可変速巻上機
【課題】電動機にプルロータ式のブレーキを備えた電動機を用い、該電動機に過電圧印加開始時の出力周波数を下げることなく、加速度時間が短い電気チェーンブロック等の可変速巻上機でも運転開始時にプルロータ式のブレーキを確実に開放できる電流を通電できる可変速巻上機を提供する。
【解決手段】プルロータ式のブレーキを備えた電動機と、インバータとを備えた、電動機の速度を緩起動制御する可変速巻上機において、インバータを所定の電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンで運転するように設定し、電動機を起動するときには、周波数がｆ１からｆ２に達するまでの加速度（出力周波数増加率）を、周波数がｆ２からｆ３に達するまでの加速度（出力周波数増加率）よりも小さくし、プルロータ式ブレーキを開放できる十分な電力を通電する。
【解決手段】プルロータ式のブレーキを備えた電動機と、インバータとを備えた、電動機の速度を緩起動制御する可変速巻上機において、インバータを所定の電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンで運転するように設定し、電動機を起動するときには、周波数がｆ１からｆ２に達するまでの加速度（出力周波数増加率）を、周波数がｆ２からｆ３に達するまでの加速度（出力周波数増加率）よりも小さくし、プルロータ式ブレーキを開放できる十分な電力を通電する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は巻上電動機にプルロータ式ブレーキを備えた電動機を用い、該電動機にインバータから電力を供給して駆動し、速度を制御する電気チェーンブロックや電気ホイスト等の可変速巻上機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気チェーンブロックや電気ホイスト等の巻上機の巻上電動機にはプルロータ式ブレーキを備えた電動機を用いたものがある。該プルロータ式ブレーキを備えた電動機は後に詳述するように、モータステータのコイルに通電しないときはブレーキが作動し、モータ軸は拘束された状態（制動された状態）となり、モータステータのコイルに通電すると、モータステータに発生する磁束とプルロータの作用によってブレーキが開放され、モータ軸の拘束が解除され、モータロータが回転するように構成されている。
【０００３】
上記のようにプルロータ式ブレーキを備えた電動機では、モータステータのコイルに電流を通電するだけでブレーキを開放し、電動機を運転することができるという利点があるが、電動機を起動するときに、ブレーキを開放するにはモータステータに十分な電流を通電する必要がある。インバータを用いて緩起動する可変速巻上機の場合、電動機を起動するときにブレーキを瞬時に開放するための十分な電流をモータステータに通電しないので、ブレーキを開放できない、又はブレーキを引きずりながら起動するなどの状態で運転し、ブレーキ過熱により寿命が短くなる等の課題がある。
【０００４】
上記問題を解決する対策として特許文献１に記載されているインバータ駆動の可変速巻上機の技術を適用することが考えられる。該可変速巻上機の電動機はプルロータ式ブレーキを備えたものではないが、巻上げ運転開始時、図１の点線で示すように、インバータを所定電圧Ｖ０で周波数０の状態から所定の電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンで運転し、出力周波数が周波数ｆ１になったら周波数ｆ２に達するまで間、実線に示すように出力電圧を所定の過電圧Ｖ３として電動機及びブレーキに出力し、ブレーキコイルにブレーキを開放させるに十分な吸引力を発生する電流を通電すると共に、出力周波数が周波数ｆ２になった後は、過電圧Ｖ３を解消し、前記所定の電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンに従って電圧及び周波数を上昇させて加速運転するようにしている。
【０００５】
上記技術をプルロータ式ブレーキを有する電動機を備えた可変速巻上機に適用し、巻上げ運転開始時にインバータから電動機に過電圧Ｖ３の出力を一定時間供給することにより、プルロータ式ブレーキを開放するのに必要な吸引力を発生するのに十分な電力を通電する。これによりブレーキの開放は可能となるが、巻上機の加速度が大きい場合はインバータの出力周波数がｆ１からｆ２に到達する時間が短く、電動機にプルロータ式ブレーキを開放するのに必要な電力を供給できないという問題がある。例えば、下記に示すようにｆ１＝５Ｈｚからｆ２＝８Ｈｚになる加速度時間が電気ホイスト４０ｍｓｅｃに対して電気チェーンブロックは２０ｍｓｅｃと短く、電気チェーンブロックでは運転開始時にインバータから過電圧の電力を供給する時間が短くブレーキを開放するまでには至らないという問題がある。
【０００６】
〔電気ホイスト〕
・加速時間０．８ｓｅｃ（０→６０Ｈｚ）
・低速周波数１０Ｈｚ（図６の周波数ｆ３）
・過電圧区区間５Ｈｚ→８Ｈｚ（図１のｆ１→ｆ２）
・過電圧（図２のＶ４）印加時間４０ｍｓｅｃ
〔電気チェーンブロック〕
・加速時間０．４ｓｅｃ（０→６０Ｈｚ）
・低速周波数１０Ｈｚ（図６の周波数ｆ３）
・過電圧区区間５Ｈｚ→８Ｈｚ（図１のｆ１→ｆ２）
・過電圧（図２のＶ４）印加時間２０ｍｓｅｃ
【０００７】
上記のようにプルロータ式ブレーキを開放するのに必要な電流を通電する時間を十分に確保することができないという問題を解決するために、特許文献２に開示されているインバータ制御装置のように、過電圧印加開始周波数を下げる（図１の周波数ｆ１を下げる）ことにより、プルロータ式ブレーキの開放維持電流を確保する方法も考えられるが、過電圧印加開始時の出力周波数ｆ１を下げるとインバータを構成するスイッチング素子（ＩＧＢＴ）のパワーサイクルに悪影響を与える（スイッチング素子の寿命を短縮する）という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−９７３９９号公報
