电机转速控制装置、电机和食品加工设备的制作方法

本发明涉及电机控制技术领域，特别是涉及一种电机转速控制装置、电机和食品加工设备。

背景技术：

通常，在电机负载差异较大时，会影响电机的转速，例如在空载或少载时，需要降低电机的转速，而在重载情况下，需要提高电机的转速，以将电机的转速控制在较为合理的范围内。

相关技术中，通过两种方式来实现电机的转速控制。一种是利用电机转动产生的离心力，通过机械传动来切换开关，以实现电机的转速选择，但是该方式存在结构复杂、装配件多、材料成本高、控制精度低以及装配时需要对每台电机进行校正导致人工成本高的问题；另一种是采用微处理器实现对电机的转速控制，但是该方式同样存在成本高的问题。

因此，提供一种装配简单、成本低、性能可靠且无需人工校正的电机转速控制方案是目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种装配简单、成本低、性能可靠且无需人工校正的电机转速控制装置。

一种电机转速控制装置，所述的电机转速控制装置包括：

转速反馈电路，所述转速反馈电路包括转速感应单元和可调电阻，所述转速感应单元用以根据电机的当前转速对所述可调电阻的阻值进行调节；

转速控制回路，所述转速控制回路包括第一电容、双向二极管和可控开关管，所述第一电容与所述可调电阻串联连接且具有第一节点，所述第一节点与所述双向二极管的一端相连，所述双向二极管的另一端与所述可控开关管的控制端相连，其中，在所述电机上电工作时，供电电源通过所述电机和所述可调电阻给所述第一电容充电，所述双向二极管和所述可控开关管在所述第一电容的充电电压下进行导通或关断以对所述电机的转速进行调节。

在其中一个实施例中，所述转速感应单元包括电感线圈，所述电感线圈与所述可调电阻并联连接，所述电感线圈用以感应所述电机的当前转速并输出感应电流至所述可调电阻。

在其中一个实施例中，所述转速感应单元包括互感器，所述互感器与所述可调电阻并联连接，所述互感器用以感应所述电机的工作电流/工作电压并输出感应电流/感应电压至所述可调电阻。

在其中一个实施例中，所述可调电阻为正温度系数热敏电阻。

在其中一个实施例中，所述的电机转速控制装置还包括：

温度补偿电路，所述温度补偿电路对应所述正温度系数热敏电阻设置，用以对所述正温度系数热敏电阻进行环境温度补偿。

在其中一个实施例中，所述温度补偿电路包括：

负温度系数热敏电阻，所述负温度系数热敏电阻与所述正温度系数热敏电阻串联连接。

在其中一个实施例中，所述的电机转速控制装置还包括：

滤波电路，所述滤波电路设置在所述第一节点与所述双向二极管的一端之间，用以对所述第一电容的充电电压进行滤波处理。

在其中一个实施例中，所述滤波电路包括：c滤波电路、rc滤波电路或者lc滤波电路。

一种电机，其包括上述的电机转速控制装置。

一种食品加工设备，其包括上述的电机。

上述电机转速控制装置、电机和食品加工设备，通过转速感应单元根据电机的当前转速对可调电阻的阻值进行调节，供电电源通过电机和可调电阻给第一电容充电，双向二极管和可控开关管在第一电容的充电电压下进行导通或关断以对电机的转速进行调节，由此能够实现电机转速的准确控制，并且具有结构简单、装配简单、成本低、性能可靠且无需人工校正的优点。

