專利名稱：用于永磁體dc電動(dòng)機(jī)的防過(guò)載設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種防止電動(dòng)機(jī)上的過(guò)載情況的方法、系統(tǒng)以及設(shè) 備，具體防止如在線性致動(dòng)器或旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器(rotary actuator)中使用 的永磁體DC電動(dòng)機(jī)上的過(guò)載情況。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)地，在采用電動(dòng)機(jī)的情況下，以某種方式監(jiān)控電流以防止過(guò) 載。這是可以采用通常稱作熱保護(hù)器的熱激活開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。該設(shè)備 需要過(guò)載情況持續(xù)某一段時(shí)間以將熱元件加熱，依據(jù)過(guò)載的嚴(yán)重性從 幾秒至幾分鐘。然后，在操作可以恢復(fù)之前，該設(shè)備需要一段時(shí)間以 在消除故障之后進(jìn)行冷卻。第二種方法使用與電動(dòng)機(jī)串聯(lián)的電阻元件。 該電阻器兩端的電壓與電流成比例，并且可以將電路設(shè)計(jì)為在電流超 過(guò)確定值時(shí)將電動(dòng)機(jī)的電力切斷。該方法的缺點(diǎn)是，在該電阻元件中 消耗功率，這降低了總體系統(tǒng)效率。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例， 一種方法、設(shè)備或計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)了一種防過(guò)
載的手段，包括監(jiān)控電動(dòng)機(jī)的速度；根據(jù)所監(jiān)控的速度來(lái)檢測(cè)電動(dòng) 機(jī)的過(guò)載情況；以及根據(jù)所檢測(cè)的過(guò)載情況來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的操作。
5圖l示出了根據(jù)實(shí)施例的示例性防過(guò)載設(shè)備的概圖； 圖2示出了根據(jù)另一實(shí)施例的示例性防過(guò)載設(shè)備的概圖3示出了根據(jù)實(shí)施例的、圖2的防過(guò)載設(shè)備的示例性電路布局的 電路圖4示出了根據(jù)實(shí)施例的示例過(guò)程的流程圖，通過(guò)該過(guò)程防止電 動(dòng)機(jī)的過(guò)載；
圖5示出了根據(jù)實(shí)施例的示例過(guò)程的流程圖，通過(guò)該過(guò)程防止電 動(dòng)機(jī)的過(guò)載；
圖6示出了根據(jù)實(shí)施例的示例過(guò)程的流程圖，通過(guò)該過(guò)程防止電 動(dòng)機(jī)的過(guò)載；以及
圖7至9示出了用于示例方法和過(guò)程的源代碼，所述示例方法和過(guò) 程防止電動(dòng)機(jī)操作中的過(guò)載情況。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)不同方面，提供了一種設(shè)備、系統(tǒng)、方法、計(jì)算機(jī)產(chǎn)品、計(jì) 算機(jī)程序等，以防止電動(dòng)機(jī)(例如，在線性或旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器中使用的永 磁體DC電動(dòng)機(jī))的過(guò)載情況。永磁體DC電動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)是線性相 關(guān)的，即，負(fù)荷扭矩的增大將導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)速度的成比例減小以及電動(dòng) 機(jī)輸入電流的成比例增大?？梢詼y(cè)量三個(gè)特性中的任何特性，以預(yù)測(cè) 另外兩個(gè)特性的狀態(tài)。因?yàn)橛来朋wDC電動(dòng)機(jī)中的電動(dòng)機(jī)速度與電動(dòng)機(jī) 電流成反比，所以速度是電流的精確預(yù)測(cè)因子(predictor)。因此，可 以將電動(dòng)機(jī)的速度(例如，電動(dòng)機(jī)RPM等)用作負(fù)荷的指示符以取代 將電流用作指示符。因此，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的速度及其監(jiān)控，可以檢測(cè)到 電動(dòng)機(jī)過(guò)載情況，并采取防護(hù)措施。