【特許文献２】特開平５−３４４７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、可変速巻上機を駆動する電動機にプルロータ式のブレーキを備えた電動機を用い、該電動機に過電圧印加開始時の出力周波数を下げることなく、加速度時間が短い電気チェーンブロック等の可変速巻上機でも運転開始時にプルロータ式のブレーキを確実に開放できる電流を通電できる可変速巻上機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため本発明は、可変速巻上機を駆動するプルロータ式のブレーキを備えた電動機と、前記電動機に電力を供給して駆動し、前記電動機の速度を緩起動制御するインバータとを備えた、可変速巻上機において、前記インバータを所定の電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンで運転するように設定し、該電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンは、前記電動機に電力を出力する最低周波数をｆ１、過電圧を出力する最大周波数をｆ２、最高出力周波数をｆ３（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３）とし、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３に対応する前記インバータが出力する電圧をＶ１、Ｖ２、Ｖ３とすると、Ｖ２は電圧Ｖ１以下（Ｖ２≦Ｖ１）で、周波数がｆ１からｆ２に増加するのに伴って出力電圧はＶ１からＶ２に減少し、周波数がｆ２からｆ３に増加するのに伴って出力電圧はＶ２からＶ３に概略比例的に増加するようになっており、前記電動機を起動するときには、周波数がｆ１からｆ２に達するまでの加速度（出力周波数増加率、図５のα参照）を、周波数がｆ２からｆ３に達するまでの加速度（出力周波数増加率、図５のβ参照）よりも小さくし、プルロータ式ブレーキを開放できる十分な電力を通電することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は上記可変速巻上機において、可変速巻上機は低速と高速の２速運転される巻上機であって、前記周波数ｆ２を前記インバータの低速運転用出力周波数以下としたことを特徴する。
【００１２】
また、本発明は上記可変速巻上機において、前記可変速巻上機が電気チェーンブロックであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように周波数がｆ１〜ｆ２の区間を過電圧を印加する区間とし、この区間の加速度（インバータ出力周波数増加率）を小さくすることで、周波数がｆ１からｆ２まで増加する所要時間が長くなり、その結果、過電圧印加時間を十分にとることができる。換言すると、始動時にプルロータ式ブレーキを開放するのに必要な電力をモータステータに供給することができるので、ブレーキが半開放の状態で運転され、ブレーキが過熱し、寿命が短くなるという問題のない可変速巻上機を提供することができる。
【００１４】
また、過電圧を出力する周波数ｆ２を低速用インバータ出力周波数以下とすることで、低速運転時には過電圧を電動機に出力しないので、低速連続運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の可変速巻上機の始動時におけるインバータ出力周波数と出力電圧の関係を示す図である。
【図２】本発明に係る可変速巻上機のプルロータ式ブレーキを備えた電動機の構成例を示す図である。
【図３】従来のインバータ駆動の可変速巻上機のＶ−Ｆパターンを示す図である。
【図４】本発明に係る可変速巻上機の運転開始時のＶ−Ｆパターンを示す図である。
【図５】本発明に係る可変速巻上機の緩起動制御の加速度パターンを示す図である。
【図６】本発明に係る巻上機のシステム構成例を示す回路図である。
【図７】本発明に係る可変速巻上機の運転開始時のＶ−Ｆパターンの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施形態例では可変速巻上機として電気チェーンブロックを例に説明するが、本発明はプルロータ式のブレーキを備えた電動機で駆動され、該電動機をインバータの出力電力により可変速で制御し、且つ加速時間の短い可変速巻上機に広く適用できる。
【００１７】
先ず、初めに本発明に係る可変速巻上機のプルロータ式のブレーキを備えた電動機について説明する。図２はプルロータ式ブレーキを備えた電動機の概略構成を示す断面図である。本プルロータ式ブレーキを備えた電動機（誘導電動機）１は、モータフレーム１０に嵌入されたモータステータ１１を備え、該モータステータ１１の円筒状中空部にはモータロータ１３が回転自在に配置された構成である。１４はモータロータ１３の中心部を貫通して配置されたモータ軸であり、該モータ軸１４の両端部は軸受１６、１７で回転自在に支持されている。
【００１８】
１８はプルロータ（吸引鉄心）であり、モータ軸１４に取付けられている。１９はブレーキドラム基部（鉄心）であり、モータ軸１４にスプライン結合により軸方向にスライドできるように結合されている。２１はブレーキドラムであり、ブレーキドラム基部１９に取付けられている。２２はブレーキ板であり、ブレーキドラム２１の外周部に取付けられている。２４はモータエンドカバーであり、該モータエンドカバー２４の内周面２４ａはブレーキ板２２が摺接する制動面となっている。２５はブレーキドラム基部１９とプルロータ１８の間に介在するブレーキバネであり、モータステータ１１のコイル１１ａに通電しないときは、該ブレーキバネ２５の弾性力により、プルロータ１８とブレーキドラム基部１９の間にはギャップＧが形成されるようになっている。２７はモータ軸１４の一端に取付けたファンであり、２９はファンカバーである。
【００１９】
上記構成のプルロータ型の電動機１において、モータステータ１１のコイル１１ａに通電しないときは、上記のようにブレーキバネ２５の弾性力により、プルロータ１８とブレーキドラム基部１９の間にはギャップＧが形成され、ブレーキドラム２１に取付けられたブレーキ板２２はモータエンドカバー２４の内周面２４ａに押付けられ、モータ軸１４は拘束された状態（制動された状態）になる。モータステータ１１のコイル１１ａに大きい電流を通電（コイル１１ａに過電圧を印加して電流通電）すると、モータステータ１１に発生する磁束によりプルロータ１８を介してブレーキドラム基部１９がブレーキバネ２５の弾性力に抗して吸引され、ブレーキドラム２１に取付けられたブレーキ板２２はモータエンドカバー２４の内周面２４ａから離間し、モータ軸１４の拘束は解除され、モータロータ１３は回転できるようになる。
【００２０】
上記のようにプルロータ式ブレーキを備えた電動機では、モータステータ１１のコイル１１ａに電流を通電するだけでブレーキを開放し、電動機を運転することができるという利点があるが、電動機にインバータから電流を供給して緩起動駆動し、速度を制御する可変速巻上機の場合には、運転開始時は低周波数で電動機を起動し、所定の加速度で運転周波数まで加速させ、一定速度運転する。この間の電流値は図３に示すような電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンに従って制御されるため、低周波数の場合には、電動機に低電圧が出力され、商用電源のような大きな起動電流が流れない。そのため、運転開始時、電動機にブレーキを解除（開放）する十分な電流を通電できず、ブレーキが半開放の状態で運転し、ブレーキが過熱し寿命が短くなるという等の問題がある。
