特許 6668034 モータ駆動制御装置および踏切しゃ断機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6668034

(24)【登録日】2020年2月28日

(45)【発行日】2020年3月18日

(54)【発明の名称】モータ駆動制御装置および踏切しゃ断機

(51)【国際特許分類】

   H02P 3/18 20060101AFI20200309BHJP

   H02P 3/22 20060101ALI20200309BHJP

   B61L 29/04 20060101ALI20200309BHJP

【ＦＩ】

   H02P3/18 B

   H02P3/22

   H02P3/18 101

   B61L29/04 A

【請求項の数】2

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-200724(P2015-200724)

(22)【出願日】2015年10月9日

(65)【公開番号】特開2017-73922(P2017-73922A)

(43)【公開日】2017年4月13日

【審査請求日】2018年9月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001292

【氏名又は名称】株式会社京三製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100124682

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100104710

【弁理士】

【氏名又は名称】竹腰 昇

(74)【代理人】

【識別番号】100090479

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 一

(72)【発明者】

【氏名】土屋 勝

(72)【発明者】

【氏名】植村 直人

(72)【発明者】

【氏名】上里 拓也

【審査官】 大島 等志

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−２９１９１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７１７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３１３９５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１９０６５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｐ ３／１８

Ｂ６１Ｌ ２９／０４

Ｈ０２Ｐ ３／２２

Ｈ０２Ｋ ７／００

Ｈ０２Ｋ ４９／００−５１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータ出力軸を高速軸とし、しゃ断棹のしゃ断棹軸を低速軸とする複数軸で構成された減速機構部と、前記モータ出力軸を回転させて前記しゃ断棹を昇降動作させるブラシレスモータと、前記ブラシレスモータの駆動が停止されて前記しゃ断棹が所定の上昇位置または所定の下降位置に位置した際に作動して前記モータ出力軸或いは他の高速軸（以下包括して「制動用高速軸」という）の回転を制動させる非接触式の電磁ブレーキとを具備した踏切しゃ断機において、前記ブラシレスモータに駆動電圧を印加して前記しゃ断棹を昇降動作させるモータ駆動制御装置であって、
異常時に上昇位置にあった前記しゃ断棹が自重下降する際（以下「自重下降時」と略称する）に、（１）前記制動用高速軸の回転によって前記電磁ブレーキに発生する励磁電力を電源として動作可能に構成され、且つ、（２）当該電磁ブレーキに発生する周期的な励磁電圧の波形信号に基づいて、前記ブラシレスモータの回転速度を一定速度となるように抑制させる、ダイナミックブレーキ制御回路部、
を備えたモータ駆動制御装置。

【請求項2】

モータ出力軸を高速軸とし、しゃ断棹のしゃ断棹軸を低速軸とする複数軸で構成された減速機構部と、
前記モータ出力軸を回転させて前記しゃ断棹を昇降動作させるブラシレスモータと、
前記ブラシレスモータの駆動が停止されて前記しゃ断棹が所定の上昇位置または所定の下降位置に位置した際に作動して前記制動用高速軸の回転を制動させる非接触式の電磁ブレーキと、
請求項１に記載のモータ駆動制御装置と、
を具備した踏切しゃ断機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、モータ駆動制御装置およびこのモータ駆動制御装置を具備した踏切しゃ断機に関する。

【背景技術】

【0002】

鉄道の踏切には、列車の通過時に踏切道の交通をしゃ断するため、踏切しゃ断機が設置されている。この踏切しゃ断機は、停電や故障等の異常が発生すると、安全確保のためにしゃ断棹を自重下降させるように構成されている。しゃ断棹の自重下降に関する技術としては例えば、往来に対する危険を回避する目的で、自重下降特性を調整するものが知られている（特許文献１を参照）。この特許文献１の技術は、しゃ断棹が自重で下降するにつれて速度が大きくなる点に着目し、しゃ断棹が所定角度まで下降したときにしゃ断棹を駆動するモータに発電制動がかかるように構成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１−２９１９１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１の技術は、しゃ断棹の下降速度が大きくなり発電制動がかかると下降速度が遅くなって発電制動が解除され、再び下降速度が大きくなる、という事象が繰り返されてしまい、しゃ断棹がガクガクしながら下降する事象が生じ得た。

