CN109450298B

CN109450298B - 一种电子刹车电路、电器及方法

Info

Publication number: CN109450298B
Application number: CN201811443352.9A
Authority: CN
Inventors: 李勇
Original assignee: Huizhou Topband Electronic Technology Co Ltd
Current assignee: Huizhou Topband Electronic Technology Co Ltd
Priority date: 2018-11-29
Filing date: 2018-11-29
Publication date: 2024-04-30
Anticipated expiration: 2038-11-29
Also published as: CN109450298A

Abstract

本发明涉及一种电子刹车电路、电器及方法，本发明的一种电子刹车电路包括主控单元、马达和与主控单元分别连接的第一电源单元与第二电源单元；马达包括第一定子、第二定子和转子，转子的第一端与第二定子连接；以及与主控单元分别连接的第一切换开关、第二切换开关、第三切换开关和第四切换开关；第一切换开关与第一电源单元、第二电源单元和第二定子连接；第二切换开关与第一电源单元、第二电源单元和第一定子连接；第三切换开关与第一定子和转子连接；第四切换开关与转子两端分别连接。实施本发明能够实现马达的快速刹车，减小火花，安全、可靠，增加马达使用寿命，且结构简单，成本低。

Description

一种电子刹车电路、电器及方法

技术领域

本发明涉及电子刹车技术领域，更具体地说，涉及一种电子刹车电路、电器及方法。

背景技术

如图9所示的在现有的马达刹车电路，通常通过将马达的转子和定子串联，通过对转子和定子同时供电形成相互作用的磁场而使转子停止转动以最终实现马达刹车，在该刹车电路中，不能实现快速的马达刹车，同时，在刹车过程中容易产生刹车火花，严重的时候，火花会使马达电刷损坏。同一台串激马达一周有多个电刷，每个电刷的功耗和流过电流成正比关系。当电流过大，会导致电刷过热和火花，加速碳刷磨损，影响寿命。传统的刹车方案是通过马达线圈自身放电产生相互作用的磁场而刹车，不能控制电流的大小。因此在刹车开始的瞬间会产生一个较大的电流，以在刹车过程中容易出现严重的火花。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述部分技术缺陷，提供一种电子刹车电路、电器及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种电子刹车电路，包括主控单元、马达和与所述主控单元分别连接的第一电源单元与第二电源单元；所述马达包括第一定子、第二定子和转子，所述转子的第一端与所述第二定子连接；以及与所述主控单元分别连接的所述第一切换开关、第二切换开关、第三切换开关和第四切换开关；

所述第一切换开关与所述第一电源单元、第二电源单元和所述第二定子连接、用于切换所述第二定子与所述第一电源单元或所述第二电源单元导通；

所述第二切换开关与所述第一电源单元、第二电源单元和所述第一定子连接，用于切换所述第一定子与所述第一电源单元或所述第二电源单元导通；

所述第三切换开关与所述第一定子和所述转子连接，用于切换所述第一定子与所述转子的第一端或所述转子的第二端导通；

所述第四切换开关与所述转子的第一端和第二端分别连接的、用于切换所述转子的第一端与所述转子的第二端导通。

优选地，所述第一电源单元包括直流电源和与所述直流电源连接的第一可控开关，所述主控单元连接所述第一可控开关；或

所述第一电源单元包括第一交流电源、整流桥和连接所述第一交流电源与所述整流桥的第三可控开关，所述主控单元连接所述第三可控开关。

优选地，所述第一可控开关为MOS管；所述第三可控开关为可控硅；和/或

所述第一切换开关、第二切换开关、第三切换开关和第四切换开关中的一个或多个为继电器。

优选地，所述第二电源单元包括第二交流电源和与所述第二交流电源零线连接的第二可控开关，所述主控单元连接所述第二可控开关。

优选地，所述第二可控开关为可控硅。

优选地，所述第一交流电源与所述第二交流电源为同一电源。

另，本发明还构造一种家用电器，包括上面任意一项所述的电子刹车电路。

本发明还构造一种电子刹车方法，包括以下步骤：

关断第二电源单元使马达进入刹车状态，保持第一电源单元关断并停留第一时长t1；

切换第一切换开关和第二切换开关使所述第一切换开关和第二切换开关均与第一电源单元导通连接，切换第三切换开关使马达的第一定子与马达转子的第一端连接，并停留第二时长t2；

切换第四切换开关以使所述转子的第一端与第二端短接，并停留第三时长t3；

开启所述第一电源单元，并停留第四时长t4；

关断所述第一电源单元。

优选地，本发明的一种电子刹车方法还包括：

多次开启所述第一电源单元，每次开启所述第一电源单元停留第五时长t5后关断所述第一电源单元，每次关断所述第一电源单元后停留第六时长t6，直至最后一次关断所述第一电源单元。