【００２１】
特許文献１、２のように、周波数ｆが起動時周波数ｆ１からｆ２に上昇する間に過電圧（過電流）Ｖ３を出力するようにしただけでは（図１参照）、加速時間が短い巻上機においては、過電圧Ｖ３を出力する時間を確保するために周波数ｆ２を大きくしなければならず、低速運転を過電圧で運転しなければならないという問題がある。或いは、起動時に出力を開始するときの周波数ｆ１を低くして、過電圧を出力する時間を長くしたり、或いは過電圧印加時間が短くてもプルロータ式ブレーキを開放できるようにさらに高い電圧を出力すると、インバータのパワー素子（ＩＧＢＴ）のパワーサイクル（寿命）が短くなるという問題がある。
【００２２】
また、低電圧でもプルロータ式ブレーキを開放できるように、プルロータ１８とブレーキドラム基部１９間のエアギャップＧを小さく設定すると、ブレーキ板２２が磨耗してもエアギャップＧが規定値以上に広がらないように調整可能な構造とする必要があり、構造が複雑で、且つメンテナンスを要するという問題を有している。
【００２３】
そこで上記問題を解決するため本発明に係る可変速巻上機では、図４に示すように、周波数がｆ１から始動するようにし、周波数がｆ１〜ｆ２間で過電圧Ｖ１〜Ｖ２を出力する。この過電圧Ｖ１〜Ｖ２によりプルロータ式ブレーキを開放するだけの十分な電流を流すことができる。反対に、周波数ｆ２を大きくして、過電圧区間を拡大する方法もあるが、過電圧区間では定常的に運転ができないため、低速運転の最低周波数が大きくなり、巻上機の位置決め性能が損なわれる。
【００２４】
本発明はこれらの問題を省みたもので、図４に示す通り、電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンは、インバータが可変速巻上機の電動機に出力する最低出力周波数をｆ１、過電圧を出力する最大周波数をｆ２、最大出力周波数をｆ３とし、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３に対応する出力電圧をＶ１、Ｖ２、Ｖ３とすると、Ｖ２はＶ１以下（Ｖ２≦Ｖ１）で、周波数がｆ１からｆ２に増加するのに伴って出力電圧はＶ１からＶ２に減少し、周波数がｆ２からｆ３に増加するのに伴って出力電圧はＶ２からＶ３に概略比例的に増加するようになっている。
【００２５】
次に、緩起動制御の加速パターンを図５に示す。図５に示す周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３は、図４に示す周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３にそれぞれ対応している。可変速巻上機の電動機を起動すると、インバータの出力周波数ｆはｆ１〜ｆ２までは出力周波数増加率（加速度）αで周波数を増加させながら電動機に電力を出力し、周波数ｆがｆ２〜ｆ３までは出力周波数増加率（加速度）βで周波数を増加させながら電動機に電力を出力する。図示するように、出力周波数増加率（加速度）αは出力周波数増加率（加速度）βより小さく（α＜β）緩やかに加速するようになっている。
【００２６】
図５に破線で示すように、周波数がｆ１からｆ３に達するまでの間の加速度が一定（β）の場合に、周波数ｆ１から始動し、周波数ｆ３まで加速した場合、ｆ１〜ｆ２までの加速時間はｔ２’−ｔ１となる。一方、本発明の場合には、ｔ２−ｔ１となり加速度一定の場合より、過電圧時間を長くすることができる。また、過電圧時間をｔ２−ｔ１に合わせると、そのときの周波数ｆ２’はｆ２より大きくなり、ｆ２’以下の低速領域で運転した場合、過電圧運転となりその状態で連続して運転するのは好ましくない。しかし、本発明によれば、周波数ｆ２まで連続運転できる速度を下げることができる。
【００２７】
上記のように、本発明によれば、インバータパワーサイクル（インバータ寿命）や巻上機位置決め性能（低速運転性能）を犠牲にすることなく、プルロータ式ブレーキの開放に十分な電流を流すことができる。なお、本発明を適用した場合、周波数がｆ３になるまでの所要時間が、ｔ２−ｔ２’だけ遅れるが、この遅れ時間ｔ２−ｔ２’（数十ｍｓｅｃ）は電気チェーンブロックの場合、問題とならない。
【００２８】
図６は本発明に係る可変速巻上機のシステム構成を示すブロック回路図である。１は上記プルロータ式のブレーキを備えた電動機（誘導電動機）であり、三相交流電源３１からの三相交流を整流回路３２及び平滑コンデンサ３３により直流に変換し、更にインバータ主回路３４により所定周波数の三相交流に変換し、電動機１に供給するようになっている。インバータ主回路３４は６個のトランジスタを三相交流に対応させて、２個ずつ対にしてブリッジ接続して構成されたもので、インバータ制御部３６の制御により制御され、インバータ主回路３４に入力される直流を所定周波数の三相交流に変換する。インバータ主回路３４の６個のトランジスタは、インバータ制御部３６からのパルス幅変調信号（以下「ＰＷＭ信号」と称する）発生回路（図示せず）から与えられるＰＷＭ信号により制御される。
【００２９】
上記インバータ制御部３６には、インバータ主回路３４の制御された出力周波数及び出力電圧の電力を出力するために、予めインバータを運転する出力電圧−出力周波数のパターン（以下「電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターン」と称する）が設定されており、インバータ主回路３４は該電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンに従って制御されるようになっている。これにより、インバータ主回路３４の各トランジスタはインバータ制御部３６により制御され、上記ＰＷＭ信号に対応する三相交流を出力し、負荷としての電動機を回転させる。
【００３０】
４１は巻上運転用常開２段押込みスイッチで１段目まで押し込むと押釦スイッチ４１ａ１が閉じ、２段目まで押し込むと押釦スイッチ４１ａ２が閉じる。４２は巻下運転用常開２段押込みスイッチで１段目まで押し込むと押釦スイッチ４２ａ１が閉じ、２段目まで押し込むと押釦スイッチ４２ａ２が閉じる。押釦スイッチ４１ａ１が閉じると巻上指令信号ＵＳがインバータ制御部３６に入力され、押釦スイッチ４２ａ１が閉じると巻下指令信号ＤＳがインバータ制御部３６に入力され、押釦スイッチ４１ａ２又は押釦スイッチ４２ａ２のいずれかが閉じると高速指令信号ＨＳがインバータ制御部３６に入力されるようになっている。
【００３１】
