用于电动力学地制动通用马达的方法和装置制造方法
【专利摘要】一种用于电动力学地制动通用马达的方法，其在制动运行期间具有以下步骤：-持续求取所述通用马达的转速；-借助于半导体开关使所述通用马达的电枢暂时地、周期性地短路，其中，借助于调节装置如此调节所述半导体开关的点火角度，使得所述转速以最小的偏差来适配于额定转速变化曲线的转速。
【专利说明】用于电动力学地制动通用马达的方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于电动力学地制动通用马达的方法和装置。
【背景技术】
[0002]用于电动力学地制动通用马达的方法例如在WO 2011/076827已知。缺点是:在此公开的方法不适配于由于外部影响(例如磨损、老化、不同的工具或者不同的公差)造成的、通用马达转速的变化。所述变化可能会导致不同的制动时间和/或所述通用马达集电器的提闻的负载。
【发明内容】
[0003]因此，本发明的任务提出一种用于电动力学地制动通用马达的经改善的方法。
[0004]根据第一方面，所述任务以一种用于电动力学地制动通用马达的方法解决，该方法在制动运行期间具有以下步骤:
[0005]-持续地求取所述通用马达的转速；
[0006]-借助于半导体开关使所述通用马达的电枢暂时地、周期性地短路，其中，借助于调节装置如此调节所述半导体开关的点火角度，使得所述转速以最小的偏差来适配于额定转速变化曲线的转速。
[0007]根据本发明的方法的优点在于:通过点火角度与相应的当前转速的适配可以大大均匀地构建所述通用马达的制动过程。此外，通过不期望的感应电流所造成的电枢负载显著地减少，这能够有利地提高所述通用马达的运行时间。其结果是:在制动过程中可以有利地考虑所述通用马达个别的运行状态。
[0008]所述方法的一个优选的实施方式规定了，根据偏差使定义的点火角度与经调整的点火角度相加或者相减。因此能够有利地定义这样的调节余量:借助于所述调节余量能够在电动力学地制动运行中相应地考虑到超出或者低于所述额定转速。
[0009]所述方法的一个优选的改进方案规定了，额定转速变化曲线考虑到所述通用马达的最大负载。通过这种方式和方法能够使通用马达的较小的负载被安全地操控成最大负载。因此，有利地提高了对于所述通用马达的安全等级。
[0010]所述方法的一个优选的改进方案规定了，所述最大负载对于所述通用马达具有最大额定转速和最大惯性矩。因此，所述通用马达的负载状况尽可能地以最坏情况的意义构造。
[0011]根据本发明的方法的一个改进方案规定了，对于所述偏差超过定义的值的这种情况下，半导体开关的点火角度根据所述点火角度与所述通用马达的额定转速的指示式对应关系来调整，其中，根据索引获取所述对应关系中的点火角度。有利的是，因此也可以通过半导体开关的点火角度相应大的变化来考虑到通用马达在制动运行期间通常由外部引起的、转速大的变化。
[0012]所述方法的改进方案规定了，所述对应关系构造为表格或者直线逼近。因此，所述对应关系能够有利地以不同的技术方式来实现。
[0013]根据另一方面，所述任务通过一种用于电动力学地制动通用马达的装置解决，其具有:
[0014]-转速传感器，用于持续地求取所述通用马达的转速；
[0015]-半导体开关，利用该半导体开关使所述通用马达的电枢暂时地、周期性地短路以制动所述通用马达，其中，借助于设置在控制装置中的调节装置如此调节所述半导体开关的点火角度，使得所述转速以最小的偏差来适配于额定转速变化曲线的转速。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]接下来，依据多个附图详细地阐述本发明的其它特征和优点。在此，所有描述的或者示出的特征本身或以任意组合形成本发明的主题，与专利权利要求中或者其回引中对这些特征的总结无关，也与说明书中或附图中对这些特征的表达、描述无关。这些附图主要设想用于对本发明重要的原理进行阐述。
[0017]在附图中示出:
[0018]图1:用于通用马达的电动力学地制动装置的原理电路图，利用该电动力学地制动装置能够实施根据本发明的方法；
[0019]图2:通用马达在传统的电动力学地制动运行中的特征值的时间变化曲线的示意图；和
[0020]图3:通用马达在根据本发明的电动力学地制动运行中的特征值的时间变化曲线的示意图。
【具体实施方式】
[0021]图1示出了用于电通用马达的电动力学地制动装置的原理电路图，利用该电动力学地制动装置能够实施根据本发明的方法。所述装置基本上对应于WO 2011/076827中所公开的组件之一，该组件也在该文献中被详细地描述。电子控制装置5例如可以构造成微控制器电路。在电子控制装置5内部，优选软件技术式地构造有调节装置。借助于电子控制装置5可以执行对半导体开关I’的点火角度在调节技术上的适配，其中，所述适配的作用原理进一步参照图3详细说明。
