专利名称：电机电子制动器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于电机控制技术领域，具体涉及利用数字电路和电力控制技术实现的电机电子制动器。
背景技术：
目前，在机床制造和加工设备中三相交流电机仍大量采用电磁机械制动器，这种制动器由两部分构成电磁控制部分和两片机械摩擦片，其电磁控制部分和一片机械摩擦片需要固定在电机外壳上，另一片摩擦片直接连接在电机轴上，需要制动时，给电磁线圈通电，使两片机械摩擦片闭合，产生摩擦力，阻碍电机转动，由于采用机械摩擦片作为电机运动方向的阻力矩，摩擦片经常处于发热状态，制动频繁时磨损严重，从而造成使用费用高，使用寿命短，同时安装时需要固定在电机上，安装不方便。
实用新型内容针对上述已有技术存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种新型的电机电子制动器。
根据本实用新型的一个方案，一种电机电子制动器，包括电源电路、控制电路部分、可控硅整流电路；所述控制电路部分包括允许指令输入电路连接电机运转接触器的常开触点，当电机启动运转时，提供允许指令信号，控制触发电路翻转；制动指令输入电路当电机停止运转时，接收外部的制动指令电路提供的制动指令信号，向开关电路发送制动指令信号；触发电路接收编码控制电路提供的复位信号和允许指令输入电路提供的允许指令信号，控制开关电路；开关电路接收制动指令输入电路和触发电路的控制信号，控制延时电路工作；延时电路受制动时间设置开关和开关电路控制，生成制动延时时间；制动时间设置开关采用拨码开关对延时电路的电阻值进行设置，从而改变制动时间；继电器控制电路接收延时电路输出的控制信号，放大后直接驱动继电器工作，由继电器控制可控硅整流电路的互锁触点；编码控制电路接收延时电路输出的控制信号，控制编码电路工作，同时提供复位信号给触发电路；编码电路接收编码控制电路的控制信号，对交流半波进行编码，形成一个与同步取样电路输出的同步信号同步的标准时基，输出到译码电路；译码电路接收编码电路的标准时基信号，译码后通过制动电流设置开关输出给可控硅触发电路；制动电流设置开关采用拨码开关对译码电路输出的信号大小进行控制，从而控制制动电流的大小；可控硅触发电路通过制动电流设置开关对译码电路输出的信号进行隔离、整形，输出到可控硅整流电路；
同步取样电路同步取样电路的输入端接380V电源，对交流380V电源进行同步取样，作为编码电路的时基脉冲的标准同步点；所述可控硅整流电路受可控硅触发电路的控制，当可控硅被触发后，输出直流的制动电流，通过继电器的互锁触点，将直流的制动电流输入到电机绕组。
根据本实用新型的一个优选方案，所述译码电路是BCD-十进制译码器145。
根据本实用新型的一个优选方案，所述同步取样电路由整流桥、稳压管D8、三极管Q7、光电耦合器以及电阻R10、R 35、R21、R19、R22和电容C5组成，所述整流桥的输入端通过电阻R35接380V电源，整流桥的输出端并联稳压管D8，并通过电阻R10与光电耦合器的输入端连接，光电耦合器的输出端通过电阻R19接三极管Q7的基极并通过电容C5接地，三极管Q7的发射极通过电阻R22接直流电源电压，三极管Q7的集电极接编码电路，同时光电耦合器的输出端通过电阻R21接直流电源电压。
根据本实用新型的一个优选方案，允许指令输入电路由光电耦合器、电阻R6组成，所述光电耦合器的输入端连接电机运转接触器的常开触点并通过电阻R6接直流电源电压，所述光电耦合器的输出端接触发电路。
根据本实用新型的一个优选方案，所述触发电路包括时基集成电路556。
根据本实用新型的一个优选方案，所述时基集成电路556的阀值端、放电端接地，时基集成电路556的控制端通过电容C1接地、时基集成电路556的触发端通过电阻R12接电源电压，同时时基集成电路556的触发端与电容C8相连，电容C8的另一端与允许指令输入电路的输出端相连并通过电阻R3与直流电源电压相连，时基集成电路556的复位端通过电容C3接地并通过电阻R1接直流电源电压，同时与二极管D5的正极相连，二极管D5的负极接编码控制电路，时基集成电路556的输出端接开关电路。