上記システム構成の緩起動２速可変速巻上機の運転動作を図５及び６に基づいて説明する。インバータ制御部３６には、図５の緩起動制御を示す加速パターンが登録されており、押し込みスイッチ入力に応じて、インバータ主回路３４の出力周波数、電圧を制御する。低速運転したい場合には、押し込みスイッチ４１ａ１を閉じる。すると巻上げ指令信号Ｕｓがインバータ制御部３６に入力され、インバータ制御部３６によりインバータ主回路３４から周波数ｆ１で、電圧Ｖ１の電力が出力され、加速度α（＝（（ｆ２−ｆ１）／（ｔ２−ｔ１）））で周波数ｆ２まで加速し、この間に過電流が流れ、プルロータ式ブレーキは開放され、周波数ｆ２まで加速した後は、周波数ｆ２にて一定速運転（低速運転）を続ける。その後、スイッチ４１ａ１が開いた場合には、インバータ制御部３６は速やかに出力遮断することで、プルロータ式ブレーキは制動する。
【００３２】
また、周波数ｆ２にて一定速運転（低速運転）中に高速運転したい場合には、さらに押し込みスイッチ４１ａ２を閉じる。これにより巻上げ指令信号Ｕｓ、高速指令信号Ｈｓが入力されると、インバータ制御部３６は、加速度β（＝（（ｆ３−ｆ２）／（ｔ３−ｔ２）））にて、周波数ｆ３まで加速した後、周波数ｆ３で一定速運転（高速運転）を続ける。押し込みスイッチ４１ａ１、４１ａ２が閉じた状態から押し込みスイッチ４１ａ２を開いた場合には、周波数ｆ３から減速度βで周波数ｆ２まで減速し、周波数ｆ２で運転（低速運転）を続ける。
【００３３】
また、起動時に一気に押し込みスイッチ４１ａ１、４１ａ２を閉じた場合には、インバータ主回路３４から周波数ｆ１、電圧Ｖ１が出力され、加速度α（＝（（ｆ２−ｆ１）／（ｔ２−ｔ１）））で周波数ｆ２まで加速する。この間に過電流が流れ、プルロータ式ブレーキは開放される。周波数ｆ２に到達後は、加速度β（＝（（ｆ３−ｆ２）／（ｔ３−ｔ２）））にて、周波数ｆ３まで加速を続け、周波数ｆ３で一定速運転（高速運転）を続ける。
【００３４】
周波数ｆ３で一定速運転（高速運転）中に、押し込みスイッチ４１ａ１、４１ａ２を一気に開くと、インバータ主回路３４は、周波数ｆ３から減速度βで周波数ｆ２まで減速しながら出力し、周波数ｆ２まで減速したら出力を遮断することで、プルロータ式ブレーキは制動する。なお、低速領域での低速運転は、周波数ｆ２とすることが好ましいが、周波数ｆ２より高い周波数に適宜設定することができる。その場合、周波数ｆ２を超える領域の加速度は、加速度βないし加速度β以下とすることも適宜可能である。なお、巻下げ運転動作は上記巻上げ運転動作と略同じであるのでその説明は省略する。
【００３５】
以上により、巻上機の低速運転周波数より低い周波数で、過電圧を印加し、且つ過電圧印加時の加速度αをその他の周波数の加速度βより小さくすることで、インバータパワーサイクルと巻上機位置決め性能を犠牲にすることなく、プルロータ式ブレーキを確実に開放できる。これによりプルロータ式のブレーキが半開放の状態で運転され、ブレーキが過熱し寿命が短くなるという等の問題がなくなる。
【００３６】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば図４の電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンにおいて周波数ｆ＝ｆ１〜ｆ２の期間の電圧値Ｖが図７のＡに示すようにＶ１’の一定の電圧値であっても、Ｂ、Ｃに示すようにｆ１〜ｆ２’，ｆ２"の期間の電圧値Ｖが所定の割合で降下してもこの期間の巻上機の加速度が緩和され、プルロータ式ブレーキの開放に必要な電流と開放を維持するのに必要な電流通電時間を確保することが可能である。また、可変速巻上機として電気チェーンブロックを例に説明したが、本願発明は加速度時間の短い巻上機に広く利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、インバータを所定の電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンで運転するように設定し、運転開始時のインバータ出力電力を電動機に出力するときの周波数をｆ１、電圧をＶ１とし、電圧Ｖ１はプルロータ式ブレーキを開放できる十分な電流を流せる電圧とし、且つその過電圧印加時間（ｔ２−ｔ１）を十分確保するために、過電圧印加時の周波数加速度を、他周波数区間より緩やかにしたものである。例えば、電気チェーンブロックのように短時間で加速する可変速巻上機においても、電動機のインバータパワーサイクルや、巻上機の位置決め性能を犠牲にすることなく、運転開始時にプルロータ式ブレーキを確実に開放する電流を通電できると共に、ブレーキが半開放の状態で運転し、ブレーキが過熱して寿命を短くするという等のない可変速巻上機として利用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１ プルロータ式のブレーキを備えた電動機
１０ モータフレーム
１１ モータステータ
１３ モータロータ
１４ モータ軸
１６ 軸受
１７ 軸受
１８ プルロータ（吸引鉄心）
１９ ブレーキドラム基部（鉄心）
２１ ブレーキドラム
２２ ブレーキ板
２４ モータエンドカバー
２５ ブレーキバネ
２７ ファン
２９ ファンカバー
３１ 三相交流電源
３２ 整流回路
３３ 平滑コンデンサ
３４ インバータ主回路
３６ インバータ制御部
４１ 巻上運転用常開２段押込みスイッチ
４２ 巻下運転用常開２段押込みスイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は巻上電動機にプルロータ式ブレーキを備えた電動機を用い、該電動機にインバータから電力を供給して駆動し、速度を制御する電気チェーンブロックや電気ホイスト等の可変速巻上機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気チェーンブロックや電気ホイスト等の巻上機の巻上電動機にはプルロータ式ブレーキを備えた電動機を用いたものがある。該プルロータ式ブレーキを備えた電動機は後に詳述するように、モータステータのコイルに通電しないときはブレーキが作動し、モータ軸は拘束された状態（制動された状態）となり、モータステータのコイルに通電すると、モータステータに発生する磁束とプルロータの作用によってブレーキが開放され、モータ軸の拘束が解除され、モータロータが回転するように構成されている。
【０００３】
上記のようにプルロータ式ブレーキを備えた電動機では、モータステータのコイルに電流を通電するだけでブレーキを開放し、電動機を運転することができるという利点があるが、電動機を起動するときに、ブレーキを開放するにはモータステータに十分な電流を通電する必要がある。インバータを用いて緩起動する可変速巻上機の場合、電動機を起動するときにブレーキを瞬時に開放するための十分な電流をモータステータに通電しないので、ブレーキを開放できない、又はブレーキを引きずりながら起動するなどの状態で運転し、ブレーキ過熱により寿命が短くなる等の課題がある。
