WO2019137865A1 - Electronic short-circuit brake device for electric motors - Google Patents

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WO2019137865A1
WO2019137865A1 PCT/EP2019/050209 EP2019050209W WO2019137865A1 WO 2019137865 A1 WO2019137865 A1 WO 2019137865A1 EP 2019050209 W EP2019050209 W EP 2019050209W WO 2019137865 A1 WO2019137865 A1 WO 2019137865A1
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switching
switching unit
unit
switching elements
electric motor
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PCT/EP2019/050209
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German (de)
French (fr)
Inventor
Philipp Zipf
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P3/00—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters
    • H02P3/06—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter
    • H02P3/18—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor
    • H02P3/22—Arrangements for stopping or slowing electric motors, generators, or dynamo-electric converters for stopping or slowing an individual dynamo-electric motor or dynamo-electric converter for stopping or slowing an ac motor by short-circuit or resistive braking

Definitions

  • DE 10 2014 016 822 Al is already a braking device for a Elekt romotor with at least a first switching unit having at least two elements Heidelbergele, and having at least a second switching unit having at least two switching elements, wherein the first switching unit and the second switching unit have been proposed electrically connected at least to a power supply to the electric motor.
  • DE 10 2014 016 822 Al only a subset of switching elements of the first switching unit and a Sectionmen ge of switching elements of the second switching unit is switched to a short-circuit braking of the electric motor alternately. If, in DE 10 2014 016 822 A1, all switching elements of one of the switching units are switched to short-circuit braking, there is no alternation between the two switching units.
  • the invention relates to a braking device for an electric motor having at least a first switching unit, which has at least two switching elements, and having at least a second switching unit having at least two switching elements, wherein the first switching unit and the second switching unit at least to a power supply electrically conductive with the electric motor are connected ver. It is proposed that the braking device comprises at least one control and / or regulating unit which is provided to switch to a short-circuit braking of the electric motor alternately all switching elements of the first switching unit and all switching elements of the second switching unit.
  • the first switching unit and the second switching unit preferably together form an electrical bridge circuit.
  • the electrical bridge circuit may in particular appear as a B-4 bridge, as a B-6 bridge, as an H-bridge, as a B2 bridge, in particular with a freewheeling diode, or as another, to those skilled appears reasonable be formed electrical bridge circuit out forms.
  • the electric motor may preferably be designed as a two-phase motor or as a three-phase motor.
  • a first switching unit of a brake device according to the invention for a Zweipha senmotor exactly two switching elements.
  • a second switching unit of the brake device according to the invention for the two-phase motor ge exactly two switching elements.
  • the first shift unit and the second shift unit of the brake device for the two-phase motor form a B-4 bridge or an H-bridge.
  • a first switching unit of a brake device according to the invention for a three-phase motor comprises exactly three switching elements.
  • a second switching unit of the inventive brake device for the three-phase motor has exactly three Heidelbergelemen te.
  • the first switching unit and the second switching unit of the brake device for the three-phase motor form a B-6 bridge or an H-bridge.
  • the first switching unit and the second switching unit in particular special on the switching elements of the two switching units, provided to supply the electric motor with electrical energy, in particular from an energy source, such as a mains voltage source, a Akkumula tor o.
  • the first switching unit and the second switching unit in particular the switching elements of the two switching units, provided to electrically connect the electric motor, in particular to a power supply, with the energy source.
  • the switching elements preferably have at least two states, more preferably exactly two states.
  • a switching element in a first, non-switched state prevents an electric current flow through the switching element. In particular, this allows Switching element in a second, switched state, an electric current flow through the switching element.
  • control and / or regulation of the electric motor possible.
  • the switching elements are switched by the control and / or regulating unit.
  • a "control and / or regulating unit” should in particular be understood to mean a unit having at least one control electronics.
  • a “control electronics” is to be understood in particular a unit having a processor unit and a memory unit and a stored in the memory unit Archpro program.
  • the control unit may be designed as a microcomputer.
  • the control and / or regulating unit is designed as an ASIC (application-specific integrated circuit), in particular as a gate driver.
  • ASIC application-specific integrated circuit
  • the Elekt romotor for a short-circuit braking of the electric motor is preferably the Elekt romotor, in particular windings of the electric motor, electrically shorted sen.
  • the electric motor is by the short-circuit braking preference, in a shorter period than by interrupting the Stromver supply of the electric motor or as a recuperation by a Redukti on of PWM control signals (pulse width modulated control signals) braked, in particular to a standstill of the electric motor.
  • the short-circuit braking is carried out alternately by a, in particular at least We sentlichen simultaneous, circuit of all the switching elements of the first switching unit and by, in particular at least substantially simultaneous, switching of all switching elements of the second switching unit.
  • a "switching of the switching elements" is to be understood here in particular a switching of the switching elements of the ungeumbleen state in the switched state of the switching elements.
  • the electrical short-circuit flows final current through the switched switching elements, in particular until the electric motor has reached standstill.
  • the control and / or regulating unit is preferably provided for the short-circuit braking of the electric motor to switch all switching elements of the first switching unit, in particular at least We sentlichen simultaneously.
  • control and / or re geliki is provided to switch all switching elements of a switching unit simultaneously or, in particular in a configuration of the control and / or regulating unit as a two- or three-phase gate driver, in time, in particular in Such a short period of time that a behavior of the electromobility sector corresponds to a simultaneous switching of the switching elements.
  • the control and / or regulating unit is provided to the short-circuit braking of the electric motor preferably before, in particular after a fixed period of time, all switching elements of the first switching unit, in particular at least We sentlichen back to the ungeumbleen state and all switching elements of the second switching unit, in particular at least essentially at the same time, to switch.
  • the control and / or regulating unit is vorzugswei se provided to switch back, in particular after a fixed period of time, all switching elements of the second switching unit, in particular Chen at least in Wesentli, in the unswitched state.
  • the control and / or regulating unit is preferably provided to cyclically repeat an alternating circuit of all switching elements of the first switching unit and all switching elements of the second switching unit, in particular to stand still of the electric motor.
  • the braking device advantageously an efficient and especially faster braking of an electric motor can be achieved than by interrupting a power supply of the electric motor or as a recuperation by a reduction of PWM control signals.
  • a load of switching elements in particular compared to a short-circuit braking by only a single Heidelbergein unit, can be reduced.
  • less resistant and therefore more cost-effective switching elements can be installed.
  • a durable, safe and inexpensive braking device who provided the.
  • each of the switching elements of the first switching unit and each of the switching elements of the second switching unit is each electrically connected to a phase of the electric motor.
  • the first switching unit has a number of switching elements corresponding to egg ner number of phases of the electric motor.
  • the second switching unit has a number of switching elements corresponding to a number of phases of the electric motor.
  • a switching element of the first switching unit and a switching element of the second switching unit via a common electrical line electrically connected to a phase of the electric motor.
  • the phase of the electric motor via the elec- tric line between an output of the switching element of the second switching unit and an input of the switching element of the first switching unit is electrically connected.
  • the switching element of the first switching unit and the switching element of the second switching unit are electrically connected in series.
  • the two switching elements of the first switching unit and the second switching unit are electrically connected in parallel to other pairs of switching elements of the first switching unit and the second switching unit.
  • each pair of switching elements of the first switching unit and the second switching unit with one of the other pairs of switching elements of the first switching unit and the second switching unit ver different phase of the electric motor is electrically connected.
  • an electrical circuit can be provided which enables both a power supply of the electric motor and a short-circuit braking of the electric motor.
  • a cost-effective braking device can be provided.
  • the switching elements of the first switching unit and the switching elements of the second switching unit are designed as semiconductor switches.
  • the switching elements of the first switching unit and the switching elements of the second switching unit can be designed in particular as bipolar transistors, as MOSFETs (metal-oxide-semiconductor field effect transistors), as IGBTs (insulated-gate bipolar transistors) or as another semiconductor switch which appears expedient to a person skilled in the art his.
  • MOSFETs metal-oxide-semiconductor field effect transistors
  • IGBTs insulated-gate bipolar transistors
  • all the switching elements of the first switching unit and all the switching elements of the second switching unit are constructed as formed the same semiconductor switch.
  • the switching elements can be switched by applying an electrical voltage and / or an electrical current to a gate electrode of the switching elements.