根據(jù)示例實(shí)施例，過(guò)載防護(hù)方法可以包括監(jiān)控電動(dòng)機(jī)的速度， 根據(jù)所監(jiān)控的速度來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載情況，以及根據(jù)所檢測(cè)的過(guò)載 情況來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的操作。例如，在速度閾值處或速度閾值以下(例 如，特定的速度等)，將電動(dòng)機(jī)的電力切斷。該閾值可以是預(yù)定義(或 預(yù)先確定)的，也可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)的電流操作情況(或環(huán)境)，如環(huán)境 溫度、輸入電壓、電流等，來(lái)動(dòng)態(tài)地調(diào)整、改變或確定。因此，例如，閾值可以是操作特性或環(huán)境的函數(shù)(例如，閾值=最小速度(輸入電 壓，溫度))。可以根據(jù)需要在接通電動(dòng)機(jī)時(shí)或接通電動(dòng)機(jī)之前，或在
電動(dòng)機(jī)的操作期間，將閾值確定下來(lái)(ascertain),而卻可以從表格計(jì) 算或選擇閾值，或者這些的組合。以下更詳細(xì)地討論了不同的示例性 防過(guò)載實(shí)施例。
使用速度來(lái)防過(guò)載尤其提供了多種益處和/或優(yōu)點(diǎn)。例如，與傳統(tǒng) 方法相比，可以通過(guò)不導(dǎo)致效率降低的裝置來(lái)監(jiān)控電動(dòng)機(jī)的速度。示 例性非接觸配置可以導(dǎo)致與電動(dòng)機(jī)的軸上的多極磁體相結(jié)合使用電磁 傳感器(如霍爾效應(yīng)(Hall Effect)器件)、使用光學(xué)傳感器以及光技 術(shù)、等等。例如，這可以消除以上討論的效率的降低。 一旦消除或解 決了故障或情況，則電動(dòng)機(jī)的操作及其速度可以返回至正常，使得如 與熱保護(hù)器相關(guān)聯(lián)的復(fù)位延遲不出現(xiàn)或減小。還可以連續(xù)監(jiān)控電動(dòng)機(jī) 的速度，這樣可以極大地降低對(duì)故障情況作出響應(yīng)的時(shí)間。
此外，以示例的方式，可以采用這里所述的防過(guò)載配置或?qū)嵤├?尤其來(lái)處理以下問(wèn)題(l)機(jī)械過(guò)載(例如，中間沖程失速(mid stroke stall)或過(guò)載)，(2)電過(guò)載(例如，超過(guò)額定的占空比)，(3)沖程 終了 (end of stroke)關(guān)閉(例如，在致動(dòng)器內(nèi)部或被致動(dòng)的設(shè)備的外 部)，等等。
圖l示出了根據(jù)實(shí)施例的、用于電動(dòng)機(jī)iio的示例性防過(guò)載設(shè)備或
系統(tǒng)(下文中的"設(shè)備")100的方框概圖。如所示的，防過(guò)載設(shè)備IOO 包括傳感器120，用于監(jiān)控電動(dòng)機(jī)100的速度；檢測(cè)器130，用于根據(jù) 所監(jiān)控的速度來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)110的過(guò)載情況；控制器140，用于控制電 動(dòng)機(jī)110的操作；以及繼電器150 (例如，開(kāi)關(guān)、驅(qū)動(dòng)電路，等等)，通 過(guò)繼電器150可以對(duì)電動(dòng)機(jī)操作加以控制(例如，暫停、恢復(fù)、通電〃
斷電、制動(dòng)，等等)。
速度傳感器120可以是這種類型的速度傳感器該類型的速度傳
感器不需要也不采用物理接觸作為對(duì)電動(dòng)機(jī)速度的感測(cè)或監(jiān)控操作的 一部分。例如，速度傳感器120可以是轉(zhuǎn)速計(jì)，并且可以采用電磁感測(cè) 配置、光學(xué)感測(cè)配置等，以監(jiān)控電動(dòng)機(jī)110的速度。電磁感測(cè)配置的一 個(gè)示例可以是霍爾效應(yīng)器件，將所述霍爾效應(yīng)器件放置或布置為例如對(duì)設(shè)置在電動(dòng)機(jī)110的軸上的多極磁體進(jìn)行感測(cè)。在以下將進(jìn)一步詳
細(xì)描述的這個(gè)示例中，隨著電動(dòng)機(jī)的操作以及其上的電動(dòng)機(jī)軸和磁體 的旋轉(zhuǎn)，霍爾效應(yīng)器件(或其開(kāi)關(guān))輸出脈沖，其中脈沖寬度反映電 動(dòng)機(jī)的速度?？梢允褂闷渌乃俣葴y(cè)量形式(如頻率)來(lái)取代脈沖寬 度?？梢愿鶕?jù)一段時(shí)間上的脈沖寬度來(lái)確定頻率，以反映電動(dòng)機(jī)的速 度。如這里所述的，這僅僅是速度感測(cè)配置或傳感器的一個(gè)示例，可 以采用其他配置或傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)防過(guò)載特征。
