CN108512464B - 制动电路及电动工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于电机的制动电路和包括该制动电路的电动工具，电机包括绕组和转子，制动电路包括：驱动电路，用于使电机转动；刹车电路，用于使电机刹车；主控开关，具有触发驱动电路的第一状态和触发刹车电路的第二状态；功率开关组，在主控开关处于第一状态时功率开关组断开刹车电路，在主控开关处于第二状态时功率开关组导通刹车电路。本发明公开的制动电路能够快速制动电机，较机械制动结构简单。

Description

制动电路及电动工具

技术领域

本发明涉及一种制动电路，具体涉及一种用于制动电机的制动电路。

背景技术

电动工具包括电机。电机用于工作附件执行工具功能。

角磨是一种手持式电动工具，打磨盘是角磨的一种工作附件，常用于切削和打磨。在用户关闭或释放开关时，打磨盘需要快速被停止以防止人体误触造成伤害。

发明内容

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种适用于电机的制动电路，电机包括绕组和转子，制动电路包括：驱动电路，用于使电机转动；刹车电路，用于使电机刹车；主控开关，具有触发驱动电路的第一状态和触发刹车电路的第二状态；功率开关组，在主控开关处于第一状态时功率开关组断开刹车电路，在主控开关处于第二状态时功率开关组导通刹车电路。

进一步，功率开关组包括：第一开关器件，连接在主控开关与电机之间；第二开关器件，与定子绕组相连。

进一步，还包括：功率开关，连接在定子绕组和转子之间。

进一步，功率开关组在主控开关处于第二状态时导通刹车电路以使述刹车电路短接绕组。

进一步，第一开关器件为继电器、场效应管或晶闸管中的一种；第二开关器件为继电器、场效应管或晶闸管中的一种。

进一步，还包括：驱动开关，电性连接至功率开关组；控制电路，至少与功率开关组连接以检测刹车电路的电压或电流。

进一步，控制电路包括：控制器，能根据控制电路检测的电压或电流控制半导体开关导通的占空比。

进一步，刹车电路还包括：电能存储元件，在功率开关组断开刹车电路时电能存储元件存储电能。

一种电动工具，包括：电机，包括转子和绕组；电源接口，用于接入电能以为电机供电；制动电路，包括：驱动电路，用于使电机转动；刹车电路，用于使电机刹车；主控开关，具有触发驱动电路的第一状态和触发刹车电路的第二状态；功率开关组，在主控开关处于第一状态时功率开关组断开刹车电路，在主控开关处于第二状态时功率开关组导通刹车电路。

进一步，功率开关组包括：第一开关器件，连接在主控开关与电机之间；第二开关器件，与定子绕组相连。

进一步，还包括：功率开关，连接在定子绕组和转子之间。

进一步，功率开关组在主控开关处于第二状态时导通刹车电路以使述刹车电路短接绕组。

进一步，主控开关第一开关器件为继电器、场效应管或晶闸管中的一种；第二开关器件为继电器、场效应管或晶闸管中的一种。

进一步，还包括：驱动开关，电性连接至功率开关组；控制电路，至少与功率开关组连接以检测刹车电路的电压或电流。

进一步，控制电路包括：控制器，能根据控制电路检测的电压或电流控制半导体开关导通的占空比。

进一步，刹车电路还包括：电能存储元件，在功率开关组断开刹车电路时电能存储元件存储电能。

进一步，电动工具为角磨。

本发明的有益之处在于能够快速制动电机，较机械开关制动结构简单。

附图说明

图1是作为实施例之一的角磨的结构示意图；

图2是图1中制动电路的电路图；

图3是图2中驱动电路工作的一个电路图；

图4是图2中驱动电路工作的另一个电路图；

图5是图2中刹车电路工作的一个电路图；

图6是图2中刹车电路工作的另一个电路图；

图7是另一种制动电路的电路图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

为了方便说明，电动工具以一个角磨100作为实例，当然电动工具也可以是其它能将输出的扭矩转化为其他形式运动的工具，这些工具可能 用来打磨工件，比如砂光机；这些工具也可能用来切割工件，比如往复锯、圆锯、曲线锯；这些工具也可能用来做冲击使用，比如电锤；这些工具也可能是园林类工具，比如修枝机和链锯；另外这些工具也可能作为其它用途，比如搅拌机。只要这些电动工具包括电机120，即可采用以下披露的技术方案的实质内容。

