(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される交流電圧に基づく直流電流を電磁ブレーキへ供給する直流電源装置において、
入力される単相の交流電圧の一方の入力端が該交流電圧を半波整流する整流ダイオードのアノードに、前記交流電圧の他方の入力端がフライホイルダイオードのアノードにそれぞれ接続され、前記整流ダイオードのカソードと前記フライホイルダイオードのカソードとの接続端が前記電磁ブレーキの一端に接続されている整流回路と、
該整流回路の出力電圧と基準電圧とを比較する電圧比較回路と、
該電圧比較回路での比較結果に応じて前記交流電圧の１周期毎に充電／放電を繰り返す一つの充放電回路と、
該充放電回路のコンデンサがそのゲート・ソース間に接続され、前記整流回路の前記フライホイルダイオードのアノードがそのソースに接続され、前記電磁ブレーキの他端がそのドレインに接続されている電界効果トランジスタとを備えており、
前記充放電回路の充電電圧を前記電界効果トランジスタのゲートに印加させ、その印加電圧に基づいて前記電界効果トランジスタの導通／非導通を制御して前記電磁ブレーキへの直流電流の供給を制御するように構成してあり、
前記単相の交流電圧が入力される間は、前記充放電回路の充電期間及び放電期間を通して常に、前記電界効果トランジスタのゲート電圧が前記電界効果トランジスタの閾値を超えて、前記電界効果トランジスタが導通するように、前記コンデンサの容量を設定してあることを特徴とする直流電源装置。
【請求項２】
前記電磁ブレーキはモータ用の電磁ブレーキであり、入力される前記交流電圧は、前記モータ通電時は前記モータに供給する三相交流電源のいずれかの線間電圧であり、前記モータへの通電が遮断された後は前記モータの残留電圧であることを特徴とする請求項１記載の直流電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、モータに取り付けられており、入力される交流電圧に基づく直流電流を電磁ブレーキへ供給する電磁ブレーキ用直流電源装置などの直流電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
図１１は、従来の電磁ブレーキ装置（第１従来例）の構成を示す図である。図１１において、１０はブレーキ付モータであり、ブレーキ付モータ１０は、従来の電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａと電磁ブレーキ３とモータ４とを有している。３相交流電源（図示せず）の端子Ｒ，Ｓ，Ｔはモータ４の端子Ｕ，Ｖ，Ｗに接続されている。端子Ｒ，端子Ｕ間の配線と端子Ｓ，端子Ｖ間の配線との間に、電磁接触器１３と停止用押釦スイッチ１２と始動用押釦スイッチ１１及び電磁接触器１３の補助接点１３ｂの並列回路とが接続されている。端子Ｒ，端子Ｕ間の配線、端子Ｓ，端子Ｖ間の配線及び端子Ｔ，端子Ｗ間の配線には夫々電磁接触器１３の回路開閉用の主接点１３ａが設けられている。
【０００３】
電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａは、端子Ｒ，端子Ｕ間の配線と端子Ｓ，端子Ｖ間の配線とに接続されている。図１２は、この従来の電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａの回路図である。電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａは、入力端子２０２ａ，２０２ｂと、出力端子２０２ｃ，２０２ｄと、サージ吸収素子２１１，２１２と、ダイオード２１３，２１４とから構成されている。
【０００４】
次に、動作について説明する。始動用押釦スイッチ１１が押されると、電磁接触器１３のコイルが励磁され、その主接点１３ａが閉じて、モータ４に電流が流れると共に、電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａで整流された電流が電磁ブレーキ３に流れ、電磁ブレーキ３は励磁されてその制動が解放される。電磁接触器１３のコイルが励磁されると、電磁接触器１３の補助接点１３ｂが閉じて、始動用押釦スイッチ１１が開いても、電磁接触器１３のコイルが励磁され続け、モータ４は回転し続ける。そして、停止用押釦スイッチ１２が押されると、電磁接触器１３のコイルが無励磁となり、電磁ブレーキ３，電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａ及びモータ４は交流電源から遮断される。
【０００５】
この第１従来例にあっては、モータ４が停止するまでの間、モータ４の端子Ｕ，Ｖ，Ｗに発生している残留電圧が、電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａに加わって整流され、電磁ブレーキ３が作動するまでの時間が長くなり、ブレーキ付モータ１０の停止位置ずれが生じる。例えば、このブレーキ付モータ１０を取り付けた減速機または電動シリンダにおいて、慣性の大きな負荷を停止させる際に位置ずれを起こす、昇降運転で下降運転を停止した際に、電磁ブレーキ３が作動するまでの時間が長くて惰走距離が長くなり、本来の停止位置を逸走する、昇降運転で上昇運転を停止した際に、電磁ブレーキ３が作動するまでの時間が長くなり、本来の停止位置まで達しないなどの問題がある。
