直流电动机的控制装置与换向电子系统之间的接口设置的制作方法

本实用新型涉及一种用于调节直流电动机尤其是通风机的直流电动机的换向电子系统的接口。

背景技术：

转数可调的无刷式直流电动机在工业中得到了多方面的应用，例如在现代燃气加热设备的转数可改变的助燃风机中。这种风机的控制由控制电子系统通常通过标准化的pwm接口进行，所述控制电子系统在所述接口内产生pwm信号，所述信号通常对应于所述风机的所期望的电动机功率，例如占空因数为10％的pwm信号意味着电动机功率为最大电动机功率的10％。同时，可根据所述控制电子系统的要求来控制所需要的占空度。

所述控制电子系统在此通过接口与所述换向电子系统相连接，以便所述ec电动机的换向。通常，出于防护的原因，在所述控制电子系统与所述换向电子系统之间，通常设置电流隔离。其中，所述电流隔离可在输入侧被布置在所述换向电子系统的接口区域内。所述pwm信号在这样一种电流隔离后由被集成在ec电动机内的电子系统进行识别，并且由所述电动机换向电子系统通过驱动模块被转换成用于电动机绕组的控制信号。

根据电动机上的各种负荷，针对所获得的信号，调节特定的转数，所述转数通常通过霍尔传感器来测得并且越过(另外的)电流隔离被传输给所述控制设备。所述控制设备对这一由所述换向电子系统的所述霍尔传感器所获得的转数信息进行分析，在与额定值有差异的情况下进行pwm信号的调适。

由于多种多样的应用的数量众多，要尝试能够通过标准化的pwm接口实现所述电动机的所述控制。对此，所述换向电子系统通常直接以集成的方式位于所述电动机上。但这意味着，在电动机功率不同的情况下，所述换向电子系统的相对应的电子零部件各不相同。如果另外再观察制造商和使用者的情况，那么就是这种情况，即：电动机制造商在电动机方面提供了具有针对所述控制电子系统的接口的换向电子系统。所述控制电子系统又是在客户方面或者由第三方、但通常不是由所述电动机制造商来实现的。因此，例如锅炉控制的制造商就为通风机的所述电动机的所述换向电子系统提供在加热锅炉内所使用的控制。由此形成所述电动机方面的换向电子系统与所述使用者方面的控制电子系统之间的接口。如果例如根据锅炉类型对于所述通风机而言预先给定额定值信号作为pwm信号，所述电动机制造商就必须将这一信号转换成相应的转数。

为了覆盖所述组合可行方案的多样性，在所述控制系统内就存在多种双重功能。无论是所述客户方面的应用控制(例如锅炉)，还是所述电动机方面的换向电子系统，都必需供电装置和电源滤波器，以便避免电力干扰(例如由于集电极快速切换到电感负荷而产生的辐射干扰)，或者以便防止所述每个电子系统受到干扰影响。为了准确的pwm控制，需要快速的光耦合器，以便确保所述脉冲宽度的高分辨率。

因此，所述控制装置总体来说并不是最优的，也是价格昂贵的。

另外一个不足在于，在包括有被集成在电动机上的换向电子系统的实施方式中，用于所述电源电压和控制信号的连接电线会由于其重量和其刚性而给所述电动机的减震器增加负荷，并且影响振动性质。

因此，将值得期望的是，减少控制设备与所述换向电子系统之间的连接线路，以及降低在所述控制电子系统和换向电子系统内所必需的零部件的成本。另外将值得期望的是，这样来为具有不同(电力)功率的通风机简化变量管理，以便不要求所述控制电子系统的任何使用者方面的适配。

一种显而易见的技术解决方案原本在于将例如通风机的电动机的换向电子系统的所有电子功能直接完全集成到应用方面的控制电子系统中。但这对于具有集成式换向电子系统的ec电动机而言正好是所不期望的。