  • control and / or regulating unit is provided to apply an electrical voltage and / or an electric current to a circuit of the elements GmbHele to the gate electrodes of the switching elements.
  • control and / or regulating unit to a switching back of the switching elements of the switched state in the unswitched state of the Wegele elements, vorgese hen by an interruption of the electrical voltage and / or the electric current to the gate electrodes of the voltage elements.
  • an efficient circuit of the switching elements of the first switching unit and the switching elements of the second switching unit can be achieved.
  • control and / or regulating unit is seen before, to switch the first switching unit and the second switching unit between two consecutive electrical short circuits of the electric motor in an unswitched state of the switching units.
  • control and / or regulating unit is provided to switch between two alspulfol ing electrical short circuits of the electric motor, all the switching elements of the first switching unit and all switching elements of the second switching unit in the unswitched state of the switching elements.
  • an electrical shear current flow between two electrical short circuits after commutation tion is suppressed.
  • a period of time in which the switching units between two electrical short circuits of the electric motor are in the non-switched state is shorter than a period of an electrical short circuit of the electric motor, preferably at least 50% shorter, more preferably at least 75% shorter.
  • a circuit of all switching elements of the first switching unit and a circuit of all switching elements of the second switching unit can be separated in time.
  • a power supply of the electric motor can be prevented during a braking operation and an efficient braking operation can be made possible.
  • the control and / or regulating unit is provided to set an alternation frequency of the electrical short circuits.
  • the alternating frequency of the electrical short circuits is in particular a frequency with which the control and / or regulating unit switches between the circuit of the switching elements, in particular of all switching elements, the first switching unit and the circuit of the switching elements, in particular of all switching elements, the two th switching unit.
  • a user and / or a manufacturer of the brake device can specify the alternating frequency of the electrical short circuits of the control and / or regulating unit to be set by the control and / or regulating unit, in particular to program in the control and / or Regelein.
  • the alternating frequency has at least a value of 0.1 kHz, preferably a value of 1 kHz, and particularly preferably a value of at least 10 kHz.
  • a transient thermal resistance of a switching element in particular a thermal resistance between a semiconductor chip and a housing of the switching element, depen dent on the Altern michsfrequenz.
  • the transient heat resistance of the switching element decreases as the alternation frequency increases.
  • a recuperating energy during the braking process depends on the Altern michsfrequenz.
  • the amount of recuperative energy increases as the alternation frequency increases.
  • the alternation frequency of the electrical short circuits can be adjusted.
  • a component load can be controlled via the alternation frequency.
  • an efficient and durable brake device is istge provides.
  • control and / or regulating unit is provided to set a time duration of a braking cycle during which the first switching unit and the second switching unit briefly close the electric motor once each time.
  • the brake cycle comprises in particular a circuit of the switching elements, preferably all switching elements, the first switching unit, an interruption of the power supply of the electric motor, a circuit of the switching elements, preferably all switching elements, the second switching unit and a further interruption of the power supply of the electric motor.
  • the control and / or regulating unit is preferably provided to set the durations of all braking cycles of a braking process equal.
  • adjustable that the control and / or regulating unit is intended to vary the time taken by different braking cycles during a braking operation.
  • control and / or regulating unit is provided to set periods of different portions of a braking cycle.
  • a complete control and / or regulation of the braking process can be made possible.
  • the braking process can be flexibly tuned to a purpose from.
  • an efficient braking device can be provided.
  • control and / or regulating unit is provided to control the first switching unit and the second switching unit in such a way and / or to regulate that the first switching unit and the second switching unit, the electric motor during a braking cycle for an equal period of time short circuit.
  • the control and / or regulating unit switches the Wegelemen te, preferably all switching elements, the first switching unit and the switching elements, preferably all switching elements, the second switching unit such that the switching elements, preferably all switching elements, the first switching unit and the switching elements, Preferably, all the switching elements, the second switching unit over the duration of the braking cycle away considered the same time durations in the switched state of the switching elements befin.
  • an electrical current flow through the Wegele elements of the first switching unit during the braking cycle corresponds to an electric current flow through the switching elements of the second switching unit during the braking cycle.
  • a uniform loading of the switching elements of the first switching unit and the switching elements of the second switching unit it will be enough.
  • a durable brake device can be provided.
  • control and / or regulating unit is intended to control the first switching unit and the second switching unit such and / or to regulate that the first switching unit and the second switching unit short the electric motor during a braking cycle for various periods shut down.
  • the control and / or regulating unit switches the switching elements, preferably all switching elements, the first switching unit and the switching elements, preferably all switching elements, the second switching unit such that the switching elements, preferably all the switching elements, the first switching unit and the switching elements, preferably all the switching elements, of the second switching unit are considered to be in the switched state of the switching elements over the duration of the braking cycle.
  • the brake cycle can be adapted to an application purpose of the braking device.
  • a flexible braking device can be provided.
  • the invention proceeds from a method for operating a brake device, in particular a brake device according to the invention.
  • a short-circuit braking of an electric motor alternately switching all switching elements of a first switching unit and all switching elements of a second switching unit.
  • all switching elements of the first switching unit and all switching elements of the second switching unit are switched alternately by means of a control and / or regulating unit.
  • a safe and component-saving braking method can be provided.
  • the invention is based on a machine tool with at least one electric motor and with at least one Bremsvor device according to the invention.
  • the electric motor may in particular be designed as a two-phase motor or as a three-phase motor.
  • the machine tool may be useful to a person skilled in the art as a circular saw, a jigsaw, a drill, an angle grinder, a lawn mower, a brush cutter, a chop saw, a table saw, a band saw, or others appearing machine tool to be formed.
  • the machine tool summarizes further, especially for an operation of the machine tool required, components.
  • the machine tool may comprise at least one power supply unit, such as a Akkumula tor, a power cord o. The like., A tool chuck, a housing and / or other, a person skilled in the appear reasonable components.
  • a durable, user-friendly and cost-effective machine tool can be provided.
  • the braking device according to the invention, the inventive method and / or the machine tool according to the invention should / should not be limited to the application and embodiment described above.
  • the braking device according to the invention, the inven tion proper method and / or the machine tool according to the invention to fulfill a method of operation described herein may have a number of individual elements, components and units as well as Ver procedural steps deviating number.
  • values lying within the limits mentioned should also be considered to be disclosed and to be applicable as desired.
  • Fig. 2 shows a braking device according to the invention with unswitched
  • FIG. 5 shows a braking cycle in a schematic representation
  • Fig. 6 shows a further braking cycle in the schematic representation
  • FIG. 1 shows a machine tool 38 in a schematic representation.
  • the machine tool 38 is designed as a hand tool.
  • the machine tool 38 is designed as a drill.
  • the machine tool 38 is formed as a circular saw, a jigsaw, an angle grinder, a lawn mower, a brush cutter, a chop saw, a table saw, a band saw or the like.
  • the machine tool 38 has a housing unit 40.
  • the horrchi ne 38 has an electric motor 12.
  • the electric motor 12 is formed as a three-phase motor. Alternatively, it is conceivable that the electric motor 12 is designed as a two-phase motor.
  • the electric motor 12 is arranged within the housin unit 40.
  • the electric motor 12 is provided to drive a tool A 42 of the machine tool 38.
  • the insert tool 42 is formed as a drill.
  • the insert tool 42 is partially disposed within a tool chuck 44 of the machine tool 38.
  • the work tool 38 has a braking device 10 for the electric motor 12.
  • the brake device 10 is arranged inside the housing unit 40 of the machine tool 38.
  • FIG. 2 shows the braking device 10 with ungeumbleen switching elements 16, 18, 20, 24, 26, 28 in a schematic representation.
  • the braking device 10 comprises a first switching unit 14.
  • the first switching unit 14 has a first switching element 16 of the first switching unit 14, a second switching element 18 of the first switching unit 14 and a third switching element 20 of the first switching unit 14.
  • the braking device 10 includes a second switching unit 22.
  • the second switching unit 22 has a first switching element 24 of the second switching unit 22, a second switching element 26 of the second switching unit 22 and a third switching element 28 of the second switching unit 22.
  • the first switching unit 14 and the second switching unit 22 form an electrical bridge circuit.