[0022]此外，所述电动力学地制动装置在电子控制装置5内部具有指示式对应关系(未示出)。所述对应关系优选软件技术或者硬件技术地实现并且包括这样的额定转速变化曲线:所述额定转速变化曲线具有所述第二电子半导体开关I’的点火角度Φ与由所述通用马达的事先求取到的理想的制动运行得出的该通用马达对应于该点火角度9的转速的组合。所述的指示式对应关系例如可以构造成表格或者由至少两个直线组成的直线逼近。可以理解的是，所述的对应关系可以通过每个已知的方式来构造。
[0023]转速传感器35设置用于持续地求取所述通用马达在制动运行中的转速η。关于图1中所示的组件的其它电路细节和功能细节由于已经由WO 2011/076827中已知，故不再深入描述。
[0024]图2示出了通用马达在传统的电动力学地制动运行期间的特征值的原理性时间变化曲线图，所述传统的电动力学地制动运行例如可以利用图1的电动力学地制动装置来执行。在通用马达的制动运行中，第一半导体开关I在相位截止控制(Phasenanschnittsteuerung)中的电网电压的每个半波中被点火,并且在短暂延迟之后第二半导体开关I’被点火。在此，在相位截止运行中，所述第二半导体开关I’的点火角度φ根据在所述对应关系中存储的、所述第二半导体开关I’上预设的点火角度变化曲线来设置。对于所述第二半导体开关I’的每次点火的前提相应是:所述第一半导体开关I事先被点火或被接通。
[0025]由图2已知,所述通用马达在电动力学地制动运行期间的转速η从大约30000U/min(转/分钟)下降到大约1000U/min。电枢电流Ia的时间变化曲线或场电流If的变化曲线代表了通用马达在制动运行时的电流消耗，其中，对所述通用马达的制动作用基本上以所述电枢电流Ia为前提。在大约为1.15s时，由于已经强烈的转速下降的原因应用所谓的“半波运行”，在所述“半波运行”中，所述第二半导体开关I’此时仅还在电网电压的每个第二半波中被点火。
[0026]在图2中示出的通用马达的传统的制动运行具有作为较大缺点的情况是:所述第二半导体开关I’的点火角度φ根据预定义的、理想的点火角度变化曲线被设置为始终不变。因此，借助于不变的点火角度变化曲线可能没有考虑到通用马达的个别的运行状态(例如所使用的润滑剂的变化的粘度、制造公差、不同工具的负载、温度等等)，这些全部都可能会影响所述通用马达的运行特性。不利的是，通过不变的制动方案可能会导致不同的制动时间和在某种情况下提高的电刷火花进而导致所述通用马达的换向器的提高的磨损，由此可能会使所述通用马达的运行时间显著缩短。
[0027]为了消除上述缺点，根据本发明设置了:在所述通用马达的制动运行期间，借助于转速传感器35持续地求取转速η，并且与存储在对应关系中的额定转速变化曲线相比较。
[0028]如果在对转速的所述比较中探测出求取到的转速η与相应的时间点上预期的额定转速的偏差，则根据本发明设置了:应用一调节装置以便再调整所述第二半导体开关I’的点火角度9。所提到的调节具有一定的有限的可度量的调节余量。当与理想转速存在偏差的情况下，相应于转速差的点火角度与当前设定的点火角度或是相加或是相减。通过该方式使得所述第二电子半导体开关I’的点火角度Φ与实际转速η总是尽可能地适配。根据本发明力求的是，借助于所述调节装置来设定用于所述第二半导体开关I’的所述点火角度φ，所述点火角度φ的特征在于:该点火角度产生所述通用马达的这样的转速，使得该转速与理想额定转速尽可能少偏差。
[0029]在定义所述理想制动变化曲线时，力求如下的折中方案:一方面保持尽可能短的制动时间，另一方面然而出于较小磨损的目的也保持经过电枢2尽可能小的电流。针对这种情况:在通用马达的制动运行中求取到的转速基本上相应于额定转速(正如以已知的方式)，则执行对所述对应关系ζ中的点火角度φ的连续处理。
[0030]在图3中原理性示出了特征值(点火角度、转速、电枢电流和场电流)的根据本发明的变化曲线。在图3的时间变化曲线中可以看出，所述的、例如由外部所造成的、转速η在制动运行约为1.1s处的微小的降低(借助于图形标记来强调)。所述的转速下降例如可以通过作用于所述通用马达的外力作用(例如作用于由该通用马达驱动的工具)导致。
[0031]作为对此的反应是:借助于点火角度的调节装置如此再调整或修正，使得由此所引起的通用马达的转速尽可能地接近或对应于被存储的理想转速。当前的转速η借助于转速传感器35在电网电压的每个半波中求取并且在制动过程期间与存储于对应关系Z中的理想额定转速相比较。
[0032]与图2的时间变化曲线的点火角度φ的设定相比，点火角度φ (根据本发明即该点火角度的时间变化曲线)变化，以便因此以灵活的方式适配于通用马达的当前转速η。因此能够有利地使制动过程平稳并且使电流由于电枢内部的电磁感应过程的原因而减小。有利的是，对于轻的工具能够明显地减少对集电器的不利影响。
