电梯的制动装置 【技术领域】
本发明涉及一种控制流过制动器绕组中的电流以进行制动动作的电梯的制动装置。
背景技术
在已知的电梯用制动装置中，已经采用了使直流电压通过制动器绕组(直流电磁铁)，并通过其吸引力来解除制动的方式。在该方式中，在直流电压大时，制动解除时产生的冲撞声增大，而在直流电压小时，制动动作会出现迟延。为此，已经提出有通过使用开关元件的斩波电路来控制流过制动器绕组的电流的方案，该等方法记载在专利文献1、2和3中。尤其是在连接电磁接触器，制动器出现了异常时，能较好地开放电磁接触器，以使电力断开，该等方法记载在专利文献1和2中。
专利文献1日本国专利特开平4-96675号公报
专利文献2日本国专利特开平9-272664号公报
专利文献3日本国专利特开2003-81543号公报
近来，对安全性要求不断提高，但是在上述已知技术中，没有在构建多重系统的切断电路的方面作出考虑。具体地说是，在专利文献2和3所记载的方案中，虽然将电磁接触器连接在开关元件和制动绕组之间，但例如在该接点熔接时，其仍然需要切断电力。
此外，还提出有其他的控制方法，其为了提高可靠性，对指令值和检测值进行比较，当前者较大时，使斩波电路接通，而在前者较小时，使斩波电路断开，或者使用载波对指令值进行比较，并反复进行接通(ON)/断开(OFF)动作，但是，在上述的方案均会导致斩波电路的开关次数增加，从而可能使开关的损耗增大。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种电梯的制动装置，其不仅能够进一步提高安全性，而且还能够减少开关元件发生的开关损耗。
为了解决上述问题，本发明提供了一种电梯的制动装置，所述电梯的制动装置包括：将交流电变换为直流电的整流电路；连接在所述整流电路的输出端的平滑电容器；与所述平滑电容器并联连接的二极管和半导体开关的串联电路；与所述二极管并联连接的制动器绕组；制动力根据所述制动器绕组的电磁力而变化的制动器；以及生成所述半导体开关的控制指令的运算处理装置，其中，所述电梯的制动装置进一步具有：设置在所述二极管和所述制动器绕组之间的第1电磁接触器；设置在所述平滑电容器与所述二极管和半导体开关的串联电路之间的第2电磁接触器。
发明效果
根据本发明，由于实现了电磁接触器的双重化，所以本发明的电梯用制动装置不仅能够进一步提高安全性，而且还能够通过极为简单的控制来减少开关元件发生的开关损耗，实现节能化。
【附图说明】
图1是表示本发明第一实施例的结构图。
图2是将电磁接触器设置在其他位置时的示例。
图3是已知的制动装置的示意图。
图4是已知的制动装置中的流过制动器绕组的电流的示例。
图5是第一实施例中的流过制动器绕组的电流的示例。
图6是第一实施例中的流过制动器绕组的电流的示例的放大图。
图7是表示本发明第二实施例的结构图。
符号说明
1 交流电源
2 整流电路
3 平滑电容器
4 第2电磁接触器
5 二极管
6 半导体开关
7 第1电磁接触器
8 电流检测器
9 电阻
10 制动器绕组
11 制动器
12 电动机(卷扬机)
13 运算处理装置
14 直流电源
15 开关
16 变压器
【具体实施方式】
以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。
第一实施例
图1是本发明第一实施例的电梯的制动装置，该电梯的制动装置包括：交流电源1；将所述交流电源1变换为直流电的整流电路2；连接在所述整流电路2的输出端的平滑电容器3；二极管5；串联连接在所述二极管5的阳极侧的半导体开关6；一端连接在二极管5的阳极侧的制动器绕组10；与制动器绕组10的另一端以及二极管5的阴极侧连接且进行开关动作的第1电磁接触器7；连接在第1电磁接触器7与制动器绕组10之间的电流检测器8；与制动器绕组10并联连接的电阻9；连接在平滑电容器3的正极侧与二极管5的阴极侧之间以及平滑电容器3的负极侧与半导体开关6的一端之间且进行开关动作的第2电磁接触器4；由未图示的功率变换器驱动且用作电梯升降动作的动力的电动机12；进行电动机12的制动动作的制动器11；根据从电流检测器8得到的电流信号生成并输出半导体开关6的指令，和在电动机12正常停止动作时以及非正常停止动作时向第1电磁接触器7和第2电磁接触器4等发出接点的开放指令的运算处理装置13。