【０００６】
図１３は、電磁ブレーキが作動する動作を速くした従来の電磁ブレーキ装置（第２従来例）の構成を示す図である。図１３において、図１１と同一または同様の部分には同一番号を付している。第２従来例では、電磁接触器１４及びその接点１４ａを第１従来例に追加している。
【０００７】
次に、動作について説明する。始動用押釦スイッチ１１が押されると、電磁接触器１３，１４のコイルが励磁され、それらの接点１３ａ，１４ａが閉じて、モータ４に電流が流れると共に、電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａで整流された電流が電磁ブレーキ３に流れ、電磁ブレーキ３は励磁されてその制動が解放される。電磁接触器１３のコイルが励磁されると、その補助接点１３ｂが閉じて、始動用押釦スイッチ１１が開いても、電磁接触器１３，１４のコイルが励磁され続け、モータ４は回転し続ける。そして、停止用押釦スイッチ１２が押されると、電磁接触器１３，１４のコイルが無励磁となり、電磁ブレーキ３，電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａ及びモータ４は交流電源から遮断される。
【０００８】
この第２従来例にあっては、モータ４が停止するまでの間、モータ４の端子Ｕ，Ｖ，Ｗに発生している残留電圧が電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａに加わらない。しかし、電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａ内のダイオード２１４と電磁ブレーキ３とには循環電流が流れ続けるため、電磁ブレーキ３が作動するまでの時間は第１従来例に比べて短くはなるが、第１従来例での問題点を完全には解決できていない。また、電磁接触器１４が追加され、電磁接触器１４とブレーキ付モータ１０との配線が必要になるなど、制御回路及び配線工事に多くの費用を要する。よって、第１従来例のような簡易な回路構成において、電磁ブレーキが作動するまでの時間を短くできる電磁ブレーキ用直流電源装置の開発が望まれている。
【０００９】
図１４は、電磁ブレーキを高速に作動させるように開発された従来の電磁ブレーキ用直流電源装置（第３従来例）の回路図である。この第３従来例の電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ｂは、入力端子２０２ａ，２０２ｂと、出力端子２０２ｃ，２０２ｄと、サージ吸収素子２１１，２１２と、ダイオード２１３，２１４，２１５，２１６と、ＦＥＴ（Field Effect Transistor)２１８と、半波整流回路２２１と、比較器用電源回路２２２と、ゲート駆動用電源回路２２３と、入力電源遮断検出用充放電回路２２４と、比較器２２５と、ゲート駆動回路２２６とから構成されている。
【００１０】
半波整流回路２２１は、入力された交流電圧Ｖa を整流して、ブレーキ電流Ｉを出力する。比較器用電源回路２２２は、抵抗器，ツェナーダイオード及びコンデンサで構成されており、半波整流回路２２１及びダイオード２１５，２１６で交流電圧Ｖa を全波整流した後の電圧が比較器用電源回路２２２内の抵抗器にて降圧され、ツェナーダイオードとコンデンサとにより、直流電圧が比較器２２５に供給される。ゲート駆動用電源回路２２３は、抵抗器，ツェナーダイオード及びコンデンサで構成されており、同じく全波整流した後の電圧がゲート駆動用電源回路２２３内の抵抗器にて降圧され、ツェナーダイオードとコンデンサとにより、ＦＥＴ２１８のゲート駆動回路２２６に直流電圧が供給される。
【００１１】
入力電源遮断検出用充放電回路２２４は、２つの充放電回路を有しており、入力電源の投入と同時に充電を開始し、充電完了後、入力電源が遮断されて交流電圧Ｖa が低下したときに一定時間後、２つの出力電圧Ｅa ，Ｅb のレベルの高低が反転する。比較器２２５は、入力電源遮断検出用充放電回路２２４からの２つの出力電圧Ｅa ，Ｅb のレベルを比較し、そのＥa ，Ｅb のレベルの高低が反転したタイミングでゲート遮断信号をゲート駆動回路２２６へ出力する。ゲート駆動回路２２６は、ゲート遮断信号が入力された場合に、ゲート駆動用電源回路２２３から供給されたゲート電圧を０Ｖにクランプし、ＦＥＴ２１８をオフにしてブレーキ電流Ｉを遮断する。
【００１２】
この第３従来例の電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ｂでは、部品数が多くてその外形も大きくなり、モータ端子箱に収納させるためには、非常に大きなモータ端子箱が必要である。特に、小型のモータには大きなモータ端子箱を取り付けられないので、図１５に示すように、電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ｂをモータ端子箱内ではなく制御盤内に収納しなければならない。従って、モータ端子箱と制御盤との間にブレーキ用の配線を施す必要があり、コストがかかるという問題がある。よって、小型のモータのモータ端子箱に収納できるような小型の電磁ブレーキ用直流電源装置の開発が望まれている。