[0033]借助于本发明也可以有利地的是，相应地考虑到不同电动工具的细微不同的机械式电阻。有利的是，借助于本发明考虑到细小的转速变化和/或加工精度和/或工具老化。有利的是，以这种方法可以简便地实现点火角度φ的微调。
[0034]所述的额定转速变化曲线有利地考虑到通用马达在最坏情况下的最大负载。出于该目的，在对应关系的确定过程中，例如通用马达装备有较重的工具(例如具有最大直径的分离盘或者具有尽可能最大的凿具的锤)并且被置于最大转速。接着，求取所述通用马达的理想制动过程，其中，所述制动过程应尽可能地不被外界因素影响。在此所求取到的、对于点火角度《P与额定转速的数值组合以适当的形式存储在所述对应关系中。
[0035]优选的是，所述调节装置和所述对应关系在控制装置5内部被软件技术地构造成计算机程序。也可以的是，所述调节装置和所述对应关系以已知的方式可替代地实现。通过这种方式，对于根据本发明的方法仅得出在附加的计算功率上或半导体存储器上很小的耗费。因此有利的是，针对根据本发明的方法完全不需要更多硬件耗费。
[0036]在转速大幅降低时，也可能需要在指示式对应关系内部执行越过多个索引的阶跃，以便获取针对第二半导体开关I’点火所适配的点火角度φ。
[0037]总而言之，利用本发明建议了经改善的、用于制动通用马达的电动力学地方法，其中，在制动过程期间根据实际的当前转速再调整和设定半导体开关的点火角度变化曲线。原则上也可以有利的是，根据本发明的方法也能应用于制动过程期间的转速提高。
[0038]虽然本发明依据通用马达进行阐述，但不言而喻的是，本发明可以应用于普遍的具有电枢/转子的电动机的各种类型，这些电动机具有转速检测装置和电子制动器。
[0039]此外，不言而喻的是，图1中示出的用于实施根据本发明方法的原理性组件仅为示例性。替代于所示出的三端双向可控硅开关，作为第一和第二电子半导体开关1、1’也可以在相应适当数量方面使用闸流管、场效晶体管(MOSFET)、绝缘栅门极晶体管(IGBT)或者其它功率半导体开关。
[0040]也就是说，本领域技术人员在不背离本发明核心的情况下以适当的方式修改和/或相互组合本发明的特征。
【权利要求】
1.一种用于电动力学地制动通用马达的方法，其在制动运行期间具有以下步骤: -持续求取所述通用马达的转速； -借助于半导体开关)使所述通用马达的电枢(2)暂时地、周期性地短路，其中，借助于调节装置如此调节所述半导体开关(P )的点火角度，使得所述转速以最小的偏差适配于额定转速变化曲线的转速。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据偏差使定义的点火角度与经调整的点火角度相加或者相减。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述额定转速变化曲线考虑所述通用马达的最大负载。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述最大负载对于所述通用马达具有最大额定转速和最大惯性矩。
5.根据权利要求1至4之一所述的方法，其中，对于求取到的转速与根据额定转速变化曲线的转速之间的所述偏差超过定义的值的这种情况，所述半导体开关(I')的点火角度根据点火角度与所述通用马达的额定转速的指示式对应关系来调整，其中，根据索引获取所述对应关系中的点火角度。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述对应关系(Z)构造为表格。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述对应关系(Z)构造为直线逼近。
8.一种用于电动力学地制动通用马达的装置，其具有: -转速传感器(35)，用于持续地求取所述通用马达的转速； -半导体开关(P )，利用该半导体开关使所述通用马达的电枢(2)暂时地、周期性地短路以制动所述通用马达，其中，借助于设置在控制装置(5)中的调节装置如此调节所述半导体开关(P )的点火角度，使得所述转速以最小的偏差来适配于额定转速变化曲线的转速。
9.一种计算机程序产品，其具有程序代码器件，当所述计算机程序产品在电子控制装置(5)上运行或者在计算机可读的数据载体上存储时，所述程序代码器件执行根据权利要求I至7之一所述的方法。
【文档编号】H02P3/18GK104205610SQ201380018853
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年3月5日 优先权日:2012年4月5日
【发明者】J·维什涅夫斯基, K·波戈热尔斯基 申请人:罗伯特·博世有限公司