CN113883193B - 电磁止动闸及其控制装置和方法以及电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电磁止动闸及其控制装置和方法以及电机，所述电磁止动闸具有用于释放并保持止动闸释放的线圈，所述线圈需要最小制动线圈电压来保持所述止动闸释放，所述控制装置包括具有输入端和输出端的直流电压转换器，其中所述直流电压转换器设计成，将施加到所述输入端的可变输入电压转换为在所述输出端提供的预定接通电压和在所述输出端提供的预定保持电压，其中所述保持电压对应于最小制动线圈电压，所述直流电压转换器设计成用于实现2级电压控制装置，并且在第一级中将所述接通电压作为调节的直流电压保持预定的时间，使电压遵循预定电压曲线从所述接通电压下调为保持电压以作为调节的直流电压，并保持在第二级。

Description

电磁止动闸及其控制装置和方法以及电机

技术领域

本发明涉及一种用于电磁止动闸的控制装置，一种具有由这种控制装置控制的电磁止动闸的电机，以及一种用于控制具有这种控制装置的电磁止动闸的方法。

背景技术

从现有技术中已知多种具有相应控制装置的安全制动器。安全制动器的任务通常是将移动的物质或负载从运动状态中制动，或将它们安全地保持在静止状态。制动力矩或制动力通常由预紧弹簧产生。在现有技术中，安全制动器通常用作止动闸，通常不设计用于制动运动，而仅用于使物质保持静止。大多数情况下，调节的驱动器接管运动的制动，因此安全制动器或止动闸通常也设计成用于紧急制动。

因此，止动闸在正常运行中只需在静止时安全地保持物质或负载，例如分配给止动闸的设备或电机。

制动器电磁地部分通气或打开。在断电状态下，制动器关闭，或应用制动器使其满足在所有操作条件下(包括紧急停止和电源故障)所需的安全方面。

特别地，电磁止动闸通常具有在通气操作中通过电流的线圈，所述线圈拉动金属电枢板抵抗对所述电枢板加压的弹簧的力。为了既保证制动器本身的释放，又保证制动器保持释放，现有技术中通常规定给线圈提供电压和电流，所述电压和电流至少对应于释放制动器的值，通常会明显更高，以便能够保证安全释放和保持释放。

在将齿轮、制动器、编码器和电力电子设备等电子组件集成或组合在组件中的紧凑型驱动器中，制动器不必要的高操作电压一方面会导致所述制动器本身不必要的高电流消耗，另一方面会导致驱动器中放热增加，从而导致性能损失。

发明内容

因此本发明的目的在于克服上述缺点，并提供一种用于电磁止动闸的控制装置，一种电磁止动闸本身以及一种用于控制所述电磁止动闸的方法，通过本发明实现了止动闸的低消耗和高EMV，并实现了尽可能低的放热。

所述目的通过根据下述特征的组合来实现。

根据本发明提出一种用于电磁止动闸并且优选用于弹簧加压制动器的控制装置。在此，所述控制装置被理解为特别是指用于控制的电路。止动闸具有用于释放和保持所述止动闸释放的线圈，或者特别是用于释放和保持所述止动闸的金属电枢释放的线圈，其中所述线圈需要最小制动线圈电压来保持制动器的释放，所述最小制动线圈电压例如受到线圈、电枢、对电枢加压并将其压出线圈的弹簧、止动闸的计划应用区域或止动闸的通常构造影响，或取决于这些因素。这种最小制动线圈电压通常由制动器制造商直接设置或可以通过试验确定，其中所述最小制动线圈电压确保即使在预定作用在止动闸上的撞击力或冲击力的情况下也安全地保持制动器释放。尽管所述最小制动线圈电压足以保持电枢或制动器的释放或通气，但不足以初始释放制动器或从将制动器从制动状态中释放。根据本发明规定，所述控制装置包括具有输入端和输出端的直流电压转换器。所述直流电压转换器被设计成将施加到所述输入端的可变输入电压转换成在所述输出端提供的预定接通电压和在所述输出端提供的预定保持电压，所述预定接通电压和所述预定保持电压在所述输出端优选地以彼此延时或相互转化的方式提供。在此所述可变输入电压特别地被理解为可以在最小值和最大值之间的在输入端上施加的电压。此外，所述可变输入电压也可以在操作期间改变。为了确保安全地保持制动器释放，所述保持电压对应于最小制动线圈电压。特别地预设所述接通电压以能确保安全地释放止动闸，并且例如也可以由制动器制造商规定或取决于上述影响保持止动闸释放的因素。对于本发明而言至关重要的是，所述直流电压转换器设计成实现2级电压控制，并且在第一级中将所述接通电压作为调节的直流电压保持预定时间，使电压遵循预定的电压曲线从所述接通电压下调为所述保持电压以作为调节的直流电压，并将在第二级中保持。

