TWM484234U - 用於馬達之溫度監控系統 - Google Patents

Description

用於馬達之溫度監控系統

本創作係有關於一種控制系統，特別是有關於一種具有溫度保護功能的馬達監控系統，其係於馬達與安裝於馬達之外部殼體上的編碼器所個別設置溫度感測元件，利用此兩顆溫度感測元件分別感測馬達內部的溫度變化與外部殼體的溫度變化，並利用內、外部溫度所產生的溫度差來監測馬達受熱之狀況，讓馬達可以在安全的溫度範圍下運轉，達到保護馬達的功用與增加馬達使用的壽命，且此兩顆溫度感測元件係藉由單一傳輸線進行訊號傳輸，可有效減少配線的複雜度。

一般馬達內部雖裝設有溫度感測元件，但當馬達在運轉時已產生高溫的現象，往往馬達已因溫度過高損壞，連帶燒毀馬達內部其他零件。

因此，目前坊間具有馬達溫度保護機制的監控系統中，為了避免馬達內部因為溫度過高而造成燒毀，通常在溫度感測元件偵測到馬達溫度超過某一溫度點時，會進行切斷輸出而讓馬達停止運作，避免馬達損壞執行保護功能，但在馬達停止運轉以後，使用者又必須等待馬達溫度下降至某一設定溫度點以後才可以再次進行運作，如此會造成使用者操作的不便。

另一方面，市面上也有一種馬達用之溫度警示裝置，但警示裝置僅在馬達外部連接蜂鳴器或揚聲器等，當溫度感測元件感應到馬達溫度超過某一溫度點時，利用聲音達到警示功用，但一般工作場所機械運轉之音量常會大於蜂鳴器之音量，因此若當蜂鳴器或揚聲器啟動後會因機械運動之音量過大，使工作人員無法聽到蜂鳴器或揚聲器發出之聲音，導致無法立即察覺馬達過熱的現象而導致馬達損壞。

但是，倘若馬達內部之溫度感測元件損壞，已無法正常偵測馬達溫度是否超過某一溫度點，即便馬達設有急停保護或溫度警示等功能，也無法感應到馬達過熱的現象。

為了解決上述有關的問題，本創作之一主要目的在於提供一種用於馬達之溫度監控系統，藉由在馬達與安裝於馬達外部殼體的編碼器中皆設置溫度感測元件，以感應馬達內、外部溫度的變化，並利用內、外部溫度所產生的溫度差監控兩顆感應器的工作情況，讓馬達可以在安全的溫度範圍下運轉，達到保護馬達的功用避免馬達燒毀，且所述溫度感測元件係藉由單一傳輸線進行訊號傳輸，可提升配送效率與降低配線成本。

依據上述之目的，本創作提供一種用於馬達之溫度監控系統，包括： 一驅動器，具有一溫度監控單元，並產生一驅動訊號用以控制及驅動一馬達運轉；一編碼器，其安裝於馬達之外部殼體上，具有一處理單元，用以讀取馬達運轉時所輸出之迴授信號並將迴授信號回傳至驅動器；一第一溫度感測元件，設置於馬達內部用以偵測馬達內部的溫度變化，以產生一第一溫度訊號；一第二溫度感測元件，設置於編碼器內部且貼附於馬達之外部殼體，用以偵測馬達之外部殼體的溫度變化，以產生一第二溫度訊號；以及一第一傳輸線，供串接第一溫度感測元件及編碼器，用以將第一溫度訊號傳送至編碼器中；一第二傳輸線，供串接第二溫度感測元件及編碼器，用以將第二溫度訊號傳送至編碼器中；其中處理單元係整合第一溫度訊號與第二溫度訊號而輸出一第三溫度訊號，將第三溫度訊號透過一第三傳輸線傳送至溫度監控單元中，俾使溫度監控單元監測馬達內部與外部殼體的溫度變化。

經由本創作所提供用於馬達之溫度監控系統，可有效增加馬達使用的壽命，並保護馬達在正常的工作溫度下可以維持良好的高動力輸出。

１‧‧‧用於馬達之溫度監控系統
１０‧‧‧驅動器
１０１‧‧‧溫度監控單元
１０３‧‧‧驅動訊號
１０１１‧‧‧溫度感測元件異常警報系統
１０１２‧‧‧過熱警報系統
１２‧‧‧電源
１２１‧‧‧輸入電流
１４‧‧‧馬達
１６‧‧‧編碼器
１６１‧‧‧處理單元
１６２‧‧‧迴授信號
Ｔ１‧‧‧第一溫度感測元件　
Ｔ２‧‧‧第二溫度感測元件
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３‧‧‧傳輸線
２００、２０１、２０２、２０３、２０４、２０５、２０６‧‧‧步驟

