CN111699624A - 制动装置 - Google Patents

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CN111699624A CN201980012080.3A CN201980012080A CN111699624A CN 111699624 A CN111699624 A CN 111699624A CN 201980012080 A CN201980012080 A CN 201980012080A CN 111699624 A CN111699624 A CN 111699624A
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J·维克
K·登格勒
M·施奈德
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Abstract

本发明从一种用于电动马达(12)的制动装置出发，所述电动马达具有至少一个电枢绕组(14)和至少一个激磁绕组(16)，所述制动装置具有至少一个控制和/或调节单元(18)，所述控制和/或调节单元至少用于控制和/或调节至少一个经过所述电枢绕组(14)和/或经过所述激磁绕组(16)的电流。提出，所述控制和/或调节单元(18)设置为用于，在所述电动马达(12)短路制动时至少暂时地降低流过所述电枢绕组(14)的电枢电流。

Description

制动装置
背景技术
已经提出了一种用于具有至少一个电枢绕组和至少一个激磁绕组的电动马达的制动装置，所述制动装置具有至少一个控制和/或调节单元，至少用于控制和/或调节至少一个经过电枢绕组和/或经过激磁绕组的电流。
发明内容
本发明从一种用于具有至少一个电枢绕组和至少一个激磁绕组的电动马达的制动装置出发，所述制动装置具有至少一个控制和/或调节单元，至少用于控制和/或调节至少一个经过电枢绕组和/或经过激磁绕组的电流。
提出，控制和/或调节单元设置为用于，在电动马达短路制动时至少暂时地降低流过电枢绕组的电枢电流。
电动马达优选具有定子和电枢。定子尤其构造为静止的构件，所述静止的构件尤其在电动马达运行期间相对于电枢无自行运动。电枢优选构造为以可运动方式支承的构件，尤其构造为以可旋转运动方式支承的构件，所述构件尤其在电动马达运行期间相对于定子可运动、尤其是可转动。优选地，定子和电枢分别具有优选由多个相互连接的板材层、尤其是电气板材层构成的至少一个基体。优选地，定子具有激磁绕组。优选地，电枢具有电枢绕组。优选地，激磁绕组和电枢绕组分别由至少一个长形延伸的、能导电的导线元件构成，例如由金属丝、由电缆或类似的元件构成。尤其是，导线元件可以具有电绝缘的绝缘层。优选地，导线元件为了构成激磁绕组基本上线圈方式地围绕定子的基体卷绕。优选，至少一个另外的导线元件为了构成电枢绕组基本上以线圈方式围绕电枢的基体卷绕。“设置”尤其应理解为专门地编程、设计和/或配备。“一个对象设置为用于一个确定的功能”尤其应理解为，该对象在至少一个应用状态和/或运行状态下满足和/或实施这个确定的功能。
电动马达尤其可以构造为内转子马达或者构造为外转子马达。优选，内转子马达的电枢在内转子马达运行时被内转子马达的定子包围地旋转。优选地，外转子马达的电枢包围外转子马达的定子并且在外转子马达运行时围绕定子旋转。优选地，电动马达构造为通用马达。尤其是，电动马达不但能以直流电压运行而且能以交变电压运行。优选地，电动马达具有至少一个换向器系统、尤其是用于使电枢绕组正确通电的换向器系统。尤其是，电枢可以通过电动马达的正确通电被置入到旋转中。尤其，电动马达可以借助于旋转的电枢来驱动例如工具机的驱动轴或类似的构件。为了电动马达的短路制动，优选使电动马达、尤其是激磁绕组和电枢绕组电短路。优选，在电动马达短路时，逆电动马达的力起作用，该逆电动马达的力尤其引起短路电流。在电动马达短路制动时流过电枢绕组的短路电流尤其为电枢电流。在电动马达短路制动时流过激磁绕组的短路电流尤其为磁场电流。