另一種類型的速度感測(cè)配置可以包括對(duì)光學(xué)傳感器和光的使用。 例如，速度傳感器120可以包括光學(xué)檢測(cè)器或光學(xué)編碼器等，以感測(cè)表 示電動(dòng)機(jī)速度的光以及輸出反映該速度的信號(hào)或信息。光學(xué)檢測(cè)器可 以O(shè))在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，感測(cè)從電動(dòng)機(jī)上的部件反射的光；或(2) 在電動(dòng)機(jī)工作時(shí)，感測(cè)通過(guò)相對(duì)于電動(dòng)機(jī)設(shè)置的縫隙或孔投射的光。
在第一示例中，可以使用反射編碼器，其中LED或其他光源在電動(dòng)機(jī) 或電動(dòng)機(jī)上的部件處(例如，類似地在軸上)發(fā)光，所發(fā)出的光被反 射回諸如光電二極管或光電晶體管之類的光電檢測(cè)器，以獲得電動(dòng)機(jī) 的速度特性。在另一示例中，LED或其他光源在縫隙或孔(例如，在 電動(dòng)機(jī)或其部件上設(shè)置的或相對(duì)于電動(dòng)機(jī)或其部件設(shè)置的)處發(fā)光， 并由諸如光電二極管或光電晶體管的光電檢測(cè)器來(lái)檢測(cè)所發(fā)出的光， 以獲得電動(dòng)機(jī)的速度特性。
作為另外的示例，速度傳感器120可以包括與磁體相結(jié)合對(duì)Reed 開(kāi)關(guān)的使用，以在電動(dòng)機(jī)的操作期間檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的速度。在較低速的 電動(dòng)機(jī)配置下，可以使用Reed開(kāi)關(guān)示例。以下是不同速度感測(cè)配置的 簡(jiǎn)單示例，可以使用其他速度感測(cè)配置來(lái)實(shí)現(xiàn)這里所述的防過(guò)載特征。
如以上所述的，還可以通過(guò)執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀代碼(例如，程序、 軟件或固件，等等)的一個(gè)或更多個(gè)處理器，硬接線、集成或邏輯電 路，或其組合，來(lái)實(shí)現(xiàn)防過(guò)載設(shè)備100的不同部件和過(guò)程?？梢詫⒂?jì)算 機(jī)可讀碼存儲(chǔ)在實(shí)際的存儲(chǔ)介質(zhì)中，讀取和執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)可讀碼以 實(shí)現(xiàn)這里所述的防過(guò)載特征。
圖2示出了根據(jù)另一實(shí)施例的、用于電動(dòng)機(jī)(或電動(dòng)機(jī)組件)210 的示例性防過(guò)載設(shè)備200的方框概圖。如所示出，防過(guò)載設(shè)備110可以包括霍爾效應(yīng)傳感器220 (例如，霍爾效應(yīng)開(kāi)關(guān))；控制器230，用于
實(shí)現(xiàn)如這里所述的不同的防過(guò)載功能和特征；以及繼電器250，用于對(duì) 電動(dòng)機(jī)210進(jìn)行動(dòng)態(tài)制動(dòng)。在該示例中，將設(shè)備200的這些部件設(shè)置在 印刷電路板202上。
放置霍爾效應(yīng)傳感器220，以讀取來(lái)自多極磁體222的磁場(chǎng)，其中 將所述多極磁體222設(shè)置或連接在電動(dòng)機(jī)210的軸上，以便以電動(dòng)機(jī)的 速度旋轉(zhuǎn)。磁體222可以是固定到電動(dòng)機(jī)210的軸的12極或6極對(duì)磁體 (pairmagnet)布置。在操作中，每當(dāng)南極通過(guò)傳感器220的霍爾效應(yīng) 開(kāi)關(guān)的對(duì)面時(shí)，磁體222便激勵(lì)霍爾效應(yīng)開(kāi)關(guān)。得到的脈沖寬度或由傳 感器220輸出的脈沖寬度反映了電動(dòng)機(jī)210的速度(例如，RPM)。
控制器230可以包括微處理器或微控制器，所述微處理器或微控 制器獲得所監(jiān)控的速度，根據(jù)所監(jiān)控的速度來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載情況， 以及根據(jù)所檢測(cè)的過(guò)載情況來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的操作。例如，在等于或超 過(guò)閾值(例如，預(yù)定速度值等)的情況下，例如憑借繼電器250或其他 繼電器或電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路或部件，將電動(dòng)機(jī)的電力切斷。