优选地，在最后一次关断所述第一电源单元后，切换所述第四切换开关以断开所述转子的第一端与第二端的导通连接。

实施本发明的一种电子刹车电路、电器及方法，具有以下有益效果：能够实现马达的快速刹车，减小火花，安全、可靠，增加马达使用寿命，且结构简单，成本低。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明一种电子刹车电路一实施例的逻辑框图；

图2是本发明一种电子刹车电路一实施例的电路原理图；

图3是本发明一种电子刹车电路另一实施例的电路原理图；

图4、图5是本发明一种电子刹车电路的工作原理示意图；

图6是本发明一种电子刹车方法一实施例的程序流程图；

图7是本发明一种电子刹车方法一实施例的流程图；

图8是本发明一种电子刹车方法一实施例的流程图；

图9是现有技术的电子刹车电路工作原理示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1所示，在本发明的一种电子刹车电路一实施例中，包括主控单元30、马达和与主控单元30分别连接的第一电源单元10与第二电源单元20；马达包括第一定子、第二定子和转子，转子的第一端与第二定子连接；以及与主控单元30分别连接的第一切换开关41、第二切换开关42、第三切换开关43和第四切换开关44；第一切换开关41与第一电源单元10、第二电源单元20和第二定子T2连接、用于切换第二定子T2与第一电源单元10或第二电源单元20导通；第二切换开关42与第一电源单元10、第二电源单元20和第一定子T1连接，用于切换第一定子T1与第一电源单元10或第二电源单元20导通；第三切换开关43与第一定子T1和转子M连接，用于切换第一定子T1与转子M的第一端或转子M的第二端导通；第四切换开关44与转子M的第一端和第二端分别连接的、用于切换转子M的第一端与转子M的第二端导通。具体的，通过第一切换开关41、第二切换开关42、第三切换开关43和第四切换开关44设置形成如图4所示的马达50连接结构，并通过第一切换开关41、第二切换开关42、第三切换开关43和第四切换开关44的切换形成如图5所示的马达50连接结构，以对马达50进行刹车。正常工作时，主控单元30控制第一切换开关41和第二切换开关42均切换到第二电源上，第三切换开关43切换到连接转子M的第二端，并通过第四切换开关44保证转子M第一端和第二端的断开状态，形成马达50第一定子T1、第二定子T2和转子M串联，通过第二电源供电的正常工作电路。当对马达50进行刹车操作时，主控单元30控制第一切换开关41和第二切换开关42均切换到第一电源上，第三开关切换到与转子M第一端连接，并且按照要求将通过第四切换开关44使转子M第一端和第二端为短接状态，形成图5所示的刹车结构。这里的第一切换开关41、第二切换开关42、第三切换开关43和第四切换开关44可以为分别独立的开关，也可以进行集成设计，例如可以为多路切换开关进行分别控制。另外，可以理解的是，可以通过主控单元30分别控制第一电源单元10和第二电源单元20，以控制马达工作时的电流和马达刹车过程中的电流。分别通过电流的合理设置，实现减少马达刹车过程中的火花。

进一步的，如图2所示的实施例中，第一电源单元10包括直流电源11和与直流电源11连接的第一可控开关12，主控单元30连接第一可控开关12；在如图3实施的实施例中，第一电源单元10包括第一交流电源、整流桥D1和连接第一交流电源与整流桥D1的第三可控开关13，主控单元30连接第三可控开关13。具体的，第一电源可以直接采用直流电源11，并且在直流电源11电路上设计第一可控开关12，来控制直流电源11的导通或关闭，以及直流电源11的电流大小，以实现在马达50刹车时对第一定子T1和第二定子T2的供电以及供电大小。此处，第一可控开关12可以连接直流电源的正极输出端，也可以连接到直流电源的负极输出端。第一电源也可以采用交流电源，并通过整流桥D1对交流电源进行整流以获取需要的直流电流，并通过该直流电流在马达50刹车时对第一定子T1和第二定子T2供电，这里可以通过在交流电源的输出端设置第三可控开关13，实现对第一定子T1和第二定子T2的供电的开启或关断，以及供电大小。此处，第三可控开关13可以连接交流电源的零线也可以连接在交流电源的火线上。可以理解，供电大小是指提供在T1和T2的电流，控制此电流可以调节刹车时间；同时可以合理控制电流变化，减少刹车火花，例如可以在刚开始刹车瞬间为小电流，然后逐步加大，达到减小火花刹车的目的。