制动器11通过使用弹簧力等来按压制动片，以便对电动机12进行制动动作。并且，在制动器11中，通过使电流(以下称为绕组电流)流过制动器绕组10来生成电磁力，并通过该电磁力来吸引住制动片，由此能够解除制动动作。当所述半导体开关6在第1电磁接触器7以及第2电磁接触器4的接点关闭的状态下接通时，从平滑电容器3向制动器绕组10供电，使绕组电流流过。此时，通过对半导体开关6进行接通/断开控制，能够对电流量进行调整。即，在半导体开关6接通时，从平滑电容器3供电，绕组电流通过制动器绕组10以及半导体开关6流动。另一方面，当半导体开关6断开时，流过制动器绕组10的绕组电流在回流到二极管5的电路中流动，以由制动器绕组10的电感分量和电阻分量以及电阻9等决定的时间常数进行衰减。
在电梯正常运行状态下停止时，和因系统发生了异常而进行紧急停止时，开放电磁接触器的接点从而截断供电。第一实施例的特点是通过使用2个电磁接触器来形成双重系统，以此来提高安全性。第1电磁接触器7连接在二极管5与制动器绕组10之间，开放其接点后，绕组电流只在制动器绕组10与电阻9之间的电路中循环流动，所以能够截断供电。第2电磁接触器4连接在平滑电容器3与二极管5之间以及平滑电容器3与半导体开关6之间，通过使该接点开放，也能够截断来自平滑电容器3的供电。
图2是将电磁接触器设置在其它位置上时的示例。在该示例中，将第2电磁接触器4设置在整流电路2与平滑电容器3之间。此时，即使断开第2电磁接触器4，平滑电容器3的残留电荷仍然能够供电，所以无法完全实现双重化。因此，重要的是如第一实施例所示，将第2电磁接触器4连接在平滑电容器3与二极管5之间以及平滑电容器3与半导体开关6之间，由此，可以获得即使其中一个电磁接触器发生了故障，例如发生了熔接时，也能够通过另一个电磁接触器来截断供电的效果。
以下对电磁接触器的驱动动作进行说明。在正常运行中进行停止动作时，运算处理装置13在第1电磁接触器7的接点关闭的状态下输出指令，并且，同时输出半导体开关6的断开指令和第2电磁接触器4的接点的开放指令。此时，由于半导体开关6的断开动作速度比第2电磁接触器4的开放动作速度更快，所以第2电磁接触器4的负担小，从而可以采用接点容量(额定电压和额定电流等)小的设备。另一方面，在紧急停止等的非正常停止动作时，首先使第1电磁接触器7的接点紧急开放。该第1电磁接触器7也可以具有直接从运算处理装置13以外的能够检测到电梯系统异常的外部装置接收开放信号的机构。之后，使半导体开关6断开，并使第2电磁接触器4的接点也开放。在该处理中，由于在第1电磁接触器7中可能发生过大的电压，因此需要使用接点容量较大的电磁接触器。即，第一实施例的特点是，第1电磁接触器7的接点容量比第2电磁接触器4的接点容量更大，由此，具有能够在考虑到停止动作的基础上使电磁接触器的接点容量适当化的效果。
以下对开关元件的接通/断开控制进行说明。图3是已知的制动装置的示意图，该制动装置被构造成直流电源14通过开关15与并联连接的制动器绕组10和电阻9连接。在已知的制动装置中，通过使开关15接通而使绕组电流iL流过制动器绕组10，以此来解除制动。图4是已知的制动装置中的流过制动器绕组的电流的示例图。在制动器开放时要求能够进行快速响应。此时，通过增大图3中的直流电源14的电压值，如图4的电流例1所示，能够实现绕组电流iL的快速上升(上升时间t1)。可是，由于此时iL的振幅i1增大，并且电磁吸引力也随之增大，因此会产生使制动解除时制动片的冲撞声增大这一不良影响。另一方面，为了抑制冲撞声，通过减小图3中的直流电源14的电压值，如图4的电流例2所示，能够抑制绕组电流iL的振幅i2，并且能够降低电磁吸引力。但是，由于此时上升时间t2变长，所以会产生制动器的响应速度下降这一不良影响。因此，在第一实施例中，通过对开关元件进行接通/断开控制，能够同时实现制动器响应速度的高速化以及防止冲撞声增大。
