CN110336491A - 断电自锁电机系统 - Google Patents

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费凯成
王驰
金彪
罗浩珏
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Abstract

本发明公开了一种断电自锁电机系统，包括轮毂电机、驱动器和断电自锁装置，断电自锁装置包括了连接到轮毂电机相线上的继电器，继电器的线圈控制引脚连接在所述驱动器上，断电自锁装置还包括串联在继电器上的解锁装置，所述解锁装置用于手动将继电器的线路断开。本发明解决了目前轮毂电机系统在断电时无法进行解锁的不足，在断电时既能够提供足够的阻力使电机速度降低到可控状态，降低失速带来的风险，又能够进行人工解锁，满足断电推行的功能需求，并且可以像机械式制动器一样提供解锁状态检测的功能。

Description

断电自锁电机系统
技术领域
本发明涉及一种电机系统，特别是一种断电自锁电机系统。
背景技术
在使用轮毂电机(直流有刷电机或直流无刷电机)作为动力输出的设备中，尤其是电动轮椅、老年代步车、电动车、AGV或物流小车等，当其在坡上时若遇到意外断电情况，若无制动装置，则会出现失速等危险情况，因此，在上述设备中增加断电自锁装置是非常有必要的。例如目前在电动轮椅或老年代步车行业中，普遍采用机械式的制动器作为断电自锁机构，使用制动器作为断电自锁机构虽然能够在断电时提供较好的制动效果，但其成本高、安装方式复杂，一般需要电机使用减速箱并且提供一定的减速比，因此很难将其使用到轮毂电机上，而轮毂电机成本低、可操控性好、重量轻、速度快、安装方便，若能够解决轮毂电机断电制动问题，则能够在很大程度上降低轮椅或代步车的整车成本，提升产品的竞争力。
目前轮毂电机中采取了通过短接电机相线方法达到断电时减速制动的效果，但这种方法并没有考虑到电机在断电情况下的推行，比如当电池电量耗尽时，电机只能被电磁锁死，无法进行手动推行。
发明内容
发明目的：本发明要解决的技术问题是提供一种断电自锁电机系统，解决了目前轮毂电机系统在断电时无法进行解锁的不足，在断电时既能够提供足够的阻力使电机速度降低到可控状态，降低失速带来的风险，又能够进行人工解锁，满足断电推行的功能需求，并且可以像机械式制动器一样提供解锁状态检测的功能。
技术方案：本发明所述的断电自锁电机系统，包括轮毂电机、驱动器和断电自锁装置，断电自锁装置包括了连接到轮毂电机相线上的继电器，继电器的线圈控制引脚连接在所述驱动器上，断电自锁装置还包括串联在继电器上的解锁装置，所述解锁装置用于手动将继电器的线路断开。
进一步的，继电器为带手动控制型继电器，所述解锁装置为继电器的手动控制装置。
进一步的，继电器包括了未连接到轮毂电机相线上的常闭触点，常闭触点的引脚连接到所述驱动器的解锁信号检测接口上。
进一步的，继电器为普通型继电器，所述解锁装置为自锁按钮。
进一步的，自锁按钮包括了未连接到轮毂电机相线上的触点，触点的引脚连接到所述驱动器的解锁信号检测接口上。
进一步的，自锁按钮为2NC/2NO自锁按钮、3NC/3NO自锁按钮和急停开关中的一种。
有益效果：本系统具有以下优点：
一是本系统可以在运行中突然断电的状态下进行有效减速制动，减速后达到安全状态后又可以进行解锁，便于手动推行，不会像机械制动器一样将电机直接刹死，例如轮椅上的机械制动器在意外断电时会直接将电机抱死，很容易发生轮椅倾翻或将患者甩出；
二是能够检测电机的锁定和解锁状态，运行更加安全；
三是实现方式简单，本系统方便基于现有系统进行改造，既可以将断电自锁装置与驱动器组合到一起使用，也可单独外挂使用，从而能够方便地将对现有设备进行改制。
附图说明
图1是实施例1的电路连接示意图；
图2是实施例2的电路连接示意图；
图3是实施例3的电路连接示意图；
图4是实施例4的电路连接示意图；
图5是实施例5的电路连接示意图。
具体实施方式
本发明所述的断电自锁电机系统，包括轮毂电机1、驱动器和断电自锁装置，断电自锁装置包括了连接到轮毂电机1相线上的继电器2，继电器2的线圈控制引脚连接在所述驱动器上，断电自锁装置还包括串联在继电器2上的解锁装置，所述解锁装置用于手动将继电器2的线路断开。本系统主要利用单稳态继电器的常闭触点，如果连接的是直流有刷电机，其两根相线分别连接到继电器2的两组常闭触点上，如果连接的是直流无刷电机，其三根相线分别连接到继电器2的三组常闭触点上，上述两组或三组常闭触点的另一端短接，通过短接电机相线，依靠电机转动产生的反电动势来实现对电机减速制动。继电器2的控制线圈与电机驱动器的制动器控制信号(此方式可用于目前支持带制动器机构的电机驱动器)或驱动器的电源上电端连接(开机时，继电器线圈同驱动器一起上电)。使用前一种方式时，继电器2可通过驱动器单独控制，当电机1准备运转时，将继电器2通电，电机1相线短接被释放，驱动正常控制电机相线通电实现电机1运转；当电机1停止后，可将继电器2断电，降低功耗；若电机运行时驱动器意外断电，则继电器2的常闭触点导通，将电机1的相线短接，此时将大大增加电机转动的阻力，达到制动效果；使用后一种方式时，驱动器开机上电后，继电器2直接上电，电机1相线短接被释放，关机或意外断电时，继电器2的常闭触点导通，电机1相线短接，进行减速制动。
单稳态继电器分为普通型和带手动控制型两种方案，普通型继电器通过将线圈通电控制常闭触点断开，需串入一个自锁按钮作为解锁装置,使得在继电器线圈未通电状态下，通过断开自锁按钮的触点也能够将电机相线的短接断开。实施例1为普通型继电器应用在直流无刷电机上，其电路连接如图1所示。将电机1的U、V、W三根相线连接到继电器2的三组常闭触点上，这三组常闭触点的另一端短接，继电器2线圈控制引脚A1、A2连接至驱动器的制动器或继电器控制接口。串联在继电器2上的解锁装置为自锁按钮4，自锁按钮4可以为3NC/3NO自锁按钮或者急停开关。正常状态下，自锁按钮4处于导通状态，意外断电时，继电器2的线圈掉电，电机相线短接制动；断电制动后，处于安全状态时，若需要电机解除锁定，则将自锁按钮4打到断开状态，电机1的三根相线短接被断开，可以便于推行。实施例1缺少解锁状态检测的功能，适合对解锁状态无需检测的系统。
对于一些安全性要求较高的设备在开机使用时，电机驱动器需要能够检测到电机的相线锁是否处于解锁状态，若处于解锁状态，则要提示用户将解锁装置锁定后使用，否则在意外断电时将无法确保电机能够制动。这里可以串入自锁按钮4的另一组与短接电机相线相同模式(例如同为NO或NC)的空闲触点，用作解锁检测信号。实施例2是增加解锁状态检测功能的系统，其电路连接如图2所示。自锁按钮4包括了未连接到轮毂电机1相线上的触点41，触点41的引脚连接到所述驱动器的解锁信号检测接口上。E、F为自锁按钮4空闲的触点41的两个引脚，将E、F端连接至驱动器的解锁检测接口即可实现解锁检测功能。
当继电器为带手动控制型继电器时，通过继电器上的按钮或机械装置使继电器的常闭触点断开，因此可直接通过继电器上的按钮或机械装置进行解锁。实施例3是带手动控制型继电器应用在直流无刷电机上，解锁装置为继电器的手动控制装置3，将电机1的U、V、W三根相线连接到继电器2的三组常闭触点上，这三组常闭触点的另一端短接，A1、A2连接至驱动器的制动器或继电器控制接口，C、D为继电器2另一个常闭触点的两个引脚，C、D连接至驱动器的解锁信号检测接口。工作原理为：正常状态下，手动控制装置3为锁定状态，即继电器2的线圈不通电时，其常闭触点为导通状态，驱动器上电后，继电器2线圈不通电，此时可通过检测C、D端是否导通判断手动控制装置3是否处于锁定状态，当手动控制装置3处于解锁状态，提示用户电机未锁，当手动控制装置3处于锁定状态，在驱动器需要运行电机时，先将继电器2的线圈通电，打开继电器2的常闭触点，此时电机的U、V、W的三相短接被解除，电机可正常运行，电机完全停止后，可去除继电器2线圈通电，降低待机功耗；若电机运行中突然断电，则继电器2的线圈掉电，继电器2的常闭触点闭合，电机的三根相线短接，实现断电制动；断电后，若需要电机解除锁定，则将手动控制装置3打到解锁状态，使得继电器2的常闭触点导通断开即可。
实施例4和5是连接的是直流有刷电机，相线为两根A、B，相应继电器2与之连接的常闭触点为2组，其连接方式如图4和图5所示，其工作原理与实施例2、3的工作原理类似。

