CN203747704U - 一种电机驱动系统、病床移动系统和x光机 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施方式公开了一种电机驱动系统、病床移动系统和X光机。电机驱动系统包括整流单元、驱动器和电机；该整流单元，用于将输入的三相交流电转换成直流电，并将所述直流电输出到该驱动器；该驱动器，用于利用所述直流电驱动该电机运行。本实用新型实施方式不需要改动变压器的设计，通过将三相交流电转换为直流供电，再输出到驱动器以驱动电机，既适用于三相变频驱动器，还适用于单相变频驱动器。

Description

一种电机驱动系统、病床移动系统和X光机

技术领域

本实用新型涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种电机驱动系统、病床移动系统和X光机。

背景技术

X光机是一种重要的医疗器械。在目前的X光机产品中，经常由交流异步电机来驱动病床运动部件的运动。而且，一般采用变频驱动器对交流异步电机的运行速度进行控制。

目前常用的变频驱动器一般有两种工作电压等级：交流380V和交流220V。对于交流380V的变频驱动器，一般采用三相供电；而对于交流220V的变频驱动器，有单相和三相两种供电方式。相对于交流380V的变频驱动器，交流220V的变频驱动器由于采用了较低电压的电子器件和开关模块，在成本上更有竞争力，因此应用更为广泛。另外，由于成本控制原因，对于交流220V的变频驱动器，三相供电方式逐渐被单相供电方式所替代。

如果将针对三相变频驱动器设计的变压器直接使用于单相变频驱动器，会造成变压器输出功率下降以及相间电流不平衡等问题。因此，针对三相变频驱动器设计的变压器通常并不能直接用于单相供电变频驱动器。通过改变变压器的内部设计，针对三相变频驱动器设计的变压器也可以用于单相变频驱动器。然而，由于医疗器械中使用的变压器通常是安全关键件，一般不会轻易改动变压器的设计。

