CN105246812B - 用于控制无电流制动器的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对配备给转子的至少一个无电流制动器(11)进行控制的装置(30)，该装置(30)包括调节系统，该调节系统用于通过控制对制动器(11)的电力供给来使制动器(11)达到减小所施加的摩擦扭矩的状态，从而允许转子在负载的作用下进行滑动和驱动，至少根据指示负载的速度的反馈来进行调节，从而保持负载的速度低于预定阈值。

Description

用于控制无电流制动器的装置

本发明涉及电动马达，并且特别地涉及用于驱动负载的电动马达，并且更特别地但非排他地涉及用于驱动升降机机箱的电动马达。

电动马达——无论是用于提升升降机机箱还是驱动升降机机箱——通常配备有一个或更多个弹簧加载制动器，也就是说制动器在没有电力供给的情况下阻挡转子的旋转。为此，制动器包括通过弹性偏置预压在制动位置中的电枢，该电枢在电磁体的作用下在致动器供给有电力时移位。

在发生故障的情况下，重新调试预设了使用辅助系统来释放制动器或多个制动器。该辅助系统通常由机械杆手动控制，这引起若干的技术问题。事实上，该辅助系统需要非常精细和频繁的调节，这可能会具有一定水平的游隙，而这是不期望的。另外，杆被手动致动，难以保证达到其到达位置的负载的舒适的速度和平稳的运行。

FR 2563642描述了一种自动扶梯，该自动扶梯的停止通过对参考速度信号与实际速度信号之间的距离进行测量的比较器来控制，以避免自动扶梯的突然停止。

EP 1674417描述了一种升降机控制装置，该升降机控制装置使得能够打开弹簧加载制动系统直到速度达到一定阈值为止，然后制动器在该阈值点处被再次关闭，升降机停止并且然后制动器被重新打开。重复该顺序直到升降机到达楼层为止。这种装置允许机箱的速度保持在一定阈值以下，但不阻止摇晃。事实上，制动器或者处于完全关闭位置中或者处于完全打开位置中：该系统不包含精细调节并且因此带来了关于机箱中的乘客的舒适性的问题。

本发明的目的是进一步改进用于至少一个弹簧加载制动器进行控制的控制装置，其中转子配备有所述至少一个弹簧加载制动器，该转子特别地是属于电动马达的转子，并且本发明根据下述事实而实现了该目的：控制装置包括调节系统，该调节系统用于通过控制制动器的电力供给而使制动器进入减小所施加的摩擦扭矩的状态，以允许转子在负载的作用下进行滑动和驱动，至少根据代表负载的速度的反馈来实施调节，以保持负载的速度低于预定阈值。

根据本发明，负载可以平滑地移位，例如就升降机机箱而言直到到达楼层处为止。此外，本发明使得能够在必要时避免使用手动解锁杆并且避免相关联的缺点。

调节系统可以将向制动器供给电力的电流和/或电压实施成对负载的速度的一个或更多个设定点值的服从(subjugation)，特别地，在制动器例如借助于受控的整流器经由来自主电压或正弦逆变器整流的电压而供给有电力的情况下如此。该服从可以特别地但非排他地包括根据负载的速度与设定点值或多个设定点值之间的观察到的间距来实施添加或删除一个或更多个整流电压弧段。电力供给还可以通过电压斩波在变形方案中实施，然后服从执行下述方面：根据负载的速度与设定点值或多个设定点值之间所观察到的间距对输送至制动器(多个制动器)的电压的频率和/或工作周期进行修改。

可以基于由至少两个感应传感器产生的信号来测量负载的速度，特别地，所述两个感应传感器具有正交相位关系并且使频率与测量速度相匹配，调节系统优选地设计成基于来自这些传感器的信号的相位移动来确定转子的旋转方向，具有正交相位关系的感应传感器分别优选地输送具有例如50％的占空比的方波信号。

控制装置有利地设计成从多个源例如从网络或者从备用电池特别地经由逆变器获取向制动器或多个制动器供给电力的能量。

本发明还涉及一种用于通过采用根据本发明的控制装置来对由电动马达驱动的负载的移位进行控制的方法，其中，该电动马达包括配备有弹簧加载制动器的转子，该方法包括下述步骤：

