CN107530795A - 用于动力工具的马达制动系统及方法 - Google Patents

Abstract

用于具有励磁绕组的通用马达的制动系统包括：将励磁绕组连接到外部电源的马达控制电路；跨励磁绕组连接到马达控制电路的能量储存装置；以及控制器，该控制器可操作地联接到马达控制电路，并且被配置为，在制动模式中，使励磁绕组与外部电源断开连接，并且将能量储存装置连接到励磁绕组，以在马达中产生制动转矩。马达还可以包括制动绕组，其在制动模式中通过控制器选择性地连接到第二能量储存装置，使得制动转矩由励磁绕组和制动绕组两者产生。

Description

用于动力工具的马达制动系统及方法

优先权要求

本申请要求2014年11月24日提交的美国临时申请号62/083,364的优先权，其全部公开内容通过引用并入本文。

背景技术

本公开涉及诸如台锯的动力工具，且更具体地涉及用于向这样的工具提供动力的电马达的马达制动系统。本说明书集中于台锯应用，但是应当理解，本文公开的原理可应用于其他类型的动力工具。

图1示出了具有两个磁极的简单DC马达，其中，在静止场上的磁极和旋转电枢上的磁极之间的斥力/吸引力导致电枢的旋转。在通用（串联）马达中，磁场通过场上的和电枢上的绕组使用交流电（AC）而不是DC来产生。AC马达仍然与DC马达几乎完全相同地工作，因为即使电流/电压交替，其在场中和在电枢中同样那么表现。这意味着，尽管绕组上的磁极将在AC电源的每个周期期间改变方向，但马达将继续以相同的方向产生转矩。在旋转期间，马达的换向器的任务是切换绕组，使得对适当位置处的绕组通电以产生所需斥力/吸引力。

在AC马达的操作中涉及的主要理念是洛伦兹力定律、安培力定律、毕奥-萨伐尔定律和法拉第感应定律。结合洛伦兹定律和安培定律给出以下关系：

该所得的力是在电场E和磁场B中以速度v运动的点电荷q上产生的力。该等式适用于载流电线内的每个单独的电子。法拉第感应定律将不同的理念相结合，并提供了预测磁场和电场如何相互作用以产生电动势（EMF）的能力。毕奥-萨伐尔定律描述了穿过导体的电流如何产生磁场。

在动力工具中，AC马达的绕组被分成提供驱动力的绕组和提供与驱动力相反的制动力的绕组。驱动绕组在马达的正常操作期间启用，而当期望减速或制动马达的旋转并且因此减速或制动动力工具时，启用制动绕组。在一台台锯产品中，绕组被配置为：

每个场（驱动和制动）的场强取决于特定绕组的匝数和电线直径。在本说明中，与用于制动场的180匝相比，驱动场具有总共190匝（两个磁极），并且电线直径恰好是制动绕组的电线直径的两倍。因此，在常规马达中，制动场的场强小于驱动场的场强。场强的这种差异对于动力工具的正常制动或减速来说是足够的。然而，示例性台锯产品的制动场强不足以提供紧急制动，在紧急制动中，马达和动力工具必须在若干分之一秒内停止，以减少对操作员造成严重伤害（诸如截肢）的风险。许多动力工具包括在紧急情况下停止工具主轴的旋转的机械制动系统。机械制动器增加了动力工具的结构和重量，这对于手持式动力工具来说可能是有问题的。此外，机械制动器会增加对电马达的磨损。因此，存在对于有效的非机械马达制动系统的需要。

发明内容

本公开设想一种常规通用（串绕）马达，其被配置为在正常慢下来的情况以及紧急停止情况下用作制动器。在一个方面中，电子器件和控件用于针对具体情况调节适当的制动水平。强调的是下述系统：其在用作制动器时对工具的各种部件造成最小磨损。因此，本公开设想了一种电子制动理念，其不添加任何外部机械制动部件并且利用马达的操作原理。