根据本实用新型的一个优选方案，所述编码电路包括四与非门、二个双重4位十进制计数器390。
根据本实用新型的一个优选方案，所述延时电路包括时基集成电路556。
根据本实用新型的一个优选方案，所述四与非门是74LS00。
本实用新型所述的电机电子制动器利用电力控制技术和数字电路实现了对交流电机的快速制动，不需要和电机主轴机械连接，利用在制动时对电机绕组注入直流电流，产生一种固定的磁场，该磁场与转子中的感应磁场相作用形成了阻碍转子制动的制动力矩，通过调整制动电流可以控制制动转矩的大小，以适应不同的负载情况；通过拨码开关对制动时间和制动电流进行设置，从而实现最佳的制动效果，同时该实用新型具有对允许信号进行设置功能，避免了空刹现象，具有寿命长，运行可靠，成本低的优点，可广泛应用于各种交流电机的制动，替换传统的机械式制动器。
图1是本实用新型所述的电机电子制动器的原理方框图。
图2是本实用新型所述的电机电子制动器的控制电路部分的电路图。
图3是本实用新型所述的电机电子制动器的可控硅整流电路的电路图。
图4是本实用新型所述的电机电子制动器的工作接线图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型所述的电机电子制动器，包括电源电路、控制电路部分、可控硅整流电路11；所述控制电路部分包括允许指令输入电路1、制动指令输入电路2、触发电路3、开关电路4、延时电路5、制动时间设置开关SW1、继电器控制电路6、编码控制电路7、编码电路8、译码电路9、制动电流设置开关SW2、可控硅触发电路10、同步取样电路12。
将允许指令输入电路1连接电机运转接触器的常开触点，当电机启动运转时提供允许指令信号给触发电路3；触发电路3的输出端连接开关电路4并控制其“封锁”或“开放”；将制动指令输入电路2连接外部的制动指令电路，当电机停止运转时，接收制动指令电路提供的制动指令信号并发送制动指令信号给开关电路4；开关电路4的输出端连接延时电路5的输入端，延时电路5的输出连接继电器控制电路6和编码控制电路7的输入，同时，延时电路5受制动时间设置开关SW1的控制，编码控制电路7的输出连接编码电路8的输入，同时编码控制电路7向触发电路3发出复位信号，编码电路8的输出连接译码电路9的输入，同时编码电路8受同步取样电路12控制，同步取样电路12外接380V电源，译码电路9的输出通过制动电流设置开关SW2连接可控硅触发电路10，可控硅触发电路10连接可控硅整流电路11的控制端，可控硅整流电路11通过继电器J1的互锁触点CJ1接电机绕组。
参见图2、图3和图4，允许指令输入电路1，由光电耦合器U5、电阻R6组成，将光电耦合器U5的输入端连接电机运转接触器的常开触点B1、B2端，当电机启动运转时接收允许指令信号，通过光电耦合器U5，向触发电路3发送允许指令信号，控制触发电路翻转；制动指令输入电路2，由光电耦合器U4、电阻R7组成，将光电耦合器U4的输入端连接外部的制动指令电路的N1、N2端，当电机停止运转时，接收外部的制动指令电路提供的制动指令信号，向开关电路4发送制动指令信号；
触发电路3，接收编码控制电路7提供的复位信号和允许指令输入电路1提供的允许指令信号控制开关电路4；所述触发电路3由时基集成电路U1A、电阻R3、R1、R12，电容C1、C3、C8，二极管D5组成；开关电路4，接收制动指令输入电路2和触发电路3的控制信号，控制延时电路5工作；所述开关电路4由三极管Q1、Q2、Q3、二极管D2、D3、D1、电阻R14、R4、R15、R17、R23等组成；制动时间设置开关SW1，采用拨码开关对延时电路5的电阻值进行设置，从而改变制动时间；延时电路5，受制动时间设置开关SW1和开关电路4控制，生成制动延时时间；所述延时电路5由集成电路U1B、电容C2、C4、C7、电阻R2、电阻R29至电阻R33