【0005】

本発明は、停電や故障等の異常が発生した際に、上昇位置にあったしゃ断棹を一定速度で自重下降させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するための第１の発明は、
モータ出力軸を高速軸とし、しゃ断棹のしゃ断棹軸を低速軸とする複数軸で構成された減速機構部（例えば、図１のモータ出力軸３３１、しゃ断棹軸３、回転伝達機構２０）と、前記モータ出力軸を回転させて前記しゃ断棹を昇降動作させるブラシレスモータ（例えば、図１のブラシレスモータ３０）と、前記ブラシレスモータの駆動が停止されて前記しゃ断棹が所定の上昇位置または所定の下降位置に位置した際に作動して前記モータ出力軸或いは他の高速軸（以下包括して「制動用高速軸」という）の回転を制動させる非接触式の電磁ブレーキ（例えば、図１の電磁ブレーキ５０）とを具備した踏切しゃ断機において、前記ブラシレスモータに駆動電圧を印加して前記しゃ断棹を昇降動作させるモータ駆動制御装置であって、
異常時に上昇位置にあった前記しゃ断棹が自重下降する際（以下「自重下降時」と略称する）に、前記制動用高速軸の回転によって前記電磁ブレーキに発生する周期的な励磁電圧の波形信号に基づいて、前記ブラシレスモータの回転速度を一定速度となるように抑制させるダイナミックブレーキ制御回路部（例えば、図１のＤブレーキ制御回路部６６）、
を備えたモータ駆動制御装置である。

【0007】

第２の発明は、
前記ダイナミックブレーキ制御回路部は、前記自重下降時の前記制動用高速軸の回転によって前記電磁ブレーキに発生する励磁電力を電源として動作可能に構成された、
第１の発明のモータ駆動制御装置である。

【0008】

第３の発明は、
モータ出力軸を高速軸とし、しゃ断棹のしゃ断棹軸を低速軸とする複数軸で構成された減速機構部（例えば、図１のモータ出力軸３３１、しゃ断棹軸３、回転伝達機構２０）と、
前記モータ出力軸を回転させて前記しゃ断棹を昇降動作させるブラシレスモータ（例えば、図１のブラシレスモータ３０）と、
前記ブラシレスモータの駆動が停止されて前記しゃ断棹が所定の上昇位置または所定の下降位置に位置した際に作動して前記制動用高速軸の回転を制動させる非接触式の電磁ブレーキ（例えば、図１の電磁ブレーキ５０）と、
第１又は第２の発明のモータ駆動制御装置（例えば、図１のモータドライバ６０）と、
を具備した踏切しゃ断機である。

【0009】

第１又は第３の発明によれば、正常時は、しゃ断棹の昇降動作時にブラシレスモータに駆動電圧が印加されてモータ出力軸が回転する。また、昇降動作の停止時には非接触式の電磁ブレーキが作動され、制動用高速軸の回転が制動されることでしゃ断棹の昇降作動が制止・保持される。

【0010】

そして、しゃ断棹が上昇位置にあるときに停電や故障等の異常が発生すると、しゃ断棹が自重下降するが、このとき、第１又は第３の発明によれば、自重下降により制動用回転軸が回転されることで電磁ブレーキに周期的な励磁電圧の信号が発生する。この信号に基づいて、ブラシレスモータにダイナミックブレーキをかけてその回転速度が一定となるように制御される。したがって、停電や故障等の異常が発生した際に、上昇位置にあったしゃ断棹の自重下降を一定速度にすることができる。

【0011】

第２の発明によれば、異常時のしゃ断棹の自重下降によって電磁ブレーキに発生する励磁電力でダイナミックブレーキ制御回路部を動作させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】正常動作時における電力及び信号の流れを付した踏切しゃ断機の制御ブロック例を示す図。