【００１３】
図１６は、モータと電磁ブレーキ及び電磁ブレーキ用直流電源装置とで使用電圧が異なる場合の従来の電磁ブレーキ装置（第４従来例）の構成を示す図である。図１６において、図１３と同一または同様の部分には同一番号を付している。但し、モータ４はＡＣ４００Ｖ用であり、電磁ブレーキ３及び電磁ブレーキ用直流電源装置２０ＡはＡＣ２００Ｖ用のものを使用している。図１２に示した電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａの半波整流回路にあって、その入力電圧がＡＣ２００Ｖである場合に、その出力電圧はＤＣ９０Ｖとなる。従って、電磁ブレーキ３のコイルはＤＣ９０Ｖ用である。電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａへの入力電圧はＡＣ２００Ｖであるので、第４従来例では、三相交流電源の入力電圧ＡＣ４００ＶをＡＣ２００Ｖに降圧させる降圧トランス５を第２従来例に追加している。
【００１４】
次に、動作について説明する。始動用押釦スイッチ１１が押されると、電磁接触器１３，１４のコイルが励磁され、主接点１３ａが閉じて、ＡＣ４００Ｖの三相交流電源からモータ４に電流が流れる。また、接点１４ａが閉じて、降圧トランス５にてＡＣ４００ＶからＡＣ２００Ｖに降圧された交流電源から電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａに電流が流れ、電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａで整流された電流が電磁ブレーキ３に流れ、電磁ブレーキ３は励磁されてその制動が解放される。電磁接触器１３のコイルが励磁されると、その補助接点１３ｂが閉じて、始動用押釦スイッチ１１が開いても、電磁接触器１３，１４のコイルが励磁され続け、モータ４は回転し続ける。そして、停止用押釦スイッチ１２が押されると、電磁接触器１３，１４のコイルが無励磁となり、電磁ブレーキ３，電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａ及びモータ４は交流電源から遮断される。
【００１５】
この第４従来例にあっては、前述した第２従来例での問題点（電磁接触器１４の設置に伴う配線数増加及びコスト増加）に加えて、降圧トランス５を設置することに伴う大型化、配線の増加、コストの上昇などの問題がある。
【００１６】
図１７は、第４従来例での問題点を解消すべく降圧トランスを除いた従来の電磁ブレーキ装置（第５従来例）の構成を示す図である。図１７において、図１６と同一または同様の部分には同一番号を付している。第５従来例では、スター結線のモータ４の相電圧（モータ４の中性点Ｎと三相交流電源のＲ相との間の電圧）を電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａに供給する構成としている。
【００１７】
三相交流電源がＡＣ４００Ｖである場合に、モータ４の中性点Ｎと三相交流電源のＲ相との間の電圧は約ＡＣ２３０Ｖ（＝４００／√３Ｖ）となり、この電圧が電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａに入力されたときに、その出力は約ＤＣ１０３Ｖになる。そこで、短時間で電磁ブレーキ３の制動を解放する場合には、電磁ブレーキ用直流電源装置２０ＡにＤＣ９０Ｖ用の電磁ブレーキ３を接続して使用している。
【００１８】
しかしながら、電磁ブレーキ用直流電源装置２０ＡにＤＣ９０Ｖ用の電磁ブレーキ３を接続して長時間使用する場合には、発熱が大きくなるという問題がある。そこで、三相交流電源がＡＣ４００Ｖである場合には、その都度ＤＣ１０３Ｖ用の電磁ブレーキを作製する必要がある。また、前述した第２従来例での問題点（電磁接触器１４の設置に伴う配線数増加及びコスト増加）も有している。
【００１９】
図１８は、第５従来例での問題点を解消すべく電磁接触器１４を除いた従来の電磁ブレーキ装置（第６従来例）の構成を示す図である。図１８において、図１７と同一または同様の部分には同一番号を付している。第６従来例では、第１従来例と同様に、電磁接触器１３にてモータ電流とブレーキ電流とを開閉する構成としている。しかしながら、第６従来例では前述した第１従来例での問題点（残留電圧によって電磁ブレーキが作動するまでの時間が長くなることによる停止位置ずれ）が避けられない。