【０００４】
上記問題を解決する対策として特許文献１に記載されているインバータ駆動の可変速巻上機の技術を適用することが考えられる。該可変速巻上機の電動機はプルロータ式ブレーキを備えたものではないが、巻上げ運転開始時、図１の点線で示すように、インバータを所定電圧Ｖ０で周波数０の状態から所定の電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンで運転し、出力周波数が周波数ｆ１になったら周波数ｆ２に達するまで間、実線に示すように出力電圧を所定の過電圧Ｖ３として電動機及びブレーキに出力し、ブレーキコイルにブレーキを開放させるに十分な吸引力を発生する電流を通電すると共に、出力周波数が周波数ｆ２になった後は、過電圧Ｖ３を解消し、前記所定の電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンに従って電圧及び周波数を上昇させて加速運転するようにしている。
【０００５】
上記技術をプルロータ式ブレーキを有する電動機を備えた可変速巻上機に適用し、巻上げ運転開始時にインバータから電動機に過電圧Ｖ３の出力を一定時間供給することにより、プルロータ式ブレーキを開放するのに必要な吸引力を発生するのに十分な電力を通電する。これによりブレーキの開放は可能となるが、巻上機の加速度が大きい場合はインバータの出力周波数がｆ１からｆ２に到達する時間が短く、電動機にプルロータ式ブレーキを開放するのに必要な電力を供給できないという問題がある。例えば、下記に示すようにｆ１＝５Ｈｚからｆ２＝８Ｈｚになる加速度時間が電気ホイスト４０ｍｓｅｃに対して電気チェーンブロックは２０ｍｓｅｃと短く、電気チェーンブロックでは運転開始時にインバータから過電圧の電力を供給する時間が短くブレーキを開放するまでには至らないという問題がある。
【０００６】
〔電気ホイスト〕
・加速時間０．８ｓｅｃ（０→６０Ｈｚ）
・低速周波数１０Ｈｚ（図６の周波数ｆ３）
・過電圧区区間５Ｈｚ→８Ｈｚ（図１のｆ１→ｆ２）
・過電圧（図２のＶ４）印加時間４０ｍｓｅｃ
〔電気チェーンブロック〕
・加速時間０．４ｓｅｃ（０→６０Ｈｚ）
・低速周波数１０Ｈｚ（図６の周波数ｆ３）
・過電圧区区間５Ｈｚ→８Ｈｚ（図１のｆ１→ｆ２）
・過電圧（図２のＶ４）印加時間２０ｍｓｅｃ
【０００７】
上記のようにプルロータ式ブレーキを開放するのに必要な電流を通電する時間を十分に確保することができないという問題を解決するために、特許文献２に開示されているインバータ制御装置のように、過電圧印加開始周波数を下げる（図１の周波数ｆ１を下げる）ことにより、プルロータ式ブレーキの開放維持電流を確保する方法も考えられるが、過電圧印加開始時の出力周波数ｆ１を下げるとインバータを構成するスイッチング素子（ＩＧＢＴ）のパワーサイクルに悪影響を与える（スイッチング素子の寿命を短縮する）という問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平５−９７３９９号公報
【特許文献２】特開平５−３４４７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、可変速巻上機を駆動する電動機にプルロータ式のブレーキを備えた電動機を用い、該電動機に過電圧印加開始時の出力周波数を下げることなく、加速度時間が短い電気チェーンブロック等の可変速巻上機でも運転開始時にプルロータ式のブレーキを確実に開放できる電流を通電できる可変速巻上機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため本発明は、可変速巻上機を駆動するプルロータ式のブレーキを備えた電動機と、前記電動機に電力を供給して駆動し、前記電動機の速度を緩起動制御するインバータとを備えた、可変速巻上機において、前記インバータを所定の電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンで運転するように設定し、該電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンは、前記電動機に電力を出力する最低周波数をｆ１、過電圧を出力する最大周波数をｆ２、最高出力周波数をｆ３（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３）とし、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３に対応する前記インバータが出力する電圧をＶ１、Ｖ２、Ｖ３とすると、Ｖ２は電圧Ｖ１以下（Ｖ２≦Ｖ１）で、周波数がｆ１からｆ２に増加するのに伴って出力電圧はＶ１からＶ２に減少し、周波数がｆ２からｆ３に増加するのに伴って出力電圧はＶ２からＶ３に概略比例的に増加するようになっており、前記電動機を起動するときには、周波数がｆ１からｆ２に達するまでの加速度（出力周波数増加率、図５のα参照）を、周波数がｆ２からｆ３に達するまでの加速度（出力周波数増加率、図５のβ参照）よりも小さくし、プルロータ式ブレーキを開放できる十分な電力を通電することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は上記可変速巻上機において、可変速巻上機は低速と高速の２速運転される巻上機であって、前記周波数ｆ２を前記インバータの低速運転用出力周波数以下としたことを特徴する。
【００１２】
また、本発明は上記可変速巻上機において、前記可変速巻上機が電気チェーンブロックであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
上記のように周波数がｆ１〜ｆ２の区間を過電圧を印加する区間とし、この区間の加速度（インバータ出力周波数増加率）を小さくすることで、周波数がｆ１からｆ２まで増加する所要時間が長くなり、その結果、過電圧印加時間を十分にとることができる。換言すると、始動時にプルロータ式ブレーキを開放するのに必要な電力をモータステータに供給することができるので、ブレーキが半開放の状態で運転され、ブレーキが過熱し、寿命が短くなるという問題のない可変速巻上機を提供することができる。
【００１４】
また、過電圧を出力する周波数ｆ２を低速用インバータ出力周波数以下とすることで、低速運転時には過電圧を電動機に出力しないので、低速連続運転が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の可変速巻上機の始動時におけるインバータ出力周波数と出力電圧の関係を示す図である。
【図２】本発明に係る可変速巻上機のプルロータ式ブレーキを備えた電動機の構成例を示す図である。
【図３】従来のインバータ駆動の可変速巻上機のＶ−Ｆパターンを示す図である。
【図４】本発明に係る可変速巻上機の運転開始時のＶ−Ｆパターンを示す図である。
