CN1045696C - 带旋转传感器的直流电机 - Google Patents

Abstract

本发明的带旋转传感器的直流电机使用含判断旋转传感器产生的脉冲信号有否异常的微机的控制电路和由来自该控制电路的信号而动作的继电器;该控制电路直接设置在继电器上，该继电器设置在电机供电电源引线连接器的端子附近；该控制回路检测在微机内可变设定的时间中，来自电机旋转传感器的脉冲数为某个设定值以下的次数；在该检出次数的累积数为某个设定值以上时或连续计数的次数为某个设定值以上时，即判定为电机旋转异常。

Description

带旋转传感器的直流电机

本发明涉及一种带旋转传感器的直流电机，它具有检测该直流电机的电流，旋转位置等的旋转状态、诊断电机是否正常旋转、在过负荷等异常情况时使电机逆转或停止，从而防止电机烧损，使用该电机的部件、装置损伤或该电机使用装置对人体造成伤害的手段。

近年来，带旋转传感器的直流电机的使用正在急剧扩大，其中，有几种检测过负荷和限制(拘束)异常等方法。

一种方法是使用回路断路器和电流检测电阻，在过电流流过电机时切断电机电源，从而能防止电机及部件的损坏或对人体的危害。

另一种方法是用电机外部的控制电路处理来自旋转传感器的脉冲信号，检测电机的旋转异常，使电机逆转。

但是在上述构成中，由于回路断路器的特性差异大，不能高精度地检测过电流或过热等异常情况，因而难于用于防止电机烧损以外的其它目的。又，通过电流检测电阻进行异常判定的方法，因用电流确认旋转信息，误差大易产生误动作。

用微机处理旋转传感器信号从而判别旋转异常的方法，判别精度高且能设置复杂的判断基准。但，在将微机电路设置在电机外部时，当使用该电机的装置有故障而调查其原因时，则不仅要检查电机，而且还必须检查安装该电机的整个装置，因而存在原因调查费时、维护困难的问题。

下面，叙述现有的带旋转传感器的电机旋转异常检测方式存在的问题。以往，作为带旋转传感器电机的旋转速度检测方法，有把来自旋转传感器的脉冲信号变换成模拟值的方法和使用微机仅测量频率的方法等多种方法。但，这些方法，在由于外部干扰电机短时间减速时，即使实际上不是异常也很可能判定为异常成为误动作。

又，在驱动电机的电源电压变化时或由于温度不同引起电机及由电机驱动的装置特性和摩擦阻力变化时，即使在平常运转时电机的旋转速度也会变化，因此微机会错误地判断为电机旋转异常。

此外，还有这种情况，即取决于电机转子或由电机驱动的机械部件的位置，即使电机旋转异常，也不要反转的情况。但是，在以往的带旋转传感器的电机旋转异常的检测系统中，与转子或由电机驱动的机械部件位置有关的信号常常不用作判定电机旋转异常的判断要素。或者，虽然有通过限位开关或传感器等元件，把转子或由电机驱动的机械部件的位置作为电机旋转异常判定的判断要素的情况，但这部分的元件数和布线数增加，对维护和可靠性不利。

为了达到本发明的目的，本发明的带旋转传感器的直流电机使用包括判断旋转传感器产生的脉冲信号有否异常的微机的控制电路和由来自所述控制电路的信号而动作的继电器；进而，该控制电路直接设置在继电器上，该继电器设置在电机供电电源引线连接器的端子附近。

又，使用微机来实施电机的异常旋转检测方法，在该微机内进行如下的判定。首先，在每个预先设定的时间内或由微机算出的某个时间内每次检测来自电机旋转传感器的脉冲数，当该脉冲数为某个设定值以下的累计次数或连续次数为某个设定次数以上时，判定电机旋转异常。又，通过来自该微机的指令进行电机逆转动作处理。本发明提供具有这种功能的带旋转传感器的直流电机。又，在作为微机程序的常数预先设定或根据来自读取电机周围环境的传感器的信息或电机驱动电源的信息用微机随时计算时，上述脉冲数测定时间区间和用作判断的脉冲数设定值及设定次数，是由微机周围电路的可变电阻决定的定值或可变值。

又，通过在微机内部处理旋转传感器信号，将转子或由电机驱动的机械部件的位置存储在微机内，能提供仅在该设定位置检测到电机异常时使之逆转的电机。

通过这种构成，在带有旋转传感器的直流电机陷于过负荷、过电流、过热等的异常状态时，在电机本体上进行这些异常检测，能进行使电机逆转等的修正动作，不仅能保护电机本体免遭损伤，也能防止电机的部件损伤、使用该电机的装置损伤，进而防止该装置对人体的伤害。特别是，由微机作异常判定时，由外部干扰引起的误动作少，该微机设置在电机本体上，维护变得容易。