【図2】停電時における電力及び信号の流れを付した踏切しゃ断機の制御ブロック例を示す図。

【図3】ブラシレスモータの構成例を示す模式図。

【図4】電磁ブレーキの構成例を示す模式図。

【図5】ブレーキ励磁波形変換部の信号処理過程を説明する図。

【図6】しゃ断棹の自重下降時におけるブラシレスモータのブレーキ方式例を示す図。

【図7】踏切しゃ断機の制御ブロック例の変形例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下説明する実施形態によって本発明が限定されるものではなく、本発明を適用可能な形態が以下の実施形態に限定されるものでもない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付する。

【0014】

図１および図２は、本実施形態の踏切しゃ断機１００の制御ブロックの一例を示す図であり、図１では、踏切しゃ断機１００の正常動作時であってしゃ断棹１の昇降動作時における電力及び信号の流れを、図２では、停電が発生したことによるしゃ断棹１の自重下降時における電力及び信号の流れを示している。実線矢印でその流れを示しており、図２における破線は、電力或いは信号が流れていないことを示している。また、図１及び図２においてハッチングを付したモータドライバ６０の構成要素は、図１，２に該当する動作状態（図１では正常動作時、図２では停電時）においては動作していないことを示している。

【0015】

本実施形態の踏切しゃ断機１００は、電源部１０と、モータ出力軸３３１を回転させてしゃ断棹１を昇降動作させる三相のブラシレスモータ３０と、直流のブレーキ作動信号が入力されることで作動して、しゃ断棹１を所定の上昇位置（垂直状態）又は所定の下降位置（水平状態）で保持するための非接触式の電磁ブレーキ５０と、ブラシレスモータ３０の駆動を制御するモータ駆動制御装置であるモータドライバ６０と、しゃ断棹１を上昇動作又は下降動作させるための制御入力を行うしゃ断機回路７０とを備える。

【0016】

モータ出力軸３３１の回転は、回転伝達機構２０を介してしゃ断棹１の支持軸（しゃ断棹軸）３に伝達される。具体的には、回転伝達機構２０は、複数の歯車等を有する減速機構部を構成しており、少なくとも高速軸であるモータ出力軸３３１および低速軸であるしゃ断棹軸３を備える。そして、この減速機構部によってモータ出力軸３３１の回転速度が減じて伝達され、しゃ断棹軸３を回転させる。これにより、しゃ断棹１は、ブラシレスモータ３０の回転方向に応じて下降又は上昇する。また、上昇位置にあったしゃ断棹１が停電等の異常時に自重下降する自重下降時は、減速機構部によってしゃ断棹軸３の回転力がモータ出力軸３３１に伝達され、モータ出力軸３３１を回転させる。なお、自重下降時にブラシレスモータ３０に回生電力が生じ、モータ駆動部６１を介して電源部１０に電力が供給されるが、回生電力が一定電力に満たないとモータドライバ６０を起動させることができない。

【0017】

また、回転伝達機構２０の減速機構部が有する高速軸の１つが、電磁ブレーキ５０の制動対象の軸（制動用高速軸）とされている。電磁ブレーキ５０により制動用高速軸が制動されると、伝達機構の回転伝達が制止されるため、ブラシレスモータ３０によるモータ出力軸３３１の回転やしゃ断棹軸３の回転も制止されてロック状態となる。ここで、高速軸とは、しゃ断棹軸３の回転に対して高速に回転する軸をいう。また、本実施形態では、電磁ブレーキ５０の制動用高速軸と、モータ出力軸３３１とを同軸とする。すなわち、制動用高速軸は、モータ出力軸３３１である。なお、制動用高速軸は高速軸であればよく、モータ出力軸３３１とは別の高速軸としてもよい。

【0018】

電源部１０は、しゃ断機回路７０の制御のもと、不図示の外部電源から、モータドライバ６０を介してブラシレスモータ３０へ駆動電力を供給する。また、モータドライバ６０の回路全体を動作させるための動作電源（図１中の網掛け太矢印）を供給する。これによりモータドライバ６０が起動し、しゃ断機回路７０からのしゃ断棹軸３の上昇指令又は下降指令に基づいて、ブラシレスモータ３０を駆動制御する。