  • the electrical bridge circuit formed by the first switching unit 14 and the second switching unit 22 is formed as a B-6 bridge.
  • the electrical bridge circuit formed by the first switching unit 14 and the second switching unit 22 is formed as an H-bridge.
  • the first switching unit 14 and the second switching unit 22 are electrically connected to a power supply to the electric motor 12.
  • Each of the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and each of the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 is each electrically connected to a phase 32, 34, 36 of the electromobility sector 12.
  • the first switching element 16 of the first switching unit 14 and the first switching element 24 of the second switching unit 22 are electrically conductively connected to a first phase 32 of the electric motor 12 via a first electrical line 46.
  • the first switching element 16 of the first switching unit 14 and the first switching element 24 of the second switching unit 22 are electrically connected in series and form a first switching element pair.
  • the second switching element 18 of the first switching unit 14 and the second switching element 26 of the second switching unit 22 are electrically connected via a second electrical line 48 with a second phase 34 of the electric motor 12 to the.
  • the second switching element 18 of the first switching unit 14 and the second switching element 26 of the second switching unit 22 are electrically connected in series and form a second switching element pair.
  • the third switching element 20 of the first switching unit 14 and the third switching element 28 of the second switching unit 22 are electrically conductively connected to a third phase 36 of the electric motor 12 via a third electrical line 50.
  • the third switching element 20 of the first switching unit 14 and the third switching element 28 of the second switching unit 22 are electrically connected in series and form a third pair of switching elements.
  • the first switching element pair, the second switching element pair, and the third switching element pair are electrically connected in parallel with each other.
  • the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and the te Heidelbergelemen 24, 26, 28 of the second switching unit 22 are formed as a semiconductor switch.
  • the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and the te Heidelbergelemen 24, 26, 28 of the second switching unit 22 are formed as identical semiconductor switch.
  • the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 are designed as bipolar transistors. trained.
  • the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and the switching elements 24, 26, 28 of the secondmaschineein unit 22 are formed as MOSFETs or as IGBTs.
  • the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 are switchable to a supply of the electric motor 12 with electrical energy by a power source 52.
  • a circuit of the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 the electric motor 12 is electrically connected to the power source 52 connectable.
  • the power source 52 is formed as an accumulator. Alternatively, it is conceivable that the power source 52 is formed as a power source voltage.
  • the braking device 10 has a control and / or regulating unit 30.
  • the control and / or regulating unit 30 is designed as a microcomputer. Alternatively, it is conceivable that the control and / or regulating unit 30 is currentlybil det as an ASIC.
  • the control and / or regulating unit 30 is provided to switch to a short-circuit braking of the electric motor 12 alternately all switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and all switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22.
  • the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 are shown in an ungeumbleen state.
  • the control and / or regulating unit 30 is electrically conductively connected via a fourth electrical line 54 to a first gate electrode 56 of the first electrical switching element 16 of the first switching unit 14 in an electrically conductive manner.
  • the control and / or regulating unit 30 is electrically conductively connected via a fifth electrical line 58 to a second gate electrode 60 of the second electrical switching element 18 of the first switching unit 14 in an electrically conductive manner.
  • the control and / or regulating unit 30 is electrically conductive via a sixth electrical line 62 with a third gate electrode 64 of the third electrical switching element 20 of the first switching unit 14 electrically conductively connected ver.
  • the control and / or regulating unit 30 is electrically conductively connected via a seventh electrical line 66 to a fourth gate electrode 68 of the first electrical switching element 24 of the second switching unit 22.
  • the control and / or regulating unit 30 is electrically conductively connected via an eighth electrical line 70 to a fifth gate electrode 72 of the second electrical switching element 26 of the second switching unit 22.
  • the control and / or regulating unit 30 is electrically conductively connected via a ninth electrical line 74 to a sixth gate electrode 76 of the third electrical switching element 28 of the second switching unit 22.
  • the control and / or regulating unit 30 is provided for switching the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 to supply an electric current to the gate electrodes 56, 60, 64 of the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and to the gate electrodes 68, 72, 76 of the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22.
  • FIG. 3 shows the braking device 10 with switched switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 in the schematic representation. All elements Schalele 16, 18, 20 of the first switching unit 14 are connected by the control and / or regulating unit 30.
  • the electric motor 12 is short-circuited. It acts a counter electromotive force that causes a first electrical short-circuit current 78 through the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14.
  • the electric motor 12 is braked by a short-circuit braking by means of the first switching unit 14.
  • the state of the Bremsvorrich device 10 shown in Figure 3 corresponds to a first portion 80 of a braking cycle.
  • a second cut from 82 of the brake cycle takes place between two consecutive electrical short-circuits of the electric motor 12.
  • the control and / or Regelein unit 30 is provided to switch the first switching unit 14 and the second Druckein unit 22 between the two consecutive shorts of the electromobility sector 12 in an unswitched state of the switching units 14, 22.
  • the control and / or regulating unit 30 is provided for switching between two aufei successive electrical short circuits of the electric motor 12 all switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and all switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 in the unswitched state of the Wegele elements 16, 18, 20, 24, 26, 28 to switch (see Figure 2).
  • a commutation of the electric motor 12 takes place in the unswitched state of the switching units 14, 22 via diodes not shown.
  • a period of time in which the switching units 14, 22 between two electrical short circuits of the electric motor 12 are in the non-switched state is shorter than a time duration of an electrical short circuit of the electric motor 12.
  • FIG. 4 shows the braking device 10 with switched switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 in the schematic representation. All switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 are connected by the control and / or regulating unit 30. By the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22, the electric motor 12 is short-circuited. It acts a counter electromotive force, the current through a second electrical short 84 by the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 acts be. The electric motor 12 is braked by a short-circuit braking by means of the second switching unit 22.
  • the state of the brake device 10 shown in FIG. 4 corresponds to a third section 86 of the brake cycle. A subsequent to the third portion 86 of the braking cycle fourth section 88 of the braking cycle corresponds to the second portion 82 of the Bremszyk lus.
  • FIG. 5 shows the braking cycle in a schematic representation. Shown is a first diagram 90 with a first axis of abscissa 92 and a first ordinate axis 94. On the first abscissa axis 92 is a period of time wear. On the first ordinate axis 94, a switching state of the elements Schalele 16, 18, 20, 24, 26, 28 is applied. On a positive part 96 of the first ordinate axis 94, the switching state of the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 is applied. On a negative part 98 of the first ordina tenachse 94, the switching state of the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 is applied.
  • the control and / or regulating unit 30 is seen before, a period of a braking cycle during which the first switching unit 14 and the second switching unit 22, the electric motor 12 each once short-. close, stop.
  • the control and / or regulating unit 30 is intended to control and / or regulate the first switching unit 14 and the second switching unit 22 in such a way that the first switching unit 14 and the second switching unit 22 have the electric motor 12 during a braking cycle for an equal period of time long short circuit.
  • a duration of the second portion 82 of the braking cycle corresponds to a duration of the fourth portion 88 of the braking cycle.
  • the first switching unit 14 and the second switching unit 22 are in the unswitched state.
  • the control and / or regulating unit 30 switches all switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and all switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 to the unswitched state.
  • FIG. 6 shows a further braking cycle in the schematic illustration.
  • the control and / or regulating unit 30 is provided to control and / or regulate the first switching unit 14 and the second switching unit 22 such that the first switching unit 14 and the second switching unit 22 drive the electric motor 12 during the further braking cycle for different periods of time long short circuit.
  • a time duration of the first portion 80 of the further braking cycle, in which all the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 are switched, is longer than a time duration of the third portion 86 of the further braking cycle, in which all the switching elements 24, 26, 28 of the second Switching unit 22 are connected.
  • the duration of the first portion 80 of the further braking cycle, in which all the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 are switched, dop is twice as long as the duration of the third portion 86 of the further Bremszyk lus, in which all the switching elements 24, 26th , 28 of the second switching unit 22 are montal th.
  • a time duration of the second portion 82 of the further braking cycle corresponds to a time duration of the fourth portion 88 of the further braking cycle.
  • the first switching unit 14 and the second switching unit 22 are in the non-switched state.
  • the control and / or regulating unit 30 switches all switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and all switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 in the unswitched state.
