましくは機械スイッチ又は電子弁／電子スイッチのスイッチがある請求項１ないし７のいずれか１つに記載の回路。
【請求項９】
コイルの遮断電圧を制限するために出力端子に、好ましくはバリスタ、ツェナーダイオード又はサプレッサダイオーの電圧制限電子部品を有する請求項８に記載の回路。
【請求項１０】
ブレーキライニングを制動状態に押し込むばねと、
ばねの力に対抗してブレーキを引き外すために接続された電磁石と、
出力端子が電磁石のコイルに接続された請求項１ないし９のいずれか１つに記載の回路と、
を有する電磁解放式ブレーキ又はVDE580によるその他の電磁部品。
【請求項１１】
周期的に変化する直流電圧を発生するために整流器の整流回路を、好ましくは単相の交流電源に接続し、
直流電流を絶えず断続するために単数個又は複数個の電子弁／スイッチを制御しつつ、該整流器が発生した直流電圧をコイルに供給し、
該電子弁／スイッチの遮断時間の間、コイルを通る電流の流れを維持するために、好ましくはフリーホイーリング回路のフリーホイーリング・ダイオードを出力端子に接続し、
コイルに印加される直流電圧を測定し、もしくは他の測定された、例えば入力電圧、中間回路電圧、弁−スイッチ電圧等の電圧から計算し又は導き出すとともにコイルに印加される該電圧が一定であるように該電子弁／スイッチを制御し、
好ましくは非常解放のために該フリーホイーリング回路でコイル電源を切断すること、
の各ステップよりなる電磁石の接続電圧の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば電気解放式ブレーキの電磁石のコイルに交流電源から電流を供給するための整流回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気解放式ブレーキ、例えばエレベータの安全ブレーキは、一般に、ばねで押し込まれて係合するブレーキからなる。この点に関連して「解放」とは、ブレーキが電流の作用によって引き外され又は解除されることを意味する。電磁石はブレーキを解除するために設けられている。電磁石は接極子に働くばね力に対抗する。ところが電磁石が電流を遮断されると、直ちにばねがブレーキを戻して係合させる。従ってブレーキが働く機械設備の使用時間の大部分で電磁石のコイルが励磁されていなければならず、このため絶えず電流を供給することが必要である。これは地域の給電網に接続することによって行われるのが通例である。機械設備の近辺で利用可能な地域給電網の電圧は、幾つかの異なる標準値を有するのが通例である。例えば400V三相電流又は強電流給電網もしくはヨーロッパの230/250V家庭用給電網もしくは米国でみられる低圧の110V家庭用給電網が取り上げられる。利用可能なあらゆる電圧及びブレーキ電力のために、電磁解放式ブレーキの製造元は適合するコイルを供給しなければならない。このため製品の大規模な在庫保持が必要であり、この製品を製造、保持及び保守しなければならない。
【０００３】
この様々な電源電圧の問題は刊行物、ドイツ特許公報DE19740016（対応米国特許第6291952号）で言及されている。この刊行物は、コイルを通る平均電流量を電子スイッチによって制限するアセンブリを記述する。コイルの磁石効果は巻線を流れる電流に比例するから、平均電流を調節することによって磁界強度も、回路全体に印加される電圧に関係なく、ブレーキの解放のために必要な目標値に調整される。しかし、このアセンブリの欠点は、ブレーキの大きさごとに特別の限界電流を設定しなければならないことである。回路は、コイルの実効抵抗が上昇すると起こる熱過負荷に対して保護を与えない。コイルは長い期間にわたって励磁され、従って温度上昇するのが通例である。温度上昇によってその抵抗が増加する。ところがコイル電流が一定に保たれ、コイルが温度上昇すると、コイルで変換される電力も上昇し、このためコイルの温度がさらに高くなる。電流の一定保持のためにさらに高い電圧が必要である。上昇する電力と電圧は急速にコイルの破損を招く恐れがある。
【０００４】
本発明の課題は様々な電源電圧で使用できる電磁解放式ブレーキの給電のための整流回路である。すべての電圧に対して同じ電磁コイル、すべての大きさの電磁石に対して同じ整流回路を使用できることを意図する。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の第一の観点によれば、本発明は下記の部品、即ち交流電源に接続するための入力端子、該入力端子に接続されるとともに供給される交流電流に基づき直流電圧を発生する整流器の整流回路及びコイルに接続される直流電圧を整流回路から取り出すことができる出力端子を有する、コイルに使用電流を供給するための回路において、該出力端子に印加される電圧を制御するために出力端子に電源制御回路が配置されており、該電源制御回路が制御出力線と、出力端子に被制御電圧を維持するために整流器がより多くの電流を必要とする場合に、出力線に要求信号を印加することができる内部回路とを有し、かつ整流素子が電圧制限回路を有し、電圧制限回路は電源制御回路の制御出力線に接続され、要求信号が受領されたとき、出力端子へ電流を通すことを特徴とする回路を提供する。
【０００６】