【００２０】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、簡単な構成であっても従来例と比べてより短時間で電磁ブレーキを作動させることができる直流電源装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る直流電源装置は、入力される交流電圧に基づく直流電流を電磁ブレーキへ供給する直流電源装置において、入力される単相の交流電圧の一方の入力端が該交流電圧を半波整流する整流ダイオードのアノードに、前記交流電圧の他方の入力端がフライホイルダイオードのアノードにそれぞれ接続され、前記整流ダイオードのカソードと前記フライホイルダイオードのカソードとの接続端が前記電磁ブレーキの一端に接続されている整流回路と、該整流回路の出力電圧と基準電圧とを比較する電圧比較回路と、該電圧比較回路での比較結果に応じて前記交流電圧の１周期毎に充電／放電を繰り返す一つの充放電回路と、該充放電回路のコンデンサがそのゲート・ソース間に接続され、前記整流回路の前記フライホイルダイオードのアノードがそのソースに接続され、前記電磁ブレーキの他端がそのドレインに接続されている電界効果トランジスタとを備えており、前記充放電回路の充電電圧を前記電界効果トランジスタのゲートに印加させ、その印加電圧に基づいて前記電界効果トランジスタの導通／非導通を制御して前記電磁ブレーキへの直流電流の供給を制御するように構成してあり、前記単相の交流電圧が入力される間は、前記充放電回路の充電期間及び放電期間を通して常に、前記電界効果トランジスタのゲート電圧が前記電界効果トランジスタの閾値を超えて、前記電界効果トランジスタが導通するように、前記コンデンサの容量を設定してあることを特徴とする。
また、本発明に係る直流電源装置は、上記構成にあって、前記電磁ブレーキはモータ用の電磁ブレーキであり、入力される前記交流電圧は、前記モータ通電時は前記モータに供給する三相交流電源のいずれかの線間電圧であり、前記モータへの通電が遮断された後は前記モータの残留電圧であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の直流電源装置に電磁ブレーキを接続させた場合、直流電源装置への入力電源が遮断されたときに、半波整流回路に流れるブレーキ電流をＦＥＴで遮断する。よって、半波整流回路のみから構成される従来の電磁ブレーキ用直流電源装置を使用した場合に比べて、より短時間で電磁ブレーキが作動される。また、本発明の直流電源装置と電磁ブレーキとモータとを組み合わせたブレーキ付モータでは、電磁ブレーキとモータとを同一の電磁接触器にて遮断しても、モータの残留電圧が基準電圧より低くなるとＦＥＴによってブレーキ電流を遮断するため、従来のブレーキ付モータに比べて、より短時間で電磁ブレーキを作動できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る電磁ブレーキ装置の構成を示す図である。図１において、１はブレーキ付モータであり、ブレーキ付モータ１は、本発明の電磁ブレーキ用直流電源装置２Ａ（以下、単に電源装置２Ａという）と電磁ブレーキ３とモータ４とを有している。３相交流電源（図示せず）の端子Ｒ，Ｓ，Ｔはモータ４の端子Ｕ，Ｖ，Ｗに接続されている。端子Ｒ，端子Ｕ間の配線と端子Ｓ，端子Ｖ間の配線との間に、電磁接触器１３と停止用押釦スイッチ１２と始動用押釦スイッチ１１及び電磁接触器１３の補助接点１３ｂの並列回路とが接続されている。端子Ｒ，端子Ｕ間の配線、端子Ｓ，端子Ｖ間の配線及び端子Ｔ，端子Ｗ間の配線には夫々電磁接触器１３の主接点１３ａが設けられている。
【００２４】
電源装置２Ａは、端子Ｒ，端子Ｕ間の配線と端子Ｓ，端子Ｖ間の配線とに接続されている。図２は、この本発明の電源装置２Ａの回路図である。電源装置２Ａは、入力端子２ａ，２ｂと、出力端子２ｃ，２ｄと、サージ吸収素子２１，２２と、半波整流回路１００と、電圧比較回路２００と、充放電回路３００と、ＦＥＴ２８とから構成されている。半波整流回路１００は、ダイオード２３，２４を有する。なお、ダイオード２４はフライホイルダイオードである。電圧比較回路２００は、トランジスタ２７と、ツェナーダイオード３１と、抵抗器３２，３３，３４とを有する。充放電回路３００は、ダイオード２６と、コンデンサ３０と、抵抗器３５とを有する。
【００２５】
次に、動作について説明する。図３は、第１実施の形態におけるタイミングチャートである。始動用押釦スイッチ１１が押されると、電磁接触器１３のコイルが励磁され、その主接点１３ａが閉じて、モータ４に電流が流れると共に、電源装置２Ａで整流された電流が電磁ブレーキ３に流れ、電磁ブレーキ３は励磁されてその制動が解放される。電磁接触器１３のコイルが励磁されると、電磁接触器１３の補助接点１３ｂが閉じて、始動用押釦スイッチ１１が開いても、電磁接触器１３のコイルが励磁され続け、モータ４は回転し続ける。
【００２６】
電源装置２Ａの入力端子２ａ，２ｂ間に交流電圧Ｖa が入力されると、半波整流回路１００は、ダイオード２３によってその交流電圧Ｖa を半波整流し、整流した電圧Ｅa を出力する。半波整流回路１００から出力された電圧Ｅa は、電圧比較回路２００内の直列に接続された抵抗器３２，３３の両端に加えられる。電圧Ｅa は、抵抗器３２，３３によって分圧される。分圧された電圧がツェナーダイオード３１のツェナー電圧Ｅz より高くなって、下記（１）の条件を満たすと、トランジスタ２７は導通してそのコレクタには、電圧Ｅa を抵抗器３２，３３にて分圧してツェナー電圧Ｅz でクリップされた電圧Ｅb が出力される（図３でのｔa1）。