  • Figure 7 shows an influence of an alternation frequency of the electrical short circuits on a transient thermal resistance of the switching elements 16, 18, 20, 24, 26, 28.
  • Shown is a second diagram 100 with a second Abszis senachse 102 and a second ordinate axis 104.
  • the second diagram 100 is formed double logarithmic.
  • On the second abscissa axis 102 a circuit duration of the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and of the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 is plotted.
  • the circuit duration of the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 corresponds in wesent union an inverse alternation frequency of the electrical short circuits.
  • the transient thermal resistance of the switching elements 16, 18, 20, 24, 26, 28 as a thermal resistance between chips and housings of the switching elements 16, 18, 20, 24, 26, 28 is applied.
  • the control and / or regulating unit 30 is provided to adjust the alternation frequency of the electrical short circuits.
  • the transient thermal resistance of the switching elements 16, 18, 20, 24, 26, 28 is dependent on the alternating frequency of the electrical short circuits. The higher the frequency of alternation of the electrical short circuits, the lower the transient thermal resistance of the switching elements 16, 18, 20, 24, 26, 28.
  • the transient thermal resistance of the switching elements 16, 18, 20, 24, 26, 28 is at a first Point 106, which corresponds to an alternation frequency of 1 kHz, higher than a second point 108, which corresponds to an alternation frequency of 10 kHz.
  • the trans siente thermal resistance of the switching elements 16, 18, 20, 24, 26, 28 is at the first point 106, which corresponds to an alternation frequency of 1 kHz, twice as high as at the second point 108, which corresponds to a frequency of 10 kHz Altern michsfre ,

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Abstract

The invention relates to a brake device for an electric motor (12) comprising at least one first switch unit (14), which has at least two switch element (16, 18, 20), and at least one second switch unit (22), which has at least two switch elements (24, 26, 28). The first switch unit (14) and the second switch unit (22) are connected to the electric motor (12) in an electrically conductive manner at least in order to supply power. The brake device (10) comprises at least one control and/or regulating unit (30) which is designed to switch all the switch elements (16, 18, 20) of the first switch unit (14) and all the switch elements (24, 26, 28) of the second switch unit (22) in an alternating manner in order to produce a short-circuit brake of the electric motor (12).

Description

Beschreibung  description
ELEKTRONISCHE KURZSCHLUSSBREMSVORRICHTUNG FÜR ELEKTROMOTOREN ELECTRONIC SHORT-CIRCUIT BRAKING DEVICE FOR ELECTRIC MOTORS
Stand der Technik State of the art
In der DE 10 2014 016 822 Al ist bereits eine Bremsvorrichtung für einen Elekt romotor mit zumindest einer ersten Schalteinheit, die zumindest zwei Schaltele mente aufweist, und mit zumindest einer zweiten Schalteinheit, die zumindest zwei Schaltelemente aufweist, wobei die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit zumindest zu einer Stromversorgung elektrisch leitend mit dem Elektromotor verbunden sind, vorgeschlagen worden. In der DE 10 2014 016 822 Al wird zu einer Kurzschlussbremsung des Elektromotors alternierend lediglich eine Teilmenge von Schaltelementen der ersten Schalteinheit und eine Teilmen ge von Schaltelementen der zweiten Schalteinheit geschalten. Werden in der DE 10 2014 016 822 Al alle Schaltelemente einer der Schalteinheiten zu einer Kurzschlussbremsung geschalten, findet keine Alternierung zwischen den beiden Schalteinheiten statt. In DE 10 2014 016 822 Al is already a braking device for a Elekt romotor with at least a first switching unit having at least two elements Schaltele, and having at least a second switching unit having at least two switching elements, wherein the first switching unit and the second switching unit have been proposed electrically connected at least to a power supply to the electric motor. In DE 10 2014 016 822 Al only a subset of switching elements of the first switching unit and a Teilmen ge of switching elements of the second switching unit is switched to a short-circuit braking of the electric motor alternately. If, in DE 10 2014 016 822 A1, all switching elements of one of the switching units are switched to short-circuit braking, there is no alternation between the two switching units.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die Erfindung geht aus von einer Bremsvorrichtung für einen Elektromotor mit zumindest einer ersten Schalteinheit, die zumindest zwei Schaltelemente auf weist, und mit zumindest einer zweiten Schalteinheit, die zumindest zwei Schalt elemente aufweist, wobei die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit zumindest zu einer Stromversorgung elektrisch leitend mit dem Elektromotor ver bunden sind. Es wird vorgeschlagen, dass die Bremsvorrichtung zumindest eine Steuer- und/oder Regeleinheit umfasst, welche dazu vorgesehen ist, zu einer Kurz schlussbremsung des Elektromotors alternierend alle Schaltelemente der ersten Schalteinheit und alle Schaltelemente der zweiten Schalteinheit zu schalten. The invention relates to a braking device for an electric motor having at least a first switching unit, which has at least two switching elements, and having at least a second switching unit having at least two switching elements, wherein the first switching unit and the second switching unit at least to a power supply electrically conductive with the electric motor are connected ver. It is proposed that the braking device comprises at least one control and / or regulating unit which is provided to switch to a short-circuit braking of the electric motor alternately all switching elements of the first switching unit and all switching elements of the second switching unit.
Die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit bilden vorzugsweise gemein sam eine elektrische Brückenschaltung. Die elektrische Brückenschaltung kann insbesondere als eine B-4-Brücke, als eine B-6-Brücke, als eine H-Brücke, als eine B2-Brücke, insbesondere mit einer Freilauf-Diode, oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende elektrische Brückenschaltung ausge bildet sein. Der Elektromotor kann vorzugsweise als ein Zweiphasenmotor oder als ein Dreiphasenmotor ausgebildet sein. Insbesondere umfasst eine erste Schalteinheit einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung für einen Zweipha senmotor genau zwei Schaltelemente. Insbesondere umfasst eine zweite Schalt einheit der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung für den Zweiphasenmotor ge nau zwei Schaltelemente. Vorzugsweise bilden die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit der Bremsvorrichtung für den Zweiphasenmotor eine B-4- Brücke oder eine H-Brücke. Insbesondere umfasst eine erste Schalteinheit einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung für einen Dreiphasenmotor genau drei Schaltelemente. Insbesondere umfasst eine zweite Schalteinheit der erfindungs gemäßen Bremsvorrichtung für den Dreiphasenmotor genau drei Schaltelemen te. Vorzugsweise bilden die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit der Bremsvorrichtung für den Dreiphasenmotor eine B-6-Brücke oder eine H-Brücke. The first switching unit and the second switching unit preferably together form an electrical bridge circuit. The electrical bridge circuit may in particular appear as a B-4 bridge, as a B-6 bridge, as an H-bridge, as a B2 bridge, in particular with a freewheeling diode, or as another, to those skilled appears reasonable be formed electrical bridge circuit out forms. The electric motor may preferably be designed as a two-phase motor or as a three-phase motor. In particular, a first switching unit of a brake device according to the invention for a Zweipha senmotor exactly two switching elements. In particular, a second switching unit of the brake device according to the invention for the two-phase motor ge exactly two switching elements. Preferably, the first shift unit and the second shift unit of the brake device for the two-phase motor form a B-4 bridge or an H-bridge. In particular, a first switching unit of a brake device according to the invention for a three-phase motor comprises exactly three switching elements. In particular, a second switching unit of the inventive brake device for the three-phase motor has exactly three Schaltelemen te. Preferably, the first switching unit and the second switching unit of the brake device for the three-phase motor form a B-6 bridge or an H-bridge.