另外，在现有技术中，一般采用限位开关等元件来保护电机运行安全。然而，医疗器械关系到患者的安全，对电路的安全保护功能有着更高的要求。

实用新型内容

本实用新型实施方式提出一种电机驱动系统，以适用于单相驱动器。

本实用新型实施方式提出一种电机驱动方法，以适用于单相驱动器。

本实用新型实施方式提出一种病床移动系统，以适用于单相驱动器。

本实用新型实施方式提出一种X光机，以适用于单相驱动器。

本实用新型实施方式的技术方案如下：

一种电机驱动系统，包括一整流单元、一驱动器和一电机；

该整流单元，用于将输入的三相交流电转换成直流电，并将所述直流电输出到该驱动器；

该驱动器，用于利用所述直流电驱动该电机运行。

还包括一运行状态传感器、一控制单元和一开关；

该运行状态传感器，用于检测所述电机的运行状态，并向该控制单元发送电机运行状态信息；

该控制单元，用于当所述电机运行状态信息超过预先设定的运行状态门限值时，向该开关发送断开指令；

该开关，用于基于所述断开指令断开所述整流单元。

进一步包括一限位开关；

该限位开关，用于当该电机运行到预先设定的运动极限位置时断开所述整流单元。

进一步包括一操作开关；

该操作开关，用于根据人工闭合/断开指令接通/断开所述整流单元。

所述整流单元包括：三相桥式整流电路、全波整流电路或半波整流电路。

所述驱动器为单相驱动器，其中所述单相驱动器的L接口与该整流单元的正极输出连接，所述单相驱动器的N接口与该整流单元的负极输出连接；或

所述驱动器为三相驱动器，其中所述三相驱动器的L1接口与该整流单元的正极输出相连接，所述三相驱动器的L2接口与该整流单元的负极输出连接。

进一步在该整流单元与该驱动器之间连接有一熔断保险丝。

进一步包括与该保险丝串联的发光二极管。

进一步包括一变压器，该变压器的输出与该整流单元的输入耦合，用于将动力线路交流电降压转换为输出到该整流单元的所述三相交流电。

一种电机驱动方法，该方法包括：

将具有第一电压的交流电降压转换为具有第二电压的三相交流电；

将所述具有第二电压的三相交流电转换成直流电；

利用所述直流电驱动电机运行。

该方法还包括：

检测所述电机的运行状态，并生成电机运行状态信息；

当所述电机运行状态信息超过预先设定的运行状态门限值时，生成断开指令；

基于所述断开指令断开所述电机。

一种病床移动系统，包括：

如上所述的电机驱动系统；

病床移动单元，用于接受所述电机的驱动以移动病床。

一种X光机，包括如上所述的病床移动系统。

从上述技术方案可以看出，电机驱动系统包括整流单元、驱动器和电机；该整流单元，用于将输入的三相交流电转换成直流电，并将所述直流电输出到该驱动器；该驱动器，用于利用所述直流电驱动该电机运行。由此可见，应用本实用新型实施方式之后，不需要改动变压器的设计，通过将三相交流电转换为直流供电，再输出到驱动器以驱动电机，既适用于三相驱动器，也适用于单相驱动器。因此，在不改变变压器设计的情况下，本实用新型实施方式可以同时兼容三相驱动器和单相驱动器。

而且，本实用新型实施方式的驱动器都连接有熔断保险丝和发光二极管。当某个驱动器短路故障时，不会影响其他驱动器的正常工作，还可以通过发光二极管随时了解各个驱动器的供电情况。

还有，本实用新型实施方式通过运行状态传感器检测并反馈电机的运行状态，控制单元基于电机运行状况来执行安全保护，这种闭环反馈方式提高了电机安全性。

附图说明

图1为根据本实用新型实施方式的电机驱动系统结构图。

图2为根据本实用新型实施方式的电机驱动系统电路结构图。

图3为根据本实用新型实施方式的病床移动系统结构图。

图4为根据本实用新型实施方式的电机驱动方法流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施方式，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以阐述性说明本实用新型，并不用于限定本实用新型的保护范围。

针对目前为三相变频驱动器设计的变压器不能适用于单相变频驱动器的问题，本实用新型实施方式不改动变压器的设计，而是将变压器输出的三相交流电转换为直流供电，再输出到驱动器以驱动电机。

图1为根据本实用新型实施方式的电机驱动系统结构图。

如图1所示，该系统包括一变压器101、一整流单元102、至少一个驱动器103和至少一个电机104。

其中，变压器101的输入可以为动力线路交流电(比如，三相380V)，变压器101对动力线路交流电执行降压转换，输出为具有低于动力线路电压的三相交流电(比如，三相220V)。

当开关107闭合时，变压器101的输出三相交流电经过开关107进入整流单元102。

整流单元102，用于将变压器101输出的三相交流电转换成直流电，并将转换后的直流电输出到驱动器103。驱动器103利用整流单元102所整流出的直流电驱动电机104运行，电机104可以驱动病床运动部件之类的负载运动。驱动器103的数目可以为多个，从而可以驱动多个电机104。

整流单元102可以由整流二极管组成。在一个实施方式中，整流单元可以具体实施为：三相桥式整流电路、全波整流电路或半波整流电路，等等。

以上详细罗列了整流单元102的具体实例，本领域技术人员可以意识到，这种罗列仅是示范性的，并不用于对本实用新型实施方式进行限定。

通过改变驱动器103的工作频率，可以改变电机104的运行速度，从而改变病床运动部件的运动速度。

该系统还可以包括一运行状态传感器105和一控制单元106。

运行状态传感器105实时检测电机104的运行状态，并向控制单元106发送电机运行状态信息。控制单元106判断从运行状态传感器105发送来的电机运行状态信息是否超过预先设定的运行状态门限值，如果超过，控制单元106向开关107发送断开指令，开关107基于该断开指令断开整流单元102，从而驱动器103不再具有驱动直流电的输入，进而电机104将连同负载一起停止运行；如果不超过，则控制单元106不向开关107发送断开指令，开关107继续保持闭合，整流单元102保持工作并向驱动器103持续提供驱动直流电，因此电机104将连同负载一起保持运行。

由此可见，运行状态传感器105通过实时监测并向控制单元106反馈电机104的运行状态，控制单元106能够及时了解电机104的运行状态。当电机104的运行状态不符合预先期望时，控制单元106可以通过开关107及时断开电路。本实用新型实施方式通过运行状态传感器105检测并反馈电机104的运行状态，控制单元106可以基于电机运行状况来执行安全保护，这种闭环反馈方式的安全性更高，可以提高电机运行的安全性，尤其适用于病床移动等医疗器械应用。