提供一种用于具有励磁绕组的通用马达的制动系统，其包括：将励磁绕组连接到外部电源的马达控制电路；跨励磁绕组连接到马达控制电路的能量储存装置；以及控制器，其可操作地联接到马达控制电路，并且被配置为，在制动模式中，使励磁绕组与外部电源断开连接，并将能量储存装置连接到励磁绕组，以在马达中产生制动转矩。马达可以包括制动绕组，在这种情况下，第二能量储存装置跨制动绕组连接，并且控制器被配置成，在制动模式中将制动绕组连接到第二储存装置。根据本公开的这个特征，将制动和驱动绕组组合导致彼此互补的磁场，并且相对于仅制动绕组本身提供磁场的显着增加。应当注意，不管磁场强度如何，制动转矩将取决于电枢的旋转速度，使得当电枢减速时制动力逐渐减小，因此在低速下减弱制动效果。

附图说明

图1是诸如在动力工具中使用的电马达的描绘。

图2是用于诸如在动力工具中使用的电马达的常规马达电路的接线图。

图3是图2的常规马达电路的物理布局的示意图。

图4是根据本发明的一个方面的马达驱动电路的电路图，其中并入与马达的励磁绕组和电枢绕组串联的电容器组。

图5是根据本公开的一个方面的主电源电流和电压以及电容器充电时间的曲线图。

图6是在图4的马达驱动电路中使用的切换板的俯视图。

图7是根据本发明的另一方面的切换电路的电路图，其用于在图4中所示的马达驱动电路中使用。

图8是图7中所示的切换电路的电路图，描绘了马达操作的运行模式。

图9是图7中所示的切换电路的电路图，描绘了马达操作的制动模式。

图10是根据本发明的又一方面的切换电路的电路图，其用于在图4中所示的马达驱动电路中使用。

图11是图10中所示的切换电路的电路图，其描绘了马达操作的运行模式。

图12是图10中所示的切换电路的电路图，其描绘了马达操作的制动模式。

具体实施方式

为了促进对本公开的原理的理解的目的，现在将参考附图中所示的及在以下书面说明书中描述的实施例。应当理解，不因此意图限制本公开的范围。还应当理解，本公开包括对所示实施例的任何改变和修改，并且包括本公开所属领域中的技术人员通常会想到的对于本文公开的原理的其他应用。

根据本公开，常规通用（串绕）马达被配置为在正常慢下来的情况以及紧急停止情况下用作制动器。提供一种系统，其在用作制动器时对工具的各种部件造成最小的磨损。因此，本公开设想了一种电子制动理念，其不添加任何外部机械制动部件并且利用马达的操作原理。本文公开的制动系统能够用作正常的工具旋转减慢制动器，以及在安全隐患情况下用作紧急制动器。由于使用先进的控制和反馈，所以制动器将对马达和动力传动系统部件的寿命产生最小的影响。

根据本公开的一个特征，以导致彼此互补的磁场的配置提供制动绕组和驱动绕组。该特征导致相对于仅常规马达的制动绕组，磁场显着增加。在一个方面中，本文公开的系统能够在一些损失的情况下使制动磁场的强度加倍。制动场的这种增加实际上使得可用的制动转矩加倍，这将制动时间显著缩短到足以紧急非机械制动马达和动力工具的水平。应当注意，不管磁场强度如何，制动转矩将取决于电枢的旋转速度，或者换句话说，将取决于相反磁极运动经过彼此的频率如何。这意味着，尽管根据本公开制动转矩可以加倍，但是当电枢减速时，该制动转矩将逐渐减小，因此在低速下减弱制动效果。

在本公开的一个方面中，马达控制电路被配置为，在已经断开电源并且需要紧急制动之后，维持大量电流通过励磁绕组和电枢绕组适当的时间量。在一个方面中，将电容器集成到马达电路中，其将在正常的马达运行操作期间被充电。当需要制动时，电容器被重新连接，使得它们跨马达的励磁绕组和电枢绕组适当地放电。在一个实施例中，电枢绕组电路和励磁绕组电路与包括其自身的电容器或电容器组的每个绕组电路分开。这种方法确保能够独立地控制电流流动，以优化制动效果，同时提供改善的马达性能和电刷寿命。