图5是第一实施例中的流过制动器绕组的电流的示例，图中的点划线表示电流指令值，实线表示实际流过制动器绕组的电流。在第一实施例中，通过控制，使直流电压增加，实现快速的上升时间，在冲撞声到了较小的水准(例如绕组电流的振幅为i2等)后开始进行接通/断开控制，由此，能够避免绕组电流大幅度增加。并且，一般来说，保持已被吸引的制动片所需的电磁力要小于对制动片进行吸引时所需的电磁力，因此，在制动片被吸引后降低电流指令值。由此，尤其在高扬程的直达电梯中应用时，能够实现节能化。
图6是图5的用虚线部分围住的部分的放大图。在第一实施例中，将电流指令值设定成大于产生保持制动片用的最低限度的电磁力所需的绕组电流值(最低保持电流)的值，例如，在将多个制动器绕组并联连接起来作为制动器绕组10使用时，将电流指令值设定成大致等于各个制动器绕组的最低保持电流的和加上变动误差部分后的值，并只在绕组电流低于电流指令值时，使半导体开关6接通一定时间T。在已知的半导体开关的控制方法中，采用将指令值和检测值进行比较，当前者较大时，使半导体开关接通，而在前者较小时，使半导体开关断开的方法，或者使用载波进行指令值比较并反复进行接通/断开动作的方法。可是，采用前者的方法时，可能导致在边界点附近半导体开关6的开关动作的次数增加，从而导致开关损耗增大。此外，在后者的方法中，如果载波的频率较低，则可能导致绕组电流的变动幅度增大，从而出现低于最低保持电流的情况，所以一般将频率设定得比较高，但是，频率提高后，可能导致开关次数增加而使开关损耗增大。与此相比，在第一实施例中，由于只在绕组电流低于电流指令值时，使半导体开关6接通一定时间T，所以，除控制方法极为简单外，还能够减少开关次数，因此具有能够降低开关损耗的效果。
在第一实施例中，采用了以整流电路2对交流电源1进行整流后生成直流电压的结构，但也可以采用直流电源直接与平滑电容器连接的结构，此时也能够得到相同的效果。
第二实施例
图7是本发明的第二实施例的电梯，其特点是在图1的第一实施例的交流电源1和整流电路2之间设置了变压器16来进行绝缘。在电梯系统中，一般的情况是将商用的交流电源1通过变压器16进行转换来生成多个电压(例如主电路电压和控制用电压等)后进行利用。此时，由于变压器16的2次侧被绝缘，所以一般的方法是将平滑电容器3的负极侧作为基准点实施接地等的处理。此时，在第1电磁接触器7和第2电磁接触器4的接点关闭并且半导体开关6接通的状态下，制动器绕组10的一端与基准点的电位相等。在电流检测器8的设置位置方面，当在上述的条件下在制动器绕组10发生了接地故障时，会有过大的短路电流流过，如果将电流检测器8设置在作为基准点的电位的二极管5的阳极侧与制动器绕组10之间，则可能检测不到短路电流。即，从有利于制动器动作的角度考虑，电流检测器8可以设置在二极管5的阴极侧与制动器绕组10之间，也可以设置在二极管5的阳极侧与制动器绕组10之间，但如第二实施例所示，通过设置在不是基准点的电位的二极管5的阴极侧与制动器绕组10之间，则还能够检测到制动器绕组10发生了接地故障时的短路电流，所以具有能够提高安全性的效果。
在第二实施例中，在采用平滑电容器3的正极侧作为基准点时，通过将电流检测器8设置在二极管5的阳极侧与制动器绕组10之间，能够得到相同的效果。即，可以将电流检测器的设置位置设置在制动器绕组10的端子中的没有与基准点电连接的端子与二极管5之间。此外，不言而喻，在第二实施例中，交流电源1、变压器16和整流电路2的一部分也可以是直流的绝缘型电压源，此时，也能够得到相同的效果。