Claims (6)

1.一种断电自锁电机系统，包括轮毂电机(1)、驱动器和断电自锁装置，断电自锁装置包括了连接到轮毂电机(1)相线上的继电器(2)，其特征在于：继电器(2)的线圈控制引脚连接在所述驱动器上，断电自锁装置还包括串联在继电器(2)上的解锁装置，所述解锁装置用于手动将继电器(2)的线路断开。
2.根据权利要求1所述的断电自锁电机系统，其特征在于：继电器(2)为带手动控制型继电器，所述解锁装置为继电器的手动控制装置(3)。
3.根据权利要求2所述的断电自锁电机系统，其特征在于：继电器(2)包括了未连接到轮毂电机(1)相线上的常闭触点(21)，常闭触点(21)的引脚连接到所述驱动器的解锁信号检测接口上。
4.根据权利要求1所述的断电自锁电机系统，其特征在于：继电器(2)为普通型继电器，所述解锁装置为自锁按钮(4)。
5.根据权利要求4所述的断电自锁电机系统，其特征在于：自锁按钮(4)包括了未连接到轮毂电机(1)相线上的触点(41)，触点(41)的引脚连接到所述驱动器的解锁信号检测接口上。
6.根据权利要求4所述的断电自锁电机系统，其特征在于：自锁按钮(4)为2NC/2NO自锁按钮、3NC/3NO自锁按钮和急停开关中的一种。
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