根据本公开，充电、放电和电路连接切换由高速处理器控制，所述高速处理器具有在正常运行模式中感测绕组电路的电流和电压的能力。可以在制动模式中修改这种感测，其中，该过程能够被控制和列表显示（tabulated）。根据本公开，控制器15具有下述能力：跟踪来自主电源的电流和电压波形；及根据情况控制切换元件在适当的时间起作用。例如，针对切换所关注的相位可以是在正峰值或负峰值处，或者在电压和/或电流的零交叉处。

图2示出了用于诸如台锯的动力工具的常规马达的接线图。在常规的马达控制电路中，绕组和电枢与控制器和电源连接在一起。图3示出了以物理上更加准确的方式表示的相同的马达和控制配置。电枢未示出，但所有其他部件都是真实的，且绕组方向和部件之间的物理关系也是真实的。从图3中可以看出，运行绕组和制动绕组的物理绕组方向（顺时针相对于逆时针）彼此相反。从该图还可以看出，电枢在运行和制动模式期间是串联的。然而，能够使用替代性的制动方法，其中，将电枢从回路中移除并且在一些情况下自身短路。

根据本公开的马达控制电路包括对图3中所示的常规马达接线的一些修改和添加。这些修改包括用于控制逻辑电源的电源整流、可以呈电容器形式的能量储存装置、用于感测电压和电流相位的部件、以及切换部件以从运行模式到制动模式执行马达的重新配置。图4示出了根据本公开的一个方面的某些修改的示意图。

马达10包括如图2-图3中所示的常规马达中的励磁绕组11。控制器15被并入控制电路中，可以通过电源整流从AC主电源14对该控制电路提供电力。这能够通过简单实施的二极管（或二极管桥）、来自电阻器的分压器、和用于调节电压输出的电容器（其中任何一者均提供了高效且极具成本效益的实施）来实现。应该注意的是，通过使用这种实施，在工具中的电动部件和主电源之间将不存在电流隔离。在该实施例中，电流源直接从主电源P到电子电路，使得可以并入额外的部件以在电气故障的情况下限制供应给控制器15的电力。

作为直接连接到主电源P的替代性方案，可以通过能量储存来对控制器15提供电力，这可能是更有效且降低成本的实施，与来自主电源的高电流整流相对。因此，根据一个方面，两个能量储存装置20,22通过对应的电力线21,23跨主电源P连接，并且通过控制器15选择性地连接到外部电源和与外部电源断开连接。该控制器被配置为维持电源连接，直到储存装置20,22被充电到适当的水平。电容器作为能量储存装置20,22是有用的，因为它们能够被快速充电并以非常高的速率放电。由于不需要长期储存能量（如在电池中），因此如果电容器随时间放电，并不会出现问题。控制器15能够被配置为监测能量储存装置20,22的充电状态，并且根据需要将电容器连接到主电源。

需要对来自主电源的电压和电流波形进行相位感测以便对电容器适当地充电以及为待开始的切换过程选择适当的时间。能够通过使用并入控制器15中的无源电子器件和模数转换（ADC）功能或通过使用能够接口连接到控制器的商业传感器来实现相位感测。

运行模式

根据本文公开的系统的一个方面，控制器15在电马达的运行模式（即，其中工具处于正常使用的模式）中操作以按照适当的间隔将电容器连接到电路中和使其与电路断开，以便使其能够被适当地充电。一旦电容器充满电，它们就不再连接到电路，直到它们的电荷消耗或电容器在制动操作中被使用。图5示出了该方法的示例性实施例。电容器在除由电压波峰处的粗线所描绘的点之外的所有点处都与电路断开。能够调节充电的相位，而不必仅包括波峰。唯一的要求是电容器在电路中时的电压高于期望的电荷水平（由图5中的水平线表示），使得电容器继续充电并且不放电。