Ｅa ×｛Ｒ33／（Ｒ32＋Ｒ33）｝≧Ｅz ＋ＶBE      …（１）
但し、Ｒ32：抵抗器３２の抵抗値      Ｒ33：抵抗器３３の抵抗値
ＶBE：トランジスタ２７の導通時のベース電圧
【００２７】
半波整流回路１００から出力される電圧Ｅa が、下記（２）の条件を満たすようになると、トランジスタ２７は遮断される（図３でのｔb1）。
Ｅa ×｛Ｒ33／（Ｒ32＋Ｒ33）｝＜Ｅz ＋ＶBE      …（２）
【００２８】
電圧比較回路２００から出力される電圧は充放電回路３００に与えられ、ダイオード２６を通じて抵抗器３５及びコンデンサ３０に電流が流れる。そして、コンデンサ３０が充電され、下記（３）で示される電圧Ｅc が充放電回路３００から出力されてＦＥＴ２８のゲートに加えられる（図３でのｔa1）。
Ｅc ＝Ｅb −Ｖf       …（３）
但し、Ｖf ：ダイオード２６の順電圧
【００２９】
一方、ダイオード２６が非導通になると、コンデンサ３０に充電されていた電荷が抵抗器３５を通じて放電され、ＦＥＴ２８のゲートに加えられる電圧Ｅc は低下していく（図３でのｔb1）。
【００３０】
そして、半波整流回路１００から出力される電圧Ｅa が再び大きくなって、上記（１）の条件を満たすようになると、ＦＥＴ２８のゲートに加えられる電圧Ｅc は再び上記（３）で示した大きさとなる（図３でのｔa2）。
【００３１】
このような動作期間（図３でのｔa1，ｔb1，ｔa2）において、ＦＥＴ２８のゲートに加えられる電圧Ｅc は、ＦＥＴ２８のゲート・ソース電圧の閾値電圧Ｅt を超えているので、ＦＥＴ２８は導通し続ける。
【００３２】
このような状態で、停止用押釦スイッチ１２が押されると、電磁接触器１３のコイルが無励磁となって主接点１３ａが開いて、モータ４は交流電源から遮断される。本例では、図３のサイクルＴ5 の始めに電磁接触器１３が開いて、三相交流電源から遮断されたとする。
【００３３】
モータ４が交流電源から遮断されると、電源装置２Ａの入力端子２ａ，２ｂ間にはモータ４の残留電圧が入力される。交流電圧Ｖa が低下すると電圧Ｅa も低下し、ダイオード２３が導通していても、上記（２）の条件を満たすようになると、トランジスタ２７は導通しない。その結果、ＦＥＴ２８のゲートに加えられる電圧Ｅc は下がり続け、ＦＥＴ２８のゲート・ソース電圧の閾値電圧Ｅt より低くなった場合に、ＦＥＴ２８は非導通となり、ダイオード２３またはダイオード２４を通じて電磁ブレーキ３に流れるブレーキ電流Ｉを遮断する（図３でのｔe ）。
【００３４】
このように本例では、電源装置２Ａへの交流電圧の入力が遮断された場合に、半波整流回路１００のダイオード２３あるいは２４に流れるブレーキ電流ＩをＦＥＴ２８で遮断する。よって、半波整流回路のみから構成される従来の電磁ブレーキ用直流電源装置を使用した場合に比べて、より短時間で電磁ブレーキ３を作動させることができる。
【００３５】
また、本例の電源装置２Ａと電磁ブレーキ３とモータ４とを組み合わせたブレーキ付モータ１では、電磁ブレーキ３とモータ４とを同一の電磁接触器１３にて遮断しても、モータ４の残留電圧が基準電圧より低くなるとブレーキ電流Ｉを遮断するため、従来のブレーキ付モータ１０に比べて、より短時間で電磁ブレーキ３を作動させることができる。電磁接触器１３をオフとされた場合に半波整流回路１００の出力電圧の低下を検出してＦＥＴ２８でブレーキ電流Ｉを遮断するので、第２従来例で述べたようなブレーキ用の電磁接触器を使用した制御系及びブレーキ用の配線を追加することなく、第１従来例より高速にブレーキ付けモータを停止できる。そして、ブレーキ付けモータを取り付けた減速機または電動シリンダにおける位置ずれの問題を解決できる。
【００３６】
また、半波整流された電圧が電圧比較回路２００において基準電圧よりも高い場合には充電し、低い場合には並列に接続された抵抗器３５により放電するようにした、ＦＥＴ２８のゲート・ソース間に接続されたコンデンサ３０の充電電圧をゲート・ソース電圧としてＦＥＴ２８に入力し、半波整流された電圧が周期毎に基準電圧よりも高くなる場合はＦＥＴ２８が導通し続け、半波整流された電圧が基準電圧より低い状態が続くと、コンデンサ３０の充電電圧がＦＥＴ２８のゲート電圧の閾値を下回ってＦＥＴ２８を遮断するようにしている。従って、第３従来例のようなＦＥＴ駆動用の電源回路は不要である。このように本例の電源装置２Ａでは、第３従来例に比べて、比較器用直流電源回路及びゲート駆動用直流電源回路が不要であるので、部品点数も少なく、小型の構成を実現できる。よって、小型モータのモータ端子箱にも収納することが可能であり、電磁ブレーキ用直流電源装置を制御盤に収納して、それとモータ端子箱との配線を行う必要があるという第３従来例の問題点を解決できている。
【００３７】