参考图1和图2所示的角磨100，包括：打磨盘110、电机120、输出轴（未示出）、电源线缆130130和制动电路。具体而言，该电动工具为角磨100。打磨盘110，用于实现例如打磨或切割的工具功能。

电源线缆130，包括两个连接端子，用于接入电能以为电机120供电。电源线缆130可接入直流电或交流电源。具体的，电源线缆130为交流插头，插入交流市电以接入电能为电机120供电。

电机120主要包括：转子121和绕组122。电源线缆130接入电能给电机120供电，绕组122通电后产生磁场驱动转子121转动，进而带动与转子121连接的输出轴转动。具体的，电机120为励磁电机。

输出轴能被转子121驱动而转动。输出轴的一端用于安装或固定打磨盘110。转子121转动驱动输出轴转动，进而带动打磨盘110进行打磨或切割工作。需要说明的是，凡是能被转子121驱动而转动的装置都被认为是本发明的输出轴。

主控开关140，用于导通或关断电机120与电源线缆130的电性连接。作为一种实施方式，主控开关140设置在角磨100上可供用户操作的位置。主控开关140具有触发驱动电路的第一状态和触发刹车电路的第二状态。具体的，主控开关140为机械开关，可供用户操作。

以下结合图2至图6具体说明制动电路。制动电路包括主控开关140、驱动电路、刹车电路、功率开关组160和驱动开关190和控制电路180。

主控开关140包括第一主控端141和第二主控端142，主控开关140连接在电源线缆130130的第一电源端131和第二电源端132所在的驱动电路回路上。作为具体实施方式的一种，第一主控端141与第一电源端131连接，第二主控端142与绕组122连接。主控开关140导通时，第一主控端141与第二主控端142连接，此时主控开关140处于触发驱动电路的第一状态。主控开关140断开时，第一主控端141与第二主控端142断开，此时主控开关140处于触发制动电路的第二状态。具体而言，主控开关140为按压式机械开关、档位式机械开关或其他能够被用户操作的开关。

驱动电路包括功率开关150，功率开关150串联在绕组122和转子121之间。在主控开关140导通时，功率开关150处于导通状态，电流依次流经第一电源端131、主控开关140、绕组122、转子121和第二电源端132构成驱动电路的电流回路。流经绕组122的电流使得绕组122产生驱动转子121转动的磁场，转子121转动带动输出轴转动，进而带动连接至输出轴一端的打磨盘110工作。其中，功率开关150为MOS管、IGBT中的一种。在主控开关140处于第一状态时，控制电路180输出使功率开关150导通的控制信号以使功率开关150导通，从而使驱动电路工作。

功率开关组160包括第一开关器件161和第二开关器件164。其中，第一开关器件161连接在主控开关140和绕组122之间。具体的，第一开关器件161包括第一开关端162、第二开关端163和第一控制端，第一开关端162连接至第二主控端142与绕组122a之间的节点101，第二开关端163连接至功率开关150与转子121之间的节点102，第一控制端与控制电路180连接，接收来自控制电路180的控制信号。第二开关器件164包括第三开关端165、第四开关端166和第二控制端，第三开关端165连接至绕组122b与功率开关150之间的节点103，第四开关端166连接至驱动开关190，第二控制端连接至控制电路180接收来自控制电路180的控制信号以导通或关断第二开关器件164。具体而言，第一开关器件161为继电器、场效应管或晶闸管中的一种，第二开关器件164为继电器、场效应管或晶闸管中的一种。作为可能的一种实施方式，第一开关器件161和第二开关器件164均为继电器。

制动电路还包括功率开关150和电能存储元件170。功率开关150与第二开关器件164连接。具体的，功率开关150包括第一功率端151、第二功率端152和第三控制端。第一功率端151连接至第四开关端166，第二功率端152连接至第二主控端142，第三控制端连接至控制电路180以接收控制电路180发出的控制信号。具体而言，功率开关150为MOS管或IGBT。控制电路180包括控制器，能根据控制电路180检测的电压或电流控制功率开关150导通的占空比。通过占空比的调节改变刹车电流或电压。

电能存储元件170用于在功率开关组160断开刹车电路时存储电能以作为刹车电路的电能来源。具体的，电能存储元件170包括电容，电容的一端连接至第一开关元件，另一端接地。电容两端并联泄放电阻，电容和泄放电阻构成电流回路以保证电路安全。