【0019】

ブラシレスモータ３０は、例えばインナーロータ型の構造を有した三相駆動の電動機であり、その構造の例を概略的に図３に示す。回転子３３は、回転軸であるモータ出力軸３３１の周方向にＮ極の永久磁石とＳ極の永久磁石とが交互に配置された４極の永久磁石３３３を備え、モータ出力軸３３１を軸中心として回転する。一方、固定子３１には、１２０°毎の等角度間隔で３つのスロットが画成されており、各スロットに配置された三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のコイル３１１，３１３，３１５を備える。各相のコイル３１１，３１３，３１５は、中性点において相互に接続されている。

【0020】

電磁ブレーキ５０は、構造的にはブラシレスモータ３０と同様の回転電気機械であり、その構造の例を概略的に図４に示す。電磁ブレーキ５０において、回転子５３は、モータ出力軸３３１と同軸となる回転軸５３１と一体に構成され、４極の永久磁石５３３が回転軸５３１とともに回転するように構成されている。一方、固定子５１は、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）のスロットのうちの２相にコイル（電磁石用コイル）５１１，５１３を配置して備え、各コイル５１１，５１３を直列接続して構成される。

【0021】

この電磁ブレーキ５０の作動時は、しゃ断機回路７０からのブレーキ作動信号（ＤＣ）の入力によってコイル５１１，５１３が通電されることで固定子５１と回転子５３との間に制動力が生じ、モータ出力軸３３１の回転を非接触に制動する。一方で、電磁ブレーキ５０の解除時（ＯＦＦ）は、モータ出力軸３３１の回転に伴って回転子５３が回転することから、電磁ブレーキ５０に励磁電圧が発生する。すなわち、電磁ブレーキ５０の励磁電圧の信号は、モータ出力軸３３１の回転に相応する信号と言える。但し、発生した励磁電圧そのものは振幅が大きい交流信号であるため、本実施形態では種々の信号処理を施した上で、ブラシレスモータ３０の駆動制御に用いることとする。まず、発生した励磁電圧信号（ＡＣ）は、モータドライバ６０を構成するブレーキ励磁波形変換部６５の降圧回路部６５１に出力される。

【0022】

なお、ブラシレスモータ３０の極・相・スロットの構成は図３に例示した構成に限らない。また、電磁ブレーキ５０についても同様に、図４に例示した極・相・スロットの構成に限定されない。ブラシレスモータ３０および電磁ブレーキ５０のいずれも、極数、相数、およびスロット数を適宜選択して構成してよい。

【0023】

図１，２に戻り、モータドライバ６０は、ブラシレスモータ３０を駆動するモータ駆動部６１と、モータ駆動部６１を制御するモータ制御部６３と、昇降動作中に電磁ブレーキ５０に発生する励磁電圧波形の変化周期を検出するブレーキ励磁波形変換部６５と、励磁電圧波形の変化周期に基づきブラシレスモータ３０にダイナミックブレーキ（以下「Ｄブレーキ」と略称する）をかけるＤブレーキ制御回路部６６と、励磁電圧波形の変化周期に基づきブラシレスモータ３０の回転角（制御用回転角）を検出する回転角検出部６７とを備える。

【0024】

モータ駆動部６１は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）等を用いて構成されるいわゆるインバータ回路を有する。正常動作時であれば、電源部１０から供給される電力をモータ制御部６３の制御信号に応じた三相交流電力の駆動電力に変換してブラシレスモータ３０に供給する。また、異常時にしゃ断棹１が自重下降する際には、ブラシレスモータ３０が回生電力を発生させるが、その回生電力を、インバータ動作とは逆方向の変換動作を行って電源部１０に出力する。なお、回生電力が一定電力に満たない間は、モータドライバ６０を起動させるほどの十分な電力とはならない。そのため、図２では、モータ駆動部６１から電源部１０への矢印を破線で示し、電源部１０からモータドライバ６０への太矢印を白抜きの破線で示した。