Vorzugsweise sind die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit, insbe sondere über die Schaltelemente der beiden Schalteinheiten, dazu vorgesehen, den Elektromotor mit elektrischer Energie zu versorgen, insbesondere aus einer Energiequelle, wie beispielsweise einer Netzspannungsquelle, einem Akkumula tor o. dgl. Vorzugsweise sind die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit, insbesondere die Schaltelemente der beiden Schalteinheiten, dazu vorgesehen, den Elektromotor, insbesondere zu einer Stromversorgung, elektrisch leitend mit der Energiequelle zu verbinden. Die Schaltelemente weisen bevorzugt zumindest zwei Zustände, besonders bevorzugt genau zwei Zustände, auf. Insbesondere unterbindet ein Schaltelement in einem ersten, ungeschaltenen Zustand einen elektrischen Stromfluss durch das Schaltelement. Insbesondere ermöglicht das Schaltelement in einem zweiten, geschaltenen Zustand einen elektrischen Strom fluss durch das Schaltelement. Vorzugsweise ist durch ein gezieltes Schalten der Schaltelemente, insbesondere zwischen den beiden Zuständen der Schaltele mente, eine Steuerung und/oder Regelung des Elektromotors möglich. Bevorzugt werden die Schaltelemente von der Steuer- und/oder Regeleinheit geschalten. Unter einer„Steuer- und/oder Regeleinheit“ soll insbesondere eine Einheit mit zumindest einer Steuerelektronik verstanden werden. Unter einer„Steuerelektro nik“ soll insbesondere eine Einheit mit einer Prozessoreinheit und mit einer Spei chereinheit sowie mit einem in der Speichereinheit gespeicherten Betriebspro gramm verstanden werden. Die Steuer- und/oder Regeleinheit kann insbesonde re als ein Mikrorechner ausgebildet sein. Alternativ ist denkbar, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit als ein ASIC (anwendungsspezifische integrierte Schal tung), insbesondere als ein Gate-Treiber, ausgebildet ist. Unter„vorgesehen“ soll insbesondere speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder aus führt. Preferably, the first switching unit and the second switching unit, in particular special on the switching elements of the two switching units, provided to supply the electric motor with electrical energy, in particular from an energy source, such as a mains voltage source, a Akkumula tor o. The like. Preferably, the first switching unit and the second switching unit, in particular the switching elements of the two switching units, provided to electrically connect the electric motor, in particular to a power supply, with the energy source. The switching elements preferably have at least two states, more preferably exactly two states. In particular, a switching element in a first, non-switched state prevents an electric current flow through the switching element. In particular, this allows Switching element in a second, switched state, an electric current flow through the switching element. Preferably, by a targeted switching of the switching elements, in particular between the two states of the elements Schaltele, a control and / or regulation of the electric motor possible. Preferably, the switching elements are switched by the control and / or regulating unit. A "control and / or regulating unit" should in particular be understood to mean a unit having at least one control electronics. A "control electronics" is to be understood in particular a unit having a processor unit and a memory unit and a stored in the memory unit Betriebspro program. The control unit may be designed as a microcomputer. Alternatively, it is conceivable that the control and / or regulating unit is designed as an ASIC (application-specific integrated circuit), in particular as a gate driver. By "provided" is intended to be understood in particular specially programmed, designed and / or equipped. The fact that an object is intended for a specific function should in particular mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.
Zu einer Kurzschlussbremsung des Elektromotors wird vorzugsweise der Elekt romotor, insbesondere Windungen des Elektromotors, elektrisch kurzgeschlos sen. Vorzugsweise wirkt bei einem Kurzschluss des Elektromotors eine gegen elektromotorische Kraft, welche insbesondere einen elektrischen Kurzschluss strom bewirkt. Der Elektromotor wird durch die Kurzschlussbremsung vorzugs weise in einer geringeren Zeitdauer als durch eine Unterbrechung der Stromver sorgung des Elektromotors oder als durch ein Rekuperieren durch eine Redukti on von PWM-Steuersignalen (pulsweitenmodulierte Steuersignale) abgebremst, insbesondere bis zu einem Stillstand des Elektromotors. Vorzugsweise erfolgt die Kurzschlussbremsung alternierend durch eine, insbesondere zumindest im We sentlichen gleichzeitige, Schaltung von allen Schaltelementen der ersten Schalt einheit und durch eine, insbesondere zumindest im Wesentlichen gleichzeitige, Schaltung von allen Schaltelementen der zweiten Schalteinheit. Unter einer „Schaltung der Schaltelemente“ soll hier insbesondere ein Schalten der Schalt elemente von dem ungeschaltenen Zustand in den geschaltenen Zustand der Schaltelemente verstanden werden. Vorzugsweise fließt der elektrische Kurz- schlussstrom durch die geschaltenen Schaltelemente, insbesondere solange bis der Elektromotor den Stillstand erreicht hat. Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist zu der Kurzschlussbremsung des Elektromotors vorzugsweise dazu vorgesehen, alle Schaltelemente der ersten Schalteinheit, insbesondere zumindest im We sentlichen gleichzeitig, zu schalten. Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Re geleinheit dazu vorgesehen, alle Schaltelemente einer Schalteinheit gleichzeitig oder, insbesondere bei einer Ausbildung der Steuer- und/oder Regeleinheit als ein Zwei- oder Dreiphasen-Gate-Treiber, zeitlich nacheinander zu schalten, ins besondere in einer derart kurzen Zeitspanne, dass ein Verhalten des Elektromo tors einem gleichzeitigen Schalten der Schaltelemente entspricht. Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist zu der Kurzschlussbremsung des Elektromotors vor zugsweise dazu vorgesehen, insbesondere nach einer festgelegten Zeitdauer, alle Schaltelemente der ersten Schalteinheit, insbesondere zumindest im We sentlichen gleichzeitig, in den ungeschaltenen Zustand zurückzuschalten und alle Schaltelemente der zweiten Schalteinheit, insbesondere zumindest im Wesentli chen gleichzeitig, zu schalten. Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist vorzugswei se dazu vorgesehen, insbesondere nach einer festgelegten Zeitdauer, alle Schaltelemente der zweiten Schalteinheit, insbesondere zumindest im Wesentli chen gleichzeitig, in den ungeschaltenen Zustand zurückzuschalten. Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, eine alternierende Schaltung aller Schaltelemente der ersten Schalteinheit und aller Schaltelemente der zweiten Schalteinheit zyklisch zu wiederholen, insbesondere bis zum Still stand des Elektromotors. For a short-circuit braking of the electric motor is preferably the Elekt romotor, in particular windings of the electric motor, electrically shorted sen. Preferably acts in a short circuit of the electric motor against electromotive force, which in particular causes an electric short circuit current. The electric motor is by the short-circuit braking preference, in a shorter period than by interrupting the Stromver supply of the electric motor or as a recuperation by a Redukti on of PWM control signals (pulse width modulated control signals) braked, in particular to a standstill of the electric motor. Preferably, the short-circuit braking is carried out alternately by a, in particular at least We sentlichen simultaneous, circuit of all the switching elements of the first switching unit and by, in particular at least substantially simultaneous, switching of all switching elements of the second switching unit. A "switching of the switching elements" is to be understood here in particular a switching of the switching elements of the ungeschaltenen state in the switched state of the switching elements. Preferably, the electrical short-circuit flows final current through the switched switching elements, in particular until the electric motor has reached standstill. The control and / or regulating unit is preferably provided for the short-circuit braking of the electric motor to switch all switching elements of the first switching unit, in particular at least We sentlichen simultaneously. Preferably, the control and / or re geleinheit is provided to switch all switching elements of a switching unit simultaneously or, in particular in a configuration of the control and / or regulating unit as a two- or three-phase gate driver, in time, in particular in Such a short period of time that a behavior of the electromobility sector corresponds to a simultaneous switching of the switching elements. The control and / or regulating unit is provided to the short-circuit braking of the electric motor preferably before, in particular after a fixed period of time, all switching elements of the first switching unit, in particular at least We sentlichen back to the ungeschaltenen state and all switching elements of the second switching unit, in particular at least essentially at the same time, to switch. The control and / or regulating unit is vorzugswei se provided to switch back, in particular after a fixed period of time, all switching elements of the second switching unit, in particular Chen at least in Wesentli, in the unswitched state. The control and / or regulating unit is preferably provided to cyclically repeat an alternating circuit of all switching elements of the first switching unit and all switching elements of the second switching unit, in particular to stand still of the electric motor.