-逐渐增大制动器的供给电流直到检测到滑动速度不等于零为止，马达通过负载特别地在负载自身重量的作用下被驱动，

-调节对制动器或多个制动器的电力供给，从而将负载的移位速度保持在预定值内，

-当负载已经到达期望的端部位置时，切断对制动器的电力供给。

通过阅读本发明的非限制性示例性实施方式的以下详细描述并且通过查看附图，将更好地理解本发明，在附图中：

-图1示出了示例性调节系统的示意图，

-图2示出了具有制动器的示例性马达的立体图，本发明能够应用于马达，

-图3示出了图示了示例性调节循环的方框图，

-图4是示出了速度随时间的进展的示例的曲线图，以及

-图5图示了能够针对至制动器或多个制动器的电力供给而生成的不同的整流模式。

图1示出了根据本发明形成的控制装置10的示例。

该控制装置10连接至电动马达M，该电动马达M配备有一个或更多个弹簧加载电磁制动器11，例如如图示的至少两个制动器。

一个或更多个传感器12可以提供代表电动马达M的轴的旋转速度和电动马达M的轴的旋转方向的信息。

能够知道机箱的速度的信息也可以通过马达的至少一个电参数特别是由剩余电压来提供。这可以使得能够避免设置特定的传感器并且可以在降低安全装置的成本的同时增加可靠性。

控制装置10可以设计成对由转子的旋转引起的剩余电压的幅值进行分析并且设计成分析该电压的频率并且在不一致的情况下设计成产生错误信号。

控制装置10包括由任何合适的电路13形成的调节系统，其中，下文中将对电路13的一些功能进行描述，所述电路13直接连接至例如制动器(多个制动器)11并且连接至传感器(多个传感器)12。

调节系统优选地设计成经由输入端15接收代表机箱到达疏散楼层的信息A，并且设计成在接收到该信息的情况下自动中断对制动器或多个制动器11的电力供给。

例如通过施加下降的电流斜坡，优选地中断对制动器或多个制动器11的电力供给，从而避免摇晃。

疏散楼层可以是除了机箱初始位于的楼层之间的那些楼层之外的楼层。特别地，疏散楼层特别地可以是预定楼层，例如地面楼层。

控制装置10有利地包括电池(未示出)，该电池用于在没有来自网络的电流的情况下向制动器或多个制动器11供给电力。于是，控制装置10可以在必要时包括电压升压装置，该电压升压装置用于将由电池输送的电压增大至与对制动器或多个制动器11的电力供给相一致的值。

电池例如是具有12V或24V电压的Pb、NiCd、NiMH、锂离子或锂聚合物电池，并且升压装置例如设计成连续地输送200V。

图2中示出了马达M的非限制性示例。例如在公开FR 2 949 625中描述了这种马达。

马达M——该马达M例如是感应马达或永磁马达——包括驱动滑轮5的转子，其中，提升线缆安装在该滑轮5上。

当然，本发明不限于一种类型的制动器，特别地如申请FR 2 800 528中所描述的例如为专门的轴向制动器的制动器。制动器还可以是例如如申请FR 2 894 731中所描述的不同的类型。

在图2中的示例中，马达M包括布置于马达后部的轴向工作制动器11。作用于滑轮5的制动盘4上的两个紧急线闸制动器11与工作制动器11相反地布置在马达1的前方。控制装置能够作用在工作制动器和紧急制动器上。

通常，该制动器11或每个制动器11包括承载制动衬套的可动电枢，该电枢在移位方面由电磁体驱动并且通过由于使用一个或更多个弹簧而产生的弹性偏置而预压在制动位置中。如果电力供给至制动器11，则电磁体使电枢抵靠弹簧或多个弹簧而移位，之后这使得释放转子。如果电力供给被切断，则抵靠转子的制动表面施加制动衬套，然后转子被阻止旋转。

根据本发明，控制装置10的调节系统执行调节程序，在该调节程序中，到制动器或多个制动器11的电力供给被控制成允许制动表面相对于制动衬套滑动并且控制转子的旋转。

在调节过程期间，制动衬套并未完全地远离制动表面，并且在制动衬套与制动表面之间能够保持接触，以保持一定的制动扭矩同时允许转子例如由于其重量或配重的存在而在负载的驱动作用下旋转。

许多类型的调节可以用于对到制动器或多个制动器11的电力供给进行控制，以使该电力供给服从负载期望的移位速度。

调节优选地实施成使得负载的速度可以增大至特定值，然后该特定值在设定点值VC周围的值VCmin和值VCmax内变化，例如如图4中所图示的，VC＝0.2m/s，而不返回0。

对制动器或多个制动器11的电力供给能够通过借助于可变数量的正弦弧段整流的电压来实现，由此使得能够避免电压边缘，并且因此，防止由放大引起的过电压的任何传播。

所使用的传感器12可以有许多类型。通过使用具有正交相位关系的两个感应传感器，两个传感器的信号被结合以获得每转一定数量的边缘，用于测量速度V。信号的相位移动用于测量转子的旋转方向。每个传感器12例如以每转16个周期——也就是说50％的占空比——输送方波信号；两个传感器12的信号被结合以获得每转64个边缘，用于速度测量。

当然，转子的旋转速度可以通过其他手段来测量，特别地借助于光学的或磁性的霍尔效应编码器和/或通过使用马达相位的末端处引起的电压。

现在将参照图3对示例性调节循环进行描述。假定设备停止。

在调节程序开始时(步骤20)，电压调节系统产生电流斜坡，以逐渐释放制动器11，同时对代表转子的旋转的第一信号的外观进行监测(步骤21)，在这种情况下，感应传感器12的第一电压边缘的外观指示设备的运动。

调节系统例如可以通过生成下述整流模式而在到制动器11的电力供给的输入端处产生后续的电流斜坡：所述整流模式由整流8个弧段中的2个弧段2s，然后整流8个弧段中的4个弧段2s，整流8个弧段中的6个弧段2秒，并且然后完成整流而构成。