第1圖 係一示意圖，顯示本創作之用於馬達之溫度監控系統之各部元件及元件間連接關係。
第2圖 係一流程圖，顯示本創作之溫度監控單元的操作流程。

本創作主要係揭露一種用於馬達之溫度監控系統，係於馬達與安裝於馬達之外部殼體上的編碼器所個別設置溫度感測元件，利用此兩顆溫度感測元件分別感應馬達內部的溫度變化與外部殼體的溫度變化，並於驅動器中設置溫度監控單元監控內、外部溫度所產生的溫度差，以監測溫度感測器的工作情況。而與本創作有關之馬達的基本原理與功能，已為相關技術領域具有通常知識者所能明瞭，故以下文中之說明，僅針對與本創作之用於馬達之溫度監控系統的特徵處進行詳細說明。此外，於下述內文中之圖式，亦並未依據實際之相關尺寸完整繪製，其作用僅在表達與本創作特徵有關之示意圖。

首先，請參閱第1圖，第1圖係顯示本創作用於馬達之溫度監控系統之各部元件及其間的連接關係。如第1圖所示，在本實施例中，用於馬達之溫度監控系統1包括：一個驅動器10，係接收一個電源12之輸入電流121並產生一個驅動訊號103，用以控制及驅動其馬達14運轉，其內具有一個溫度監控單元101；一個編碼器16，其安裝於馬達14之外部殼體上，具有一處理單元161，用以讀取馬達14運轉時所輸出之迴授信號162，並將迴授信號162回傳至驅動器10；因此，當驅動器10因電源12啟動後會驅動馬達14進行運轉，而編碼器16會感測馬達14所輸出之迴授信號162，再由驅動器10收集編碼器16中的迴授信號162，經處理後產生驅動訊號103以控制馬達14，而此迴授信號162可以包括馬達14之位置、速度與加速度等。

在本實施例中，用於馬達之溫度監控系統1進一步更包含一個第一溫度感測元件T1，設置於馬達14內部用以偵測馬達14內部的溫度變化，以產生一個第一溫度訊號；以及一個第二溫度感測元件T2，設置於編碼器16內部且貼附於馬達14之外部殼體，用以偵測馬達14外部殼體的溫度變化，以產生一個第二溫度訊號，其第二溫度感測元件T2可利用黏著的方式或是利用鑲嵌的方式設置於編碼器16內部且貼附於馬達14之外部殼體；其中第一溫度感測元件T1與第二溫度感測元件T2分別經由兩條傳輸線，將第一溫度訊號與第二溫度訊號傳輸至編碼器16中(如第1圖中線段S1與S2)，並由編碼器16內部之處理單元161整合第一溫度訊號與第二溫度訊號而輸出一個第三溫度訊號，將所輸出之第三溫度訊號再透過一傳輸線(如第1圖中線段S3)傳送至溫度監控單元101中，俾使溫度監控單元101監測馬達14內部與外部殼體的溫度變化。在此要說明的是，連接第一溫度感測元件T1與第二溫度感測元件T2的傳輸線(如第1圖中線段S1、S2)，其與連接處理單元161與溫度監控單元101的傳輸線(如第1圖中線段S3)可視為同一條傳輸線，都係用以傳輸溫度訊號，其訊號傳輸方向如第1圖中所標示之虛線箭頭，本發明藉由此單一傳輸線進行溫度訊號傳輸，可有效減少配線的複雜度，提升配送效率與降低配線成本。