进一步的，第一可控开关12为MOS管；第三可控开关13为可控硅。具体的，当第一电源采用直流电源11时，可以在直流电源11的输出端采用MOS管进行电流的导通或关断，以及通过控制MOS的导通时间来控制，例如通过采用PWM信号调节控制信号的占空比大小来控制电流。直流电源11与第一定子T1和第二定子T2的电流大小。当第一电源采用交流电源时，可以在交流电源的输出端采用可控硅进行电流的导通或关断，并可以通过可控硅的导通时间来控制第一定子T1和第二定子T2流过的电流的大小。

进一步的，如图2和图3所示，第一切换开关41、第二切换开关42、第三切换开关43和第四切换开关44中的一个或多个为继电器。具体的，这里的切换开关可以为继电器，例如第一切换开关41为继电器S1，第二切换开关42为继电器S2，第三切换开关43为继电器S3和第四切换开关44继电器S4。

进一步的，第二电源单元20包括第二交流电源和与第二交流电源零线连接的第二可控开关22，主控单元30连接第二可控开关22。具体的，第二电源单元20为交流电源，并且通过与交流电源连接可控开关实现在马达50正常工作时，对马达50电路的正常供电。并且通过第二可控开关22的导通时间来控制流过马达50的电流大小以实现对马达50的转速控制。这里第二可控开关22可以采用可控硅。

进一步的，第一交流电源与第二交流电源为同一电源。如3所示，当第一电源单元10采用交流电源时，可以与第二电源单元20采用相同的交流电源，并根据需要，将第一电源单元10的第三可控开关13和第二电源单元20的第二可控开关22均涉及在零线上。

另，本发明一种家用电器，包括上面任意一项描述的电子刹车电路。具体的，这里的家用电器包括现有的具有马达50电路的常用家用电器，例如搅拌机，豆浆机，抽油烟机，风扇等等，这里不局限于列举出的有限的家用电器名称。

另，如图6所示，本发明的一种电子刹车方法，包括以下步骤：

S1、关断第二电源单元20使马达50进入刹车状态，保持第一电源单元10关断并停留第一时长t1； S2、切换第一切换开关41和第二切换开关42使第一切换开关41和第二切换开关42均与第一电源单元10导通连接，切换第三切换开关43使马达50的第一定子T1与马达50转子M的第一端连接，并停留第二时长t2； S3、切换第四切换开关44以使转子M的第一端与第二端短接，并停留第三时长t3；S4、开启第一电源单元10，并停留第四时长t4；S5、关断第一电源单元10。具体的，关断第二电源单元20是马达50供电关断，马达50进入刹车状态，这时第一电源单元10为关断状态，并且在该状态保持第一时长t1。切换第一切换开关41和第二切换开关42均与第一电源单元10导通连接，同时切换第三切换开关43与马达50转子M的第一端导通连接，第一定子T1和第二定子T2就形成了串联连接，并在该状态保持第二时长t2。然后切换第四切换开关44，使马达50转子M的两端短接，形成了如图5所示的连接电路，并在该状态保持第三时长t3后开启第一电源单元10，通过第一电源单元10给定子供电，此处可以控制第一电源单元10的输出电流以避免刹车时产生火花。在马达50停止转动完成刹车后，关断第一电源单元10，以断开马达50的供电。在这里可以理解，步骤S3和步骤S4的顺序没有要求，也可先开启第一电源单元10，并且在第一电源单元10开启后，再进行第四切换开关44的切换使马达50转子M的两端短接。这里合理设置第一时长t1、第二时长t2 、第三时长t3和第四时长t4，使所有时长总和不超过2秒，以控制刹车时间在2秒内，可以通过合理调节时间第一时长t1、第二时长t2 、第三时长t3和第四时长t4以减少刹车火花。

进一步的，本发明的一种电子刹车方法还包括：多次开启第一电源单元10，每次开启第一电源单元10停留第五时长t5后关断第一电源单元10，每次关断第一电源单元10后停留第六时长t6，直至最后一次关断第一电源单元10。具体的，在步骤S4中，开启第一电源单元10时，可以通过多次开启第一电源单元10，每次保持较短的时间即第五时长t5后关断第一电源单元10，对马达50进行点刹以降低马达50刹车时带来的较大摩擦力，在马达50速度降低到合适的时候，可以通过最后一次关断第一电源单元10，实现对马达50的完全刹车。

进一步的，在最后一次关断第一电源单元10后，切换第四切换开关44以断开转子M的第一端与第二端的导通连接。具体的，在马达50刹车完成的时候还可以将第四切换开关44进行切换，断开马达50转子M两端的连接。以保证下次马达50启动时的正常启动。