具体地，运行状态传感器105可以实施为一反馈电位器，控制单元106可以实施为一微控制单元(MCU)。反馈电位器可以检测电机104的运行速度、方向、距离和位置等运行状态信息，并将所检测的运行状态信息反馈到MCU。在MCU中，可以预先分别保存运行速度门限值、方向限定值、距离门限值以及位置门限值。当反馈电位器所反馈的运行速度、方向、距离和位置等运行状态信息中有至少一项超过相对应门限(限定)值时，MCU向开关107发送断开指令，开关107基于该断开指令断开整流单元102。

驱动器103优选为变频驱动器。由于驱动器103的输入为直流电，因此驱动器103既可以实施为单相变频驱动器，也可以实施为三相变频驱动器。

当驱动器103实施为单相变频驱动器时，该单相变频驱动器的L接口与整流单元102的正极输出连接，而且该单相变频驱动器的N接口与整流单元102的负极输出连接。

当驱动器103实施为三相变频驱动器时，三相变频驱动器的L1接口与整流单元102的正极输出相连接，而且该三相变频驱动器的L2接口与整流单元102的负极输出连接。

由此可见，针对三相供电变频驱动器设计的变压器101，既可以用于为三相变频驱动器供电，也可以用于为单相变频驱动器供电。因此，在不改变变压器设计的情况下，本实用新型实施方式可以同时兼容三相驱动器和单相驱动器。

该系统还可以包括至少一个限位开关108。限位开关108可以为多个，通常设置在电机104的各个运动极限位置处。当电机104运行到运动极限位置时，限位开关108断开整流单元102。整流单元102被断开后，驱动器103不再具有驱动直流电的输入，电机104将连同负载一起停止运行，从而可以防止电机104的动作超出设计范围而发生事故。

在一个实施方式中，限位开关108可以与开关107直接连接。当电机104运行到运动极限位置时，限位开关108执行脱扣动作，以直接控制开关107的断开。

在一个实施方式中，如图1所示，限位开关108还可以不与开关107直接连接，而是连接到控制单元106。当电机104运行到运动极限位置时，限位开关108执行脱扣动作以向控制单元106发送断开指令，控制单元106再根据该断开指令控制开关107断开整流单元102。

该系统还可以包括一操作开关109。操作开关109是人工操作开关，可以根据人工发出的闭合/断开指令接通/断开整流单元102。

在一个实施方式中，操作开关109可以与开关107直接连接，当人工发出闭合指令时，操作开关109闭合，并联动控制开关107闭合，从而整流单元102工作并向驱动器103提供驱动直流电，电机104将连同负载一起运行。当人工发出断开指令时，操作开关109断开，并联动控制开关107断开，从而整流单元102断开，驱动器103不再具有驱动直流电的输入，进而电机104将连同负载一起停止运行。

在一个实施方式中，如图1所示，操作开关109还可以不与开关107直接连接，而是连接到控制单元106。当人工发出闭合指令时，操作开关109闭合并向控制单元106发送闭合指令，控制单元106根据该闭合指令控制开关107闭合，从而整流单元102工作并向驱动器103提供驱动直流电，电机104将连同负载一起保持运行。当人工发出断开指令时，操作开关109断开并向控制单元106发送断开指令，控制单元106根据该断开指令控制开关107断开，从而整流单元102断开，驱动器103不再具有驱动直流电的输入，进而电机104将连同负载一起停止运行。

可见，本实用新型实施方式既可以通过运行状态传感器105的闭环控制来保证电机运行安全性，还可以通过限位开关108和操作开关109来进一步提高电机运行安全性。

优选地，还可以在整流单元102与该驱动器103之间连接有熔断保险丝(图1中没有示出)。每个驱动器103都可以分别连接有各自的熔断保险丝，而且每个熔断保险丝都串联有发光二极管。这样，当某个驱动器短路时，不会影响其他驱动器的正常工作，其他驱动器仍然可以继续正常工作。另外，当某个驱动器短路时，该驱动器的发光二极管将不再发光，所以通过发光二极管的指示灯可以随时了解各个驱动器的供电情况。