且，由于采用本发明的电机异常判别方法，误动作少，把与使用电机的装置特性相应的设定值作为判定用设定值，由于把各种传感器的信息输入至微机，因而本发明的电机能用于多种使用环境中。

图1是本发明一实施例的带旋转传感器的直流电机的电路图。

图2(a)是搭载本发明一实施例的汽车自动开闭式车窗电机系统的概略外形图。

图2(b)是本发明一实施例的带旋转传感器的直流电机的概略外形图。

图3是设置在本发明一实施例的带旋转传感器的直流电机上的微机流程图。

图4是以往微机内部采用的电机异常判别方法的原理图。

图中，1是继电器部分，2是电机开关，3是励磁线圈，4是微机，4a是微机回路，5是滑环传感器，6是电刷，7是连接器，8是温度传感器，9是电机子(转子)，10是减速机构(蜗轮传动装置)，11是电源(电池)，12是回路断路器，13是调节器，14是窗玻璃，15是门，16是导轨，21是传感器脉冲信号线，22是窗上升信号线，23是窗下降信号线，24是电机逆转用信号线，31是带旋转传感器的直流电机，40、41、42、43、44、45、46是微机内部控制流程各部分，50是脉冲测定设定时间区间，51是旋转传感器脉冲波形，52是设定时间区间的脉冲数，53是小于设定脉冲数的区间累积个数。

下面，参照附图叙述本发明的实施例。

图1是本发明一个实施例的带旋转传感器的直流电机电路图，图3是在图1的微机内部进行的流程图，图4是微机内部电机异常判别方法的原理图。

虽然在本实施例中，以把本发明的电机用于汽车自动开闭式车窗系统这种场合进行说明，但本发明当然不限于汽车自动开闭式车窗系统。

首先简单说明图1的构成。继电器部分1由接点a、b、c、d，励磁线圈3及微机回路4a构成。2是电机开关，在本例中，当过电流时它自动为断(OFF)。励磁线圈3通过电机逆转用信号线24连至微机4。微机4一旦判断电机异常，则输出信号至逆转用信号线24，使励磁线圈动作。备有端子18的连接部7用于把设置在电机外部的电机开关2连至微机4。5是作为旋转传感器一个例子的滑环传感器，它的脉冲信号经脉冲信号线21传送至微机4。6是电刷，9是电机子(转子)，10是与电机子9作机械结合的减速机构(蜗轮传动机构)，8是温度传感器。

图2(a)是使用本发明的带旋转传感器的直流电机的汽车自动开闭式车窗系统的一个例子。12是回路断路器，14是窗玻璃，16是导轨，15是门，13是调整器，2是电机开关，31是带旋转传感器的直流电机。

图2(b)是本发明的带旋转传感器的直流电机31的外形图。

图3和图4中示出了根据权项2、3的一个实施例，在微机4内部实施的一个程序的例子。图3是流程框图，图4是电机旋转异常判别方法的原理图。

对图3进行说明。在40部分进行微机的初始设定，同时输入窗的初始位置值。通常，在41部分待机直至电机开关2接通。当在43部分电机运转中电机开关2的状态变化时，通过45部分求目前窗玻璃14的位置，储存该位置并返回41部分。44部分中(用图4加以说明)，作电机旋转状态是否为异常的判定。又，该一定时间、设定值、设定次数，在本实施例中通过42部分，根据来自电机周围温度传感器8的信息加以计算作为经微调整后的可变值。在46部分中，在本例子中，窗玻璃14在上升中且窗玻璃14不是全封闭状态时，仅检测到电机旋转异常时，使电机逆转用励磁线圈3激励。窗玻璃14在下降中且窗玻璃14全部关闭时检测到异常的情况，在本例子中通过电机过电流，电机开关自动回复，流程返回41部分。

然后，说明图4的电机旋转异常判别方法的原理。图中的50是为测定传感器脉冲而设定的时间区间，如52所示，计数该时间区间的电机传感器脉冲波51的脉冲数。这里，假如设定脉冲数为2，上述52的脉冲数为2以下时，53所表示的累积次数加1。这里，假定设定累积次数为5次，上述53的累积次数为5以上的时刻，微机判定电机为异常状态。如此地进行电机旋转异常判别。还有这样的判别方法，即把图中53用连续次数代替累积次数，最好采用与电机装置的特性等相适应的判定方法。又，图中，脉冲测定装置时间区间50和判定用设定脉冲数，设定次数为常数，通过把这些参数设定为可变的就能实现高精度的判定。