在运行模式结束时，即在切割操作结束时，工具能够进展为两个预期状态之一。一个状态是正常断电，诸如通过使用断电开关。在这种情况下，电容器不会放电并与电路保持断开连接。在安全考虑的情况下，控制器15能够被配置为，即使在正常关闭之后也对电容器进行放电，以避免由于充电的电容器而在储存和运输期间导致的潜在安全问题。替代性地或以任何组合，电容器中的电荷也能够用作非紧急制动器，通过以较慢的速率对其放电，使得产生为使刀片在一定延长（相对于紧急制动）的时间量内停止所需的足够的制动转矩。

过渡模式

本公开的马达控制电路和控制器被配置为提供其中需要紧急制动的第二操作状态。紧急制动模式能够由工具操作员触发（诸如通过启用切断开关），或者通过检测潜在危险的事件（诸如使用者与正工作的工具的接近或工具后冲事件）来自动触发。因此，信号可以被提供给控制器15指示紧急事件，无论信号是来自切断开关还是来自配置成检测潜在危险的状况传感器。当触发紧急制动功能时，一系列事件随之发生，以便过渡或切换到制动模式。该系列事件以两种方式过渡或切换马达电路的有效线路。第一过渡是从外部电源到来自电容器组20,22的储存电源。第二过渡决定通用马达的哪些绕组被启用或被提供电力。可以在由启用的绕组施加到马达电枢的转矩力的方向上考虑额外的切换或过渡，使得新施加的转矩与马达的当前旋转方向相反以便实现制动。

如上所述，本文公开的系统的控制器确保电容器被充满电，并且能够为马达制动过程供应必要的能量。因此，进入从正常运行模式到紧急制动模式的过渡阶段中，系统具有以下特性：

- 电容器被充满电并与电源线断开连接

- 马达仍然连接到主电源

- 控制器知道从主电源线到马达的电压和电流的当前相位。

如图4中所示，控制器15能够并入能够感测主电流、电压和相位的电压传感器25和电流传感器26。

已知电压和电流的相位，控制器15将确定控制器是否能够立即启动电路切换过程，或者是否必须延迟切换过程以获得更好的相位点，以便限制对系统中的电气部件的磨损。最佳点可以是在电流波形的零交叉处。在该点处，由于电流为零，所以在绕组中储存有最小量的能量，其可能在部件过度磨损的意义上另外导致切换问题。其他确定是可能的，如下所述。

当切换正发生时，主电源断开连接。电枢也与电路的其余部分断开连接，并利用串联的电容器使自身短路。对励磁绕组连接也是这样做，使得励磁绕组11也利用串联的电容器20,22使自身短路。在切换周期结束时，在接线电路中产生两个不同的回路。第一回路30包括与电容器20串联的励磁绕组11，并且第二回路32包括与第二组电容器22串联（通过换向器和电刷）的电枢绕组12。在制动模式中，期望的是切换励磁绕组11或电枢绕组12上的极性，以便反转所产生的转矩的方向。选择切换哪个极性将不会对性能产生影响，因此可以选择成使得其更实用。

切换部件是必要的，以使马达接线从正常运行配置变成更适于制动的配置。对切换部件的选择的约束包括可用于切换和交流（AC）应用的有限时间量。由于这些约束，机械继电器是不可取的。相反，更期望使用MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管）、IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、TRIAC（三端双向可控硅开关）和其他高速部件。在本公开的一个方面中，TRIAC被用作重新接线切换元件，因为它们提供成本效益、几个毫秒的数量级的切换时间以及与AC电路的兼容性。

用于本系统的电流注入和控制部件需要具有非常低的响应时间以及准确地控制电流流动的能力。在制动阶段期间，只涉及直流电源，因此这里不存在约束。为了最佳性能，MOSFET和IGBT是最适合的。MOSFET可以提供额外的优点，因为它们是电压驱动的，而不像IGBT那样是电流驱动的。这是有益的，因为MOSFET将由控制器15控制，该控制器15具有通过其引脚能够源极的有限量的电流。这也去除了对于用以驱动当前控制部件的栅极的额外部件的需要。

切换电子器件包括具有零交叉切换功能的TRIAC，这意味着TRIAC将仅在主电源波形的零电压交叉处才关闭。如果采用替代性方法，其中在AC周期中的其他点处发生切换，如上所述，则TRIAC能够用具有随机切换能力的变形替代。