根据本发明的特征，即直流电压转换器的设计，使直流电压遵循预定的电压曲线从接通电压下调为保持电压，并保持在低于所述接通电压的保持电压上，实现高或优化的电磁兼容性(EMV)以及高或优化的效率。

此外，根据本发明的这种控制装置还可以设计成在其电磁兼容性(EMV)和效率方面被优化。

所述直流电压转换器可以是例如开关调节器，所述开关调节器的输出电压对应于在输出端提供的电压，所述输出电压通过滤波器或至少一个电容器平滑。特别是当使用开关电源和滤波器的组合时，转换时导致低功率损失。因此，电压可以由开关调节器计时(getaktet)，而在制动线圈上由于滤波器施加非计时电压。

可变输入电压优选地等于或高于接通电压。此外，接通电压高于保持电压。由此可以避免作为直流电压转换器的升压斩波器。

在一个简单的变体中，例如输入电压可以对应于接通电压，所述接通电压也可以任选地被额外地平滑。相应地，在第一步中可以在预定时间内在输出端提供输入电压作为接通电压，然后降低为保持电压并在第二步中保持。

一个有利的改进方案规定，直流电压转换器设计成直接产生非计时电压，并且在输出端作为接通电压和保持电压提供。

一种有利的变体规定，所述控制装置仅具有一个输入端，通过施加到输入端的输入电压为所述控制装置提供电压供应，并且为所述控制装置提供控制信号。

在第一变体中，从第一步到第二步或从所述接通电压到关断电压的转变可以是突然的。可替代地，有利的变体规定，所述直流电压转换器设计成连续地将所述接通电压调节到所述保持电压，例如遵循线性路线。

为了向客户提供通用接口，一个有利的改进方案还规定控制装置的输入端是宽范围的输入端，因此可变输入电压可以在最小值和最大值之间。然而与输入电压相反，所述接通电压和所述保持电压均是固定的预定值。

例如，输入电压可以在24V和60V之间的范围内。

因此，所述直流电压转换器设计成件将最小值和最大值之间的输入电压转换为固定的接通电压和固定的保持电压，这可以通过设置直流电压转换器或通过检测输入电压的电平和相应的调节来确保。

本发明的另一方面涉及一种具有根据本发明的控制装置的电磁止动闸。

这种止动闸优选地具有线圈、弹簧和电枢板，其中弹簧向电枢板施加压力并且将其压出线圈。

此外，本发明的一个方面涉及一种具有根据本发明的电磁止动闸的电机或常规驱动器。所述电机具有电机控制装置，其中电机控制装置设计成与用于控制止动闸的控制装置为共同组件，即例如在一个壳体中或至少彼此直接相邻。所述控制装置按照根据本发明的控制器设计并且可以实现由以上描述所限定的控制装置的其他设计变体。

为了减少安装空间需求和简化装配，一种变体也是有利的，其中电机控制装置和电磁止动闸的控制装置不仅设计成在一个组件中，而且设计成在公共的电路板上。

电机例如可以是电动机并且优选地是无刷内转子电机。

除了控制装置、止动闸和电机以外，本发明的一个方面还涉及一种用于控制根据本发明的电磁止动闸或根据本发明的控制装置的方法。在此直流电压转换器将输入电压以预定时间转换为接通电压，然后遵循预定曲线降低为保持电压。所述方法还可用于通过根据以上描述所改进的控制装置来控制电磁止动闸。

