电机的过流保护装置和电机系统及设备的制作方法

本实用新型属于电机控制技术领域，尤其涉及一种电机的过流保护装置，以及电机系统及设备。

背景技术：

一些类型的电机例如PG电机具有结构简单、可以实现调速、成本低等优点，广泛应用于空调领域或其他风扇类领域，对于该类型的交流电机，自带温度保护，但是驱动电路没有过流保护，当电机发生短路时，将会烧坏驱动元件，在空调使用易燃易爆冷媒的场景下，甚至造成火灾。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的一个目的在于提出一种电机的过流保护装置，该过流保护装置可以对电机进行过流保护，避免元件烧毁。

本实用新型的第二个目的在于提出一种包括该过流保护装置的电机系统。

本实用新型的第三个目的在于提出一种采用该电机系统的设备。

为了达到上述目的，本实用新型第一方面实施例的电机的过流保护装置包括：电机驱动模块，用于驱动电机并在接收到过流信号时发出停止信号；电流采集模块，所述电流采集模块包括第一检测端、第二检测端和输出端，其中，所述第一检测端与所述电机驱动模块的相连，所述第二检测端与电机相连，所述电流采集模块用于采集所述电机的工作电流；控制开关，所述控制开关与所述电机驱动模块相连，用于在接收到所述停止信号时断开，以使所述电机驱动模块停止对所述电机的驱动；主控模块，所述主控模块分别与所述电流采集模块的输出端和所述电机驱动模块相连，用于在所述电机的工作电流大于设定电流阈值时输出所述过流信号。

根据本实用新型实施例的电机的过流保护装置，通过电流采集模块采集电机的工作电流，通过控制开关来控制电机驱动模块的输出状态，可以实现对电机驱动部分的过流保护，避免过流时烧毁元件。

在一些实施例中，所述电机驱动模块包括弱电控制单元和强电输出单元，其中，所述弱电控制单元分别与所述控制开关和所述主控模块相连，用于在接收到所述过流信号时发出停止信号，所述强电输出单元分别与所述控制开关和所述电机相连，用于驱动所述电机。

在一些实施例中，所述控制开关包括弱电控制端和强电控制端，其中，所述弱电控制端与所述弱电控制单元相连，所述强电控制端与所述强电输出单元相连，所述控制开关用于在接收到所述停止信号时断开，以使得所述强电输出单元停止输出。

在一些实施例中，所述控制开关为隔离开关，可以提高安全。

在一些实施例中，所述弱电控制端包括弱电第一控制端和弱电第二控制端，其中，所述弱电第二控制端与预设电源相连；所述弱电控制单元包括第一电阻、第二电阻、第三电阻和第一开关管，其中，所述第一电阻的第一端与所述主控模块相连，所述第一电阻的第二端分别与所述第二电阻的第一端和所述第一开关管的控制端相连，所述第二电阻的第二端分别与所述第一开关管的第一端和地端相连，所述第一开关管的第二端与所述第三电阻的第一端相连，所述第三电阻的第二端与所述弱电第一检测端相连。

在一些实施例中，所述强电控制端包括强电第一控制端和强电第二控制端，其中，所述强电第一控制端与电机的火线相连；所述强电输出单元包括第四电阻、第一电容和第一电感，其中，所述第四电阻的第一端分别与所述强电第一控制端和所述电机的火线相连，所述第四电阻的第二端与所述第一电容的第一端相连，所述强电第二控制端分别与所述第一电容的第二端和所述第一电感的第一端相连；所述第一电感的第二端与所述电流采集模块的第一检测端相连。

在一些实施例中，所述电流采集模块包括电流传感器和采集单元，其中，所述采集单元包括第一二极管、第五电阻、第六电阻和第七电阻，所述电流传感器的第一端与所述第一电感的第二端相连，所述电流传感器的第二端与所述电机相连，所述电流传感器的第三端分别与所述第一二极管的第一端和所述第七电阻的第一端相连，所述电流传感器的第四端分别与所述第七电阻的第二端和地端相连，所述第七电阻的第二端与地端相连，所述第一二极管的第二端与所述第五电阻的第一端相连，所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端相连，所述第六电阻的第二端与地端相连，所述第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端之间具有第一节点，所述第一节点用于采集所述电机的工作电流。

在一些实施例中，所述电流采集模块还包括稳压单元和过滤单元，其中，所述稳压单元包括第一充电电容和第二二极管，其中，所述第一充电电容的第一端与地端相连，所述第一充电电容的第二端与所述第二二极管的第一端相连，所述第二二极管的第二端与预设电源相连，所述第一充电电容的第二端与所述第二二极管的第一端之间具有第二节点，所述第二节点与所述第一节点相连；所述过滤单元包括第八电阻和第二电容，其中，所述第八电阻的第一端与所述第二节点相连，所述第八电阻的第二端分别与所述主控模块和所述第二电容的第一端相连，所述第二电容的第二端与地端相连。