在圖2中還示出了手動(dòng)超控(manual over-ride)特征或配置260， 所述手動(dòng)超控特征或配置260用于例如在過(guò)載或故障或擊穿或掉電等 情況下，手動(dòng)地旋轉(zhuǎn)或操作或移動(dòng)與其連接的軸或部件。
盡管圖2描述了采用具體部件以及這些部件的配置的一個(gè)示例， 然而可以使用這些和/或其他部件和設(shè)置，以根據(jù)電動(dòng)機(jī)的速度監(jiān)控過(guò) 載情況。例如，如以上所述，可以使用除了霍爾器件開(kāi)關(guān)以外的傳感 器，如光學(xué)傳感器等。例如，可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)應(yīng)用以及電動(dòng)機(jī)的操作 情況來(lái)選擇傳感器的類型。
圖3示出了根據(jù)實(shí)施例的、圖2的示例性防過(guò)載設(shè)備200的示例性 電路布局的電路圖。如所示出，防過(guò)載設(shè)備200包括端子W1至W4、 電容器C1至C4和C5、電阻器R1至R5、 二極管D1、 D2和D4、全波電橋 (full-wave bridge)(或整流器)D3、繼電器RLY1、穩(wěn)壓器U1、微處 理器U2、溫度傳感器U3、晶體管Q1以及霍爾效應(yīng)器件或開(kāi)關(guān)HE1。
端子W1和W2為應(yīng)用提供電力。端子W1對(duì)于電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的一個(gè)方 向是正極，對(duì)于相反方向是負(fù)極。將該電壓施加到全波電橋D3的輸入以及施加到單刀雙擲繼電器RLY1的觸點(diǎn)。全波電橋D3將適當(dāng)極性的
電壓提供至設(shè)備200的控制電路，不管輸入極性如何。
電阻器R2和R3形成分壓器?？梢赃x擇電阻器的值以在電阻器R3 兩端提供期望的電壓，例如5V或更小的電壓。齊納二極管(zener diode) D2用于確保電壓不超過(guò)微處理器U2的輸入電壓。電阻器R3兩端的電 壓與施加到致動(dòng)器的輸入電壓成比例，并且用于監(jiān)控輸入電壓。如以 下將更詳細(xì)地描述的，可以獲得或讀取輸入電壓，以改變或調(diào)整或確 定用于檢測(cè)過(guò)載情況的速度閾值(或極限值)。
電容器C1和C2用于穩(wěn)定向穩(wěn)壓器U1的輸入提供的電壓。 二極管D1防止在將繼電器線圈RLY1斷開(kāi)時(shí)由繼電器線圈RLY1 的電感引起的過(guò)大電壓。晶體管Q1根據(jù)通過(guò)電阻器R4施加到晶體管的 基極的信號(hào)，將繼電器線圈RLY1接通和斷開(kāi)。
利用電容器C3和C4對(duì)穩(wěn)壓器U1的輸出進(jìn)行濾波。這為微處理器 U2和霍爾效應(yīng)開(kāi)關(guān)HE1提供了穩(wěn)定的電壓供給。每當(dāng)磁體的極通過(guò)霍 爾效應(yīng)開(kāi)關(guān)HE1時(shí)，霍爾效應(yīng)開(kāi)關(guān)HE1提供輸出脈沖。脈沖寬度與電
動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速成比例。
電阻器R5對(duì)流向發(fā)光二極管(LED) D4的電流加以限制。當(dāng)微處 理器的控制電路關(guān)閉電動(dòng)機(jī)時(shí)，即在過(guò)載情況下，二極管D4被點(diǎn)亮。
溫度傳感器U3用于監(jiān)控環(huán)境溫度(例如，環(huán)境溫度值)。因?yàn)橹?動(dòng)器可以在寬泛變化的溫度情況下進(jìn)行操作，所以防過(guò)載實(shí)現(xiàn)可以關(guān) 注環(huán)境溫度。如以下將更詳細(xì)地描述的，可以獲得或讀取環(huán)境溫度以
改變或調(diào)整或確定用于檢測(cè)過(guò)載情況的速度閾值(或極限值)。
現(xiàn)在將在下文中參考圖7-9的源程序表來(lái)討論由微處理器U2控制
的示例性功能和特征，圖7-9的源程序表描述了通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)處理 器可實(shí)現(xiàn)的、用于提供防過(guò)載的示例性過(guò)程或程序。
例如，當(dāng)?shù)谝淮螢槲⑻幚砥鱑2供電時(shí)，使輸出GP5為高。這接通 了晶體管Q1，晶體管Q1激勵(lì)繼電器線圈RLY1。繼電器RLY1的觸點(diǎn)閉 合，從而為例如端子W3和W4 (可以與電動(dòng)機(jī)連接)上的致動(dòng)器的電 動(dòng)機(jī)供電，電容器C6連接在所述致動(dòng)器的電動(dòng)機(jī)兩端以抑制噪聲。這 維持預(yù)定的時(shí)間，如0.5秒。可以選擇這個(gè)預(yù)定的時(shí)間，使得例如電動(dòng)
10機(jī)可以達(dá)到速度，以及在由于電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流導(dǎo)致輸入電壓下降的情 況下使輸入電壓可以回彈。