【図５】本発明に係る可変速巻上機の緩起動制御の加速度パターンを示す図である。
【図６】本発明に係る巻上機のシステム構成例を示す回路図である。
【図７】本発明に係る可変速巻上機の運転開始時のＶ−Ｆパターンの他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、本実施形態例では可変速巻上機として電気チェーンブロックを例に説明するが、本発明はプルロータ式のブレーキを備えた電動機で駆動され、該電動機をインバータの出力電力により可変速で制御し、且つ加速時間の短い可変速巻上機に広く適用できる。
【００１７】
先ず、初めに本発明に係る可変速巻上機のプルロータ式のブレーキを備えた電動機について説明する。図２はプルロータ式ブレーキを備えた電動機の概略構成を示す断面図である。本プルロータ式ブレーキを備えた電動機（誘導電動機）１は、モータフレーム１０に嵌入されたモータステータ１１を備え、該モータステータ１１の円筒状中空部にはモータロータ１３が回転自在に配置された構成である。１４はモータロータ１３の中心部を貫通して配置されたモータ軸であり、該モータ軸１４の両端部は軸受１６、１７で回転自在に支持されている。
【００１８】
１８はプルロータ（吸引鉄心）であり、モータ軸１４に取付けられている。１９はブレーキドラム基部（鉄心）であり、モータ軸１４にスプライン結合により軸方向にスライドできるように結合されている。２１はブレーキドラムであり、ブレーキドラム基部１９に取付けられている。２２はブレーキ板であり、ブレーキドラム２１の外周部に取付けられている。２４はモータエンドカバーであり、該モータエンドカバー２４の内周面２４ａはブレーキ板２２が摺接する制動面となっている。２５はブレーキドラム基部１９とプルロータ１８の間に介在するブレーキバネであり、モータステータ１１のコイル１１ａに通電しないときは、該ブレーキバネ２５の弾性力により、プルロータ１８とブレーキドラム基部１９の間にはギャップＧが形成されるようになっている。２７はモータ軸１４の一端に取付けたファンであり、２９はファンカバーである。
【００１９】
上記構成のプルロータ型の電動機１において、モータステータ１１のコイル１１ａに通電しないときは、上記のようにブレーキバネ２５の弾性力により、プルロータ１８とブレーキドラム基部１９の間にはギャップＧが形成され、ブレーキドラム２１に取付けられたブレーキ板２２はモータエンドカバー２４の内周面２４ａに押付けられ、モータ軸１４は拘束された状態（制動された状態）になる。モータステータ１１のコイル１１ａに大きい電流を通電（コイル１１ａに過電圧を印加して電流通電）すると、モータステータ１１に発生する磁束によりプルロータ１８を介してブレーキドラム基部１９がブレーキバネ２５の弾性力に抗して吸引され、ブレーキドラム２１に取付けられたブレーキ板２２はモータエンドカバー２４の内周面２４ａから離間し、モータ軸１４の拘束は解除され、モータロータ１３は回転できるようになる。
【００２０】
上記のようにプルロータ式ブレーキを備えた電動機では、モータステータ１１のコイル１１ａに電流を通電するだけでブレーキを開放し、電動機を運転することができるという利点があるが、電動機にインバータから電流を供給して緩起動駆動し、速度を制御する可変速巻上機の場合には、運転開始時は低周波数で電動機を起動し、所定の加速度で運転周波数まで加速させ、一定速度運転する。この間の電流値は図３に示すような電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンに従って制御されるため、低周波数の場合には、電動機に低電圧が出力され、商用電源のような大きな起動電流が流れない。そのため、運転開始時、電動機にブレーキを解除（開放）する十分な電流を通電できず、ブレーキが半開放の状態で運転し、ブレーキが過熱し寿命が短くなるという等の問題がある。
【００２１】
特許文献１、２のように、周波数ｆが起動時周波数ｆ１からｆ２に上昇する間に過電圧（過電流）Ｖ３を出力するようにしただけでは（図１参照）、加速時間が短い巻上機においては、過電圧Ｖ３を出力する時間を確保するために周波数ｆ２を大きくしなければならず、低速運転を過電圧で運転しなければならないという問題がある。或いは、起動時に出力を開始するときの周波数ｆ１を低くして、過電圧を出力する時間を長くしたり、或いは過電圧印加時間が短くてもプルロータ式ブレーキを開放できるようにさらに高い電圧を出力すると、インバータのパワー素子（ＩＧＢＴ）のパワーサイクル（寿命）が短くなるという問題がある。
【００２２】
また、低電圧でもプルロータ式ブレーキを開放できるように、プルロータ１８とブレーキドラム基部１９間のエアギャップＧを小さく設定すると、ブレーキ板２２が磨耗してもエアギャップＧが規定値以上に広がらないように調整可能な構造とする必要があり、構造が複雑で、且つメンテナンスを要するという問題を有している。
【００２３】
そこで上記問題を解決するため本発明に係る可変速巻上機では、図４に示すように、周波数がｆ１から始動するようにし、周波数がｆ１〜ｆ２間で過電圧Ｖ１〜Ｖ２を出力する。この過電圧Ｖ１〜Ｖ２によりプルロータ式ブレーキを開放するだけの十分な電流を流すことができる。反対に、周波数ｆ２を大きくして、過電圧区間を拡大する方法もあるが、過電圧区間では定常的に運転ができないため、低速運転の最低周波数が大きくなり、巻上機の位置決め性能が損なわれる。
【００２４】
本発明はこれらの問題を省みたもので、図４に示す通り、電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンは、インバータが可変速巻上機の電動機に出力する最低出力周波数をｆ１、過電圧を出力する最大周波数をｆ２、最大出力周波数をｆ３とし、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３に対応する出力電圧をＶ１、Ｖ２、Ｖ３とすると、Ｖ２はＶ１以下（Ｖ２≦Ｖ１）で、周波数がｆ１からｆ２に増加するのに伴って出力電圧はＶ１からＶ２に減少し、周波数がｆ２からｆ３に増加するのに伴って出力電圧はＶ２からＶ３に概略比例的に増加するようになっている。
【００２５】
次に、緩起動制御の加速パターンを図５に示す。図５に示す周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３は、図４に示す周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３にそれぞれ対応している。可変速巻上機の電動機を起動すると、インバータの出力周波数ｆはｆ１〜ｆ２までは出力周波数増加率（加速度）αで周波数を増加させながら電動機に電力を出力し、周波数ｆがｆ２〜ｆ３までは出力周波数増加率（加速度）βで周波数を増加させながら電動機に電力を出力する。図示するように、出力周波数増加率（加速度）αは出力周波数増加率（加速度）βより小さく（α＜β）緩やかに加速するようになっている。