更に、この基準電圧に使用するツェナーダイオード３１のツェナー電圧を、ＦＥＴ２８のゲート・ソース間定格電圧以下とすることにより、ツェナーダイオード３１が、電圧比較回路２００の基準電圧の設定とＦＥＴ２８のゲートに加わる最大電圧の規制との両方の用途を果たしている。
【００３８】
（第２実施の形態）
図４は、本発明の第２実施の形態に係る電磁ブレーキ装置の構成を示す図である。図４において、図１と同一または同様の部分には同一番号を付している。第２実施の形態では、電磁接触器１４及びその接点１４ａを第１実施の形態に追加している。
【００３９】
第１実施の形態では、モータ４の残留電圧が電源装置２Ａに入力されるが、この第２実施の形態では、主接点１３ａが開いた際に電磁接触器１４の接点１４ａも開くので、モータ４の残留電圧が電源装置２Ａに入力されない。従って、第１実施の形態に比べてより高速にブレーキ電流Ｉを遮断することができ、この結果、第１実施の形態よりも高速に電磁ブレーキ３を作動させることができる。図５は、第２実施の形態におけるタイミングチャートである。
【００４０】
第２従来例でも、電磁接触器１３，１４をオフにした場合に、モータ４の残留電圧が電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａに入力されないようになっているが、その電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａ内のダイオード２１４と電磁ブレーキ３との間に循環電流が流れるため、この循環電流によって電磁ブレーキ３が作動する時間は長くかかる。第２実施の形態では、この循環電流を遮断するので、第２従来例よりも速く電磁ブレーキ３を作動させることができる。
【００４１】
（第３実施の形態）
図６は、モータと電磁ブレーキ及び電磁ブレーキ用直流電源装置とで使用電圧が異なる場合の本発明の第３実施の形態に係る電磁ブレーキ装置の構成を示す図である。図６において、図１と同一または同様の部分には同一番号を付している。第３実施の形態では、スター結線のモータ４の相電圧（モータ４の中性点Ｎと三相交流電源のＲ相との間の電圧）を電磁ブレーキ用直流電源装置２Ｂ（以下、単に電源装置２Ｂという）に供給する構成としている。
【００４２】
図７は、この本発明の電源装置２Ｂの回路図である。電源装置２Ｂは、入力端子２ａ，２ｂと、出力端子２ｃ，２ｄと、  サージ吸収素子２１，２２と、半波整流回路１００と、電圧比較回路２００と、充放電回路３００と、ＦＥＴ２８とから構成されている。半波整流回路１００は、ダイオード２３，２４を有する。なお、ダイオード２４はフライホイルダイオードである。電圧比較回路２００は、ダイオード２５と、トランジスタ２７と、コンデンサ２９と、ツェナーダイオード３１と、抵抗器３２，３３，３４とを有する。充放電回路３００は、ダイオード２６と、コンデンサ３０と、抵抗器３５とを有する。
【００４３】
次に、動作について説明する。図８は、第３実施の形態におけるタイミングチャートである。電源装置２Ｂの入力端子２ａ，２ｂ間に交流電圧Ｖa が入力されると、半波整流回路１００のダイオード２３によってその交流電圧Ｖa が半波整流され、整流された電圧Ｅa が出力される。半波整流回路１００から出力された電圧Ｅa は、電圧比較回路２００内の並列に接続された抵抗器３２，コンデンサ２９とそれに直列に接続された抵抗器３３とからなる回路の両端に加えられる。
【００４４】
電圧Ｅa は、抵抗器３２及びコンデンサ２９の並列インピーダンスＺ32と抵抗器３３のインピーダンスＺ33とによって分圧される。分圧された電圧Ｅaxがツェナーダイオード３１のツェナー電圧Ｅz より高くなって、下記（４）の条件を満たすと、トランジスタ２７は導通してそのコレクタには、電圧Ｅa をインピーダンスＺ32，Ｚ33によって分圧してツェナー電圧Ｅz でクリップされた電圧Ｅb が出力される（図８でのｔa1）。この電圧Ｅb の大きさは、下記（５）で示される。
Ｅax≧Ｅz ＋ＶBE＋Ｖf25       …（４）
但し、ＶBE：トランジスタ２７の導通時のベース電圧
Ｖf25 ：ダイオード２５の順電圧
Ｅb ＝Ｅz ＋ＶBE−ＶCE      …（５）
但し、ＶCE：トランジスタ２７の導通時のコレクタ・エミッタ電圧
【００４５】
半波整流回路１００から出力される電圧Ｅa が低下して、分圧された電圧Ｅaxが下記（６）の条件を満たすようになると、トランジスタ２７は遮断される（図８でのｔb1）。
Ｅax＜Ｅz ＋ＶBE＋Ｖf25       …（６）
【００４６】
電圧比較回路２００から出力される電圧Ｅb は充放電回路３００に与えられ、ダイオード２６を通じて抵抗器３５及びコンデンサ３０に電流が流れる。そして、コンデンサ３０は下記（７）で示される電圧Ｅc にて充電され、その電圧Ｅc が充放電回路３００の出力電圧となってＦＥＴ２８のゲートに加えられる（図８でのｔa1）。この充放電回路３００の出力電圧Ｅc は、ＦＥＴ２８のゲート・ソース電圧の閾値電圧Ｅt を上回っている。
Ｅc ＝Ｅb −Ｖf26     …（７）
但し、Ｖf26 ：ダイオード２６の順電圧
【００４７】