基于上述详细分析，图2为根据本实用新型实施方式的电机驱动系统的电路结构图。在图2中，采用三相桥式整流电路将输入的三相交流电转换成直流电。

如图2所示，变压器1的输入电压为三相交流电，有效值为380V。主变压器1的输出电压有两组，一组为三相交流电，有效值为220V，用于为电机组3提供动力电；另外一组为单相交流电，有线值为20V，用于控制电机驱动系统。

变压器1输出的220V三相交流电，经过接触器k2的主触点7后，依次进入三相桥式整流电路2及保险丝(F1、F2，...到Fn)和发光二极管(V1、V2，...到Vn)，到达变频驱动器组3。变频驱动器组3中的各个变频驱动器分别控制电机组中相应电机的运行。

当变频驱动器组3中的各个变频驱动器正常工作时，发光二极管(V1、V2，...到Vn)的指示灯发光。当变频驱动器组3中的某个变频驱动器故障时，与该变频驱动器连接的发光二极管的指示灯将不发光，从而可以提示用户该变频驱动器出现故障。

主变压器1输出的20V单相交流电，经整流电路8滤波转换为24V直流电，再经过控制继电器k1和限位开关组5后输出到接触器k2。限位开关组5中可以包括多个串联的限位开关，还可以包括急停开关。

当操作开关6上的启动按键被按下时，启动信号经过I/O电路传输到MCU。MCU通过I/O接口电路板给控制继电器k1供电，控制继电器k1的触点闭合，接触器k2得电，接触器k2的主触点7闭合，从而驱动器组3得电，电机组也相应开始运转。同时，接触器k2的辅助触点k3闭合，闭合信号通过I/O接口电路板传输到MCU。此时，如果限位开关组5出现断开，或接触器k2的供电回路接线故障导致接触器k2没有闭合，MCU会发出报警信息。

当操作开关6上的停止按键被按下时，停止信号经过I/O电路传输到MCU，MCU通过I/O接口电路板给控制继电器k1断电，控制继电器k1的触点断开，接触器k2失电，接触器k2的主触点7断开，驱动器组3失电，电机组也相应停止运转。

当驱动器组3通电后，电机组开始运行，反馈电位器组4中的每个反馈电位器检测相应电机的参数电压值。反馈电位器组4的每个反馈电位器所检测的参数电压值都输出到A/D采样电路，A/D采样电路将采样后的参数值传输到MCU，MCU可以根据参数值的变化计算出电机运行的速度、方向、距离、位置等信息。如果某个电机的运行速度、方向、距离、位置等信息与期望值不符合，MCU通过I/O接口电路板给控制继电器k1断电，控制继电器k1的触点断开，接触器k2失电，接触器的主触点7断开，驱动器组3失电，整个电机组相应停止运行。这样，即使限位开关组5出现故障，电机也不会运行到不希望的位置，从而保证更高的可靠性。

以上阐述中，详细描述了采用三相桥式整流电路对三相交流电进行整流的实例。本领域技术人员可以意识到，这种阐述仅是示范性的，并不用于对本实用新型实施方式进行限定。

基于上述详细分析，可以利用本实用新型实施方式的电机驱动系统来驱动病床移动。

本实用新型实施方式还提出了一种病床移动系统。

图3为根据本实用新型实施方式的病床移动系统结构图。

如图3所示，该病床移动系统包括一如上所述的电机驱动系统301，以及一接受电机驱动系统301中电机驱动以移动病床的病床移动单元302。

可以将本实用新型实施方式的病床移动系统应用到大量的医学器械中，比如可以应用到X光机、CT扫描仪、磁共振成像装置，等等。

基于上述详细分析，本实用新型实施方式还提出了一种电机驱动方法。

图4为根据本实用新型实施方式的电机驱动方法流程图。

如图4所示，该方法包括：

步骤S401：将具有第一电压的交流电降压转换为具有第二电压的三相交流电。

比如，第一电压为动力线路交流电的电压有效值，而第二电压为降压后三相交流电的有效值。举例，第一电压可以为380V，而第二电压为220V。

步骤S402：将具有第二电压的三相交流电转换成直流电。

在这里，可以通过各种整流电路将第二电压的三相交流电再转换成直流电。这些整流电路包括但是不限于：三相桥式整流电路、全波整流电路或半波整流电路等方式。

步骤S403：利用直流电驱动电机运行。

在这里，可以采用三相变频驱动器或单相变频驱动器，利用直流电驱动电机运行。

在一个实施方式中，该方法还包括：检测所述电机的运行状态，并生成电机运行状态信息；当所述电机运行状态信息超过预先设定的运行状态门限值时，生成断开指令；基于所述断开指令断开所述电机。