這樣，由微處理器U2中的模擬至數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器讀取輸入電
壓。將模擬至數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換器的輸出值在數(shù)學(xué)上轉(zhuǎn)換成所允許的最小
脈沖寬度。
對(duì)來(lái)自霍爾效應(yīng)器件的每個(gè)輸出脈沖的寬度進(jìn)行測(cè)量。如果脈沖 不改變，則可以假設(shè)電動(dòng)機(jī)沒(méi)有旋轉(zhuǎn)并且電動(dòng)機(jī)的電力被斷開(kāi)。將脈
沖寬度與速度閾值相比較，其中可以利用基本RPM值來(lái)建立所述速度 閾值，還可以在需要時(shí)針對(duì)輸入電壓和環(huán)境溫度來(lái)修正或補(bǔ)償所述脈 沖寬度。如果脈沖寬度小于閾值(例如，電動(dòng)機(jī)速度大于或等于閾值 速度)，則電動(dòng)機(jī)操作繼續(xù)進(jìn)行。如果脈沖寬度大于閾值(例如，電動(dòng) 機(jī)速度小于閾值速度)，則微處理器U2對(duì)接下來(lái)的12個(gè)脈沖的寬度求 平均。如果平均脈沖寬度大于閾值(例如，平均電動(dòng)機(jī)速度小于閾值 速度)，則將電動(dòng)機(jī)關(guān)閉。電動(dòng)機(jī)的操作繼續(xù)進(jìn)行，直到去除電力或電 動(dòng)機(jī)速度下降到最小值以下為止。通過(guò)斷開(kāi)晶體管Q1以控制繼電器 RLY1打開(kāi)觸點(diǎn)從而去除電動(dòng)機(jī)的電力，可以關(guān)閉電動(dòng)機(jī)。
圖4示出了根據(jù)實(shí)施例的示例過(guò)程400的流程圖，通過(guò)示例過(guò)程 400可以防止電動(dòng)機(jī)過(guò)載?？梢岳梅肋^(guò)載設(shè)備，如設(shè)備100或200或其 部件，來(lái)實(shí)現(xiàn)該過(guò)程。
在步驟410，過(guò)程400監(jiān)控電動(dòng)機(jī)的速度。在步驟420，防過(guò)載設(shè)
備根據(jù)所監(jiān)控的速度來(lái)檢測(cè)是否存在(或不存在)過(guò)載情況。這可以 包括例如，將所監(jiān)控的速度與所監(jiān)控的速度的平均值(在一段時(shí)間 上或在多個(gè)測(cè)量上)與閾值(或極限值)相比較。例如，如果所監(jiān)控 的速度小于速度閾值，則過(guò)載情況存在。閾值以及比較方式(例如， 小于、等于、和/或大于)還可以依賴于是否使用脈沖寬度、頻率或其 他特性來(lái)對(duì)速度進(jìn)行監(jiān)控和比較。此外，可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)的操作環(huán)境， 如環(huán)境溫度、輸入電壓、電流、或可能影響到電動(dòng)機(jī)操作的其他電動(dòng) 機(jī)特性或環(huán)境因素、或其組合，來(lái)改變、調(diào)整或確定閾值。
如果檢測(cè)到過(guò)載情況，則防過(guò)載設(shè)備相應(yīng)地控制電動(dòng)機(jī)的操作， 如將電動(dòng)機(jī)關(guān)閉、斷電、暫停，等等。 一旦解決或糾正了過(guò)載情況，則可以將電動(dòng)機(jī)打開(kāi)或加電，或可以恢復(fù)電動(dòng)機(jī)操作以及防過(guò)載特征。 此外，過(guò)程400進(jìn)行至步驟410，以繼續(xù)監(jiān)控速度。
圖5示出了根據(jù)實(shí)施例的示例過(guò)程500的流程圖，通過(guò)示例過(guò)程 500可以防止電動(dòng)機(jī)過(guò)載?？梢岳梅肋^(guò)載設(shè)備，如設(shè)備100或200或其
部件，來(lái)實(shí)現(xiàn)該過(guò)程。
在步驟510，過(guò)程500監(jiān)控電動(dòng)機(jī)的速度。此后，防過(guò)載設(shè)備根據(jù) 所監(jiān)控的速度來(lái)檢測(cè)是否存在(或不存在)過(guò)載情況。例如，在步驟 520，防過(guò)載設(shè)備將所監(jiān)控的速度與第一速度閾值相比較。如果所監(jiān)控 的速度不小于或等于第一速度閾值，則過(guò)程500回到步驟510。否則， 如果所監(jiān)控的速度小于或等于第一速度閾值，則此后在步驟530防過(guò)載 設(shè)備針對(duì)預(yù)定的時(shí)間段或預(yù)定數(shù)目的測(cè)量來(lái)監(jiān)控電動(dòng)機(jī)速度。防過(guò)載 設(shè)備存儲(chǔ)所監(jiān)控的速度(包括或不包括步驟510中的初始速度測(cè)量)， 并計(jì)算在一段時(shí)間上或多個(gè)測(cè)量上的平均速度。在步驟540，防過(guò)載設(shè) 備確定平均速度是否小于或等于第二速度閾值。第一和第二速度閾值 可以相同或不同。如果平均速度不小于或等于第二速度閾值，則過(guò)程 500進(jìn)行至步驟510。