【0025】

モータ制御部６３は、しゃ断機回路７０からの上昇指令又は下降指令を受けてブラシレスモータ３０をしゃ断棹１の上昇方向又は下降方向に駆動させ、しゃ断棹１を昇降動作させる。その際、モータ制御部６３は、回転角検出部６７が随時検出しているブラシレスモータ３０の制御用回転角を用いてブラシレスモータ３０の駆動を制御するとともに、上昇動作時であればしゃ断棹１が上昇基準位置に達したこと、下降動作時であればしゃ断棹１が下降基準位置に達したことを検知してブラシレスモータ３０の駆動を停止させる。例えば、モータ制御部６３は、検出された制御用回転角を用いてブラシレスモータ３０の回転速度制御を行う。また、制御用回転角を用い、昇降動作開始時からのブラシレスモータ３０の回転数を計数する等して上昇基準位置／下降基準位置に達したことを検知する。昇降動作を開始してから上昇基準位置／下降基準位置に達するまでのブラシレスモータ３０の回転数は既知であるため、予め設定しておくことが可能である。

【0026】

また、モータ制御部６３は、Ｄブレーキ制御回路部６６に制御信号を出力して、Ｄブレーキ制御回路部６６を動作させるか停止させるかを制御する。この制御信号は、Ｈレベル或いはＬレベルの信号であり、Ｈレベルの場合にＤブレーキ制御回路部６６を停止させる信号（以下「動作停止信号」という）となる。すなわち、正常動作時には動作停止信号が出力され、停電や故障等で信号レベルがＬレベルとなったときにＤブレーキ制御回路部６６を動作させる指示信号（以下「動作許容信号」という）が出力されることとなる。

【0027】

ブレーキ励磁波形変換部６５は、降圧回路部６５１と、整流回路部６５３と、電圧検出部６５５とを有して構成される。
降圧回路部６５１は、しゃ断棹１の昇降動作中又は自重下降時に電磁ブレーキ５０から入力される励磁電圧信号を降圧し、整流回路部６５３に出力する。また、降圧した励磁電圧信号を、Ｄブレーキ制御回路部６６の電源として出力する。

【0028】

整流回路部６５３は、降圧回路部６５１からの入力電圧信号を全波整流し、電圧検出部６５５に出力する。電圧検出部６５５は、整流回路部６５３からの入力電圧信号から後述するパルス信号を生成してＤブレーキ制御回路部６６に出力する一方、後述する論理信号を生成して回転角検出部６７に出力する。この電圧検出部６５５がＤブレーキ制御回路部６６に出力したパルス信号は自重下降時におけるブラシレスモータ３０のＤブレーキ制御に用いられ、回転角検出部６７に出力した論理信号は正常動作時におけるブラシレスモータ３０の駆動制御に用いられる。

【0029】

図５（ａ）に、励磁電圧波形の概略例を示す。また、（ａ）に示す励磁電圧波形の励磁電圧信号を降圧回路部６５１で降圧し、整流回路部６５３で整流した電圧波形を（ｂ）に、電圧検出部６５５で生成されたパルス信号を（ｃ）に、電圧検出部６５５で生成された論理信号を（ｄ）に示す。

【0030】

電磁ブレーキ５０の回転子５３はモータ出力軸３３１の回転に伴って回転することから、電磁ブレーキ５０が解除（ＯＦＦ）され、モータ出力軸３３１が回転し始めると発生する励磁電圧は、図５（ａ）に示すように、電磁ブレーキ５０の回転に合わせて周期的に変化する。したがって、励磁電圧波形を図５（ｂ）に示すように降圧・整流し、（ｃ）に示すようなパルス信号を生成することで、電磁ブレーキ５０の回転周期すなわちブラシレスモータ３０の回転周期を検出できる。なお、（ｃ）のパルス信号は、（ｂ）の電圧波形の立ち上がりを検出して所定時間幅のパルス波を発生させることで生成される。また、（ｄ）の論理信号は、（ｂ）の電圧波形を所定の閾値Ｄｔｈを境に２値の論理信号に変換することで生成される。