图6示出了能够并入到控制器15中的TRIAC切换板40的一个实施方式。板40的主要部件包括目的输入和输出（GPIO）扩展器41、多个TRIAC组42以及向切换板提供电力和通信的接口头座43。切换板的操作可以由GPIO扩展器41直接控制，该GPIO扩展器41可以是集成电路（IC）的形式，其允许控制器访问控制和感测所需的更多引脚或远程引脚。控制器15在通过电力和通信头座43的I2C通信线路上向GPIO扩展器41发送命令。然后通过将特定引脚接通到TRIAC组来执行这些命令。这允许具有最小占用面积的小型处理器，同时允许许多扩展器连接通信线路。这进而给予在双线通信线路上控制多个切换板的能力。

切换板40的TRIAC组42的所示实施例包括四个不同的切换点（或组），其中，根据需要，每组均具有多达三个TRIAC。提供一组TRIAC，其用于励磁绕组11、电枢绕组12、电容器组20和电容器组22，以控制对应部件到外部电源的连接，并控制电容器组到对应绕组的连接。因此，TRIAC组42中的一个能够在电源线21处连接到电容器组20，以选择性地使电容器组与电源连接和断开连接。能够在两个绕组112,12和第二电容器组22及其相应的电源线之间进行类似的连接。这种配置导致流经每条待切换的线路的电流相当高，在某些情况下励磁涌流高于40安培。使用TRIAC组42允许使用更便宜、低电流且不贵的TRIAC，与可以呈指数增长地更昂贵的高电流部件相对。优点在于只需要使用所需的TRIAC，其中只要配置能够处理电流流动，每组就可以适用一个TRIAC。

紧急制动模式

此刻，已经完成所有所需的切换，并且马达电路被设置成使得来自电容器20,22的电荷被放电到适当的回路30,32中，从而提供维持马达励磁绕组11中的磁场所必需的电流和通过电枢绕组12以与所产生的场相互作用的电流。外部电阻可以被并入到每个回路中，使得能量消耗尽可能地发生在绕组外部，以便最小化在绕组中的热积聚。应当注意的是，在制动过程期间，旋转的电枢将在第二回路32中引入反电动势，其可以与由该回路中的电容器供给的电流相反。因此，电容器及其电荷水平需要使它们克服反电动势并继续制动过程。

随着制动过程开始，可以使用MOSFET或IGBT来调节流动通过回路30,32的电流量，这进而控制制动转矩。电流调节器可以并入到控制器15中或到切换板40中。

一旦电流调节器开始允许流动通过回路，则场借助恒定的磁场以及通过换向器连接的电枢段被激励。由于场的极性被反转，所以产生的连续转矩现在相对于正常模式旋转处于相反的方向。此过程一直持续到刀片停止。控制器15可以是可操作的以连续地改变通过在能量储存装置和相应绕组之间的电流控制产生的制动转矩。

替代性电容器充电

如上所述，在动力工具马达的操作的运行模式中，控制器15在适当的时间切换电容器进出电路，使得它们充电直到它们达到适当的电压。根据一个方面，控制器15或电容器组30,32能够包括晶体管，所述晶体管具有用于对电容器充电的预定切换速率。由于每个工具上电周期具有一个充电和放电周期，所以这种方法延长了电容器的寿命。

在一个替代性实施例中，在电容器的充电电路中不需要切换部件。在这种方法中，电容器始终连接到电源电压，并连续循环通过充电-放电周期。为了能够如上所述使用电容器的能量，仅在周期的电容器被充电的相位处触发制动模式。借助适当尺寸的电容器（电容和时间常数），这个时机在每个主电源线周期中出现一次（其对于60Hz电源线频率来说能够是每16毫秒）。使用这种方法提供了降低成本的益处，这是因为需要更少数量的部件来实现该理念以及对处理时间的要求更低。另一方面，由于连续的充电-放电周期（只要接通工具，该周期就会继续），所以电容器的寿命可能会缩短。此外，触发制动过程的能力仅限于AC周期中的一个点，与在接通工具时电容器被维持充满电的情况下的任何时间点相对。

