专利名称：用于起重机的升降机构的具有控制器的驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于起重机的升降机构的具有控制器的驱动装置。
EP647586B1公知了使用作为长寿命无磨损驱动电动机的异步电动机的起重机升降机构的驱动装置。其中异步电动机通过传动技术与一个滚筒相连接，在其上一个作为承重件的缆绳可卷绕及退绕。在缆绳的下端设有一个负荷接收件、例如一个钩，用于接收负荷。异步电动机的一个缺点是其价格相对高，尤其是用在低价的小型起重机中时。
为了控制驱动装置，将由操作人员借助作为控制单元的开关和/或按键预给定升降速度及升降方向。对此，譬如使用由DE4412557A1公知的模拟键。它根据一个可纵向移动的杆的位置给出一个电压信号，后者通过一个变频器转换成相应的电动机转数。在此情况下对于每个升降方向设有自己的模拟键，每个模拟键还对异步电动机控制器附加地输出一个转向信号。为了停止升降机构设有一个机械制动器。
此外，DE4242671C2提出一种用于起重机的、具有专设永久磁铁激磁的直流电动机的传动装置及变速器。直流电动机的转速控制是通过改变电动机电源直流电压的电平实现的，其中电压极性确定其转向。为了使传动装置制动，提出使用具有较小效率的蜗轮蜗杆传动装置作为变速器，即直流电动机持续地以接入的“制动”运行。
由德国杂志“电能手-德国小手工业电工厂”(“elektromeister-deutsches elektrohandwerk”)发表的文章“电动机传动装置的制动(II)”-第17期/1983，第1121-1124页-中描述了一种直流电动机的制动方法。根据它，当激磁绕组改变极性-并同时地使直流电动机与电动机电压源分离及形成其短路-时，在直流电动机上可保证电动机制动。
上述传动装置、包括所述的控制器在内其缺点是由于使用的装置成本高而昂贵。
本发明的任务方案是，提出一种成本合理的小型起重机升降机构的驱动装置，其中在关断升降运动部分后不出现滑移，由此，尤其使负载情况下的紧急关断及升降方向快速转换成为可能。
其解决在于，该电动机是具有至少一个定子绕组及一个转子绕组的通用电动机，这些绕组串联地连接到一个交流电压源上；对每个预定的升降速度指定交流电压源的一个输出交流电压值；为了改变升降方向及制停起重机，转子绕组的两个端子可在串联电路内交换；及为了制动，串联连接的绕组还可与交流电压源分离并接着在两个转子绕组端子交换后被短路。一个由交流电压驱动的通用电动机通过用于升降机构的这种电子制动电路可以在小起重机上实现成本非常合理的技术解决方案，其中，无需昂贵的制动装置可在任何时间点上使升降运动快速中止，尤其是可实现在负荷情况下的故障关断以及升降方向的快速转换。在制动时，通用电动机的所有动能通过定子绕组及转子绕组的磁场间的相互作用直接转换为短路电流，并由此转换成热能。这里利用了这样的事实，即当交流电压源关断后，在绕组中储存的磁场能还短时间地存在。由于在起重机中总是存在的转动比(Uebersetzung)，即使在吊有额定负荷时通用电动机也能立即地被制动。
为了确定地关断通用电动机，各绕组可通过一个电阻短路。成本特别合适还在于，通用电动机的交流电压源具有一个相位角器(Phasenanschnitt-Steuerung)，它可由能简单控制的触发三极管(Triacs)构成。
当至少设有一个开关继电器(Schaltrelais)，用于使通用电动机与电源分离、使转子绕组的端子交换及使绕组短路时，其电路技术的实施可相对简单。合乎要求的是，该开关继电器由单个开关操作。开关继电器的断电或吸合将以所需的时间顺序使得通用电动机制动所需的开关闭合或打开。在此情况下能可靠地开关大电流。为了简化制动电路，该开关继电器可相继地操作断开交流电源用的断路开关，转换升降方向用的转换开关及短路绕组用的短路开关。
为了实现当交流电压源故障时的故障关断，提出该开关继电器由交流电压源启动。如果交流电压源失电，开关继电器断开及各开关以上述顺序动作以使通用电动机紧急制动，由此使负荷不会失去支承。
在附图中表示出本发明的一个实施例并在下面详细地描述。其附图为
图1用于作为一个起重机升降机构驱动电动机的通用电动机的控制电路；及图2图1所示的升降机的总驱动电路。
图1表示一个通用电动机的控制电路，该电动机作为未示出的起重机升降机构的驱动电动机，该起重机通常具有一个滚筒，在其上一个与负荷接收件相连接的承重件可被卷绕及退绕。
使用一个交流供电的通用电动机1作为滚筒的驱动电动机。
该通用电动机1与交流电压源2相连接，它具有一个转子绕组3a，该转子绕组被设置在一个未示出的、可转动地支承的转子轴上。该转子绕组3a的两侧设有两个彼此并列地设置的定子绕组3b及3c。所有三个绕组3a，3b，3c串联地连接。借助一个具有四个单开关4a-4d的转换开关4转子绕组3a的两个端子5a，5b可在串联电路中交替地交换。
借助一个制动开关6可使该通用电动机1与交流电压源2分离。