否則，如果平均速度小于或等于第二速度閾值，則防過(guò)載設(shè)備檢 測(cè)到過(guò)載情況，并在步驟550相應(yīng)地控制電動(dòng)機(jī)的關(guān)閉。 一旦解決或糾 正了過(guò)載情況，則可以將電動(dòng)機(jī)打開(kāi)或加電，或可以恢復(fù)電動(dòng)機(jī)操作 以及防過(guò)載特征。
第一和第二閾值以及比較方式(例如，小于、等于、和/或大于) 可以依賴于是否使用脈沖寬度、頻率或其他特性來(lái)對(duì)速度進(jìn)行監(jiān)控和 比較。此外，可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)的操作環(huán)境如，環(huán)境溫度、輸入電壓、 電流、或可能對(duì)電動(dòng)機(jī)的操作造成影響的其他電動(dòng)機(jī)特性或環(huán)境因素， 或其組合，來(lái)改變、調(diào)整或確定閾值。
圖6示出了根據(jù)實(shí)施例的示例過(guò)程600的流程圖，通過(guò)示例過(guò)程
600可以防止電動(dòng)機(jī)過(guò)載?？梢岳梅肋^(guò)載設(shè)備，如設(shè)備100或200或其
部件，來(lái)實(shí)現(xiàn)該過(guò)程。
過(guò)程600在步驟610讀取輸入電壓，并在步驟612讀取溫度。在步
驟614，根據(jù)操作情況(如，輸入電壓和/或溫度)來(lái)確定或調(diào)整速度
12閾值?？梢詮牟檎冶淼扔?jì)算或得到速度閾值，或計(jì)算并且得到速度閾 值。
在步驟616，對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行監(jiān)控。在步驟618，防過(guò)載設(shè)備
根據(jù)速度來(lái)確定電動(dòng)機(jī)是否打開(kāi)或正在操作。例如，當(dāng)使用霍爾效應(yīng) 傳感器的脈沖寬度輸出來(lái)測(cè)量電動(dòng)機(jī)的速度時(shí)，防過(guò)載設(shè)備可以在沒(méi) 有改變(例如，沒(méi)有脈沖)的情況下確定電動(dòng)機(jī)是關(guān)閉的或沒(méi)在操作。
如果電動(dòng)機(jī)是關(guān)閉的，則過(guò)程600終止。否則，如果電動(dòng)機(jī)是打開(kāi)的， 則在步驟620防過(guò)載設(shè)備將所監(jiān)控的速度與速度閾值相比較。如果所監(jiān) 控的速度不小于或等于速度閾值，則過(guò)程600回到步驟616。否則，如 果所監(jiān)控的速度小于或等于速度閾值，則此后在步驟622防過(guò)載設(shè)備針 對(duì)預(yù)定的時(shí)間段或預(yù)定數(shù)目的測(cè)量來(lái)監(jiān)控電動(dòng)機(jī)速度。防過(guò)載設(shè)備存 儲(chǔ)所監(jiān)控的速度(包括或不包括步驟616中的初始速度測(cè)量)，并計(jì)算 在一段時(shí)間上或在多個(gè)測(cè)量上的平均速度。在步驟624，防過(guò)載設(shè)備確 定平均速度是否小于或等于速度閾值。在該示例中，在步驟620和624 中使用相同的速度閾值，然而在需要的情況下也可以使用不同的速度 閾值。如果平均速度不小于或等于第二速度閾值，則過(guò)程600進(jìn)行至步 驟616。
否則，如果平均速度小于或等于第二速度閾值，則防過(guò)載設(shè)備檢 測(cè)到了過(guò)載情況，并在步驟626相應(yīng)地控制電動(dòng)機(jī)的關(guān)閉。 一旦解決或 糾正了過(guò)載或故障情況，則可以將電動(dòng)機(jī)打開(kāi)或上電，或可以恢復(fù)電 動(dòng)機(jī)操作以及防過(guò)載特征。
閾值以及比較方式(例如，小于、等于、和/或大于)可以依賴于 是否使用脈沖寬度、頻率、或其他特性來(lái)對(duì)速度進(jìn)行監(jiān)控和比較。此 外，可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)的操作環(huán)境，如環(huán)境溫度、輸入電壓、電流、或 可能對(duì)電動(dòng)機(jī)的操作造成影響的其他電動(dòng)機(jī)特性或環(huán)境因素、或其組 合，來(lái)改變、調(diào)整、或確定閾值。
盡管圖4至6描述了防止電動(dòng)機(jī)過(guò)載的示例過(guò)程，然而防過(guò)載特征 不限于這些示例中描述的具體步驟、步驟的順序或?qū)崿F(xiàn)?？梢愿鶕?jù)需 要來(lái)選擇如圖4至6所描述的不同方面，在這里這些方面尤其包括速度 測(cè)量的具體類型、閾值、與閾值比較的次數(shù)，等等。不同過(guò)程是可以通過(guò)執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀代碼(例如，程序、軟件或固件，等等)的一個(gè) 或更多個(gè)處理器，硬接線、集成或邏輯電路，或其組合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