组成；继电器控制电路6，接收延时电路5输出的控制信号，放大后直接驱动继电器J1工作，由继电器J1控制可控硅整流电路11的互锁触点CJ1、CJ2；所述继电器控制电路6由三极管Q5、电阻R5、R20、二极管D4、继电器J1组成；编码控制电路7，接收延时电路5输出的控制信号，控制编码电路8工作，同时提供复位信号给触发电路3；所述编码控制电路7由三极管Q4、Q6、电阻R16、R18组成；编码电路8，接收编码控制电路7的控制信号，对交流半波进行编码，形成一个与同步取样电路12输出的同步信号同步的标准时基，输出到译码电路9；所述编码电路8由与非门U8A、U8B、U8C、U8D、分频器U9A、U9B、U10A、电阻R11、R24、R9、电容C9、C10组成；译码电路9，接收编码电路8的标准时基信号，译码后通过制动电流设置开关SW2输出给可控硅触发电路10；所述译码电路9由集成电路U11组成；制动电流设置开关SW2，采用拨码开关对译码电路9输出的信号大小进行控制，从而控制制动电流的大小。
可控硅触发电路10，通过制动电流设置开关(SW2)对译码电路(9)输出的信号进行隔离、整形，输出到可控硅整流电路(11)；所述可控硅触发电路10由光电耦合器U6、U7、二极管D6、D7、电阻R25至R28、R38、R39、R36、R18、R34以及电容C11至C14组成；同步取样电路12，对交流380V电源进行同步取样，作为编码电路的时基脉冲的标准同步点；所述同步取样电路12由整流桥U3、稳压管D8、三极管Q7、光电耦合器U14以及电阻R10、R35、R21、R19、R22和电容C5组成；可控硅整流电路11，受可控硅触发电路10的控制，当可控硅被触发后，输出直流的制动电流，通过继电器J1的互锁触点CJ1，将直流的制动电流输入到电机绕组；所述可控硅整流电路11，由二极管D101、D102、可控硅SCR1、SCR2、继电器J1的互锁触点CJ1、CJ2组成。
根据本实用新型的一个优选方案，所述译码电路9是BCD-十进制译码器145。
根据本实用新型的一个优选方案，所述同步取样电路12由整流桥U3、稳压管D8、三极管Q7、光电耦合器U14以及电阻R10、R35、R21、R19、R22和电容C5组成，所述整流桥U3的输入端通过电阻R35接380V电源，整流桥U3的输出端并联稳压管D8，并通过电阻R10与光电耦合器U14的输入端连接，光电耦合器U14的输出端通过电阻R19接三极管Q7的基极并通过电容C5接地，三极管Q7的发射极通过电阻R22接直流电源电压，三极管Q7的集电极接编码电路8，同时光电耦合器U14的输出端通过电阻R21接直流电源电压。
根据本实用新型的一个优选方案，允许指令输入电路1由光电耦合器U5、电阻R6组成，所述光电耦合器U5的输入端连接电机运转接触器的常开触点B1、B2并通过电阻R6接直流电源电压，所述光电耦合器U5的输出端接触发电路3。
根据本实用新型的一个优选方案，所述触发电路3包括时基集成电路556。
根据本实用新型的一个优选方案，所述时基集成电路556的阀值端1脚、放电端2脚接地，时基集成电路556的控制端3脚通过电容C1接地、时基集成电路556的触发端6脚通过电阻R12接电源电压，同时基集成电路556的触发端与电容C8相连，电容C8的另一端与允许指令输入电路1的输出端相连并通过电阻R3与直流电源电压相连，时基集成电路556的复位端4脚通过电容C3接地并通过电阻R1接直流电源电压，同时与二极管D5的正极相连，二极管D5的负极接编码控制电路7，时基集成电路556的输出端5脚接开关电路4。
根据本实用新型的一个优选方案，所述编码电路8包括四与非门U8A、U8B、U8C、U8D、二个双重4位十进制计数器390 U9A、U9B、U10A。
根据本实用新型的一个优选方案，所述延时电路5包括时基集成电路556。
根据本实用新型的一个优选方案，所述四与非门U8A、U8B、U8C、U8D是74LS00。