【0031】

図１，２に戻り、Ｄブレーキ制御回路部６６は、励磁電圧波形の変化周期から得たブラシレスモータ３０の回転周期を用いてモータ駆動部６１を制御することで、自重下降時におけるブラシレスモータ３０の回転速度を一定速度となるように抑制させるダイナミックブレーキ制御を実行する回路部である。正常動作時には、モータ制御部６３から動作停止信号が入力されるため、Ｄブレーキ制御回路部６６は動作を停止するが（図１で網掛けで示している）、停電や故障等の際は動作許容信号が入力されるため、起動することとなる（図２）。

【0032】

また、Ｄブレーキ制御回路部６６は、モータドライバ６０の動作電力より低い電力で動作可能であり、しゃ断棹１の自重降下時に降圧回路部６５１から入力される励磁電力で動作可能である。Ｄブレーキ制御回路部６６は、降圧回路部６５１から入力される励磁電圧波形を定電圧電源に変換するための定電圧回路６６１を備えている。

【0033】

Ｄブレーキ制御回路部６６の動作は、電圧検出部６５５から入力されるパルス信号をＤブレーキ制御信号としてモータ駆動部６１に出力し、ブラシレスモータ３０にＤブレーキをかける制御動作である。より具体的には、モータ駆動部６１の回路動作（スイッチング動作）を制御して、回生動作中のブラシレスモータ３０にダイナミックブレーキをかける。これにより、ブラシレスモータ３０に回転速度に比例したブレーキ力を発生させて、ブラシレスモータ３０の回転速度を一定速度となるように抑制する。なお、しゃ断棹１の自重下降に要する下降時間が希望する時間となり、目標とする回転速度となるようなデューティ比やブレーキ力を発生させるＤブレーキの制御パラメータを予め設定しておくと好適である。

【0034】

また、図５の説明に戻ると、本実施形態では、電磁ブレーキ５０において回転子５３の永久磁石５３３が４極であり、固定子５１が二相・２スロットであることから、励磁電圧波形の１回の変化周期で回転軸５３１（本実施形態ではモータ出力軸３３１）が半回転していることを示す。したがって、正常動作時におけるブラシレスモータ３０の駆動制御にあたっては、図５（ｂ）に示すように励磁電圧波形を降圧・整流した後、所定の閾値Ｄｔｈを境に（ｄ）に示すように２値の論理信号に変換することで回転軸５３１の回転を１８０°単位で検出でき、その変化周期から、回転軸５３１の回転角すなわちモータ出力軸３３１の回転角を知ることができる。

【0035】

モータ出力軸３３１（および制動対象軸である回転軸５３１）は高速軸であり、低速軸であるしゃ断棹軸３に比べて十分に高い回転比（例えば１０倍以上）である。そのため、励磁電圧波形の変化周期から判別されるモータ出力軸３３１の回転角に誤差が生じたとしても、しゃ断棹１の昇降位置が大きくずれることはなく、制御上、問題とはならない。

【0036】

また、ブラシレスモータ３０と電磁ブレーキ５０とでは、極・相・スロットの構成が異なる。そこで、正常動作時に動作する回転角検出部６７は、このブラシレスモータ３０の極・相・スロットの構成と電磁ブレーキ５０の極・相・スロットの構成との関係を用いて励磁電圧波形の変化周期を、ブラシレスモータ３０の極・相・スロットの構成に応じた変化周期に変換し、ブラシレスモータ３０の回転角を制御用回転角として検出する。

【0037】

次に、踏切しゃ断機１００の動作を説明する。先ず、停電時を例に異常時における踏切しゃ断機１００の動作を説明する。停電時においてしゃ断棹１が上昇位置にある場合、図２に示すようにしゃ断棹１を上昇位置で保持するために作動していた電磁ブレーキ５０が解除（しゃ断機回路７０から電磁ブレーキ５０への駆動電源がＯＦＦ）されることから、しゃ断棹１が自重で下降し始める。また、停電のため、モータドライバ６０への供給電力が停止されることから、モータ制御部６３は回路動作を停止し、Ｄブレーキ制御回路部６６への信号が動作許容信号（Ｌレベル信号）となる。