另外不利的是这种情况，即：那么就必须由所述控制电子系统向所述电动机传输快速的切换信号，所述切换信号尤其是在线路长的情况下可能由于所述线路长度发送辐射干扰，从而必须采取成本高昂的抗干扰措施和emc防护措施。此外，所述控制电子系统为此将必须与所述每个电动机、例如与所述电动机的电力消耗相适应。因此，在所述应用方面的控制设备上，就产生了高差异化，这是所不期望且成本高昂的。

技术实现要素：

因此，本实用新型的根本目的是，要克服上面所提到的不足，提出一种优化的且有所改进的位于ec电动机的控制电子系统与换向电子系统之间的接口，所述接口能够实现高度的灵活性。

上述目的根据本实用新型通过下文所述的特点得以实现。

本实用新型的基本思想在于所述控制设备与电动机电子系统之间的接口，在其中，尤其是控制设备与电动机电子系统之间的电流隔离被这样布置，使得所述接口的全部连接线路仅仅处在一种电压电势上，此外，所述电动机电子系统的所述控制电子系统与换向电子系统的功能分配这样来进行，使得仅仅必须传输缓慢的信号(对于所述转数的额定值信号)。缓慢的信号在本实用新型的定义中指的是这些信号，其至少8倍、优选10倍处在所述pwm信号的传输速度以下(例如额定值信号2khz以及pwm信号200khz)。

根据本实用新型，为此提出了一种接口，包括在ec电动机的控制电子系统与电动机电子系统之间的多个接口连接，其中，所述控制电子系统的所述供电装置作为被整流的电源电压通过所述接口的所述接口连接被导入所述电动机电子系统，并且所述多个接口连接在所述控制电子系统与所述电动机电子系统之间处在共同的电压电势上。

此外，有利地规定了，所有或者至少用于直流电供电的所述接口连接和用于传输额定值信号的所述连接线路均属于处在共同的电压电势上的所述接口连接。

根据本实用新型的一种有利的实施方式，仅仅所述控制电子系统具有电源电压接口，而同时所述电动机控制装置则通过所述接口被供以所必需的电压。

此外优选一种实施方式，在其中，所述控制电子系统通过整流器为电动机电子系统提供被整流的电压、优选被过滤且被筛选的直流电压。为此，所述接口提供了用于基准电势和直流电压电势的两种连接。

在此，有利地规定了，一个接口连接提供所述电动机电子系统的所述基准电势，所述基准电势是在所述整流器的输出端上由在电源电压接口上接入的电源电压所构成的。通过这种措施，已经就可节省成本高昂的开关电源或者额外的整流器。

此外，在本实用新型的一种优选的设计中规定，所述基准电势要通过所述接口的所述接口连接导入所述电动机电子系统的驱动模块，这能够实现一种非常紧凑且成本有利的解决方案。

根据本实用新型的一种有利的实施方式规定了，所述控制电子系统另外具有优选被设计为光耦合器的电流隔离装置，由所述一个用于传输额定值信号以便所述转数调节的接口连接导向所述电动机电子系统。在此非常有利的是，如果一个或多个上述的用于传输额定值信号以便所述转数调节的接口连接被设计为双向的连接，以便将所识别到的所述电动机的所述转数的实际值信号由所述电动机电子系统通过所述同样的连接传输给所述控制电子系统。分别根据所述额定值信号和实际值信号的信号处理，可实现同步的数据通信。

此外有利地规定了，如果之前所提到的双向设置的接口连接被设计为用于所述额定值信号直接传输给所述电动机控制装置的换向电子系统。通过这种方式，所述额定值信号例如可通过所述光耦合器被输出给所提到的双向的连接线路，并且通过所述接口被直接导入所述换向电子系统，所述换向电子系统将所述信号进行处理以便整流并且通过驱动模块作为控制信号被导入所述电动机。

使用本实用新型的思想实现了一种空间上和功能上的划分，由此所述控制电子系统和所述电动机电子系统被布置在空间上相互之间完全隔离的印刷电路板上，并且仅通过所述接口相互之间以电气的方式以及以信号技术的方式相连接，但可访问或者使用共同的系统源。