将主电机运转接触器的常开触点B1、B2接电机电子制动器的允许指令输入电路1中，外部的制动指令电路的N1、N2端接电机电子制动器的制动指令输入电路2，当电路通电时，由于电容C3、C4的延时作用，触发电路3的集成电路U1A即时基集成电路556的输出脚5为低电平“0”，编码控制电路7中的三极管Q6的集电极输出为“0”电平，编码电路8中的与非门U8D被封锁，延时电路5中的集成电路U1B即时基集成电路556的输出脚9为“0”电平，延时电路5不工作，电路处于等待状态。当电机启动运转时，主电机运转接触器的常开触点B1、B2端接通，通过光电耦合器U5使集成电路U1A即时基集成电路556翻转，5脚输出为高电平“1”，开关电路中4的三极管Q2导通，三极管Q3导通，黄灯亮，表示电路处于允许状态，当电机停止运转时，外部的制动指令电路输出一个制动指令信号，N1、N2端接通，制动指令信号通过光电耦合器U4使开关控制电路3中三极管Q1、Q2导通，并触发延时电路5的集成电路U1B工作，即时基集成电路556的9脚输出高电平“1”，继电器控制电路6中的三极管Q5导通，继电器J1闭合，触点CJ1闭合，触点CJ2断开，制动电流输出到主电机的绕组上，同时，编码控制电路7的三极管Q4、Q6导通，当三极管Q4导通后，通过二极管D5使集成电路U1A即时基集成电路556的4脚为低电平，U1A被强制复位，U1A的5脚输出低电平“0”，三极管Q2、Q3关闭，黄灯熄灭，制动指令信号无法再通过开关电路，只有当电机重新启动后，在B1、B2端重新输入允许指令信号，通过光电耦合器U5使集成电路U1A即时基集成电路556的5脚输出高电平“1”，开关电路中的三极管Q2、Q3才被重新打开，由此保证了电机每启动一次，电子制动器只制动一次，解决了由于数控系统在复位时产生无效制动指令而带来的“空刹车”现象；当三极管Q6导通后，编码电路8中的与非门U8D被打开，输出的时基脉冲经集成电路U9A、U9B、U10A即二个双重4位十进制计数器390同步处理后，将时基信号送到译码电路9即BCD-十进制译码器145，再经制动电流设置开关SW2驱动可控硅触发电路10中的光电耦合器U6、U7，时基脉冲经整形后控制可控硅SCR1、SCR2导通，输出直流的制动电流，通过继电器J1的触点CJ1，将直流制动电流输入到电机绕组；调整拨码开关SW2，可以调整制动电流的大小。当制动时间到后，延时电路中的集成电路U1B复位，集成电路U1B的9脚输出低电平“0”，一方面使三极管Q5截止，继电器J1复位，触点CJ1断开，触点CJ2闭合，另一方面，三极管Q4关断、Q6关端，编码电路8中的与非门U8D被关闭，制动电流停止输出，回路又回到等待状态，调整拨码开关SW1，可以调整制动时间。
权利要求1.一种电机电子制动器，包括电源电路、控制电路部分、可控硅整流电路(11)；其特征在于所述控制电路部分包括允许指令输入电路(1)连接电机运转接触器的常开触点，当电机启动运转时，提供允许指令信号，控制触发电路(3)翻转；制动指令输入电路(2)当电机停止运转时，接收外部的制动指令电路提供的制动指令信号，向开关电路(4)发送制动指令信号；触发电路(3)接收编码控制电路(7)提供的复位信号和允许指令输入电路(1)提供的允许指令信号，控制开关电路(4)；开关电路(4)接收制动指令输入电路(2)和触发电路(3)的控制信号，控制延时电路(5)工作；延时电路(5)受制动时间设置开关(SW1)和开关电路(4)控制，生成制动延时时间；制动时间设置开关(SW1)采用拨码开关对延时电路(5)的电阻值进行设置，从而改变制动时间；继电器控制电路(6)接收延时电路(5)输出的控制信号，放大后直接驱动继电器(J1)工作，由继电器(J1)控制可控硅整流电路(11)的互锁触点(CJ1、CJ2)；编码控制电路(7)接收延时电路(5)输出的控制信号，控制编码电路(8)工作，同时提供复位信号给触发电路(3)；编码电路(8)接收编码控制电路(7)的控制信号，对交流半波进行编码，形成一个与同步取样电路(12)输出的同步信号同步的标准时基，输出到译码电路(9)；译码电路