在一些实施例中，所述电流传感器包括霍尔电流传感器。

为了达到上述目的，本实用新型第二方面实施例的电机系统，包括电机和上面实施例所述的过流保护装置，所述电机与所述过流保护装置相连。

根据本实用新型实施例的电机系统，通过采用上面实施例的过流保护装置，可以实现对电机的过流保护，避免过流造成驱动电路烧毁，提高可靠性。

为了达到上述目的，本实用新型第三方面实施例的设备，包括上面实施例的电机系统。

根据本实用新型实施例的设备，通过采用上面实施例的电机系统，可以实现电机驱动的过流保护，尤其对于采用易燃易爆冷媒的设备，避免电机过流而引起火灾。

附图说明

图1是根据本实用新型的一个实施例的电机的过流保护装置的框图；

图2是根据本实用新型的另一个实施例的电机的过流保护装置的框图；

图3是根据本实用新型的一个实施例的电机的过流保护装置的电路图；

图4是根据本实用新型的一个实施例的电机系统的框图；

图5是根据本实用新型的一个实施例的设备的框图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下面参照附图描述根据本实用新型第一方面实施例的电机的过流保护装置。

图1是根据本实用新型的一个实施例的电机的过流保护装置的框图，如图1所示，本实用新型实施例的电机的过流保护装置100包括电机驱动模块10、电流采集模块20、控制开关30和主控模块40。

其中，电机驱动模块10用于驱动电机M并在接收到过流信号时发出停止信号；电流采集模块20包括第一检测端、第二检测端和输出端，其中，第一检测端与电机驱动模块10的相连，第二检测端与电机M相连，电流采集模块用于采集电机M的工作电流；控制开关30与电机驱动模块10相连，用于在接收到停止信号时断开，以使电机驱动模块10停止对电机M的驱动；主控模块40分别与电流采集模块20的输出端和电机驱动模块10相连，用于在电机M的工作电流大于电流阈值时输出过流信号，进而电机驱动模块10输出停止信号，控制开关30断开，电机驱动模块10停止驱动电机M。达到过流保护的作用，避免短路时烧毁元件。

根据本实用新型实施例的电机的过流保护装置100，通过电流采集模块20采集电机的工作电流，通过控制开关30的通断来控制电机驱动模块的输出状态，可以实现对电机的过流保护，避免过流时烧毁元件。

进一步地，在一些实施例中，如图2所示，电机驱动模块10包括弱电控制单元11和强电输出单元12，其中，弱电控制单元11分别与控制开关30和主控模块40相连，用于在接收到过流信号时发出停止信号，强电输出单元12分别与控制开关30和电机M相连，用于驱动电机M。

在一些实施例中，控制开关30包括弱电控制端和强电控制端，其中，弱电控制端与弱电控制单元11相连，强电控制端与强电输出单元12相连，控制开关30用于在接收到停止信号时断开，以使得强电输出单元12停止输出。

具体地，正常情况下，控制开关30闭合，强电输出单元12控制强电输出至电机M，电机M正常运行，电流采集模块20检测电机M的工作电流，主控模块40对该工作电流进行监控，在过流例如电机M的驱动短路时，工作电流大于设定电流阈值，主控模块40输出过流信号至弱电控制单元11，弱电控制单元检测到过流信号输出停止信号至控制开关30，控制开关30接收到停止信号断开，则切断强电输出单元12与电机M的连接，电机M停止运行，达到过流保护的目的。

在实施例中，控制开关30可以为隔离开关，例如包括光控双向可控硅或固态继电器，也可以采用分立器件与光耦构成，通过设置隔离开关可以将弱电控制单元11与强电输出单元12进行隔离，更加安全。

下面参照图3在实施例中对各个模块进一步说明。

图3所述是根据本实用新型的一个实施例的电机的过流保护装置的电路图，如图3所示，控制开关30的弱电控制端包括弱电第一控制端和弱电第二控制端，其中，弱电第二控制端与预设电源相连。例如，图3中控制开关30的引脚2和引脚3，为弱电控制端，其引脚2与预设电源连接，引脚3与弱电控制单元11相连，用以在检测过流时弱电控制单元11输出的停止信号。

如图3所示，弱电控制单元11包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第一开关管Q1，其中，第一电阻R1的第一端与主控模块40相连，第一电阻R1的第二端分别与第二电阻R2的第一端和第一开关管Q1的控制端相连，第二电阻R2的第二端分别与第一开关管Q1的第一端和地端相连，第一开关管Q1的第二端与第三电阻R3的第一端相连，第三电阻R3的第二端与弱电第一检测端例如引脚3相连。

具体地，弱电控制单元11接收到主控模块40的过流信号时产生停止信号，并将停止信号传输至控制开关30的引脚3，控制开关30断开，以切断强电输出单元12输出强电至电机M，电机M停止运行，实现过流保护。

在一些实施例中，控制开关30的强电控制端包括强电第一控制端和强电第二控制端，例如，图3中控制开关30的引脚6和引脚8，其中，强电第一控制端例如引脚8与电机的火线相连。