附图说明

图1为第一个实施例中电机转速控制装置的结构示意图；

图2为一个实施例中供电电源在每半个周期内的导通角示意图；

图3a为第二个实施例中电机转速控制装置的结构示意图；

图3b为第三个实施例中电机转速控制装置的结构示意图；

图4为第四个实施例中电机转速控制装置的结构示意图；

图5为第五个实施例中电机转速控制装置的结构示意图；

图6为第六个实施例中电机转速控制装置的结构示意图；

图7为一个实施例中电机的方框图；以及

图8为一个实施例中食品加工设备的方框图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

图1为一个实施例中电机转速控制装置的结构示意图，如图1所示，电机转速控制装置包括：转速反馈电路110和转速控制回路120。

其中，转速反馈电路110包括转速感应单元112和可调电阻rt1，转速感应单元112用以根据电机的当前转速对可调电阻rt1的阻值进行调节；转速控制回路120包括第一电容c1、双向二极管dz和可控开关管sc(如晶闸管)，第一电容c1与可调电阻rt1串联连接且具有第一节点j1，第一节点j1与双向二极管dz的一端相连，双向二极管dz的另一端与可控开关管sc的控制端相连。在电机m上电工作时，供电电源ac通过电机m和可调电阻rt1给第一电容c1充电，双向二极管dz和可控开关管sc在第一电容c1的充电电压下进行导通或关断以对电机m的转速进行调节。

具体而言，如图1所示，当供电电源ac接入时，电流通过电机m和可调电阻rt1给第一电容c1充电。假设，双向二极管dz的触发电压为vt，可控开关管sc的导通电压为vf，那么当第一电容c1两端的电压(即充电电压)小于vt+vf的绝对值时，双向二极管dz不能触发导通，即双向二极管dz处于关断状态，同时可控开关管sc处于关断状态；当第一电容c1两端的电压大于或等于vt+vf的绝对值时，双向二极管dz被触发导通，即双向二极管dz处于导通状态，同时可控开关管sc处于导通状态。由此，可以控制供电电源ac在每半个周期中的导通角α，具体如图2所示。

其中，导通角α的大小与第一电容c1两端的电压何时充到触发值vt+vf相关，例如，第一电容c1两端的电压充到触发值vt+vf的时间越短，即电压上升速度越快，导通角α越小，反之亦然。而当第一电容c1的容值固定时，第一电容c1两端的电压上升速度又与可调电阻rt1的阻值相关，阻值越小，电压上升速度越快，反之亦然。因此，可以通过改变可调电阻rt1的阻值来改变第一电容c1两端的电压上升速度，进而改变导通角α的大小。

而可调电阻rt1的阻值可以基于电机m的当前转速进行实时调节，例如，可以通过感应电机m的当前转速来获得与之对应的电压或电流量，进而根据电压或电流量对可调电阻rt1的阻值进行调节，从而实现对导通角α的调节。而导通角α的大小又决定了电机m的转速，例如，导通角α越大，电机m上加载的电源越少，从而使得电机m的转速得以降低；导通角α越小，电机m上加载的电源越多，从而使得电机m的转速得以提高。因此，通过基于电机m的当前转速对可调电阻rt1的阻值进行调节，可实现对第一电容c1两端的电压上升速度进行调节，进而实现对导通角α的调节，从而实现对电机m转速的调节，达到了对电机m转速控制的目的。

具体来说，当需要控制电机m工作时，供电电源ac接入，此时电流通过电机m和可调电阻rt1给第一电容c1充电，当第一电容c1两端的电压达到触发值vt+vf时，双向二极管dz和可控开关管sc导通，以控制电机m运转。在电机m运转的过程中，转速感应单元112还根据电机m的当前转速对可调电阻rt1的阻值进行调节，当可调电阻rt1的阻值发生变化时，第一电容c1两端的电压达到触发值vt+vf的时间将随之变化，从而使得双向二极管dz和可控开关管sc的导通时间发生变化，进而使得供电电源在每半个周期中的导通角α发生变化，不同的导通角α下，电机m具有不同的转速，从而实现电机m转速的有效控制。

上述实施例中，通过转速感应单元根据电机的当前转速对可调电阻的阻值进行调节，供电电源通过电机和可调电阻给第一电容充电，双向二极管和可控开关管在第一电容的充电电压下进行导通或关断以对电机的转速进行调节，由此能够实现电机转速的准确控制，并且具有结构简单、装配简单、成本低、性能可靠且无需人工校正的优点。