“控制和/或调节单元”尤其应理解为具有至少一个电子控制装置的单元。“电子控制装置”尤其应理解为具有处理器单元并且具有存储器单元以及具有存储在存储器单元中的运行程序的单元。控制和/或调节单元尤其可以构造为微处理器、构造为微计算器或者构造为本领域技术人员认为有意义的其它控制和/或调节单元。原则上，可以设想，控制和/或调节单元构造为电气的或者电子的调节回路、构造为集成的开关回路或类似的构件。优选，控制和/或调节单元设置为用于控制和/或调节电动马达在电动马达运行时的通电。替代地，可以设想，控制和/或调节单元仅设置为用于控制和/或调节短路制动。优选地，控制和/或调节单元设置为用于，尤其根据例如传感器的、使用者的或类似装置的信号导入短路制动。控制和/或调节单元优选设置为用于，在电动马达短路制动时，使电枢电流、尤其是电枢电流的电流强度尤其与在运行参数相同且电动马达的短路制动未被调节的情况下的电枢电流相比至少暂时地降低。尤其是，控制和/或调节单元设置为用于，在短路制动开始时降低电枢电流。优选地，控制和/或调节单元设置为用于，从短路制动开始起降低电枢电流至少5ms时长、特别优选至少10ms时长。优选地，控制和/或调节单元可以尤其根据包含制动装置的设备的系统设计和/或驱动系设计使电枢电流从短路制动开始起降低比10ms更长的时间。控制和/或调节单元可以通过操控制动装置的电气的或电子的构件，例如电阻、二极管、电容器、晶体管、尤其MOSFET和/或IGBT或类似的构件、通过将电枢电流至少部分地导出到例如空载回路或类似构件中和/或通过本领域技术人员看来有意义的其它措施降低电枢电流。控制和/或调节单元尤其可以在电枢电流降低之后允许电枢电流升高。
有利地，通过制动装置的根据本发明的构型可以可再现地使电动马达的制动持续时长最小化。有利地，可以防止在短路制动时的制动中断。电枢绕组的加热和换向器系统的磨损可以有利地保持得小。因此，可以使用较少耐抗的并因而有利地成本低的构件。有利地，可以提供一种成本低的制动装置，所述制动装置与没有电枢电流降低的情况相比，能够在相同的时间区间内无过载地实现多个制动过程。
此外，提出，控制和/或调节单元设置为用于，在电动马达短路制动时将电枢电流的电流强度至少暂时地调整为比流过激磁绕组的磁场电流的电流强度更小。优选，电枢电流和磁场电流在电动马达的短路制动未被调节的情况下表现出至少基本上相同的电流强度和至少基本上相同的随时间变化曲线。控制和/或调节单元优选设置为用于，从短路制动开始起将电枢电流的电流强度调整为比磁场电流的电流强度更小。优选，控制和/或调节单元设置为用于，将电枢电流的电流强度调整为从短路制动开始起至少5ms时长、特别优选至少10ms时长比磁场电流的电流强度小。优选地，控制和/或调节单元可以尤其根据包含制动装置的设备的系统设计和/或驱动系设计将电枢电流的电流强度从短路制动开始起比10ms更长时间地调整为比磁场电流的电流强度小。尤其是，控制和/或调节单元可以在使电枢电流的电流强度与磁场电流的电流强度相比减小之后允许电流强度升高、尤其是升高到磁场电流的电流强度的值。有利地，可以降低电枢电流的电流强度。有利地，可以防止在换向器系统上的接触问题并且可以实现可再现的制动过程。
此外，提出，制动装置包括至少一个感测单元，至少用于感测磁场电流。感测单元优选设置为用于测量磁场电流、尤其用于测量磁场电流的电流强度和/或用于测量磁场电流随时间的变化曲线。优选地，感测单元可以构造为控制和/或调节单元的例如集成到电气的或电子的调节回路中的组成部分。尤其是，感测单元可以至少部分地构造为电流测量电阻或类似构件。替代地，可以设想，感测单元构造为尤其与控制和/或调节单元分开地构造的电流测量计，例如构造为安培计或类似测量计。有利地，可以感测磁场电流、尤其是磁场电流的电流强度。