实际上，可以通过多种形式来具体实施本实用新型实施方式所提出的电机驱动方法。

比如，可以遵循一定规范的应用程序接口，将电机驱动方法编写为安装到医疗器械中的插件程序，也可以将其封装为应用程序以供用户自行下载使用。当编写为插件程序时，可以将其实施为ocx、dll、cab等多种插件形式。也可以通过Flash插件、RealPlayer插件、MMS插件、MIDI五线谱插件、ActiveX插件等具体技术来实施本实用新型实施方式所提出的电机驱动方法。

可以通过指令或指令集存储的储存方式将本实用新型实施方式所提出的电机驱动方法存储在各种存储介质上。这些存储介质包括但是不局限于：软盘、光盘、DVD、硬盘、闪存、U盘、CF卡、SD卡、MMC卡、SM卡、记忆棒(Memory Stick)、xD卡等。

综上所述，电机驱动系统包括整流单元、驱动器和电机；该整流单元，用于将输入的三相交流电转换成直流电，并将所述直流电输出到该驱动器；该驱动器，用于利用所述直流电驱动该电机运行。由此可见，应用本实用新型实施方式之后，不需要改动变压器的设计，通过将三相交流电转换为直流供电，再输出到驱动器以驱动电机，既适用于三相驱动器，也适用于单相驱动器。因此，在不改变变压器设计的情况下，本实用新型实施方式可以同时兼容三相驱动器和单相驱动器。

而且，本实用新型实施方式的驱动器都连接有熔断保险丝和发光二极管。当某个驱动器短路故障时，不会影响其他驱动器的正常工作，还可以通过发光二极管随时了解各个驱动器的供电情况。

还有，本实用新型实施方式通过运行状态传感器检测并反馈电机的运行状态，控制单元基于电机运行状况来执行安全保护，这种闭环反馈方式提高了电机安全性。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机驱动系统，其特征在于，包括一整流单元、一驱动器和一电机； 

该整流单元，用于将输入的三相交流电转换成直流电，并将所述直流电输出到该驱动器； 

该驱动器，用于利用所述直流电驱动该电机运行。 

2.根据权利要求1所述的电机驱动系统，其特征在于，还包括一运行状态传感器、一控制单元和一开关； 

该运行状态传感器，用于检测所述电机的运行状态，并向该控制单元发送电机运行状态信息； 

该控制单元，用于当所述电机运行状态信息超过预先设定的运行状态门限值时，向该开关发送断开指令； 

该开关，用于基于所述断开指令断开所述整流单元。 

3.根据权利要求1所述的电机驱动系统，其特征在于，进一步包括一限位开关； 

该限位开关，用于当该电机运行到预先设定的运动极限位置时断开所述整流单元。 

4.根据权利要求1所述的电机驱动系统，其特征在于，进一步包括一操作开关； 

该操作开关，用于根据人工闭合/断开指令接通/断开所述整流单元。 

5.根据权利要求1所述的电机驱动系统，其特征在于， 

所述驱动器为单相驱动器，其中所述单相驱动器的L接口与该整流单元的正极输出连接，所述单相驱动器的N接口与该整流单元的负极输出连接；或 

所述驱动器为三相驱动器，其中所述三相驱动器的L1接口与该整流单元的正极输出相连接，所述三相驱动器的L2接口与该整流单元的负极输出连接。 

6.根据权利要求1-5中任一项所述的电机驱动系统，其特征在于，进一步在该整流单元与该驱动器之间连接有一熔断保险丝。 

7.根据权利要求6所述的电机驱动系统，其特征在于，进一步包括与该熔断保险丝串联的发光二极管。 

8.根据权利要求1-5中任一项所述的电机驱动系统，其特征在于，进一步包括一变压器，该变压器的输出与该整流单元的输入耦合，用于将动力线路交流电降压转换为输出到该整流单元的所述三相交流电。 

9.一种病床移动系统，其特征在于，包括： 

如权利要求1所述的电机驱动系统； 

病床移动单元，用于接受所述电机的驱动以移动病床。 

10.一种X光机，其特征在于，包括如权利要求9所述的病床移动系统。