图1中还示出一个处于吸合状态的开关继电器7，通过它可使转换开关4的四个单开关4a-4b交替地开关。开关继电器7附带地使一个短路开关8转换，后者在开关继电器7吸合-如图1所示-时，是断开的。在图1中所示的所有开关4，8由开关继电器7几乎同时地进行开或关，即转换到另一开关状态。但是也可以，开关4，8的转换以预定时间顺序进行。
当该通用电动机应停止时，打开制动开关6，由此使开关继电器断电。
转换开关4几乎同时地或稍有延时地被开关继电器7操作，这引起转子绕组3a的端子在串联连接的绕组3a，3b，3c中转换连接。开关继电器7的断电在转换开关4操作后又引起开关8的闭合，这使得三个相串联的绕组短路。
单开关4a-4b的转换及随后短路开关8的闭合将引起在两个定子绕组3b，3c及转子绕组3a中还存有的磁场相互作用，以致在短路回路内感应出大的短路电流并由此使所有的磁场能量转换成热量。该感应的短路电流阻碍了转子的运动，即，用大的制动转矩使转子制动。这就使短时还存在的绕组3的磁场用来产生制动转矩。如所证实的，该制动转矩足够大，以使该通用电动机1在开关6接通后立即地停止。
图2表示图1所示的升降机的总驱动电路。在此情况下，通用电动机1与由可控触发三极管构成的相位角控制器10相连接，后者本身连接于220V交流电网及其输出交流电压连接到通用电动机1的串联连接的绕组3a，3b，3c上。相位角控制器10具有一个控制输入端，在其上可接入一个控制电压，该电压值确定了输出交流电压的频率。该输出交流电压的频率又在通用电动机1上确定了其转速。
控制电压借助一个控制单元11构成，该控制单元例如可作为电阻电位器构成。
也可用纵向移动杆键作为控制单元11，在操作时它输出控制电压，该电压值与杆的各移动位置有关。特别有利的是，使用两个纵向移动杆键12，13，如图2所示，一个杆键12用于提升，及一个杆键13用于下降，其中总是两个杆键12，13中的仅一个被操作。当操作人员未操作时这两个杆键12，13总是处于其静止位置。
当操作时，相应的杆键12或13在其行程中首先闭合制动开关6，以使开关继电器7吸合。接着，由杆键12或13操作一个转向开关12a或13a，后者使转换开关转换到一个位置，该位置相应于预定转向。最后，通用电动机1的转速被杆键12或13提高到所需值上。
当杆键12或13操作移动、例如借助复位弹簧力回到其静止位置时，制动开关6又被打开，由此使开关继电器7断电，这样就使通用电动机1以上述方式被制动。
再接着操作另一杆键13或12，又使制动开关6闭合及随即使通用电动机1在相反的转向上运行。
权利要求
1.用于起重机、尤其小型起重机的升降机构的具有控制器的驱动装置，该起重机具有一个由电动机驱动的滚筒，在其上一个与负荷接收件相连接的承重件可被卷绕及退绕，其中升降速度及升降方向可各由操作人员借助控制单元预给定，其特征在于该电动机是具有至少一个定子绕组(3b，3c)及一个转子绕组(3a)的通用电动机(1)，这些绕组串联地连接到一个交流电压源(2)上；对每个预定的升降速度指定交流电压源(2)的一个输出交流电压值；转子绕组(3a)的两个端子(5a，5b)可在串联电路内交换；及串联连接的绕组(3)还可与交流电压源(2)分离并接着在两个转子绕组端子(5a，5b)交换后被短路。
2.根据权利要求1的驱动装置，其特征在于绕组(3)可通过一个电阻短路。
3.根据权利要求1或2的驱动装置，其特征在于交流电压源(2)具有一个相位角控制器(10)。
4.根据权利要求3的驱动装置，其特征在于相位角控制器(10)由触发三极管构成。
5.根据权利要求1至4中一项的驱动装置，其特征在于至少设有一个开关继电器(7)，用于使通用电动机(1)与电源(2)分离、使转子绕组(3a)的端子(5a，5b)交换及使绕组(3)短路。
6.根据权利要求5驱动装置，其特征在于开关继电器(7)由一个制动开关(6)操作。
7.根据权利要求5或6驱动装置，其特征在于开关继电器(7)由交流电源(2)启动。
8.根据权利要求5至7中一项的驱动装置，其特征在于单个开关继电器(7)可相继地操作断开交流电源(2)用的断路开关(制动开关6)，短路绕组(3)用的短路开关(8)及交换转子绕组(3a)的端子(5a，5b)用的转换开关(4)。
全文摘要
本发明涉及一种用于起重机、尤其小型起重机的升降机构的具有控制器的驱动装置,该起重机具有一个由电动机驱动的滚筒,在其上一个与负荷接收件相连接的承重件可被卷绕及退绕,其中升降速度及升降方向可各由操作人员借助控制单元预给定。该电动机是通用电动机;对每个预定的升降速度指定通用电动机交流电压源的一个输出交流电压值;转子绕组的两个端子可在串联电路内交换;及串联连接的绕组还可与交流电源分离并接着在两个转子绕组端子交换后被短路。
文档编号B66D1/28GK1266015SQ0010382
公开日2000年9月13日 申请日期2000年3月3日 优先权日1999年3月5日
发明者朱利亚诺·颇西卡, 彼得(斯)·斯德哈尔 申请人:曼内斯曼股份公司