一旦已经检测到代表转子的旋转的第一信号(步骤22)，在这种情况下，感应传感器12的第一电压边缘的外观指示设备的运动，通过对标准周期n/Fr采样来测量速度V，也就是说周期1/Fr的n倍代表设定点速度，例如其中n＝10。调节系统设计成使供给到制动器或多个制动器11的电力的电流的量增大或减小，直到代表速度V的信号处于期望的范围内为止(步骤24)，在这种情况下，直到边缘的数目n与设定点速度VC相对应为止。

在每个采样周期结束时应用的整流模式的弧段的数目的选择可以按下述确定，例如：

在NF小于边缘数n的情况下，将一个弧段添加至整流模式(步骤25)，

在NF大于边缘数n的情况下，将一个弧段从整流模式移除(步骤26)，

在NF恰好为边缘数n的情况下，维持整流模式(步骤27)。

所应用的整流模式优选地为随着时间使弧段最佳地扩展的整流模式，如图5中所图示的。

该操作使得能够使制动器或多个制动器11在制动表面上方滑动而不打开所述一个或多个制动器，以尽可能地避免由制动器或多个制动器11的完全打开而产生的运行/停止顺序的摇晃。

如果激活外部变量例如接收到指示到达楼层或者返回升降机的正常操作的信号的信息A，或者如果在采样周期内计数了大于预定数目的多个边缘，则序列停止(步骤28)，并且然后，切断制动器11中的电流。在最后这种情况下，只要在采样周期内不再有边缘，则序列自动重新启动。

当然，本发明不限于刚刚已经描述的示例。

例如，可以选择不同的采样周期，可以提供用于停止顺序的其他条件，可以提供其他类型的速度传感器，或者可以提供另一速度设定点值。

本发明还可以应用于除升降机之外的设备，特别地应用于其他升降设备，比如起重机或叉车。

调节可以是任何类型的，例如PID控制器类型或超前或滞后相位补偿器。

在变型中，转子可以不形成为电动马达的一部分，例如转子被简单地安装在轴承上并且由任何驱动机器例如借助于线缆或齿轮间接地驱动。

Claims (11)

1.一种用于对配备给转子的至少一个弹簧加载制动器(11)进行控制的装置(10)，所述装置(10)包括调节系统，所述调节系统用于通过控制所述制动器(11)的电力供给来使所述制动器(11)达到减少所施加的摩擦转矩的状态，从而允许所述转子在负载的作用下进行滑动和驱动，至少根据代表所述负载的速度的反馈来实施调节，从而保持所述负载的所述速度低于预定阈值，所述调节系统实施使向所述制动器或多个所述制动器(11)供给电力的电流和/或电压服从于所述负载的所述速度的一个或更多个设定点值，所述服从根据所述负载的所述速度与所述一个或更多个设定点值之间所观察到的间距来实施一个或更多个整流电压弧段的添加或删除。

2.根据权利要求1所述的装置，所述调节系统设计成基于由使频率与测量速度相匹配的至少两个感应传感器(12)产生的信号来测量所述速度，所述调节系统设计成基于所述信号的相位移动来确定所述转子的旋转方向，所述感应传感器(12)具有正交相位关系。

3.根据权利要求2所述的装置，具有正交相位关系的所述感应传感器(12)各自输送具有50％的占空比的方波信号。

4.根据权利要求1所述的装置，所述转子属于电动马达。

5.一种升降机，所述升降机配备有电动马达(M)和根据权利要求1所述的用于对配备给转子的至少一个弹簧加载制动器(11)进行控制的装置(10)。

6.一种电动马达(M)，所述电动马达(M)配备有弹簧加载制动器(11)和根据权利要求1所述的用于对配备给转子的至少一个弹簧加载制动器(11)进行控制的装置(10)。

7.一种用于通过使用根据权利要求1所述的用于对配备给转子的至少一个弹簧加载制动器(11)进行控制的装置(10)来对由电动马达驱动的负载的移位进行控制的方法，其中，所述电动马达包括配备有弹簧加载制动器(11)的转子，所述方法包括下述步骤：

-逐渐增大所述制动器或多个所述制动器(11)的供给电流直到检测到滑动速度不等于零，所述马达通过负载特别地在所述负载自身重量的作用下被驱动，

-调节电力供给，从而将所述负载的移位速度保持在预定值内，

-当所述负载已经到达期望的端部位置时，切断对所述制动器或所述多个制动器(11)的电力供给。

8.根据权利要求7所述的方法，根据给定周期的采样来调节对所述制动器或所述多个制动器(11)的电力供给，使供给至所述制动器或所述多个制动器的电流的量在所有所述周期内被增加或减少。

9.根据权利要求8所述的方法，通过使整流模式的正弦电压弧段的数目增加或减少而使供给至所述制动器或所述多个制动器的电流的量被增加或减少。

10.根据权利要求8所述的方法，对所述制动器或所述多个制动器(11)的电力供给被逐渐地切断。

11.根据权利要求8所述的方法，根据下降的电流斜坡来切断对所述制动器或所述多个制动器(11)的电力供给。