此外，提出，感测单元设置为用于，给控制和/或调节单元提供至少一个关于磁场电流的信息，并且控制和/或调节单元设置为用于，根据所述信息控制和/或调节电枢电流。优选地，感测单元设置为用于，将关于磁场电流的信息作为电信号尤其通过电导线提供给控制和/或调节单元。优选地，感测单元设置为用于，给控制和/或调节单元提供磁场电流的尤其实时感测的电流强度。替代地或者附加地能想到，感测单元设置为用于，给控制和/或调节单元提供磁场电流随时间的变化曲线。优选地，控制和/或调节单元设置为用于，将所述信息用作用于对调节参量进行控制和/或调节的输入参量。优选地，调节参量构造为电枢电流，尤其构造为电枢电流的电流强度。优选地，控制和/或调节单元设置为用于，在电动马达短路制动时根据磁场电流的所感测的电流强度控制和/或调节电枢电流的电流强度。尤其是，控制和/或调节单元设置为用于，在电动马达的短路制动时将电枢电流的电流强度至少暂时地调整为比磁场电流的所感测的电流强度小。优选地，通过在电动马达的马达转速尤其由于短路制动而下降时根据磁场电流来控制和/或调节电枢电流，可以产生恒定的磁场电流和升高的电枢电流。有利地，可以通过保持不变的磁场电流实现换向器系统上的电流减小，这又能够有利地实现无热过载的电动马达的多个制动过程。
此外，提出，控制和/或调节单元和感测单元至少部分地一件式构造。优选地，感测单元构造为这样的感测单元：所述感测单元构造用于感测磁场电流。替代地，可以设想，制动装置除了用于感测磁场电流的感测单元之外具有至少部分地与控制和/或调节单元一件式构造的另一感测单元。尤其是，该感测单元至少部分地、优选完全地集成到控制和/或调节单元中。优选地，该感测单元为由控制和/或调节单元构成的电气的或电子的调节回路的组成部分。优选地，感测单元这样构造，使得为了感测，磁场电流至少部分地流过感测单元、尤其流过电气的或电子的调节回路的构造为感测单元的部分。有利地，可以具有短的等待时间地提供所感测的信息。有利地，可以实现特别准确的电枢电流调节。
此外，本发明从一种用于运行制动装置、尤其根据本发明的制动装置的方法出发。
提出，在至少一个方法步骤中，在电动马达短路制动时，流过电枢绕组的电枢电流至少暂时地降低。有利地，可以使电动马达的制动持续时长可再现地最小化。有利地，可以防止在短路制动时的制动中断。电枢绕组的加热和换向器系统的磨损可以有利地保持得小。
此外，提出，在至少一个方法步骤中，在电动马达短路制动时，将电枢电流的电流强度至少暂时地调整为比磁场电流的电流强度小。有利地，可以降低电枢电流的电流强度。有利地，可以防止在换向器系统上的接触问题并且实现可再现的制动过程。
此外，提出，在至少一个方法步骤中，感测磁场电流。有利地，尤其可以感测磁场电流的电流强度。
此外，提出，在至少一个方法步骤中，提供至少一个关于磁场电流的信息并且根据该信息控制和/或调节电枢电流。有利地，可以通过保持不变的磁场电流实现在换向器系统上的电流降低，这又能够有利地实现无热过载的电动马达的多个制动过程。
此外，本发明从一种具有至少一个电动马达并且具有至少一个根据本发明的制动装置的工具机出发。电动马达优选构造为通用马达。工具机尤其可以构造为圆锯、线锯、钻机、角磨机或者构造为本领域技术人员看来有意义的其它工具机。优选地，工具机包括尤其对于工具机的运行而言必需的另外的构件。尤其是，工具机可以包括至少一个能量供给单元(例如蓄电池、电源电压供给装置或类似的装置)、工具夹具、壳体和/或本领域技术人员看来有意义的另外的构件。有利地，可以提供一种耐久的、对使用者来说安全的且成本低的工具机。
在此，根据本发明的制动装置、根据本发明的方法和/或根据本发明的工具机不应限于以上所说明的应用方式和实施方式。尤其是，为了实现在这里所说明的工作方式，根据本发明的制动装置、根据本发明的方法和/或根据本发明的工具机可以具有不同于各个元件、构件和单元以及方法步骤的在这里所提到的数量的数量。此外，在本公开内容中所说明的值范围中，位于所提到的极限以内的值应视为被公开并且视为可任意使用的。
附图说明
从下面的附图说明得出另外的优点。在附图中示出本发明的一个实施例。附图、说明书和权利要求包含多个特征的组合。本领域技术人员也符合目的地单个地考虑所述特征并且将其概括为有意义的另外的组合。