参考图3和图4所示，在主控开关140导通时，第一主控端141与第二主控端142连接，电源线缆130130接入电源为电机120供电，控制电路180响应主控开关140的触发，发送使功率开关150导通的控制信号至功率开关150，功率开关150导通。如图3所示的箭头301所示的电流路径，从第一电源端131流入的电流依次经主控开关140、绕组122a、b、功率开关150、转子121、第二电源端132构成驱动电路回路，从而驱动电机120工作。假设第一电源端131为高压端，第二电源端132为低压端，此时，与转子121连接的节点102连接至节点103，流经转子121的电流方向如箭头301所示。

参考图4所示，电能存储元件170连接在主控开关140和第二电源端132子之间，电源线缆130130接入的电能给电能存储装置充电以使电能存储装置存储能量。为避免电流倒流，在第一电源端131、电能存储元件170、第二电源端132构成的电流回路上串联一二极管D3。具体的，二极管D3的阳极连接至电能储存元件的一端，二极管D3的阴极连接至第二电源。如箭头401所示的电流路径，电流经第一电源端131流入，依次经主控开关140、绕组122a、122b、功率开关150、电能储存元件回到第二电源端132，构成电流回路以为电能存储装置充电。

参考图5所示，在主控开关140断开时，第一主控端141与第二主控端142断开连接，控制电路180响应主控开关140的断开信号，发送使功率开关150断开的控制信号至功率开关150，使功率开关组160和驱动开关190导通的控制信号至功率开关组160，即此时主控开关140和功率开关150均断开，第一开关器件161、第二开关器件164和驱动开关190均导通。此时，电能存储元件170作为刹车电路的电能来源使电机120反接以制动电机120。具体的，从电能存储元件170的高压端流出的电流依次流经第一开关器件161，节点101，绕组122a、122b、第二开关器件164、驱动开关190回到电能存储元件170的低压端构成第一电流回路，电流流向如箭头501所示。为避免绕组122a、122b被产生的感应电压击穿或烧坏，在绕组122a、b两端并联续流二极管D1、D2，通过续流二极管D1、D2和绕组122a、122b形成回路，使绕组122a、122b产生的高电动势在回路中以续流方式消耗，从而起到保护绕组122不被损坏的作用。

参考图6所示，由于第一电流回路的存在使得流经绕组122的电流反向，转子121通过与其连接的节点102连接至节点101，此时转子121转动发电，当与节点102连接的转子121的一端电压大于电能存储装置上的电压时，如箭头601所示，电流从转子121的高压端流出依次经电容、二极管D3回到转子121低压端。此时转子121的转动方向与图3和图4中所示状态下转子121的转动方向相反，也即转子121的转动方向与转子121驱动打磨盘110工作时的转动反向相反，转子121以反向力作用在打磨盘110上，进而实现打磨盘110的制动。

参考图7所示，为另一种实施方式用于电动工具中能制动电机的制动电路图。由于本实施例中制动电路的基本结构与上述实施例相同，省略了对不重复提及的相同部件或元件的附图标记指示。本实施例的制动电路与上述电路的不同之处在于，在该制动电路中，第二开关器件164’的一端在绕组122a和绕组122b之间。显然该电路也能实现电机的制动。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种适用于电机的制动电路，所述电机包括绕组和转子，所述电机为励磁电机；

所述制动电路包括：

驱动电路，用于使所述电机转动；所述驱动电路包括功率开关，所述功率开关串联在绕组和转子之间；

刹车电路，用于使所述电机刹车，所述刹车电路包括电能存储元件；

驱动开关，电性连接至功率开关组；

主控开关，具有触发所述驱动电路的第一状态和触发所述刹车电路的第二状态；

功率开关组，在所述主控开关处于所述第一状态时所述功率开关组断开所述刹车电路，在所述主控开关处于所述第二状态时所述功率开关组导通所述刹车电路；

控制电路，至少与所述功率开关组连接以检测所述刹车电路的电压或电流；

所述功率开关组包括：

第一开关器件，连接在所述主控开关与所述电机之间；所述第一开关器件包括第一开关端、第二开关端和第一控制端，所述第一开关端连接至所述主控开关和所述绕组之间的节点，所述第二开关端连接至所述功率开关与所述转子之间的节点，所述第一控制端与所述控制电路连接接收来自所述控制电路的控制信号；