【0038】

しゃ断棹１が自重下降を始めると、ブレーキ励磁波形変換部６５が電磁ブレーキ５０に発生した励磁電圧を降圧してＤブレーキ制御回路部６６の電源電力をＤブレーキ制御回路部６６へ供給し始める。すると、動作許容信号が入力されているＤブレーキ制御回路部６６は回路動作を開始する。

【0039】

自重下降中、ブレーキ励磁波形変換部６５は、電磁ブレーキ５０に発生した励磁電圧波形の変化周期を随時検出し、ブラシレスモータ３０の回転周期に同期したパルス信号をＤブレーキ制御回路部６６に出力する。そのため、Ｄブレーキ制御回路部６６は、入力されたパルス信号をＤブレーキ制御信号としてモータ駆動部６１に出力して、ブラシレスモータ３０にダイナミックブレーキをかける。これにより、ブラシレスモータ３０の回転速度が一定速度となるように抑制され、しゃ断棹１は一定速度で自重下降する。

【0040】

次に、正常動作時は、踏切しゃ断機１００において設置先の踏切に列車が接近した旨の通知を外部から受けると、図１に示すように、しゃ断機回路７０の制御のもと、電源部１０がモータ電源を供給してモータドライバ６０を起動（ＯＮ）し、しゃ断棹１の下降動作を指示する下降指令を出力する。また、電磁ブレーキ５０を解除（ＯＦＦ）する。そして、モータドライバ６０においてモータ制御部６３が、下降指令に応答してブラシレスモータ３０をしゃ断棹１の下降方向に駆動させ、しゃ断棹１を下降動作させる。

【0041】

下降動作中は、ブレーキ励磁波形変換部６５が、電磁ブレーキ５０に発生した励磁電圧波形の変化周期を随時検出する。そして、回転角検出部６７が、励磁電圧波形の変化周期からブラシレスモータ３０の制御用回転角を随時検出する。モータ制御部６３は、この制御用回転角を用いてモータ駆動部６１の駆動を制御するとともに、しゃ断棹１が下降基準位置に達したことを検知してモータ駆動部６１によるブラシレスモータ３０の駆動を停止させる。その後は、しゃ断機回路７０が、モータ電源のモータドライバ６０への供給を停止するとともに、電磁ブレーキ５０を作動させてしゃ断棹１を下降位置で保持させる。

【0042】

この間、モータ制御部６３からＤブレーキ制御回路部６６へは動作停止信号（Ｈレベル）が出力されているため、Ｄブレーキ制御回路部６６は停止した状態である。

【0043】

続いて、列車が踏切を通過し終えた旨の通知を受けると、しゃ断機回路７０は、再び電源部１０からモータ電源を供給させてモータドライバ６０を起動し、しゃ断棹１の上昇動作を指示する上昇指令を出力するとともに、電磁ブレーキ５０を解除（ＯＦＦ）する。そして、モータドライバ６０においてモータ制御部６３が、上昇指令に応答してブラシレスモータ３０をしゃ断棹１の上昇方向に駆動させ、しゃ断棹１を上昇動作させる。

【0044】

上昇動作中は、ブレーキ励磁波形変換部６５が電磁ブレーキ５０に発生した励磁電圧波形の変化周期を随時検出し、回転角検出部６７が励磁電圧波形の変化周期からブラシレスモータ３０の制御用回転角を随時検出する。そして、モータ制御部６３は、制御用回転角を用いてモータ駆動部６１の駆動を制御するとともに、しゃ断棹１が上昇基準位置に達したことを検知してモータ駆動部６１によるブラシレスモータ３０の駆動を停止させる。その後は、しゃ断機回路７０が、モータ電源のモータドライバ６０への供給を停止するとともに、電磁ブレーキ５０を作動させてしゃ断棹１を上昇位置で保持させる。この間、モータ制御部６３からＤブレーキ制御回路部６６へは動作停止信号（Ｈレベル）が出力されているため、Ｄブレーキ制御回路部６６は停止した状態である。