【００２６】
図５に破線で示すように、周波数がｆ１からｆ３に達するまでの間の加速度が一定（β）の場合に、周波数ｆ１から始動し、周波数ｆ３まで加速した場合、ｆ１〜ｆ２までの加速時間はｔ２’−ｔ１となる。一方、本発明の場合には、ｔ２−ｔ１となり加速度一定の場合より、過電圧時間を長くすることができる。また、過電圧時間をｔ２−ｔ１に合わせると、そのときの周波数ｆ２’はｆ２より大きくなり、ｆ２’以下の低速領域で運転した場合、過電圧運転となりその状態で連続して運転するのは好ましくない。しかし、本発明によれば、周波数ｆ２まで連続運転できる速度を下げることができる。
【００２７】
上記のように、本発明によれば、インバータパワーサイクル（インバータ寿命）や巻上機位置決め性能（低速運転性能）を犠牲にすることなく、プルロータ式ブレーキの開放に十分な電流を流すことができる。なお、本発明を適用した場合、周波数がｆ３になるまでの所要時間が、ｔ２−ｔ２’だけ遅れるが、この遅れ時間ｔ２−ｔ２’（数十ｍｓｅｃ）は電気チェーンブロックの場合、問題とならない。
【００２８】
図６は本発明に係る可変速巻上機のシステム構成を示すブロック回路図である。１は上記プルロータ式のブレーキを備えた電動機（誘導電動機）であり、三相交流電源３１からの三相交流を整流回路３２及び平滑コンデンサ３３により直流に変換し、更にインバータ主回路３４により所定周波数の三相交流に変換し、電動機１に供給するようになっている。インバータ主回路３４は６個のトランジスタを三相交流に対応させて、２個ずつ対にしてブリッジ接続して構成されたもので、インバータ制御部３６の制御により制御され、インバータ主回路３４に入力される直流を所定周波数の三相交流に変換する。インバータ主回路３４の６個のトランジスタは、インバータ制御部３６からのパルス幅変調信号（以下「ＰＷＭ信号」と称する）発生回路（図示せず）から与えられるＰＷＭ信号により制御される。
【００２９】
上記インバータ制御部３６には、インバータ主回路３４の制御された出力周波数及び出力電圧の電力を出力するために、予めインバータを運転する出力電圧−出力周波数のパターン（以下「電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターン」と称する）が設定されており、インバータ主回路３４は該電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンに従って制御されるようになっている。これにより、インバータ主回路３４の各トランジスタはインバータ制御部３６により制御され、上記ＰＷＭ信号に対応する三相交流を出力し、負荷としての電動機を回転させる。
【００３０】
４１は巻上運転用常開２段押込みスイッチで１段目まで押し込むと押釦スイッチ４１ａ１が閉じ、２段目まで押し込むと押釦スイッチ４１ａ２が閉じる。４２は巻下運転用常開２段押込みスイッチで１段目まで押し込むと押釦スイッチ４２ａ１が閉じ、２段目まで押し込むと押釦スイッチ４２ａ２が閉じる。押釦スイッチ４１ａ１が閉じると巻上指令信号ＵＳがインバータ制御部３６に入力され、押釦スイッチ４２ａ１が閉じると巻下指令信号ＤＳがインバータ制御部３６に入力され、押釦スイッチ４１ａ２又は押釦スイッチ４２ａ２のいずれかが閉じると高速指令信号ＨＳがインバータ制御部３６に入力されるようになっている。
【００３１】
上記システム構成の緩起動２速可変速巻上機の運転動作を図５及び６に基づいて説明する。インバータ制御部３６には、図５の緩起動制御を示す加速パターンが登録されており、押し込みスイッチ入力に応じて、インバータ主回路３４の出力周波数、電圧を制御する。低速運転したい場合には、押し込みスイッチ４１ａ１を閉じる。すると巻上げ指令信号Ｕｓがインバータ制御部３６に入力され、インバータ制御部３６によりインバータ主回路３４から周波数ｆ１で、電圧Ｖ１の電力が出力され、加速度α（＝（（ｆ２−ｆ１）／（ｔ２−ｔ１）））で周波数ｆ２まで加速し、この間に過電流が流れ、プルロータ式ブレーキは開放され、周波数ｆ２まで加速した後は、周波数ｆ２にて一定速運転（低速運転）を続ける。その後、スイッチ４１ａ１が開いた場合には、インバータ制御部３６は速やかに出力遮断することで、プルロータ式ブレーキは制動する。
【００３２】
また、周波数ｆ２にて一定速運転（低速運転）中に高速運転したい場合には、さらに押し込みスイッチ４１ａ２を閉じる。これにより巻上げ指令信号Ｕｓ、高速指令信号Ｈｓが入力されると、インバータ制御部３６は、加速度β（＝（（ｆ３−ｆ２）／（ｔ３−ｔ２）））にて、周波数ｆ３まで加速した後、周波数ｆ３で一定速運転（高速運転）を続ける。押し込みスイッチ４１ａ１、４１ａ２が閉じた状態から押し込みスイッチ４１ａ２を開いた場合には、周波数ｆ３から減速度βで周波数ｆ２まで減速し、周波数ｆ２で運転（低速運転）を続ける。
【００３３】
また、起動時に一気に押し込みスイッチ４１ａ１、４１ａ２を閉じた場合には、インバータ主回路３４から周波数ｆ１、電圧Ｖ１が出力され、加速度α（＝（（ｆ２−ｆ１）／（ｔ２−ｔ１）））で周波数ｆ２まで加速する。この間に過電流が流れ、プルロータ式ブレーキは開放される。周波数ｆ２に到達後は、加速度β（＝（（ｆ３−ｆ２）／（ｔ３−ｔ２）））にて、周波数ｆ３まで加速を続け、周波数ｆ３で一定速運転（高速運転）を続ける。
【００３４】
周波数ｆ３で一定速運転（高速運転）中に、押し込みスイッチ４１ａ１、４１ａ２を一気に開くと、インバータ主回路３４は、周波数ｆ３から減速度βで周波数ｆ２まで減速しながら出力し、周波数ｆ２まで減速したら出力を遮断することで、プルロータ式ブレーキは制動する。なお、低速領域での低速運転は、周波数ｆ２とすることが好ましいが、周波数ｆ２より高い周波数に適宜設定することができる。その場合、周波数ｆ２を超える領域の加速度は、加速度βないし加速度β以下とすることも適宜可能である。なお、巻下げ運転動作は上記巻上げ運転動作と略同じであるのでその説明は省略する。
【００３５】
以上により、巻上機の低速運転周波数より低い周波数で、過電圧を印加し、且つ過電圧印加時の加速度αをその他の周波数の加速度βより小さくすることで、インバータパワーサイクルと巻上機位置決め性能を犠牲にすることなく、プルロータ式ブレーキを確実に開放できる。これによりプルロータ式のブレーキが半開放の状態で運転され、ブレーキが過熱し寿命が短くなるという等の問題がなくなる。