第二开关器件，与所述绕组相连；所述第二开关器件包括第三开关端、第四开关端和第二控制端，所述第三开关端连接至所述绕组与所述功率开关之间的节点，所述第四开关端连接至所述驱动开关，所述第二控制端与所述控制电路连接接收来自控制电路的控制信号；

在所述主控开关处于第一状态时，所述功率开关导通，从电源高压端流入的电流依次经所述主控开关、所述绕组、所述功率开关、所述转子和所述电源低压端构成驱动电路回路；

在所述主控开关处于第二状态时，所述控制电路发送使所述功率开关断开的控制信号至所述功率开关以及使所述第一开关器件、所述第二开关器件以及所述驱动开关导通的控制信号，电流依次经所述电能存储元件的高压端、所述第一开关器件、所述绕组、所述第二开关器件、所述驱动开关、所述电能存储元件的低压端形成第一电流回路；所述转子的一端连接至所述电能存储元件的一端，由于第一电流回路的存在所述转子转动发电，当所述转子的一端的电压大于所述电能存储元件的一端的电压时，电流从所述转子的一端流出，经所述电能存储元件回到所述转子的另一端，以使所述转子的转动方向与所述转子在所述主控开关处于第一状态时的转动方向相反。

2.根据权利要求1所述的制动电路，其特征在于，

所述第一开关器件为继电器、场效应管或晶闸管中的一种；

所述第二开关器件为继电器、场效应管或晶闸管中的一种。

3.根据权利要求1所述的制动电路，其特征在于，

所述控制电路包括：

控制器，能根据所述控制电路检测的电压或电流控制所述功率开关导通的占空比。

4.一种电动工具，包括：

电机，包括转子和绕组；所述电机为励磁电机；

电源接口，用于接入电能以为所述电机供电；

制动电路，包括：

驱动电路，用于使所述电机转动；所述驱动电路包括功率开关，所述功率开关串联在绕组和转子之间；

刹车电路，用于使所述电机刹车，所述刹车电路包括电能存储元件；

驱动开关，电性连接至功率开关组；

主控开关，具有触发所述驱动电路的第一状态和触发所述刹车电路的第二状态；

功率开关组，在所述主控开关处于所述第一状态时所述功率开关组断开所述刹车电路，在所述主控开关处于所述第二状态时所述功率开关组导通所述刹车电路；

控制电路，至少与所述功率开关组连接以检测所述刹车电路的电压或电流；

所述功率开关组包括：

第一开关器件，连接在所述主控开关与所述电机之间；所述第一开关器件包括第一开关端、第二开关端和第一控制端，所述第一开关端连接至所述主控开关和所述绕组之间的节点，所述第二开关端连接至所述功率开关与所述转子之间的节点，所述第一控制端与所述控制电路连接接收来自所述控制电路的控制信号；

第二开关器件，与所述绕组相连；所述第二开关器件包括第三开关端、第四开关端和第二控制端，所述第三开关端连接至所述绕组与所述功率开关之间的节点，所述第四开关端连接至所述驱动开关，所述第二控制端与所述控制电路连接接收来自控制电路的控制信号；

在所述主控开关处于第一状态时，所述功率开关导通，从电源高压端流入的电流依次经所述主控开关、所述绕组、所述功率开关、所述转子和所述电源低压端构成驱动电路回路；在所述主控开关处于第二状态时，所述控制电路发送使所述功率开关断开的控制信号至所述功率开关以及使所述第一开关器件、所述第二开关器件以及所述驱动开关导通的控制信号，电流依次经所述电能存储元件的高压端、所述第一开关器件、所述绕组、所述第二开关器件、所述驱动开关、所述电能存储元件的低压端形成第一电流回路；

所述转子的一端连接至所述电能存储元件的一端，由于第一电流回路的存在所述转子转动发电，当所述转子的一端的电压大于所述电能存储元件的一端的电压时，电流从所述转子的一端流出，经所述电能存储元件回到所述转子的另一端，以使所述转子的转动方向与所述转子在所述主控开关处于第一状态时的转动方向相反。

5.根据权利要求4所述的电动工具，其特征在于，

所述第一开关器件为继电器、场效应管或晶闸管中的一种；

所述第二开关器件为继电器、场效应管或晶闸管中的一种。

6.根据权利要求4所述的电动工具，其特征在于，

所述控制电路包括：

控制器，能根据所述控制电路检测的电压或电流控制所述功率开关导通的占空比。

7.根据权利要求4所述的电动工具，其特征在于，

所述电动工具为角磨。

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