【0045】

以上説明したように、本実施形態によれば、しゃ断棹１の自重下降時は、電磁ブレーキ５０に発生する励磁電力によってＤブレーキ制御回路部６６が動作可能となる。また、しゃ断棹１が自重下降を始めると、ブレーキ励磁波形変換部６５が、電磁ブレーキ５０に発生した励磁電圧波形の変化周期からブラシレスモータ３０の回転周期に同期したパルス信号を生成してＤブレーキ制御回路部６６に出力する。Ｄブレーキ制御回路部６６は、このパルス信号を用いてブラシレスモータ３０にダイナミックブレーキをかけることができる。これによれば、停電や故障等の異常が発生した際に、上昇位置にあったしゃ断棹１を一定速度で自重下降させることができる。

【0046】

なお、上記した実施形態では、異常時として停電が発生した場合を例示したが、踏切しゃ断機１００には、停電の他にも、故障等の何らかの異常が発生し得る。例えば、モータ制御部６３の回路に不具合が生じた場合が考えられる。踏切しゃ断機１００は、このモータ制御異常が発生した場合にも、上記した実施形態と同様にＤブレーキ制御回路部６６によるＤブレーキ制御を行う。すなわち、モータ制御異常の発生時には、Ｄブレーキ制御回路部６６へ入力される制御信号が動作許容信号（Ｌレベル信号）となるように構成されているため、停電時と同様に、故障でしゃ断棹１が自重下降する際も、ブラシレスモータ３０にダイナミックブレーキをかけることができる。

【0047】

また、しゃ断棹１が上昇位置で保持されているときに装置異常となり、電磁ブレーキ５０が解除（ＯＦＦ）される異常もある。この場合も停電時と同様に、しゃ断棹１の自重下降に対して、ダイナミックブレーキをかけることができる。

【0048】

また、しゃ断棹１の自重下降時におけるブラシレスモータ３０のダイナミックブレーキの制御方式は上述した実施形態の回路構成に限らない。図６に、ダイナミックブレーキの制御方式の例を、回路構成とともに示す。例えば、上記した実施形態で説明したような、Ｄブレーキ制御回路部６６がモータ駆動部６１を介してブラシレスモータ３０にダイナミックブレーキをかける制御方式は、図６（ａ）のＦＥＴ制御といえる。別の例として、発電制御回路を用いた発電制御方式を採用して、図６（ｂ）のように回路構成を変更してもよい。また、相関短絡制御回路を用いた短絡制御方式を採用して、図６（ｃ）のように回路構成を変更してもよい。

【0049】

また、上記した実施形態では、電磁ブレーキ５０に発生した励磁電圧波形に基づいてブラシレスモータ３０の駆動制御を行うこととして説明したが、図７に示すように、モータ出力軸３３１の回転を検出するセンサ４００を設けて、このセンサ４００の検出信号に基づいてブラシレスモータ３０の駆動制御を行うこととしてもよい。図７は、図１に対応する、変形例となる踏切しゃ断機２００の構成例を示す図である。ブラシレスモータ３０のモータ出力軸３３１の回転を検出するセンサ４００を設け、回転角検出部６７が、センサ４００の検出信号から制御用回転角を検出することとした他は、上記の実施形態の踏切しゃ断機１００の構成と同じである。

【符号の説明】

【0050】

１００ 踏切しゃ断機
１ しゃ断棹
３ しゃ断棹軸
１０ 電源部
２０ 回転伝達機構
３０ ブラシレスモータ
３１ 固定子
３１１，３１３，３１５ コイル
３３ 回転子
３３１ モータ出力軸
３３３ 永久磁石
５０ 電磁ブレーキ
５１ 固定子
５１１，５１３ コイル
５３ 回転子
６０ モータドライバ
６１ モータ駆動部
６３ モータ制御部
６５ ブレーキ励磁波形変換部
６５１ 降圧回路部
６５３ 整流回路部
６５５ 電圧検出部
６６ Ｄブレーキ制御回路部
６６１ 定電圧回路
６７ 回転角検出部
７０ しゃ断機回路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】