在此示出：
图1根据本发明的工具机的示意图，
图2根据本发明的制动装置的示意图，和
图3在借助于制动装置的短路制动时的电流变化曲线图。
具体实施方式
图1以示意图示出工具机22。工具机22构造为手持式工具机。工具机22构造为圆锯。替代地，可以设想，工具机22构造为钻机、构造为线锯、构造为角磨机或类似的工具机。工具机22具有壳体单元24。工具机22具有电动马达12。电动马达12构造为通用电动马达。电动马达12布置在壳体单元24内部。电动马达12设置为用于驱动工具机22的嵌入式工具26。嵌入式工具26构造为圆锯片。工具机22具有用于电动马达12的制动装置10。制动装置10布置在工具机22的壳体单元24内部。
图2以示意图示出用于电动马达12的制动装置10。电动马达12具有定子28和电枢30。定子28构造为静止的构件，所述静止的构件在电动马达12运行期间相对于电枢30无自行运动。电枢30构造为以可运动方式支承的构件，所述构件在电动马达12运行期间相对于定子28可运动。电枢30构造为以可旋转运动方式支承的构件，所述构件在电动马达12运行期间相对于定子28可转动。定子28具有定子基体32。电枢30具有电枢基体34。定子基体32和电枢基体34分别由多个相互连接的、由电气板材组成的层构造。电动马达12具有电枢绕组14和激磁绕组16。电枢绕组14由延伸的、能导电的一个导线元件构成。激磁绕组16由两个另外的长形延伸的、能导电的导线元件构成。导线元件分别由能导电的金属丝构成。导线元件分别具有电绝缘的绝缘层。为了构成激磁绕组16，两个另外的导线元件基本上以线圈方式围绕定子基体32卷绕。为了构成电枢绕组14，所述一个导线元件基本上以线圈方式围绕电枢基体34卷绕。
电动马达12构造为内转子马达。构造为内转子马达的电动马达12的电枢30在内转子马达运行时被构造为内转子马达的电动马达12的定子28包围地旋转。电动马达12构造为通用发动机。电动马达12不但能以直流电压运行而且能以交变电压运行。电动马达12具有换向器系统36。换向器系统36设置为用于使电枢绕组14正确通电。电枢30可以通过电动马达12的正确通电被置入到旋转中。电动马达12可以借助于旋转的电枢30驱动例如工具机22的驱动轴或类似构件。为了使电动马达12短路制动，电动马达12电短路。为了使电动马达12短路制动，激磁绕组16和电枢绕组14电短路。在电动马达12短路时，反电动势起作用，该反电动势引起短路电流。在电动马达12短路制动时流过电枢绕组14的短路电流为电枢电流。在电动马达12短路制动时流过激磁绕组16的短路电流为磁场电流。
制动装置10具有控制和/或调节单元18。控制和/或调节单元18设置为用于控制和/或调节经过电枢绕组14和/或经过激磁绕组16的电流。控制和/或调节单元18设置为用于，在电动马达12短路制动时至少暂时地降低流过电枢绕组14的电枢电流。控制和/或调节单元18构造为电子的调节回路。替代地，能想到，控制和/或调节单元18构造为微处理器、微计算器、电气的调节回路、集成的开关电路或类似的构件。控制和/或调节单元18设置为用于控制和/或调节电动马达12在电动马达12运行时的通电。控制和/或调节单元18可以控制和/或调节从能量供给单元38向电动马达12的电能流。能量供给单元38可以构造为蓄电池、电源电压供给装置或类似的装置。替代地，可以设想，控制和/或调节单元18仅设置为用于控制和/或调节短路制动。控制和/或调节单元18设置为用于引发短路制动。控制和/或调节单元18设置为用于，根据例如传感器的、使用者的或类似装置的信号引发短路制动。控制和/或调节单元18设置为用于，在电动马达12短路制动时，至少暂时地降低电枢电流的电流强度。控制和/或调节单元18设置为用于，使电枢电流与在运行参数相同且电动马达12的短路制动未被调节的情况下的电枢电流相比至少暂时地降低。控制和/或调节单元18设置为用于，在短路制动开始时降低电枢电流。控制和/或调节单元18设置为用于，从短路制动开始起降低电枢电流优选至少5ms时长、特别优选至少10ms时长。控制和/或调节单元18尤其可以根据工具机22的系统设计和/或驱动系设计从短路制动开始起比10ms更长时间地降低电枢电流。控制和/或调节单元18可以通过操控制动装置10的电气的或电子的构件，例如电阻、二极管、电容器、晶体管、尤其是MOSFET和/或IGBT或类似的构件，通过将电枢电流至少部分地导出到例如空载回路或类似的构件中和/或通过类似的措施来降低电枢电流。控制和/或调节单元18可以在电枢电流降低之后允许电枢电流升高。