盡管以上描述了本發(fā)明的不同實(shí)施例，然而將理解，這些實(shí)施例 是僅以示例的方式給出的，而并非是限制性的。因此，相關(guān)領(lǐng)域技術(shù) 人員將清楚，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以對(duì)本發(fā)明進(jìn) 行各種形式和細(xì)節(jié)上的修改。因此，本發(fā)明的寬度和范圍不應(yīng)受到上 述示例實(shí)施例中的任何示例實(shí)施例的限制，而僅根據(jù)以下權(quán)利要求及 其等同物來(lái)限定本發(fā)明的寬度和范圍。因此，其他電動(dòng)機(jī)類型也在本 發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種方法，包括監(jiān)控電動(dòng)機(jī)的速度；根據(jù)所監(jiān)控的速度來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載情況；以及根據(jù)所檢測(cè)的過(guò)載情況來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的操作。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述檢測(cè)包括將電動(dòng)機(jī)速度與閾值相比較，以確定是否存在熱過(guò)載情況。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)速度比反映最小操作速度的閾值小時(shí)，所述檢測(cè)操作檢測(cè)到過(guò)載情況。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的輸入電壓和/或環(huán)境溫度而調(diào)整閾值。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述監(jiān)控操作產(chǎn)生脈沖，所述脈沖具有反映電動(dòng)機(jī)速度的寬度，而且所述比較操作將所產(chǎn)生的 脈沖的寬度與閾值相比較。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述比較操作對(duì)預(yù)定時(shí)間段上或預(yù)定數(shù)目的測(cè)量上的平均電動(dòng)機(jī)速度進(jìn)行比較，以確定是否 存在熱過(guò)載情況。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述監(jiān)控操作產(chǎn)生脈沖，所述脈沖具有反映電動(dòng)機(jī)速度的寬度，而且所述比較操作對(duì)預(yù)定時(shí)間 段上或預(yù)定數(shù)目的測(cè)量上的多個(gè)產(chǎn)生的脈沖的平均寬度進(jìn)行比較，以 確定是否存在過(guò)載情況。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述監(jiān)控操作采用非接觸 傳感器配置來(lái)監(jiān)控電動(dòng)機(jī)速度。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述非接觸傳感器配置包括用于感測(cè)磁場(chǎng)的霍爾效應(yīng)器件，所述磁場(chǎng)由與電動(dòng)機(jī)的軸連接的磁 體產(chǎn)生。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述非接觸傳感器配置 包括光學(xué)傳感器。
11、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，在檢測(cè)到過(guò)載情況時(shí)，所述控制操作將電動(dòng)機(jī)關(guān)閉。
12、 一種設(shè)備，包括傳感器，用于監(jiān)控電動(dòng)機(jī)的速度；檢測(cè)器模塊，用于根據(jù)所監(jiān)控的速度來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載情況；控制模塊，用于根據(jù)所檢測(cè)的過(guò)載情況來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的操作。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，所述檢測(cè)器模塊將電動(dòng)機(jī)速度與閾值相比較，以確定是否存在熱過(guò)載情況。