以上为图3、图4的说明，现对图1的实际动作例子加以说明。首先，用电机开关2接通自动开闭式车窗上升开关。开关为何种状态经过窗上升信号线22和窗下降信号线23输至微机4的输入端。励磁线圈3为阻断状态，电机开始转动使窗玻璃14上升。同时，微机4处理来自滑环传感器5的脉冲信号，开始电机旋转异常的判定。如果窗全部关闭后产生电机旋转异常时，重写微机内窗的位置存储器，电机开关2切断，微机内部控制返回到最初的开关等待状态。但，当窗玻璃14上升时因人手等夹入而产生电机旋转异常时，微机使励磁线圈3接通，电机逆转，窗玻璃14下降。这样，窗玻璃14为全开时开关切断，励磁线圈3不激励，微机内部控制返回最初的开关等待状态。

以上为使用本发明电机的实施例及其说明。

又，在本实施例中，处理温度传感器8的信号，如果把使电机旋转异常判定灵敏度变化的这类信号，如与电源(电池)11的电压和电流有关的信号、电机内部或外部温度信号、电机周围温度或电机周围其它装置的温度信号等信号中至少一个信号送至微机，用微机处理该信号，调整电机异常判定的灵敏度，若追加上述功能，则能实现由温度变化及电压变动引起的误动作少的更高级的系统。

根据上述发明，在由于电机异常而流过过电流时，通过不在电机外部而在电机本体侧内部设置对该过电流作判别、控制的微机及切换电机旋转方向的继电器，使用电机的装置整体得以简化，也有利于故障等异常发生时的可维护性。再者，在要向以往不具有本功能的装置，即不具有电机异常场合逆向旋转自修正功能的装置附加本功能时，只要把本发明电机与以往的电机交换，或把备有微机的继电器部分附加至以往电机导线上即可，能节约新的投资，有利于降低价格。

而且，作为电机旋转异常判断要素，不仅仅采用一定时间中的传感器脉冲数，而是通过某一时间区间的传感器脉冲数为设定值以下的次数来判别旋转异常，因而，即使由于短时间的干扰使电机旋转瞬时降低但立即恢复正常的场合，也很少有误动作逆转。又，由于设定项目有测定时间区间、判定用脉冲数、判定次数(累计次数、连续次数)，因而可以根据使用电机的装置的机械特性、装置使用目的等选择其中的某个设定为重点，可实现高精度的控制。

再者，由于使传感器脉冲测定的设定时间区间和微机判定用设定脉冲数、判定用设定次数是可变的，能相对于使用装置，使用环境作最适宜的异常判断。上述设定时间区间、设定脉冲数、设定次数可通过动作试验作为数据预先存储在微机的存储器中；或由设置在电机或电机装置中的各种传感元件的信息，通过微机计算随时设定；或根据电机转子和电机连接装置的位置而变更等；本系统的应用范围宽，可高精度地作异常判定。

且，由旋转传感器脉冲数计算电机转子的位置并存储在微机内时，可附带位置条件来实施电机异常时的逆转处理而且不需要以往的限位开关及位置传感器。

Claims (4)

1．一种带旋转传感器的直流电机，其特征在于包括：旋转传感器和含有处理由所述旋转传感器产生的脉冲信号的微机的控制回路；作为电机旋转异常判定方式，该控制回路检测在所述微机内可变设定的时间中，来自所述电机旋转传感器的脉冲数为某个设定值以下时的次数；在所述检出次数的累积数为某个设定值以上时或连续计数的次数为某个设定值以上时，即判定为电机旋转异常，进行异常处理动作。

2．如权利要求1所述的带旋转传感器的直流电机，其特征在于，该电机还备有：在电机轴前端形成的蜗轮副及配置在与所述轴成直角的旋转中心轴方向上的蜗轮；根据所述控制回路信号而动作的继电器；所述控制回路设置在供电引线的连接器端子和电机定子间；同时，使所述控制回路与所述直流电机的供电引线的连接器端子相邻接配置。

3．如权利要求1所述的带旋转传感器的直流电机，其特征在于，在微机内处理安装在电机本体或其周围的传感器信号、安装在由电机驱动的周围装置或该装置周围的传感器信号、与电机驱动电源电压有关的信号、与电机运转电流值有关的信号中至少一个信号，根据处理结果，细微调整用于异常判定的设定时间、设定值、设定次数，从而改变电机旋转异常检测的灵敏度。

4．如权利要求1所述的带旋转传感器的直流电机，其特征在于，在所述微机内处理旋转传感器的信号，检测电机转子或由电机驱动的机械部件的位置，仅当电机转子或由电机驱动的机械部件的位置处于特定位置且判定电机旋转为异常时，用微机进行异常时的处置。

Images