控制和/或调节单元18设置为用于，在电动马达12短路制动时将电枢电流的电流强度至少暂时地调整为比流过激磁绕组16的磁场电流的电流强度小。电枢电流和磁场电流在电动马达12的短路制动未被调节的情况下表现出至少基本上相等的电流强度和至少基本上相同的随时间的变化。控制和/或调节单元18设置为用于，在短路制动开始时将电枢电流的电流强度调整为比磁场电流的电流强度小。控制和/或调节单元18设置为用于，从短路制动开始起优选至少5ms时长、特别优选至少10ms时长，将电枢电流的电流强度调整为比磁场电流的电流强度小。控制和/或调节单元18可以尤其根据工具机22的系统设计和/或驱动系设计将电枢电流的电流强度调整为，从短路制动开始起比10ms更长时间地比磁场电流的电流强度小。控制和/或调节单元18可以在使电枢电流的电流强度与磁场电流的电流强度相比减小之后允许电流强度升高。控制和/或调节单元18可以在使电枢电流的电流强度与磁场电流的电流强度相比减小之后允许电枢电流的电流强度升高至磁场电流的电流强度的值。
制动装置10包括用于感测磁场电流的感测单元20。感测单元20设置为用于测量磁场电流的电流强度和/或用于测量磁场电流随时间的变化曲线。感测单元20构造为控制和/或调节单元18的组成部分。替代地，能想到，感测单元20与控制和/或调节单元18分开地构造。感测单元20构造为电流测量电阻。替代地，可以设想，感测单元20构造为电流测量计，例如安培计或类似的测量计。
感测单元20设置为用于，给控制和/或调节单元18提供至少一个关于磁场电流的信息。控制和/或调节单元18设置为用于，根据所述信息来控制和/或调节电枢电流。感测单元20设置为用于，将关于磁场电流的信息作为电信号提供给控制和/或调节单元18。感测单元20设置为用于，给控制和/或调节单元18提供磁场电流的实时感测的电流强度。替代地或者附加地能想到，感测单元20设置为用于，给控制和/或调节单元18提供磁场电流随时间的变化曲线。控制和/或调节单元18设置为用于，将所述信息用作用于调节参量的控制和/或调节的输入参量。调节参量构造电枢电流。调节参量构造为电枢电流的电流强度。控制和/或调节单元18设置为用于，在电动马达12短路制动时根据磁场电流的所感测的电流强度来控制和/或调节电枢电流的电流强度。控制和/或调节单元18设置为用于，在电动马达12短路制动时将电枢电流的电流强度至少暂时地调整为比磁场电流的所感测的电流强度更小。优选地，可以通过在电动马达12的马达转速由于短路制动而下降时根据磁场电流来控制和/或调节电枢电流而产生恒定的磁场电流和升高的电枢电流。
控制和/或调节单元18和感测单元20至少部分地一件式构造。感测单元20构造为这样的感测单元20：所述感测单元构造为用于感测磁场电流。替代地，可以设想，制动装置10除了用于感测磁场电流的感测单元20之外还具有至少部分地与控制和/或调节单元18一件式地构造的另一感测单元。感测单元20至少部分地集成到控制和/或调节单元18中。感测单元20完全集成到控制和/或调节单元18中。感测单元20为由控制和/或调节单元18构造的电子调节回路的组成部分。感测单元20这样构造，使得磁场电流为了感测而至少部分地流过感测单元20。磁场电流流过电子调节回路的构造为感测单元20的部分。