强电输出单元12包括第四电阻R4、第一电容C1和第一电感L1，其中，第四电阻R4的第一端分别与强电第一控制端例如引脚8和电机M的火线相连，第四电阻R4的第二端与第一电容C1的第一端相连，强电第二控制端分别与第一电容C1的第二端和第一电感L1的第一端相连；第一电感L1的第二端与电流采集模块20的第一检测端相连。

其中，控制开关30的引脚6和引脚8构成强电开关单元，第四电阻R4和第一电容C1串联构成滤波电路。控制开关30在检测到过流时弱电控制单元11传输的停止信号时，引脚6与引脚8断开类似于光耦内的开关断开，而切断强电输出至电机M，电机M停止，实现过温保护。

如图3所示，在实施例中，电流采集模块20包括电流传感器21和采集单元22，其中，采集单元22包括第一二极管D1、第五电阻R5、第六电阻R6和第七电阻R6，电流传感器21的第一端与第一电感L1的第二端相连，电流传感器21的第二端与电机M相连，电流传感器21的第三端分别与第一二极管D1的第一端和第七电阻R7的第一端相连，电流传感器21的第四端分别与第七电阻R7的第二端和地端相连，第七电阻R7的第二端与地端相连，第一二极管D1的第二端与第五电阻R5的第一端相连，第五电阻R5的第二端与第六电阻R6的第一端相连，第六电阻R6的第二端与地端相连，第五电阻R5的第二端与第六电阻R6的第一端之间具有第一节点O1，第一节点O1用于采集电机M的工作电流。其中，电机M的工作电流与第七电阻R7的电压值成正比，第五电阻R5和第六电阻R6进行分压，并由第一节点O1采集反映电机的工作电流的电压值。

在一些实施例中，电流采样模块20可以采用隔离采样电路，电流传感器21包括霍尔电流传感器，霍尔电流传感器可以串联在电机驱动模块10的强电输出电路上，以对驱动电路的电流进行监控，其中，设定的电流阈值可以存储在主控模块40中，设定的过流保护的电流阈值可以介于保险管电流标称值与电机M堵转电流值之间，实现对电路驱动电路的过流保护。

进一步地，在一些实施例中，电流采样模块20还包括稳压单元23和过滤单元24，其中，稳压单元23用于对采样电压值的稳压，过滤单元24用于对采样电压的过滤，滤掉干扰信号。

如图3所示，稳压单元23包括第一充电电容E1和第二二极管D2，其中，第一充电电容E1的第一端与地端相连，第一充电电容E1的第二端与第二二极管D2的第一端相连，第二二极管D2的第二端与预设电源相连，第一充电电容E1的第二端与第二二极管D2的第一端之间具有第二节点O2，第二节点O2与第一节点O1相连,以获得电压采样值。过滤单元24包括第八电阻R8和第二电容C2，其中，第八电阻R8的第一端与第二节点O2相连，第八电阻R8的第二端分别与主控模块40和第二电容C2的第一端相连，第二电容C2的第二端与地端相连。

具体地，霍尔电流传感器采集电机M的工作电流，并将采集的工作电流的采样信号进行稳压和过滤后传输至主控模块40，主控模块40在工作电流超过设定的过流电流阈值时发出过流信号，弱电控制单元11检测到过流信号产生停止信号，控制开关30的强电控制开关断开，切断强电输出单元12输出强电至电机M，电机M停止运行，实现过流保护，避免过流烧毁驱动元件。

概括来说，本实用新型实施例的电机的过流保护装置100，在检测到电机M过流时，切断对电机M的强电输出，防止驱动器件烧毁，避免发生火灾。本实用新型实施例的过流保护装置100适用于采用电机的空调或其他设备中，尤其是在空调采用是易燃爆的冷媒时，可以保证电机M的驱动电路的可靠性，防止意外发生。

基于上面实施例的电机的过流保护装置，下面参照附图描述根据本实用新型第二方面实施例的电机系统。

图4是根据本实用新型的一个实施例的电机系统的框图，如图4所示，本实用新型的电机系统1000包括电机M和上面实施例的过流保护装置100，其中，电机M例如PG电机与过流保护装置100相连，过流保护装置100的结构可以参照上面实施例的描述。

根据本实用新型实施例的电机系统1000，通过采用上面实施例的过流保护装置100，可以实现对电机M的过流保护，避免过流造成驱动电路烧毁，提高可靠性。

下面参照附图描述根据本实用新型第三方面实施例的设备。

图5是根据本实用新型实施例的设备的框图，如图5所示，本实用新型实施例的设备2000包括上面实施例的电机系统1000，例如设备2000可以包括空调，空调采用PG电机系统，电机系统1000的过流保护的实现可以参照上面实施例的说明。

根据本实用新型实施例的设备2000，通过采用上面实施例的电机系统1000，可以实现电机驱动过流保护，尤其对于采用易燃易爆冷媒的设备，避免过流造成火灾。

需要说明的是，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。