在一个实施例中，如图3a所示，转速感应单元112包括电感线圈l，电感线圈l与可调电阻rt1并联连接，电感线圈l用以感应电机的当前转速并输出感应电流至可调电阻rt1。其中，可调电阻rt1可为正温度系数热敏电阻。

参考图3a所示，转速反馈电路110可由电感线圈l和正温度系数热敏电阻构成。在实际应用中，可将电感线圈l植入电机m中，这样在电机m上电工作时，电机m的转子转动，转子上的磁体切割电感线圈l，电感线圈l上将产生感应电流，当感应电流施加在正温度系数热敏电阻上时，感应电流越大，正温度系数热敏电阻的温度越高，其阻值越大，反之亦然。因此，通过电感线圈l根据电机m的当前转速可实现对正温度系数热敏电阻阻值的调节，进而实现对第一电容c1两端的电压上升速度的调节，并最终实现对电机m转速的调节，并且正温度系数热敏电阻的阻值与电机m的当前转速一一对应，该值能够真实反映电机m的当前转速，因而可以保证电机m转速控制的精确度。

上述实施例中，通过电感线圈感应电机的转速来改变可调电阻的阻值，从而改变第一电容两端的电压上升速度，进而改变供电电源在每半个周期中的导通角，以实现电机转速的控制。其中可调电阻的阻值与电机的当前转速一一对应，该阻值能够真实反映电机的当前转速，因而可以保证转速控制的精确度，而且整个装置结构简单、装配简单、易于实现、可靠性高、成本低且无需人工校正。

在一个实施例中，如图3b所示，转速感应单元112包括互感器t，互感器t与可调电阻rt1并联连接，互感器t用以感应电机m的工作电流/工作电压并输出感应电流/感应电压至可调电阻rt1。

参考图3b所示，转速反馈电路110可由互感器t和正温度系数热敏电阻构成。在实际应用中，互感器t可以为电流互感器或电压互感器，通过电流互感器或电压互感器的原边感应电机m的工作电流或工作电压，以间接感应电机m的当前转速(电机m的当前转速与电机m的工作电流或工作电压呈对应关系)，并且在电流互感器或电压互感器的副边产生感应电流或感应电压(也可称副边电流或副边电压)，通过该感应电流或感应电压来对正温度系数热敏电阻的阻值进行调节。例如，当感应电流或感应电压施加在正温度系数热敏电阻上时，感应电流或感应电压越大，正温度系数热敏电阻的温度越高，其阻值越大，反之亦然。因此，通过互感器t根据电机m的当前转速可实现对正温度系数热敏电阻阻值的调节，进而实现对第一电容c1两端的电压上升速度的调节，并最终实现对电机m转速的调节，并且正温度系数热敏电阻的阻值与电机m的当前转速一一对应，该值能够真实反映电机m的当前转速，因而可以保证电机m转速控制的精确度。

上述实施例中，通过互感器根据电机的转速来改变可调电阻的阻值，从而改变第一电容两端的电压上升速度，进而改变供电电源在每半个周期中的导通角，以实现电机转速的控制。其中可调电阻的阻值与电机的当前转速一一对应，该阻值能够真实反映电机的当前转速，因而可以保证转速控制的精确度，而且整个装置结构简单、装配简单、可靠性高、成本低且无需人工校正。

在一个实施例中，如图4所示，转速控制回路120还包括第一电阻r1，第一电阻r1串联在第一电容c1的充电回路中，例如，第一电阻r1可串联在可调电阻rt1与电机m之间，也可以串联在第一节点j1与可调电阻rt1之间。通过对第一电阻r1、可调电阻rt1和第一电容c1的合理设计，可使第一电容c1两端的电压上升速度满足实际需求，进而使得供电电源ac在每半个周期中的导通角满足需求，以将电机m的转速控制在合理范围内。