如上所述，用以执行切换操作的AC周期中的最佳点可能处于电流波形的零交叉处。这在每个周期中发生两次，其中，电流随时间的变化每隔半个周期相反。只要与电容器电路的实施兼容，选择两个周期中的哪一个是不重要的。在电流零交叉处切换的前提是以下事实：在该点处，没有净电流（电子）的流动通过电路，因此在励磁绕组中没有储存磁场。这意味着，一旦电路断开，电感器将不会试图通过自身放电来克服此断开。然而，由于马达控制主电源的电压（voltage prom）不为零，所以在某些电子和马达部件上可能会有一些磨损，以及可能将电磁干扰（EMI）引入电力线中。如上所述，电流的该零交叉实际上是净电流零交叉，其包括由反电动势引起的逆向电流，所述反电动势由导电电枢旋转通过励磁绕组的磁场引起。

作为替代性方案，能够在零电压交叉处开始切换。这可能不是切换的最佳点，因为存在通过绕组（电感器）的电流流动，其将产生磁场。如果电路在此时断开，则电感器将试图通过自身放电来维持电流流动，这根据励磁绕组的性能能够是快速放电。然而，其益处是，由于电压为零，所以电路中将没有电势（除了由放电绕组引起的电势）导致与电子和马达部件相关的问题。在另一替代性方案中，能够沿电流/电压波形的任何其他相位进行切换。

在图4中所示的马达控制电路中，励磁绕组和电枢绕组在运行和制动模式二者中都被启用。因此，励磁绕组11可以包括与图3-图4所示的常规马达中的绕组数量相同的绕组。该数量可以仅仅是励磁绕组的数量（在特定示例中为190），或者可以包括励磁绕组和制动绕组的总数量（在特定示例中为190 +180）。

在本公开的另一方面中，马达电路包括单独的励磁绕组和制动绕组，其中两组绕组被控制以允许紧急制动功能。根据本公开的这个方面，电子制动理念没有增加任何外部机械制动部件，并利用通用（串联）马达的内置制动绕组。在该实施例中，通过使用高速开关将主驱动绕组转换成次级制动绕组。在另一方面中，主动地操纵磁场以增加制动转矩。已经发现，借助高速切换部件，锯马达的止动时间能够缩短12％。

图2-图3中所示的马达电路的运行和制动绕组能够以图4中所示的方式进行修改。尤其，励磁绕组11能够连接到电容器组20，并且制动绕组13能够连接到电容器组22以代替电枢绕组12。对于该实施例，切换电子器件能够与上述相同，即，具有零交叉切换功能的TRIAC，并且也可以使用图6中所示的切换板。

在图7-图12中示出了替代性切换电路，其中图8和图11示出了电路的正常运行模式，且图9和图12示出了相应电路的制动模式。例如，在图7中所示的切换电路中，运行模式通过停用TRIAC K1、K4和K5并启用TRIAC K2、K3和K6来实现，其启用马达控制器15a并且在环路50中仅对运行绕组11通电，如图8所描绘。在图9中所示的制动模式中，停用TRIAC K2、K3和K6，并且启用TRIAC K1、K4和K5，这将环路52中的运行绕组11和制动绕组13两者连接到它们相应的电容器组20,22。可以注意到，在运行模式中，作为整个电路控制器15的一部分的马达控制器15a是有效的，但是在制动模式中，马达控制器15a是无效的。

在图10中所示的切换电路中，观察到类似的协议来要么单独对运行绕组通电，要么同时对运行和制动绕组二者通电。因此，在图11中所示的运行模式中，在环路中，TRIACK1、K4和K6接通，且TRIAC K2、K3和K5断开。在图12中所示的制动模式回路57中，TRIAC K2、K3和K5接通，并且TRIAC K1、K4和K6断开。因此，TRIAC K2、K3和K5将励磁绕组11和制动绕组13连接到它们相应的电容器组20,22。与前述实施例一样，马达控制器15a在运行模式中有效，但在制动模式中无效。在每个实施例中，只有励磁绕组在马达操作的运行模式中被启用。但是在操作的制动模式中，励磁绕组11和制动绕组13二者都被启用，以提供用于紧急制动的最大制动转矩。控制器15连接到每个TRIAC，并且被配置为根据图7-图12所描绘的协议断开和接通TRIAC。