上記（６）の条件を満たすと、電圧比較回路２００のトランジスタ２７が遮断して、電圧比較回路２００からの出力電圧Ｅb が低下し、ダイオード２６は非導通になる。この結果、コンデンサ３０に充電されていた電荷が抵抗器３５を通じて放電され、ＦＥＴ２８のゲートに加えられる電圧Ｅc は低下していく（図８でのｔc1）。但し、この充放電回路３００の出力電圧Ｅc は、ＦＥＴ２８のゲート・ソース電圧の閾値電圧Ｅt を上回っている。
【００４８】
ＦＥＴ２８のゲートに加えられる電圧Ｅc がＦＥＴ２８の閾値電圧Ｅt を超えている動作期間（図８でのｔa1及びｔc1）では、ＦＥＴ２８は導通して、電磁ブレーキ３にブレーキ電流Ｉが流れる。しかし、ＦＥＴ２８のゲートに加えられる電圧Ｅc が更に低下してＦＥＴ２８の閾値電圧Ｅt を下回ると、ＦＥＴ２８はブレーキ電流Ｉを遮断する（図８でのｔd1）。
【００４９】
そして、交流電圧Ｖa が再び上昇してダイオード２３が導通し、電圧Ｅa が再び大きくなって、電圧Ｅaxが上記（４）の条件を満たすようになると、トランジスタ２７が導通し、ＦＥＴ２８のゲートに加えられる電圧Ｅc がＦＥＴ２８の閾値電圧Ｅt を上回るようになり、ＦＥＴ２８は導通して、電磁ブレーキ３にブレーキ電流Ｉが流れる（図８でのｔa2）。
【００５０】
ブレーキ電流Ｉが遮断されている期間（図８でのｔd1）は、交流電圧Ｖa の周波数の１サイクル毎に現れるが、その長さは数ｍｓｅｃである。この長さは、電磁ブレーキ３が作動するために必要な時間の数十ｍｓｅｃに比べて短いので、この期間に電磁ブレーキ３が作動することはない。充放電回路３００の抵抗器３５とコンデンサ３０との定数によってコンデンサ３０に充電された電圧Ｅc の放電時間を変化させることにより、ブレーキ電流Ｉが遮断されている期間（図８でのｔd1）の長さを変えることが可能である。
【００５１】
電磁ブレーキ３に流れるブレーキ電流Ｉは、入力端子２ａ，２ｂ間に入力される交流電源周波数の１サイクル毎に所定期間（図８でのｔd1）だけ遮断されるので、電磁ブレーキ３に流れる直流電流（平均値）は、半波整流回路のみで構成される図１２の従来の電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａと比べて小さくなる。従って、本例の電源装置２Ｂに入力される交流電圧が２００Ｖより高くなっても、従来の電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａに２００Ｖの交流電圧が入力される場合と等価の直流電流を電磁ブレーキ３に流すことができる。
【００５２】
このような状態で、電磁接触器１３の主接点１３ａが開いて、モータ４は交流電源から遮断される。本例では、図８のサイクルＴ5 の始めに電磁接触器１３が開いて、三相交流電源から遮断されたとする。
【００５３】
モータ４が交流電源から遮断されると、電源装置２Ｂの入力端子２ａ，２ｂ間にはモータ４の残留電圧が入力される。入力端子２ａ，２ｂ間に入力される交流電圧Ｖa が低下すると半波整流回路１００からの出力電圧Ｅa も低下し、電圧比較回路２００の電圧Ｅaxが低下して、ダイオード２３が導通していても、上記（６）の条件を満たすようになると、トランジスタ２７は導通しない。その結果、ＦＥＴ２８のゲートに加えられる電圧Ｅc は下がり続け、ＦＥＴ２８の閾値電圧Ｅt より低くなった場合に、ＦＥＴ２８は非導通となり、電磁ブレーキ３に流れるブレーキ電流Ｉを遮断する（図８でのｔe ）。
【００５４】
本例では、電源装置２Ｂの充放電回路３００のコンデンサ３０と抵抗器３５との定数によって決められる放電時間を変えることにより、電源装置２Ｂの出力電圧を半波整流回路１００の出力電圧よりも低くすることが可能である。従って、電磁ブレーキ用直流電源装置の入力電源の電圧が異なっていても、この電源装置２Ｂを使用することにより、電磁ブレーキ３の定格電圧を同一にすることができる。
【００５５】
また、モータ４及び電磁ブレーキ３を同一の電磁接触器１３で遮断しても、電磁ブレーキ３が作動する時間は短く、モータ４と電磁ブレーキ３とを夫々の電磁接触器で遮断する必要はない。ブレーキ付モータ１には、スター結線で中性点を外部に引き出したＡＣ４００Ｖ用のモータ４と、モータ４の一相の端子と中性点とから入力する電源装置２Ｂと、電源装置２Ｂの出力に接続されたＡＣ２００Ｖ用の電磁ブレーキ３とを設けており、モータ４及び電磁ブレーキ３を４００Ｖの交流電源から同一の電磁接触器１３にて開閉することができる。
【００５６】
電源装置２Ｂは、交流電圧を半波整流した出力よりも低い、予め設定した直流電圧を出力することができるので、ＤＣ９０Ｖ用の電磁ブレーキにこの電源装置２Ｂを組み合わせたＡＣ４００Ｖ用のブレーキ付モータ１においては、第４従来例では必要であったトランス、追加の電磁接触器、配線を不要にできる。また、ＡＣ４００Ｖ用のブレーキ付モータにおいて、第５従来例で述べたような特別の電磁ブレーキを作製する必要はなく、ＡＣ４００Ｖ用のブレーキ付モータに使用されて生産数も多くて低コストのＤＣ９０Ｖ用の電磁ブレーキを使用できる。更に、電磁ブレーキ用の電磁接触器を使用した制御回路及びブレーキ用の配線を追加することなく、ブレーキ付モータを高速で停止することができる。よって、ブレーキ付モータを取り付けた減速機または電動シリンダにおける第６従来例で述べたような位置ずれの問題を解決できる。