以图2所示的实施例进行具体的电子刹车方法说明，如图7所示，在开始状态可控硅1和MOS管均属于关断状态，在马达50正常工作可控硅1和MOS管均为开启状态，当需要刹车时，关断可控硅1，断开马达50的交流电源，再关断MOS管并持续0.25秒，然后将继电器S1、继电器S2和继电器S3均切换的2状态，停留0.5秒，然后将继电器S4切换到2状态，停留0.3秒，开启MOS管进行点刹，点刹过程在MOS管开启状态持续0.05秒后关闭该MOS管，停留0.25秒后再次开启该MOS管并持续0.25秒，然后关闭MOS管，同时将继电器S4切换至1状态，完成整个刹车过程。这里可以通过控制MOS管使经过定子的起始电流不超过3A，同时可以合理设置各个停留时间，使整个刹车过程不超过2秒。

以图3所示的实施例进行具体的电子刹车方法说明，如图8所示，在开始状态可控硅1和可控硅2均属于关断状态，在马达50正常工作可控硅1和可控硅2均为开启状态，当需要刹车时，关断可控硅1，断开马达50的交流电源，再关断可控硅2并持续0.25秒，然后将继电器S1、继电器S2和继电器S3均切换的2状态，停留0.5秒，然后将继电器S4切换到2状态，停留0.3秒，开启可控硅2进行点刹，点刹过程在可控硅2开启状态持续0.05秒后关闭该可控硅2，停留0.25秒后再次开启该可控硅2并持续0.25秒，然后关闭可控硅2，同时将继电器S4切换至1状态，完成整个刹车过程。这里可以通过控制可控硅2使经过定子的起始电流不超过3A，同时可以合理设置各个停留时间，使整个刹车过程不超过2秒。

可以理解的，以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，可以对上述技术特点进行自由组合，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围；因此，凡跟本发明权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本发明权利要求的涵盖范围。

Claims

1.一种电子刹车电路，其特征在于，包括主控单元、马达和与所述主控单元分别连接的第一电源单元与第二电源单元；所述马达包括第一定子、第二定子和转子，所述转子的第一端与所述第二定子连接；以及与所述主控单元分别连接的第一切换开关、第二切换开关、第三切换开关和第四切换开关；

所述第四切换开关与所述转子的第一端和第二端分别连接、用于切换所述转子的第一端与所述转子的第二端导通；

其中，所述主控单元用于执行以下过程：

开启所述第一电源单元，并停留第四时长t4；

关断所述第一电源单元。

2.根据权利要求1所述的电子刹车电路，其特征在于，所述第一电源单元包括直流电源和与所述直流电源连接的第一可控开关，所述主控单元连接所述第一可控开关；或

3.根据权利要求2所述的电子刹车电路，其特征在于，所述第一可控开关为MOS管；所述第三可控开关为可控硅；和/或

4.根据权利要求2所述的电子刹车电路，其特征在于，所述第二电源单元包括第二交流电源和与所述第二交流电源零线连接的第二可控开关，所述主控单元连接所述第二可控开关。

5.根据权利要求4所述的电子刹车电路，其特征在于，所述第二可控开关为可控硅。

6.根据权利要求4所述的电子刹车电路，其特征在于，所述第一交流电源与所述第二交流电源为同一电源。

7.一种家用电器，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项所述的电子刹车电路。

8.一种电子刹车方法，其特征在于，包括以下步骤：

开启所述第一电源单元，并停留第四时长t4；

关断所述第一电源单元；

其中，所述第一切换开关与所述第一电源单元、所述第二电源单元和所述马达的第二定子连接、用于切换所述马达的第二定子与所述第一电源单元或所述第二电源单元导通；

所述第二切换开关与所述第一电源单元、所述第二电源单元和所述马达的第一定子连接，用于切换所述马达的第一定子与所述第一电源单元或所述第二电源单元导通；

所述第三切换开关与所述马达的第一定子和所述马达的转子连接，用于切换所述马达的第一定子与所述马达的转子的第一端或所述马达的转子的第二端导通；

所述第四切换开关与所述转子的第一端和第二端分别连接、用于切换所述马达的转子的第一端与所述马达的转子的第二端导通。

9.根据权利要求8所述的电子刹车方法，其特征在于，所述方法还包括：

10.根据权利要求9所述的电子刹车方法，其特征在于，在最后一次关断所述第一电源单元后，切换所述第四切换开关以断开所述转子的第一端与第二端的导通连接。