(9)接收编码电路(8)的标准时基信号，译码后通过制动电流设置开关(SW2)输出给可控硅触发电路(10)；制动电流设置开关(SW2)采用拨码开关对译码电路(9)输出的信号大小进行控制，从而控制制动电流的大小；可控硅触发电路(10)通过制动电流设置开关(SW2)对译码电路(9)输出的信号进行隔离、整形，输出到可控硅整流电路(11)；同步取样电路(12)同步取样电路(12)的输入端接380V电源，对交流380V电源进行同步取样，作为编码电路(8)的时基脉冲的标准同步点；所述可控硅整流电路(11)受可控硅触发电路(10)的控制，当可控硅被触发后，输出直流制动电流，通过继电器(J1)的互锁触点(CJ1)，将直流的制动电流输入到电机绕组。
2根据权利要求1所述的电机电子制动器，其特征在于所述译码电路(9)是BCD-十进制译码器145。
3.根据权利要求1所述的电机电子制动器，其特征在于所述同步取样电路(12)由整流桥(U3)、稳压管D8、三极管Q7、光电耦合器(U14)以及电阻R10、R35、R21、R19、R22和电容C5组成，所述整流桥(U3)的输入端通过电阻R35接380V电源，整流桥(U3)的输出端并联稳压管D8，并通过电阻R10与光电耦合器(U14)的输入端连接，光电耦合器(U14)的输出端通过电阻R19接三极管Q7的基极并通过电容C5接地，三极管Q7的发射极通过电阻R22接直流电源电压，三极管Q7的集电极接编码电路(8)，同时光电耦合器(U14)的输出端通过电阻R21接直流电源电压。
4.根据权利要求1或2或3所述的电机电子制动器，其特征在于允许指令输入电路(1)由光电耦合器(U5)、电阻R6组成，所述光电耦合器(U5)的输入端连接电机运转接触器的常开触点(B1、B2)并通过电阻R6接直流电源电压(12V)，所述光电耦合器(U5)的输出端接触发电路(3)。
5.根据权利要求1或2或3所述的电机电子制动器，其特征在于所述触发电路(3)包括时基集成电路556(U1A)。
6.根据权利要求5所述的电机电子制动器，其特征在于所述时基集成电路556的阀值端(1脚)、放电端(2脚)接地，时基集成电路556的控制端(3脚)通过电容C1接地、时基集成电路556的触发端(6脚)通过电阻R12接电源电压，同时时基集成电路556的触发端(6脚)与电容C8相连，电容C8的另一端与允许指令输入电路(1)的输出端相连并通过电阻R3与直流电源电压相连，时基集成电路556的复位端(4脚)通过电容C3接地并通过电阻R1接直流电源电压，同时与二极管D5的正极相连，二极管D5的负极接编码控制电路(7)，时基集成电路556的输出端(5脚)接开关电路(4)。
7.根据权利要求1或2或3所述的电机电子制动器，其特征在于所述编码电路(8)包括四与非门(U8A、U8B、U8C、U8D)、二个双重4位十进制计数器390(U9A、U9B、U10A)。
8.根据权利要求1或2或3所述的电机电子制动器，其特征在于所述延时电路(5)包括时基集成电路556(U1B)。
9.根据权利要求7所述的电机电子制动器，其特征在于所述四与非门(U8A、U8B、U8C、U8D)是74LS00。
专利摘要一种电机电子制动器，包括电源电路、控制电路部分、可控硅整流电路；所述控制电路部分包括允许指令输入电路(1)、制动指令输入电路(2)、触发电路(3)、开关电路(4)、延时电路(5)、制动时间设置开关(SW1)、继电器控制电路(6)、编码控制电路(7)、编码电路(8)、译码电路(9)、制动电流设置开关(SW2)、可控硅触发电路(10)、同步取样电路(12)；该实用新型实现了对交流电机的快速制动，具有对允许信号进行设置功能，避免了空刹现象，具有寿命长，运行可靠，成本低的优点，可广泛应用于各种交流电机的制动，替换传统的机械式制动器。
文档编号H02P3/18GK2779720SQ20052000911
公开日2006年5月10日 申请日期2005年4月6日 优先权日2005年4月6日
发明者宁宏宇 申请人:宁宏宇