発明の第二の観点によれば、本発明は、入力端子に接続されるとともに周期的に変化する直流電圧を発生する整流器の整流回路と、該整流器が発生した直流電圧をコイルに供給するための出力端子と、直流電流を随時断続することができる電子弁／スイッチと、該出力端子に接続され、該電子弁又はスイッチの遮断時間の間、コイルを通る電流の流れを維持するフリーホイーリング回路のフリーホイーリング・ダイオードと、該出力端子に接続され、コイルに印加される直流電圧を測定し、又は他の測定された電圧（例えば入力電圧、中間回路電圧、弁−スイッチ電圧等）から計算し又は導き出し、コイルに印加される直流電圧を一定に保つために電子弁又はスイッチを制御する制御回路と、非常解放のために該フリーホイーリング回路を切断することができるコイル電源部の機械／電子スイッチとを有する、種々の使用電圧を有する交流電源に接続するコイルの操作のための回路を提供する。
【０００７】
本発明に基づくアセンブリは、コイルに印加される電圧を制御する。即ちコイルの温度が上昇すれば、コイルで変換される電力は抵抗の関数（P=U2/R）として低下する。それによってコイルの発熱効果が減少する。またコイルの電圧が安定化されるから、様々な網電圧又は電源電圧及びコイル電流の広い範囲にわたってこの回路を使用することができる。またアセンブリは、あらゆる目標電流に対して電流／電圧組合せごとに別個のユニットでなく、整流器とコイル電圧からなるただ１つの改装用セットを作ればよいという利点がある。それによって製造及び保持される部品の数の大幅な減少が得られる。様々な目標コイル電流を考えても、ただ１つの整流回路で間に合う電流範囲はかなり広い。発明の別の観点は、好ましくは整流器とブレーキコイルからなる改装又は増設用セット並びに整流器、コイル及び所属のブレーキ部品、例えばプレーキ板及びブレーキを掛けるためのばねからなるブレーキ一式である。このようなブレーキ自体の設計は周知であり、本願出願人の名義で出ている幾つかの特許公報に見られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】ブレーキコイルに接続された整流器の第１の実施形態の回路図である。
【図２】同じくコイルに接続された整流回路の第２の実施形態の回路図である。
【図３】第３の実施形態の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に添付の図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態を説明する。  
【００１０】
図１は部分制御ブリッジを示す。測定・制御素子は、コイルY1に目標直流電圧が印加されるように電子スイッチT1及びT2を制御する。スイッチS1は任意の直流側切断のために使用される。電圧制御は位相遅角制御、位相進角制御又はパルス幅変調（PWM）によって行うことができる。スイッチS1は任意の直流側切断のために使用される。
【００１１】
こうして図１のアセンブリでは整流ブリッジの正側の半分でSCR（シリコン制御整流素子）の電子スイッチT1及びT2が整流器を代行する。コイル電圧の目標値を維持するために電流が必要なときは、SCRのゲート電極が励起されるから、ブリッジ整流器が導通する。
【００１２】
図２はブリッジ整流回路を示す。目標直流電圧がコイルY1に印加されるように、測定・制御素子が交流電圧側で電子スイッチT1に作用する。電圧制御は位相遅角制御、位相進角制御又はパルス幅変調によって行うことができる。スイッチS1は任意の直流側切断のために使用される。
【００１３】
図２の配列では、必要に応じて測定・制御素子の制御に従ってブリッジ整流器に電流を供給するために、トライアック又はその他の電気ACスイッチ素子が交流電源の位相の1つに直列に接続されている。
【００１４】
図３はブリッジ整流器を示す。測定・制御素子はコイルY1に目標直流電圧が印加されるように、直流電圧側の電子スイッチT1を制御する。電圧制御は位相遅角制御、位相進角制御又はパルス幅変調によって行うことができる。スイッチS1は任意の直流側切断のために使用される。
【００１５】
従ってこのアセンブリでは交流入力がブリッジ整流器に直接印加される。電子スイッチ、例えばIGBT（絶縁ゲート型バイポーラ・トランジスタ）はコイルに印加される電圧を直流側で測定・制御素子の信号に従って制御する。
【００１６】
上記のすべての実施形態で示した回路では、電流供給の遮断の後に継続する電流の流れを保証するダイオードがコイルと並列に配置されている。コイル電流の最大電流低下を保証するために切断されるスイッチを、このフリーホイーリング・ダイオードと直列に任意に配置することができる。最後に、コイルの逆電圧の過度の上昇を阻止し、許容電圧を超えない保護回路が組み込まれる。
【００１７】
ブロック構成図の「測定・制御素子」は、出力電圧又は出力電圧をそれから計算し又は導き出すことができる他の電圧（例えば入力電圧、中間回路電圧、弁−スイッチ電圧等）を検出するためのRC素子と分圧器並びに出力電圧の高さに応じて電子スイッチを制御する評価回路である。それは例えば演算増幅器又はマイクロプロセッサによって実現される。
【００１８】
コイルY1は、好ましくは温度変化に基づきその実効抵抗を変化させるコイルにほかならないから、コイル電圧が一定に保たれればコイル電流は低下する。  
【００１９】
上記のすべての実施形態について、過励磁及び／又は保持電圧の減少を得るために、制御電圧を任意に上方又は下方調整することが考えられる。磁界を可能な限り急速に形成するために初期励磁でコイルを過励磁し、完全な励磁の後に低い電圧で励磁を保つのが通例である。この回路構成は特に50Hz又は60Hz（例えば米国）を含む任意の電源周波数に適している。3:1の規模の範囲で電源電圧を操作できることが判明した。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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