14、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，當(dāng)電動(dòng)機(jī)速度比反映最 小操作速度的閾值小時(shí)，所述檢測(cè)器模塊檢測(cè)到過(guò)載情況。
15、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，根據(jù)電動(dòng)機(jī)的輸入電壓 和/或環(huán)境溫度來(lái)調(diào)整閾值。
16、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述傳感器產(chǎn)生脈沖， 所述脈沖具有反映電動(dòng)機(jī)速度的寬度，而且所述檢測(cè)器模塊將所產(chǎn)生 的脈沖的寬度與閾值相比較。
17、 根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備，其中，所述檢測(cè)器模塊對(duì)預(yù)定時(shí)間段上或預(yù)定數(shù)目的測(cè)量上的平均電動(dòng)機(jī)速度進(jìn)行比較，以確定是 否存在熱過(guò)載情況。
18、 根據(jù)權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中，所述傳感器產(chǎn)生脈沖， 所述脈沖具有反映電動(dòng)機(jī)速度的寬度，所述檢測(cè)模塊對(duì)預(yù)定的時(shí)間段 上或預(yù)定數(shù)目的測(cè)量上的多個(gè)所產(chǎn)生的脈沖的平均寬度進(jìn)行比較，以 確定是否存在過(guò)載情況。
19、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，所述傳感器采用非接觸傳感器配置來(lái)監(jiān)控電動(dòng)機(jī)的速度。
20、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述非接觸傳感器配置包括霍爾效應(yīng)器件，所述霍爾效應(yīng)器件對(duì)與電動(dòng)機(jī)的軸連接的磁體的 磁場(chǎng)進(jìn)行感測(cè)。
21、 根據(jù)權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中，所述非接觸傳感器配置包括光學(xué)傳感器。
22、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，在檢測(cè)到過(guò)載情況時(shí)，所述控制器模塊關(guān)閉電動(dòng)機(jī)。
23、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的設(shè)備，還包括繼電器，在檢測(cè)到過(guò)載 情況時(shí)，所述繼電器根據(jù)來(lái)自所述控制器模塊的命令將電動(dòng)機(jī)關(guān)閉。
24、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，還包括印刷電路板，所述印刷 電路板包括所述檢測(cè)器和控制器模塊。
25、 一種有形的計(jì)算機(jī)介質(zhì)，具有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼，在由處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)可執(zhí)行代碼時(shí)，能夠執(zhí)行以下方法監(jiān)控電動(dòng)機(jī)的速度；根據(jù)所監(jiān)控的速度來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載情況；以及 根據(jù)所檢測(cè)的過(guò)載情況來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的操作。
全文摘要
一種方法、設(shè)備或計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)了一種防過(guò)載手段，包括監(jiān)控電動(dòng)機(jī)的速度；根據(jù)所監(jiān)控的速度來(lái)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的過(guò)載情況；以及根據(jù)所檢測(cè)的過(guò)載情況來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的操作。
文檔編號(hào)H02H5/00GK101501952SQ200780027931
公開(kāi)日2009年8月5日 申請(qǐng)日期2007年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月31日
發(fā)明者拉里·普倫科特, 格雷格·科拉奇斯基 申請(qǐng)人:丹納赫傳動(dòng)有限責(zé)任公司