此外，溫度監控單元101還具有一個溫度感測元件異常警報系統1011與一個馬達過熱警報系統1012，其中溫度感測元件異常警報系統1011用以指示兩顆溫度感測元件(T1、T2)之工作情況，當第一溫度感測元件T1與第二溫度感測元件T2之溫度差超過正常規範之溫度範圍，則溫度感測元件異常警報系統1011會發出異常警報訊息，警告使用者第一溫度感測元件T1與第二溫度感測元件T2產生溫度異常的情況，在此要說明的是前述所指正常規範之溫度範圍即使用者依溫度感測元件於實際操作所設定的；而過熱警報系統1012則係用以指示馬達14之受熱狀況，因此當第一溫度感測元件T1所感測馬達14之內部溫度已上升超過額定之溫度範圍，或當第二溫度感測元件T2所感測馬達14之外部殼體溫度已上升超過額定之溫度範圍時，會由此過熱警報系統1012預先發出一個過熱警報訊息，警示馬達14溫度已達過熱保護範圍，此時則會輸出一個中斷訊號啟動一個安全急停保護機制，用以控制馬達14停止運轉，達到保護馬達14的目的，在此要說明的是前述所指額定之溫度範圍即使用者依實際操作所設定馬達最高受熱的溫度範圍。另外，在本實施例中進一步要說明的事，第一溫度感測元件T1與第二溫度感測元件T2可選自熱敏電阻(Thermistor)、熱二極體(Thermal Diode)或熱電偶(Thermal Couple)等其中之一，在此並不加以限制。

依據本創作之設計，當馬達14在運轉時，會由驅動器10內部之溫度監控單元101同時監測第一溫度感測元件T1與第二溫度感測元件T2所感測到溫度的變化，亦即同時監測馬達14內部溫度與外部殼體的溫度變化，因此當第一溫度感測元件T1所感測馬達14之內部溫度上升到額定之溫度範圍或當第二溫度感測元件T2所感測馬達14之外部殼體溫度上升到額定之溫度範圍時，過熱警報系統1011將預先發出過熱警報訊息例如：透過蜂鳴器、揚聲器發出聲音或是透過燈號閃爍，來達到警示馬達14的溫度已達過熱保護範圍，藉此告知使用者馬達14有過熱的現象；倘若，馬達的溫度已超過過熱保護範圍，此時系統會進一步輸出中斷訊號啟動一個安全急停保護機制，用以控制馬達14停止運轉，達到保護馬達之功用。

綜合以上所述，本創作除了在馬達內設置有溫度感測元件外，在與馬達相連接的編碼器內亦設置有溫度感測元件，因此即便馬達內部之溫度感測元件損壞而無法有效感應馬達內部受熱之狀況，透過編碼器內所設置的溫度感測元件的作用，雖然是感應馬達外部殼體之受熱狀況，但依據馬達外部殼體溫度的變化可推知馬達內部目前的溫度，一樣能達到保護馬達的目的，讓馬達可以在安全的溫度範圍下運轉。

接著，請繼續參閱第2圖，係為本創作之溫度監控單元檢測流程圖。如第2圖所示，溫度監控單元檢測流程如下：

步驟200：監測馬達內部與外部溫度；由驅動器內部之溫度監控單元監測馬達內部與外部的溫度的變化，亦即觀察第一溫度感測元件T1與第二溫度感測元件T2所感測到溫度的變化，接著進入步驟201。

步驟201：判斷兩顆溫度感測元件的溫度差是否超過正常規範的溫度範圍；若第一溫度感測元件T1與第二溫度感測元件T2的溫度差超過正常規範的溫度範圍，跳至步驟202由溫度感測元件異常警報系統發出異常警報訊息，警告使用者第一溫度感測元件T1與第二溫度感測元件T2產生溫度異常的情況，若第一溫度感測元件T1與第二溫度感測元件T2的溫度差處於正常規範的溫度範圍下，則繼續至步驟203。

步驟203：判斷馬達是否過熱；由於偵測馬達內部的溫度會高於馬達外部殼體的溫度，故藉由第一溫度感測元件T1與第二溫度感測元件T2所感測到的溫度，或兩顆溫度感測元件的溫度差可判斷目前馬達受熱之狀況，換言之，當第一溫度感測元件所感測馬達之內部溫度已上升超過額定之溫度範圍，或當第二溫度感測元件所感測馬達之外部殼體溫度已上升超過額定之溫度範圍時，則跳至步驟204，若第一溫度感測元件T1所感測馬達之內部溫度尚未上升超過預設溫度範圍，或第二溫度感測元件T2所感測馬達之外部殼體溫度尚未上升超過預設溫度範圍，則至步驟206。