【００５７】
（第４実施の形態）
図９は、本発明の第４実施の形態に係る電磁ブレーキ装置の構成を示す図である。図９において、図６と同一または同様の部分には同一番号を付している。第４実施の形態では、電磁接触器１４及びその接点１４ａを第３実施の形態に追加している。
【００５８】
第３実施の形態では、電磁接触器１３の主接点１３ａが開いても、モータ４の残留電圧が電源装置２Ｂに入力されるが、この第４実施の形態では、主接点１３ａが開いた際に電磁接触器１４の接点１４ａも開くので、モータ４の残留電圧が電源装置２Ｂに入力されない。従って、第３実施の形態に比べてより高速にブレーキ電流Ｉを遮断することができ、この結果、第３実施の形態よりも高速に電磁ブレーキ３を作動させることができる。
【００５９】
図１０は、第４実施の形態におけるタイミングチャートである。この例では、サイクルＴ4 の途中で三相交流電源が遮断されている。サイクルＴ4 の途中で三相交流電源が遮断されると、入力端子２ａ，２ｂ間への交流電圧Ｖa が０Ｖとなり、それ以降は、半波整流回路１００からの出力電圧Ｅa 及び電圧比較回路２００からの出力電圧Ｅb は０Ｖのままである。従って、充放電回路３００からの出力電圧（ＦＥＴ２８に加えられる電圧）Ｅc は下がり続け、ＦＥＴ２８の閾値電圧Ｅt を下回った時点で、ＦＥＴ２８はブレーキ電流Ｉを遮断する（図１０でのｔe ）。
【００６０】
第５従来例でも、電磁接触器１３，１４をオフにした場合に、モータ４の残留電圧が電磁ブレーキ用直流電源装置２０Ａに入力されないようになっているが、ダイオード２１４と電磁ブレーキ３との間に循環電流が流れるため、この循環電流によって電磁ブレーキ３が作動する時間は長くかかる。第４実施の形態では、この循環電流を遮断するので、第５従来例よりも速く電磁ブレーキ３を作動させることができる。
【００６１】
なお、上述した例では、本発明の直流電源装置を電磁ブレーキ用直流電源装置として用いる場合について説明したが、電磁ブレーキ以外の他の直流動作の外部機器にも本発明の直流電源装置を適用できることは勿論である。
【００６２】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の直流電源装置では、小型の構成であっても、従来例と比較して、より高速に電磁ブレーキを作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施の形態に係る電磁ブレーキ装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の電磁ブレーキ用直流電源装置の一例の回路図である。
【図３】第１実施の形態の電磁ブレーキ装置におけるタイミングチャートである。
【図４】第２実施の形態に係る電磁ブレーキ装置の構成を示す図である。
【図５】第２実施の形態の電磁ブレーキ装置におけるタイミングチャートである。
【図６】第３実施の形態に係る電磁ブレーキ装置の構成を示す図である。
【図７】本発明の電磁ブレーキ用直流電源装置の他の例の回路図である。
【図８】第３実施の形態の電磁ブレーキ装置におけるタイミングチャートである。
【図９】第４実施の形態に係る電磁ブレーキ装置の構成を示す図である。
【図１０】第４実施の形態の電磁ブレーキ装置におけるタイミングチャートである。
【図１１】従来の電磁ブレーキ装置（第１従来例）の構成を示す図である。
【図１２】従来の電磁ブレーキ用直流電源装置の一例の回路図である。
【図１３】従来の電磁ブレーキ装置（第２従来例）の構成を示す図である。
【図１４】従来の電磁ブレーキ用直流電源装置の他の例（第３従来例）の回路図である。
【図１５】第３従来例の電磁ブレーキ用直流電源装置を使用した従来の電磁ブレーキ装置の構成を示す図である。
【図１６】従来の電磁ブレーキ装置（第４従来例）の構成を示す図である。
【図１７】従来の電磁ブレーキ装置（第５従来例）の構成を示す図である。
【図１８】従来の電磁ブレーキ装置（第６従来例）の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  ブレーキ付モータ
２Ａ，２Ｂ  電磁ブレーキ用直流電源装置
３  電磁ブレーキ
４  モータ
１３，１４  電磁接触器
１３ａ  主接点
１３ｂ  補助接点
１４ａ  接点
２１，２２  サージ吸収素子
２３  ダイオード（整流ダイオード）
２４  ダイオード（フライホイルダイオード）
２５，２６  ダイオード
２７  トランジスタ
２８  ＦＥＴ
２９，３０  コンデンサ
３１  ツェナーダイオード
３２，３３，３４，３５  抵抗器
１００  半波整流回路
２００  電圧比較回路
３００  充放電回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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