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Bremsvorrichtung kann vorteil haft eine effiziente und insbesondere schnellere Bremsung eines Elektromotors als durch eine Unterbrechung einer Stromversorgung des Elektromotors oder als durch ein Rekuperieren durch eine Reduktion von PWM-Steuersignalen erreicht werden. Vorteilhaft kann eine Belastung von Schaltelementen, insbesondere im Vergleich zu einer Kurzschlussbremsung durch lediglich eine einzelne Schaltein heit, verringert werden. Vorteilhaft können weniger widerstandsfähige und daher insbesondere kostengünstigere Schaltelemente verbaut werden. Vorteilhaft kann eine langlebige, sichere und kostengünstige Bremsvorrichtung bereitgestellt wer den. Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass jedes der Schaltelemente der ersten Schalteinheit und jedes der Schaltelemente der zweiten Schalteinheit jeweils mit einer Phase des Elektromotors elektrisch leitend verbunden ist. Vorzugsweise weist die erste Schalteinheit eine Anzahl von Schaltelementen entsprechend ei ner Anzahl von Phasen des Elektromotors auf. Vorzugsweise weist die zweite Schalteinheit eine Anzahl von Schaltelementen entsprechend einer Anzahl von Phasen des Elektromotors auf. Vorzugsweise sind jeweils ein Schaltelement der ersten Schalteinheit und ein Schaltelement der zweiten Schalteinheit über eine gemeinsame elektrische Leitung elektrisch leitend mit einer Phase des Elektro motors verbunden. Insbesondere ist die Phase des Elektromotors über die elekt rische Leitung zwischen einem Ausgang des Schaltelements der zweiten Schalt einheit und einem Eingang des Schaltelements der ersten Schalteinheit elektrisch leitend angeschlossen. Vorzugsweise sind das Schaltelement der ers ten Schalteinheit und das Schaltelement der zweiten Schalteinheit elektrisch in Reihe zueinander geschaltet. Vorzugsweise sind die beiden Schaltelemente der ersten Schalteinheit und der zweiten Schalteinheit elektrisch parallel zu weiteren Paaren von Schaltelementen der ersten Schalteinheit und der zweiten Schaltein heit geschaltet. Insbesondere ist jedes Paar von Schaltelementen der ersten Schalteinheit und der zweiten Schalteinheit mit einer von den weiteren Paaren von Schaltelementen der ersten Schalteinheit und der zweiten Schalteinheit ver schiedenen Phase des Elektromotors elektrisch leitend verbunden. Vorteilhaft kann eine elektrische Schaltung bereitgestellt werden, welche sowohl eine Stromversorgung des Elektromotors als auch eine Kurzschlussbremsung des Elektromotors ermöglicht. Vorteilhaft kann auf eine separate elektrische Schal tung zu einer Bremsung des Elektromotors verzichtet werden. Vorteilhaft kann eine kostengünstige Bremsvorrichtung bereitgestellt werden. Due to the inventive design of the braking device advantageously an efficient and especially faster braking of an electric motor can be achieved than by interrupting a power supply of the electric motor or as a recuperation by a reduction of PWM control signals. Advantageously, a load of switching elements, in particular compared to a short-circuit braking by only a single Schaltein unit, can be reduced. Advantageously, less resistant and therefore more cost-effective switching elements can be installed. Advantageously, a durable, safe and inexpensive braking device who provided the. Furthermore, it is proposed that each of the switching elements of the first switching unit and each of the switching elements of the second switching unit is each electrically connected to a phase of the electric motor. Preferably, the first switching unit has a number of switching elements corresponding to egg ner number of phases of the electric motor. Preferably, the second switching unit has a number of switching elements corresponding to a number of phases of the electric motor. Preferably, in each case a switching element of the first switching unit and a switching element of the second switching unit via a common electrical line electrically connected to a phase of the electric motor. In particular, the phase of the electric motor via the elec- tric line between an output of the switching element of the second switching unit and an input of the switching element of the first switching unit is electrically connected. Preferably, the switching element of the first switching unit and the switching element of the second switching unit are electrically connected in series. Preferably, the two switching elements of the first switching unit and the second switching unit are electrically connected in parallel to other pairs of switching elements of the first switching unit and the second switching unit. In particular, each pair of switching elements of the first switching unit and the second switching unit with one of the other pairs of switching elements of the first switching unit and the second switching unit ver different phase of the electric motor is electrically connected. Advantageously, an electrical circuit can be provided which enables both a power supply of the electric motor and a short-circuit braking of the electric motor. Advantageously, to dispense with a separate electrical scarf device to a braking of the electric motor. Advantageously, a cost-effective braking device can be provided.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Schaltelemente der ersten Schalteinheit und die Schaltelemente der zweiten Schalteinheit als Halbleiterschalter ausgebildet sind. Die Schaltelemente der ersten Schalteinheit und die Schaltelemente der zweiten Schalteinheit können insbesondere als Bipolartransistoren, als MOS- FETs (Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffektransistoren), als IGBTs (insulated-gate bipolar transistors) oder als andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Halbleiterschalter ausgebildet sein. Vorzugsweise sind alle Schaltelemente der ersten Schalteinheit und alle Schaltelemente der zweiten Schalteinheit als bau- gleiche Halbleiterschalter ausgebildet. Vorzugsweise können die Schaltelemente durch ein Anlegen einer elektrischen Spannung und/oder eines elektrischen Stroms an eine Gate- Elektrode der Schaltelemente geschalten werden. Insbe sondere ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, eine elektrische Spannung und/oder einen elektrischen Strom zu einer Schaltung der Schaltele mente an die Gate- Elektroden der Schaltelemente anzulegen. Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit zu einer Zurückschaltung der Schaltelemente von dem geschaltenen Zustand in den ungeschaltenen Zustand der Schaltele mente, durch eine Unterbrechung der elektrischen Spannung und/oder des elektrischen Stroms an den Gate- Elektroden der Spannungselemente vorgese hen. Vorteilhaft kann eine effiziente Schaltung der Schaltelemente der ersten Schalteinheit und der Schaltelemente der zweiten Schalteinheit erreicht werden. It is also proposed that the switching elements of the first switching unit and the switching elements of the second switching unit are designed as semiconductor switches. The switching elements of the first switching unit and the switching elements of the second switching unit can be designed in particular as bipolar transistors, as MOSFETs (metal-oxide-semiconductor field effect transistors), as IGBTs (insulated-gate bipolar transistors) or as another semiconductor switch which appears expedient to a person skilled in the art his. Preferably, all the switching elements of the first switching unit and all the switching elements of the second switching unit are constructed as formed the same semiconductor switch. Preferably, the switching elements can be switched by applying an electrical voltage and / or an electrical current to a gate electrode of the switching elements. In particular, special, the control and / or regulating unit is provided to apply an electrical voltage and / or an electric current to a circuit of the elements Schaltele to the gate electrodes of the switching elements. Preferably, the control and / or regulating unit to a switching back of the switching elements of the switched state in the unswitched state of the Schaltele elements, vorgese hen by an interruption of the electrical voltage and / or the electric current to the gate electrodes of the voltage elements. Advantageously, an efficient circuit of the switching elements of the first switching unit and the switching elements of the second switching unit can be achieved.