图3示出在借助于制动装置10进行短路制动时的电流变化曲线42，44的曲线图40。曲线图40具有横坐标轴46和纵坐标轴48。在横坐标轴46上绘制持续时长。在纵坐标轴48上绘制电流强度。小格52的高度50相当于10A的电流强度。小格52的宽度54相当于50ms的持续时长。虚线56标记短路制动的开始。磁场电流由第一电流变化曲线42示出。电枢电流由第二电流变化曲线44示出。在时间上在短路制动之前，磁场电流和电枢电流具有基本上相等的、最大约为5A的电流强度。时间上在短路制动之前，磁场电流和电枢电流相对彼此在相位方面错开地变化。在短路制动开始时，通过控制和/或调节单元18降低电枢电流。将电枢电流的电流强度调整为比磁场电流的电流强度小。在磁场电流在短路制动开始时的升高之后，磁场电流在短路制动开始之后直至约70ms基本上恒定地变化。在短路制动开始时的降低之后，电枢电流升高直至其与磁场电流大小相同地变化。在短路制动之后约70ms起，不但磁场电流的电流强度而且电枢电流的电流强度指数式下降。
接下来说明一种用于运行制动装置10的方法。在至少一个方法步骤中，在电动马达12短路制动时，流过电枢绕组14的电枢电流至少暂时地降低。在至少一个另外的方法步骤中，在电动马达12短路制动时将电枢电流的电流强度至少暂时调整为比磁场电流的电流强度小。在至少一个另外的方法步骤中，感测磁场电流。在至少一个另外的方法步骤中，提供至少一个关于磁场电流的信息并且根据所述信息控制和/或调节电枢电流。在用于运行制动装置10的方法的另外的方法步骤方面，参考先前对制动装置10的说明，因为该说明也可类似地适用于该方法上并且因此所有在制动装置10方面的特征在用于运行制动装置10的方法方面也被视为公开。

Claims (10)

1.一种用于电动马达(12)的制动装置，所述电动马达具有至少一个电枢绕组(14)和至少一个激磁绕组(16)，所述制动装置具有至少一个控制和/或调节单元(18)，所述控制和/或调节单元至少用于控制和/或调节至少一个经过所述电枢绕组(14)和/或经过所述激磁绕组(16)的电流，其特征在于，所述控制和/或调节单元(18)设置为用于，在所述电动马达(12)短路制动时至少暂时地降低流过所述电枢绕组(14)的电枢电流。
2.根据权利要求1所述的制动装置，其特征在于，所述控制和/或调节单元(18)设置为用于，在所述电动马达(12)短路制动时将所述电枢电流的电流强度至少暂时地调整为比流过所述激磁绕组(16)的磁场电流的电流强度小。
3.根据权利要求1或2所述的制动装置，其特征在于，设置有至少一个感测单元(20)，至少用于感测所述磁场电流。
4.根据权利要求3所述的制动装置，其特征在于，所述感测单元(20)设置为用于，给所述控制和/或调节单元(18)提供至少一个关于所述磁场电流的信息，并且所述控制和/或调节单元(18)设置为用于，根据所述信息控制和/或调节所述电枢电流。
5.根据前述权利要求中任一项所述的制动装置，其特征在于，所述控制和/或调节单元(18)和所述感测单元(20)至少部分地一件式构造。
6.一种用于运行制动装置、尤其根据前述权利要求中任一项所述的制动装置(10)的方法，其特征在于，在至少一个方法步骤中，在电动马达(12)短路制动时，至少暂时地降低流过电枢绕组(14)的电枢电流。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在至少一个方法步骤中，在所述电动马达(12)短路制动时，将所述电枢电流的电流强度至少暂时地调整为比磁场电流的电流强度小。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，在至少一个方法步骤中感测所述磁场电流。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在至少一个方法步骤中提供至少一个关于磁场电流的信息并且根据该信息来控制和/或调节所述电枢电流。
10.一种工具机，其具有至少一个电动马达(12)并且具有至少一个根据权利要求1至5中任一项所述的制动装置(10)。
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