预定时间例如可以是取决于止动闸构型的值。替代地，制动器的安全释放可以由传感器检测，并且在安全释放之后，所述接通电压可以降低为所述保持电压。

具体实施方式

上文公开的特征可以任意组合，只要这在技术上是可行的并且它们彼此不矛盾。

本发明的其他有利改进方案在以上描述中限定。

Claims (11)

1.一种用于电磁止动闸的控制装置，所述电磁止动闸具有用于释放并保持止动闸释放的线圈，所述线圈需要最小制动线圈电压来保持所述止动闸释放，

包括具有输入端和输出端的直流电压转换器，

其中所述直流电压转换器设计成，将施加到所述输入端的可变输入电压转换为在所述输出端提供的预定接通电压和在所述输出端提供的预定保持电压，

其中所述保持电压对应于最小制动线圈电压，

所述直流电压转换器设计成用于实现2级电压控制，并且在第一级中将所述接通电压作为调节的直流电压保持预定的时间，使电压遵循预定电压曲线从所述接通电压下调为保持电压作为调节的直流电压，并在第二级中保持。

2.根据权利要求1所述的控制装置，

其中所述可变输入电压等于或高于所述接通电压，并且所述接通电压高于保持电压。

3.根据权利要求1所述的控制装置，

其中，所述直流电压转换器被设计成直接产生调节的直流电压，并在输出端将其作为接通电压和保持电压提供。

4.根据权利要求2所述的控制装置，

其中，所述直流电压转换器被设计成直接产生调节的直流电压，并在输出端将其作为接通电压和保持电压提供。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的控制装置，

其中，所述控制装置仅具有一个输入端，通过施加到所述输入端的输入电压为所述控制装置提供电压供应，并为所述控制装置提供控制信号。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的控制装置，

其中所述直流电压转换器设计成将所述接通电压连续地下调到所述保持电压。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的控制装置，

其中所述控制装置的输入端是宽范围输入端，因此可变输入电压在最小值和最大值之间，

其中所述接通电压和所述保持电压均是固定的预定值。

8.一种电磁止动闸，其具有根据权利要求1至7中任一项所述的控制装置。

9.一种具有电磁止动闸的电机，所述电磁止动闸具有用于释放和保持止动闸释放的线圈以及控制装置，所述线圈需要最小制动线圈电压来保持所述止动闸释放，

其中所述控制装置包括具有输入端和输出端的直流电压转换器，

其中直流电压转换器被设计成将施加到所述输入端的可变输入电压转换成在所述输出端提供的预定接通电压和在所述输出端提供的预定保持电压，

其中所述保持电压对应于所述最小制动线圈电压，

其中所述直流电压转换器设计成用于实现2级电压控制，并且在第一级中将所述接通电压作为调节的直流电压保持预定的时间，使电压遵循预定电压曲线从所述接通电压下调为所述保持电压作为调节的直流电压，并在第二级中保持，

并且其中所述电机具有电机控制装置，并且所述电机控制装置设计成与所述控制装置为共同组件。

10.根据权利要求9所述的电机，

其中所述电机控制装置和所述控制装置设计在公共电路板上。

11.一种用于控制电磁止动闸的方法，所述电磁止动闸具有用于释放和保持止动闸释放的线圈以及控制装置，所述线圈需要最小制动线圈电压来保持所述止动闸释放，

其中所述控制装置包括具有输入端和输出端的直流电压转换器，

其中所述直流电压转换器被设计成将施加到输入端的可变输入电压转换成在所述输出端提供的预定接通电压和在所述输出端提供的预定保持电压，

其中所述保持电压对应于最小制动线圈电压，

所述直流电压转换器设计成用于实现2级电压控制，并且在第一级中将所述接通电压作为调节的直流电压保持预定的时间，使电压遵循预定电压曲线从所述接通电压下调为所述保持电压作为调节的直流电压，并在第二级中保持，

其中所述直流电压转换器将所述输入电压以预定时间转换为所述接通电压，然后遵循预定曲线降低到所述保持电压。