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vor gesehen ist, die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit zwischen zwei aufeinanderfolgenden elektrischen Kurzschlüssen des Elektromotors in einen ungeschaltenen Zustand der Schalteinheiten zu schalten. Insbesondere ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, zwischen zwei aufeinanderfol genden elektrischen Kurzschlüssen des Elektromotors alle Schaltelemente der ersten Schalteinheit und alle Schaltelemente der zweiten Schalteinheit in den ungeschaltenen Zustand der Schaltelemente zu schalten. Vorzugsweise erfolgt eine Kommutierung des Elektromotors in dem ungeschaltenen Zustand der Schalteinheiten über Dioden, beispielsweise über intrinsische Dioden von als MOSFETs ausgebildeten Schaltelementen o. dgl. Insbesondere ist ein elektri scher Stromfluss zwischen zwei elektrischen Kurzschlüssen nach der Kommutie rung unterbunden. Insbesondere ist eine Zeitdauer, in der sich die Schalteinhei ten zwischen zwei elektrischen Kurzschlüssen des Elektromotors in dem unge schaltenen Zustand befinden, kürzer als eine Zeitdauer eines elektrischen Kurz schlusses des Elektromotors, bevorzugt zumindest um 50 % kürzer, besonders bevorzugt zumindest um 75 % kürzer. Vorteilhaft können eine Schaltung aller Schaltelemente der ersten Schalteinheit und eine Schaltung aller Schaltelemente der zweiten Schalteinheit zeitlich getrennt werden. Vorteilhaft kann eine Strom versorgung des Elektromotors während eines Bremsvorgangs verhindert werden und ein effizienter Bremsvorgang ermöglicht werden. Zudem wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorge sehen ist, eine Alternierungsfrequenz der elektrischen Kurzschlüsse einzustellen. Die Alternierungsfrequenz der elektrischen Kurzschlüsse ist insbesondere eine Frequenz, mit der die Steuer- und/oder Regeleinheit zwischen der Schaltung der Schaltelemente, insbesondere aller Schaltelemente, der ersten Schalteinheit und der Schaltung der Schaltelemente, insbesondere aller Schaltelemente, der zwei ten Schalteinheit wechselt. Vorzugsweise kann ein Benutzer und/oder ein Her steller der Bremsvorrichtung die durch die Steuer- und/oder Regeleinheit einzu stellende Alternierungsfrequenz der elektrischen Kurzschlüsse der Steuer- und/oder Regeleinheit vorgeben, insbesondere in die Steuer- und/oder Regelein heit programmieren. Insbesondere weist die Alternierungsfrequenz zumindest einen Wert von 0,1 kHz, bevorzugt einen Wert von 1 kHz und besonders bevor zugt einen Wert von zumindest 10 kHz auf. Vorzugsweise ist ein transienter Wärmewiderstand eines Schaltelements, insbesondere ein Wärmewiderstand zwischen einem Halbleiterchip und einem Gehäuse des Schaltelements, abhän gig von der Alternierungsfrequenz. Insbesondere sinkt der transiente Wärmewi derstand des Schaltelements bei einer Erhöhung der Alternierungsfrequenz. Vor zugsweise ist eine während des Bremsvorgangs rekuperierende Energiemenge abhängig von der Alternierungsfrequenz. Insbesondere steigt die rekuperierende Energiemenge bei einer Erhöhung der Alternierungsfrequenz. Vorteilhaft kann die Alternierungsfrequenz der elektrischen Kurzschlüsse eingestellt werden. Vor teilhaft kann über die Alternierungsfrequenz eine Bauteilbelastung gesteuert wer den. Vorteilhaft kann eine effiziente und langlebige Bremsvorrichtung bereitge stellt werden. Furthermore, it is proposed that the control and / or regulating unit is seen before, to switch the first switching unit and the second switching unit between two consecutive electrical short circuits of the electric motor in an unswitched state of the switching units. In particular, the control and / or regulating unit is provided to switch between two aufeinanderfol ing electrical short circuits of the electric motor, all the switching elements of the first switching unit and all switching elements of the second switching unit in the unswitched state of the switching elements. Preferably, a commutation of the electric motor in the ungeschaltenen state of the switching units via diodes, for example via intrinsic diodes formed as MOSFETs switching elements o. The like. In particular, an electrical shear current flow between two electrical short circuits after commutation tion is suppressed. In particular, a period of time in which the switching units between two electrical short circuits of the electric motor are in the non-switched state is shorter than a period of an electrical short circuit of the electric motor, preferably at least 50% shorter, more preferably at least 75% shorter. Advantageously, a circuit of all switching elements of the first switching unit and a circuit of all switching elements of the second switching unit can be separated in time. Advantageously, a power supply of the electric motor can be prevented during a braking operation and an efficient braking operation can be made possible. In addition, it is proposed that the control and / or regulating unit is provided to set an alternation frequency of the electrical short circuits. The alternating frequency of the electrical short circuits is in particular a frequency with which the control and / or regulating unit switches between the circuit of the switching elements, in particular of all switching elements, the first switching unit and the circuit of the switching elements, in particular of all switching elements, the two th switching unit. Preferably, a user and / or a manufacturer of the brake device can specify the alternating frequency of the electrical short circuits of the control and / or regulating unit to be set by the control and / or regulating unit, in particular to program in the control and / or Regelein. In particular, the alternating frequency has at least a value of 0.1 kHz, preferably a value of 1 kHz, and particularly preferably a value of at least 10 kHz. Preferably, a transient thermal resistance of a switching element, in particular a thermal resistance between a semiconductor chip and a housing of the switching element, depen dent on the Alternierungsfrequenz. In particular, the transient heat resistance of the switching element decreases as the alternation frequency increases. Before preferably a recuperating energy during the braking process depends on the Alternierungsfrequenz. In particular, the amount of recuperative energy increases as the alternation frequency increases. Advantageously, the alternation frequency of the electrical short circuits can be adjusted. Advantageously, a component load can be controlled via the alternation frequency. Advantageously, an efficient and durable brake device is bereitge provides.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, eine Zeitdauer eines Bremszyklus, während dem die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit den Elektromotor jeweils einmal kurz schließen, einzustellen. Der Bremszyklus umfasst insbesondere eine Schaltung der Schaltelemente, vorzugsweise aller Schaltelemente, der ersten Schalteinheit, eine Unterbrechung der Stromversorgung des Elektromotors, eine Schaltung der Schaltelemente, vorzugsweise aller Schaltelemente, der zweiten Schalteinheit und eine weitere Unterbrechung der Stromversorgung des Elektromotors. Die Steuer- und/oder Regeleinheit ist vorzugsweise dazu vorgesehen, die Zeitdauern aller Bremszyklen eines Bremsvorgangs gleich einzustellen. Alternativ ist vor- stellbar, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen ist, die Zeit dauern verschiedener Bremszyklen während eines Bremsvorgangs zu variieren. Vorzugsweise ist die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorgesehen, Zeitdauern von verschiedenen Abschnitten eines Bremszyklus einzustellen. Vorteilhaft kann eine vollständige Steuerung und/oder Regelung des Bremsvorgangs ermöglicht werden. Vorteilhaft kann der Bremsvorgang flexibel auf einen Einsatzzweck ab gestimmt werden. Vorteilhaft kann eine effiziente Bremsvorrichtung bereitgestellt werden. Furthermore, it is proposed that the control and / or regulating unit is provided to set a time duration of a braking cycle during which the first switching unit and the second switching unit briefly close the electric motor once each time. The brake cycle comprises in particular a circuit of the switching elements, preferably all switching elements, the first switching unit, an interruption of the power supply of the electric motor, a circuit of the switching elements, preferably all switching elements, the second switching unit and a further interruption of the power supply of the electric motor. The control and / or regulating unit is preferably provided to set the durations of all braking cycles of a braking process equal. Alternatively, adjustable, that the control and / or regulating unit is intended to vary the time taken by different braking cycles during a braking operation. Preferably, the control and / or regulating unit is provided to set periods of different portions of a braking cycle. Advantageously, a complete control and / or regulation of the braking process can be made possible. Advantageously, the braking process can be flexibly tuned to a purpose from. Advantageously, an efficient braking device can be provided.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vorge sehen ist, die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit derart zu steuern und/oder zu regeln, dass die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit den Elektromotor während eines Bremszyklus eine gleiche Zeitdauer lang kurzschlie ßen. Vorzugsweise schaltet die Steuer- und/oder Regeleinheit die Schaltelemen te, vorzugsweise alle Schaltelemente, der ersten Schalteinheit und die Schalt elemente, vorzugsweise alle Schaltelemente, der zweiten Schalteinheit derart, dass sich die Schaltelemente, vorzugsweise alle Schaltelemente, der ersten Schalteinheit und die Schaltelemente, vorzugsweise alle Schaltelemente, der zweiten Schalteinheit über die Zeitdauer des Bremszyklus hinweg betrachtet gleiche Zeitdauern lang in dem geschaltenen Zustand der Schaltelemente befin den. Vorzugsweise entspricht ein elektrischer Stromfluss durch die Schaltele mente der ersten Schalteinheit während des Bremszyklus einem elektrischen Stromfluss durch die Schaltelemente der zweiten Schalteinheit während des Bremszyklus. Vorteilhaft kann eine gleichmäßige Belastung der Schaltelemente der ersten Schalteinheit und der Schaltelemente der zweiten Schalteinheit er reicht werden. Vorteilhaft kann eine langlebige Bremsvorrichtung bereitgestellt werden. It is also proposed that the control and / or regulating unit is provided to control the first switching unit and the second switching unit in such a way and / or to regulate that the first switching unit and the second switching unit, the electric motor during a braking cycle for an equal period of time short circuit. Preferably, the control and / or regulating unit switches the Schaltelemen te, preferably all switching elements, the first switching unit and the switching elements, preferably all switching elements, the second switching unit such that the switching elements, preferably all switching elements, the first switching unit and the switching elements, Preferably, all the switching elements, the second switching unit over the duration of the braking cycle away considered the same time durations in the switched state of the switching elements befin. Preferably, an electrical current flow through the Schaltele elements of the first switching unit during the braking cycle corresponds to an electric current flow through the switching elements of the second switching unit during the braking cycle. Advantageously, a uniform loading of the switching elements of the first switching unit and the switching elements of the second switching unit it will be enough. Advantageously, a durable brake device can be provided.