【００３６】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば図４の電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンにおいて周波数ｆ＝ｆ１〜ｆ２の期間の電圧値Ｖが図７のＡに示すようにＶ１’の一定の電圧値であっても、Ｂ、Ｃに示すようにｆ１〜ｆ２’，ｆ２"の期間の電圧値Ｖが所定の割合で降下してもこの期間の巻上機の加速度が緩和され、プルロータ式ブレーキの開放に必要な電流と開放を維持するのに必要な電流通電時間を確保することが可能である。また、可変速巻上機として電気チェーンブロックを例に説明したが、本願発明は加速度時間の短い巻上機に広く利用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明は、インバータを所定の電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンで運転するように設定し、運転開始時のインバータ出力電力を電動機に出力するときの周波数をｆ１、電圧をＶ１とし、電圧Ｖ１はプルロータ式ブレーキを開放できる十分な電流を流せる電圧とし、且つその過電圧印加時間（ｔ２−ｔ１）を十分確保するために、過電圧印加時の周波数加速度を、他周波数区間より緩やかにしたものである。例えば、電気チェーンブロックのように短時間で加速する可変速巻上機においても、電動機のインバータパワーサイクルや、巻上機の位置決め性能を犠牲にすることなく、運転開始時にプルロータ式ブレーキを確実に開放する電流を通電できると共に、ブレーキが半開放の状態で運転し、ブレーキが過熱して寿命を短くするという等のない可変速巻上機として利用できる。
【符号の説明】
【００３８】
１ プルロータ式のブレーキを備えた電動機
１０ モータフレーム
１１ モータステータ
１３ モータロータ
１４ モータ軸
１６ 軸受
１７ 軸受
１８ プルロータ（吸引鉄心）
１９ ブレーキドラム基部（鉄心）
２１ ブレーキドラム
２２ ブレーキ板
２４ モータエンドカバー
２５ ブレーキバネ
２７ ファン
２９ ファンカバー
３１ 三相交流電源
３２ 整流回路
３３ 平滑コンデンサ
３４ インバータ主回路
３６ インバータ制御部
４１ 巻上運転用常開２段押込みスイッチ
４２ 巻下運転用常開２段押込みスイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変速巻上機を駆動するプルロータ式のブレーキを備えた電動機と、前記電動機に電力を供給して駆動し、前記電動機の速度を緩起動制御するインバータとを備えた、可変速巻上機において、
前記インバータを所定の電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンで運転するように設定し、該電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンは、前記電動機に電力を出力する最低周波数をｆ１、過電圧を出力する最大周波数をｆ２、最高出力周波数をｆ３（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３）とし、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３に対応する前記インバータが出力する電圧をＶ１、Ｖ２、Ｖ３とすると、Ｖ２は電圧Ｖ１以下（Ｖ２≦Ｖ１）で、周波数がｆ１からｆ２に増加するのに伴って出力電圧はＶ１からＶ２に減少し、周波数がｆ２からｆ３に増加するのに伴って出力電圧はＶ２からＶ３に概略比例的に増加するようになっており、
前記電動機を起動するときには、周波数がｆ１からｆ２に達するまでの加速度（出力周波数増加率）を、周波数がｆ２からｆ３に達するまでの加速度（出力周波数増加率）よりも小さくし、プルロータ式ブレーキを開放できる十分な電力を通電することを特徴とする可変速巻上機。
【請求項２】
請求項１に記載の可変速巻上機において、
可変速巻上機は低速と高速の２速運転される巻上機であって、前記周波数ｆ２を前記インバータの低速運転用出力周波数以下としたことを特徴する可変速巻上機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の可変速巻上機において、
前記可変速巻上機が電気チェーンブロックであることを特徴とする可変速巻上機。
【請求項１】
可変速巻上機を駆動するプルロータ式のブレーキを備えた電動機と、前記電動機に電力を供給して駆動し、前記電動機の速度を緩起動制御するインバータとを備えた、可変速巻上機において、
前記インバータを所定の電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンで運転するように設定し、該電圧−周波数（Ｖ−Ｆ）パターンは、前記電動機に電力を出力する最低周波数をｆ１、過電圧を出力する最大周波数をｆ２、最高出力周波数をｆ３（ｆ１＜ｆ２＜ｆ３）とし、周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３に対応する前記インバータが出力する電圧をＶ１、Ｖ２、Ｖ３とすると、Ｖ２は電圧Ｖ１以下（Ｖ２≦Ｖ１）で、周波数がｆ１からｆ２に増加するのに伴って出力電圧はＶ１からＶ２に減少し、周波数がｆ２からｆ３に増加するのに伴って出力電圧はＶ２からＶ３に概略比例的に増加するようになっており、
前記電動機を起動するときには、周波数がｆ１からｆ２に達するまでの加速度（出力周波数増加率）を、周波数がｆ２からｆ３に達するまでの加速度（出力周波数増加率）よりも小さくし、プルロータ式ブレーキを開放できる十分な電力を通電することを特徴とする可変速巻上機。
【請求項２】
請求項１に記載の可変速巻上機において、
可変速巻上機は低速と高速の２速運転される巻上機であって、前記周波数ｆ２を前記インバータの低速運転用出力周波数以下としたことを特徴する可変速巻上機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の可変速巻上機において、
前記可変速巻上機が電気チェーンブロックであることを特徴とする可変速巻上機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２１１００１（Ｐ２０１２−２１１００１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７７５５１（Ｐ２０１１−７７５５１）
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００１２９３６７）株式会社キトー (101)
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【出願人】（０００１２９３６７）株式会社キトー (101)
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