步驟204：過熱警報系統發出警報訊息；在馬達之內外部殼體溫度已上升達額定之溫度範圍時，會由過熱警報系統預先發出一個過熱警報訊息例如：透過蜂鳴器、揚聲器發出聲音或是透過燈號閃爍，告知使用者馬達過熱狀態，接著進入步驟205。

步驟205：啟動馬達安全急停保護機制；當馬達溫度超過過熱保護範圍，將啟動一個安全急停保護機制用以停止馬達之運轉，達到保護馬達的目的。

步驟206：馬達處於正常的工作溫度範圍。

綜上所述，透過前述的設計說明可知，藉由於馬達與安裝於馬達外部殼體的編碼器內個別設置溫度感測元件，利用兩顆溫度感測元件分別感應馬達內、外部殼體溫度的變化，並於驅動器中設置溫度監控單元監控內、外部殼體之溫度所產生的溫度差，可有效監測馬達受熱之狀況，以及確保溫度感測元件的工作情況，增加馬達使用的壽命，並使得馬達在正常的工作溫度下可以維持良好的高動力輸出。

雖然本創作以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本創作，任何熟習相像技藝者，在不脫離本創作之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本創作之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

1‧‧‧用於馬達之溫度監控系統

10‧‧‧驅動器

101‧‧‧溫度監控單元

103‧‧‧驅動訊號

1011‧‧‧溫度感測元件異常警報系統

1012‧‧‧過熱警報系統

12‧‧‧電源

121‧‧‧輸入電流

14‧‧‧馬達

16‧‧‧編碼器

161‧‧‧處理單元

162‧‧‧迴授信號

T1‧‧‧第一溫度感測元件

T2‧‧‧第二溫度感測元件

S1、S2、S3‧‧‧傳輸線

Claims (6)

1. 一種用於馬達之溫度監控系統，包括：
   一驅動器，具有一溫度監控單元，並產生一驅動訊號用以控制及驅動一馬達運轉；
   一編碼器，其安裝於該馬達之外部殼體上，具有一處理單元，用以讀取該馬達運轉時所輸出之迴授信號並將該迴授信號回傳至該驅動器；
   一第一溫度感測元件，設置於該馬達內部用以偵測該馬達內部的溫度變化，以產生一第一溫度訊號；
   一第二溫度感測元件，設置於該編碼器內部且貼附於該馬達之外部殼體，用以偵測該馬達之外部殼體的溫度變化，以產生一第二溫度訊號；以及
   一第一傳輸線，供串接該第一溫度感測元件及該編碼器，用以將該第一溫度訊號傳送至該編碼器中；
   一第二傳輸線，供串接該第二溫度感測元件及該編碼器，用以將該第二溫度訊號傳送至該編碼器中；
   其中該處理單元係整合該第一溫度訊號與該第二溫度訊號而輸出一第三溫度訊號，將該第三溫度訊號透過一第三傳輸線傳送至該溫度監控單元中，俾使該溫度監控單元監測該馬達內部與外部殼體的溫度變化。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之用於馬達之溫度監控系統，其中該溫度監控單元更包含一溫度感測元件異常警報系統及一馬達過熱警報系統，其中該溫度感測元件異常警報系統係用以指示該第一溫度感測元件與該第二溫度感測元件之工作情況，而該馬達過熱警報系統則係用以指示該馬達之受熱狀況。
3. 根據申請專利範圍第2項所述之用於馬達之溫度監控系統，其中當該第一溫度感測元件與該第二溫度感測元件之溫度差超過正常規範之溫度範圍時，會由該溫度感測元件異常警報系統發出一溫度感測異常警報，警告使用者該第一溫度感測元件與該第二溫度感測元件產生溫度異常。
4. 根據申請專利範圍第2項所述之用於馬達之溫度監控系統，其中當該第一溫度感測元件與該第二溫度感測元件所感測的溫度已上升超過額定之溫度範圍時，會由該過熱警報系統發出一過熱警報訊息，警示該馬達內部溫度已達到一過熱保護範圍，並進一步輸出一中斷訊號用以控制該馬達停止運轉。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之用於馬達之溫度監控系統，其中該第一溫度感測元件與該第二溫度感測元件係選自熱敏電阻、熱二極體或熱電偶等其中之一。
6. 根據申請專利範圍第1項所述之用於馬達之溫度監控系統，其中該迴授信號係包括該馬達之位置、速度與加速度等。