附图说明

本实用新型的其他有利的扩展在上文中说明，下面结合对本实用新型的优选实施方式的说明依照附图来详细说明。

其中：

图1为由现有技术已知的示意性电路装置，包括外部的控制装置、接口和电动机控制装置；以及

图2为根据本实用新型的电路装置，包括外部的控制装置、接口和电动机控制装置。

具体实施方式

下面参照图1和图2进一步阐述本实用新型。

图1示出了一种由现有技术已知的示意性的电路装置，包括外部的控制电子系统1、接口10和用于通风机的ec电动机8的电动机控制系统2。

在所述控制电子系统1内，传统地产生pwm信号，并通过所述连接线路45在电流隔离61后由被集成在通风机内的电动机电子系统2进行识别，由所述电动机换向电子系统62通过电动机驱动器(驱动模块)7转换成用于所述电动机8的控制信号71。

根据所述通风机的各种负荷，产生转数，所述转数通常通过霍尔传感器9测得并且经过电流隔离63通过所述接口10、更确切地说通过所述连接线路46被传输给所述控制电子系统1。所述控制设备对这一转数信息进行分析。

在如图1的所述装置中，不仅所述外部的控制电子系统1具有电源电压接口30，所述电动机电子系统2页具有电源电压接口50。在所述电动机控制系统2内设置电流隔离61和第二电流隔离63。所述电流隔离61用于隔离由所述控制电子系统1通向所述电动机控制装置2的传输路段，需要所述第二电流隔离63来隔离向所述控制电子系统1传输转数的传输路段。此外，所述控制电子系统1提供内部的供电电压31，这一供电电压在所述电压转换器4的输入端上被馈入。类似地，所述电压转换器51提供了所述电动机换向电子系统的内部供电电压52。

所述调节电子系统4借助所述转数调节器42通过驱动级44由所述额定转数41产生所述pwm信号，用于所述电动机8的转数调节。所述调节电子系统4另外通过所述返回线路46获得了所述实际转数。为此设置转数传感器9(霍尔传感器)。

与此相对，图2示出了根据本实用新型的电路装置的一种实施方式，同样包括外部控制装置1、接口10和电动机控制装置2。附图中同样的标记表示结构上或者功能上相同的特征。如图所示，这种装置在所述控制电子系统1上仅必需电源接口30。

所述接口10包括多个在所述控制电子系统1与电动机电子系统2之间的接口连接32、35、45、46，其中，所述控制电子系统1的所述电压供电装置作为整流的电源电压通过所述接口连接32被导入所述电动机电子系统2。相对于所述接口连接35上的基准电势(在此为0v)而言，在所述控制电子系统1与所述电动机电子系统2之间的所述接口连接32、45、46处于共同的相对的电压电势上。此外，这样设置的装置由此还仅需要一个电流的隔离装置。

纯粹通过所述控制信号44和47的在调节电子系统4与所述电源电压所连接的通风机电子系统2之间的所述电流隔离额外地容许用于所述电动机换向电子系统6的价格低的(因为电流隔离那么就并不需要)、内部的电压供电装置55。

在图2中，所述pwm信号线路用标记45来表示，所述转数信号线路用标记46来表示。

由现有技术已知具有转数反馈的pwm信号在示例性的根据本实用新型的如图2的实施例中被所述调节电子系统4与电动机换向电子系统6之间的通信接口(连接装置45、46)所替代，其不仅以数字的方式传输了所述转数额定值，也传输了所述电动机8的转数传感器9的实际值。因为不再必须连续地传输具有陡边的pwm信号，而是仅需传输转数额定值，且该额定值由所述换向电子系统6通过所述电动机驱动器7直接转换成用于所述电动机8的控制信号71，这就可传输比较缓慢的信号。这也使得能够使用更加缓慢的、价格更低的光耦合器用于所述电流隔离。其中，用于通信接口的连接装置35上的电压基准与用于连接装置32处的整流电源电压的电压基准是相同的。以使得通信信号受电源电压限制的方式进行电隔离，也就是说，可以通过与用来传输电动机电子系统2的供电电压的电缆相同的电缆来传输通信信号。低压信号与电源电压信号不会混在一起，由此，通信只需要一条附加连接线。