本公开应被认为本质上是说明性的而不是限制性的。应当理解，仅呈现了某些实施例，并且期望保护落入本公开的精神内的所有改变、修改和其他应用。

Claims (14)

1.一种用于具有励磁绕组的通用马达的制动系统，包括：

将所述励磁绕组连接到外部电源的马达控制电路；

跨所述励磁绕组连接到所述马达控制电路的储存装置；以及

控制器，其可操作地联接到所述马达控制电路，并且被配置为，在制动模式中，使所述励磁绕组与所述外部电源断开连接，并将所述能量储存装置连接到所述励磁绕组以在所述马达中产生制动转矩。

2.根据权利要求1所述的制动系统，其中，所述控制器被配置为，将所述能量储存装置选择性地连接到所述外部电源以对所述能量储存装置进行充电。

3.根据权利要求2所述的制动系统，其中，所述控制器被配置为，仅在所述马达的正常操作期间的运行模式中将所述能量储存装置选择性地连接到所述外部电源，在所述运行模式中，所述励磁绕组被连接到所述外部电源。

4. 根据权利要求2所述的制动系统，其中，所述能量储存装置包括一个或多个电容器。

5.根据权利要求4所述的制动系统，其中，所述控制器被配置为：感测来自所述外部电源的电压波的相位；并且

仅在电压波峰处将所述能量储存装置的所述一个或多个电容器连接到所述外部电源。

6. 根据权利要求1所述的制动系统，其中：

所述控制器包括开关阵列，其包括在所述励磁绕组与所述外部电源之间的第一开关、和在所述能量储存装置与所述励磁绕组之间的第二开关；并且

所述控制器被配置为，在所述马达的正常操作期间的运行模式中启用所述第一开关并停用所述第二开关，并且在所述制动模式中停用所述第一开关并启用所述第二开关。

7.根据权利要求6所述的制动系统，其中，所述开关阵列是TRIAC。

8.根据权利要求1所述的制动系统，其中，所述马达包括电枢绕组，所述制动系统还包括跨所述电枢绕组连接的第二能量储存装置，其中，所述控制器还被配置为，将所述第一能量储存装置和所述第二能量储存装置二者连接到相应的所述励磁绕组和所述电枢绕组，以在所述马达中产生制动转矩。

9.根据权利要求1所述的制动系统，其中，所述马达包括制动绕组，所述制动系统还包括跨所述制动绕组连接的第二能量储存装置，其中，所述控制器还被配置为，将所述第一能量储存装置和所述第二能量储存装置二者连接到相应的所述励磁绕组和所述制动绕组，以在所述马达中产生制动转矩。

10.根据权利要求9所述的制动系统，其中，所述能量储存装置各自包括一个或多个电容器。

11. 根据权利要求9所述的制动系统，其中，所述控制器被配置为：

在所述马达的正常操作期间的运行模式中，仅将所述励磁绕组连接到所述外部电源；并且

在所述制动模式中，使所述励磁绕组与所述外部电源断开连接，并将所述励磁绕组和制动绕组连接到相应的能量储存装置。

12. 根据权利要求1所述的制动系统，其中：

所述控制器包括用于感测来自所述外部电源的电流波形的电流传感器；并且

所述控制器被配置为，在所述电流波形的零交叉处使所述励磁绕组断开连接并且将所述能量储存装置连接到所述励磁绕组。

13. 一种用于制动具有由外部电源供电的励磁绕组和制动绕组的通用马达的方法，包括：

使所述励磁绕组与所述外部电源断开连接；及

将所述励磁绕组和所述制动绕组二者连接到能量储存装置。

14. 根据权利要求13所述的方法，还包括：

监测所述外部电源的电流波形；及

在所述电流波形的零交叉处将所述励磁绕组和所述制动绕组二者连接到所述能量储存装置。