在一个实施例中，如图5所示，电机转速控制装置还包括：温度补偿电路130，温度补偿电路130对应正温度系数热敏电阻设置，用以对正温度系数热敏电阻进行环境温度补偿。

具体而言，由于正温度系数热敏电阻本身会受环境温度影响，进而影响对电机m转速的控制，所以为了有效减少或避免这种影响，可增设温度补偿电路130，通过温度补偿电路130对正温度系数热敏电阻进行环境温度补偿。例如，当正温度系数热敏电阻的阻值随着环境温度的增加或减少时，可通过温度补偿电路130进行温度补偿，以抵消正温度系数热敏电阻因环境温度导致的阻值的增加或减少，从而使得正温度系数热敏电阻的阻值与电机m的当前转速更加匹配，进而使得电机m的转速控制更加精确。

在一个实施例中，温度补偿电路130包括：负温度系数热敏电阻rt2，负温度系数热敏电阻rt2与正温度系数热敏电阻串联连接，例如，负温度系数热敏电阻rt2可串联在第一节点j1与正温度系数热敏电阻之间，也可以串联在正温度系数热敏电阻与电机m之间。当正温度系数热敏电阻的阻值随着环境温度的增加或减少时，由于负温度系数热敏电阻rt2的阻值变化与之相反，所以通过对负温度系数热敏电阻rt2的合理选择，能够抵消正温度系数热敏电阻的阻值改变，从而有效减少或避免因环境温度对充电回路总阻值的影响，使得电机m的转速控制更加精准，而且电路结构简单可靠。

在一个实施例中，如图6所示，电机转速控制装置还包括：滤波电路140，滤波电路140设置在第一节点j1与双向二极管dz的一端之间，用以对第一电容c1的充电电压进行滤波处理，以减少纹波电压，使得导通角更加稳定。

具体而言，由于供电电源ac的供电电压和电感线圈l或互感器t的感应电流或感应电压是交变的，从而使得第一电容c1上的电压纹波较大，而该纹波会影响导通角α的大小，所以在第一电容c1与双向二极管dz之间增设了滤波电路140，通过该滤波电路140来抑制纹波，进而保证导通角α处于稳定状态，保证电机m转速稳定控制。

在一个实施例中，滤波电路140包括：c滤波电路、rc滤波电路或lc滤波电路。如图6所示，当滤波电路140包括rc滤波电路时，其可包括第二电阻r2和第二电容c2。可以理解的是，在实际应用中，滤波电路140也可以选用其它电路，如c滤波电路或者π型rc滤波电路或者lc滤波电路等，具体不做限制。

需要说明的是，上述实施例均以供电电源ac为交流电源为例来进行说明，而在实际应用中，可将供电电源ac替换为直流电源，以实现对直流电机的控制。

在一个实施例中，如图7所示，还提供了一种电机1000，其包括上述的电机转速控制装置100。其中，电机1000可以为直流电机或者交流电机。

本实施例中，通过转速感应单元根据电机的当前转速对可调电阻的阻值进行调节，供电电源通过电机和可调电阻给第一电容充电，双向二极管和可控开关管在第一电容的充电电压下进行导通或关断以对电机的转速进行调节，由此能够实现电机转速的自动、准确控制，使得电机的转速能够随着负载的变化而自动调节，并且结构简单、装配简单、成本低、性能可靠且无需人工校正。

在一个实施例中，如图8所示，还提供了一种食品加工设备10000，其包括上述的电机1000。其中，食品加工设备10000可以为搅拌机、破碎机等。

本实施例中，通过转速感应单元根据电机的当前转速对可调电阻的阻值进行调节，供电电源通过电机和可调电阻给第一电容充电，双向二极管和可控开关管在第一电容的充电电压下进行导通或关断以对电机的转速进行调节，由此能够实现电机转速的准确控制，进而使得食品加工设备中电机的转速能够随着负载的变化而自动调节，并且结构简单、装配简单、成本低、性能可靠且无需人工校正。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。