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit dazu vor gesehen ist, die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit derart zu steuern und/oder zu regeln, dass die erste Schalteinheit und die zweite Schalteinheit den Elektromotor während eines Bremszyklus verschiedene Zeitdauern lang kurz schließen. Vorzugsweise schaltet die Steuer- und/oder Regeleinheit die Schalt elemente, vorzugsweise alle Schaltelemente, der ersten Schalteinheit und die Schaltelemente, vorzugsweise alle Schaltelemente, der zweiten Schalteinheit derart, dass sich die Schaltelemente, vorzugsweise alle Schaltelemente, der ers ten Schalteinheit und die Schaltelemente, vorzugsweise alle Schaltelemente, der zweiten Schalteinheit über die Zeitdauer des Bremszyklus hinweg betrachtet ver schiedene Zeitdauern lang in dem geschaltenen Zustand der Schaltelemente befinden. Vorzugsweise unterscheiden sich ein elektrischer Stromfluss durch die Schaltelemente der ersten Schalteinheit während des Bremszyklus und ein elektrischer Stromfluss durch die Schaltelemente der zweiten Schalteinheit wäh rend des Bremszyklus. Vorteilhaft kann der Bremszyklus an einen Anwendungs zweck der Bremsvorrichtung angepasst werden. Vorteilhaft kann eine flexibel einsetzbare Bremsvorrichtung bereitgestellt werden. It is also proposed that the control and / or regulating unit is intended to control the first switching unit and the second switching unit such and / or to regulate that the first switching unit and the second switching unit short the electric motor during a braking cycle for various periods shut down. Preferably, the control and / or regulating unit switches the switching elements, preferably all switching elements, the first switching unit and the switching elements, preferably all switching elements, the second switching unit such that the switching elements, preferably all the switching elements, the first switching unit and the switching elements, preferably all the switching elements, of the second switching unit are considered to be in the switched state of the switching elements over the duration of the braking cycle. Preferably, an electrical current flow through the switching elements of the first switching unit during the braking cycle and an electric current flow through the switching elements of the second switching unit currency rend the braking cycle. Advantageously, the brake cycle can be adapted to an application purpose of the braking device. Advantageously, a flexible braking device can be provided.
Zudem geht die Erfindung aus von einem Verfahren zu einem Betrieb einer Bremsvorrichtung, insbesondere einer erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung. In addition, the invention proceeds from a method for operating a brake device, in particular a brake device according to the invention.
Es wird vorgeschlagen, dass, insbesondere in zumindest einem Verfahrens schritt, zu einer Kurzschlussbremsung eines Elektromotors alternierend alle Schaltelemente einer ersten Schalteinheit und alle Schaltelemente einer zweiten Schalteinheit geschalten werden. Vorzugsweise werden alle Schaltelemente der ersten Schalteinheit und alle Schaltelemente der zweiten Schalteinheit mittels einer Steuer- und/oder Regeleinheit alternierend geschalten. Vorteilhaft kann ein sicheres und bauteilschonendes Bremsverfahren bereitgestellt werden. It is proposed that, in particular in at least one method step, to a short-circuit braking of an electric motor alternately switching all switching elements of a first switching unit and all switching elements of a second switching unit. Preferably, all switching elements of the first switching unit and all switching elements of the second switching unit are switched alternately by means of a control and / or regulating unit. Advantageously, a safe and component-saving braking method can be provided.
Des Weiteren geht die Erfindung aus von einer Werkzeugmaschine mit zumin dest einem Elektromotor und mit zumindest einer erfindungsgemäßen Bremsvor richtung. Der Elektromotor kann insbesondere als ein Zweiphasenmotor oder als ein Dreiphasenmotor ausgebildet sein. Die Werkzeugmaschine kann insbesonde re als eine Kreissäge, als eine Stichsäge, als eine Bohrmaschine, als ein Winkel schleifer, als ein Rasenmäher, als ein Freischneider, als eine Kappsäge, als eine Tischkreissäge, als eine Bandsäge oder als eine andere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Werkzeugmaschine ausgebildet sein. Vorzugsweise um fasst die Werkzeugmaschine weitere, insbesondere für einen Betrieb der Werk zeugmaschine benötigte, Bauteile. Insbesondere kann die Werkzeugmaschine zumindest eine Energieversorgungseinheit, wie beispielsweise einen Akkumula tor, ein Netzkabel o. dgl., ein Werkzeugfutter, ein Gehäuse und/oder weitere, einem Fachmann als sinnvoll erscheinende Bauteile umfassen. Vorteilhaft kann eine langlebige, benutzersichere und kostengünstige Werkzeugmaschine bereit gestellt werden. Furthermore, the invention is based on a machine tool with at least one electric motor and with at least one Bremsvor device according to the invention. The electric motor may in particular be designed as a two-phase motor or as a three-phase motor. In particular, the machine tool may be useful to a person skilled in the art as a circular saw, a jigsaw, a drill, an angle grinder, a lawn mower, a brush cutter, a chop saw, a table saw, a band saw, or others appearing machine tool to be formed. Preferably, the machine tool summarizes further, especially for an operation of the machine tool required, components. In particular, the machine tool may comprise at least one power supply unit, such as a Akkumula tor, a power cord o. The like., A tool chuck, a housing and / or other, a person skilled in the appear reasonable components. Advantageously a durable, user-friendly and cost-effective machine tool can be provided.
Die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung, das erfindungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine sollen/soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Ins besondere können/kann die erfindungsgemäße Bremsvorrichtung, das erfin dungsgemäße Verfahren und/oder die erfindungsgemäße Werkzeugmaschine zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Ver fahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Gren zen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten. The braking device according to the invention, the inventive method and / or the machine tool according to the invention should / should not be limited to the application and embodiment described above. In particular, the braking device according to the invention, the inven tion proper method and / or the machine tool according to the invention to fulfill a method of operation described herein may have a number of individual elements, components and units as well as Ver procedural steps deviating number. In addition, in the ranges of values indicated in this disclosure, values lying within the limits mentioned should also be considered to be disclosed and to be applicable as desired.
Zeichnung drawing
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombina tion. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln be trachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Further advantages emerge from the following description of the drawing. In the drawing, an embodiment of the invention is shown. The drawings, the description and the claims contain numerous features in combination. The skilled person will suitably be the features individually seek and summarize meaningful further combinations.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Werkzeugmaschine in einer schemati schen Darstellung, 1 shows a machine tool according to the invention in a schemati's representation,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Bremsvorrichtung mit ungeschaltenen  Fig. 2 shows a braking device according to the invention with unswitched
Schaltelementen in einer schematischen Darstellung,  Switching elements in a schematic representation,
Fig. 3 die Bremsvorrichtung mit geschaltenen Schaltelementen einer ersten Schalteinheit in der schematischen Darstellung,  3 shows the braking device with switched switching elements of a first switching unit in the schematic representation,
Fig. 4 die Bremsvorrichtung mit geschaltenen Schaltelementen einer zweiten Schalteinheit in der schematischen Darstellung, 4 shows the braking device with switched switching elements of a second switching unit in the schematic representation,
Fig. 5 einen Bremszyklus in einer schematischen Darstellung, Fig. 6 einen weiteren Bremszyklus in der schematischen Darstellung und 5 shows a braking cycle in a schematic representation, Fig. 6 shows a further braking cycle in the schematic representation and
Fig. 7 einen Einfluss einer Alternierungsfrequenz auf einen transien ten Wärmewiderstand in einer schematischen Darstellung.  7 shows an influence of an alternation frequency on a transien th thermal resistance in a schematic representation.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels Description of the embodiment
Figur 1 zeigt eine Werkzeugmaschine 38 in einer schematischen Darstellung. Die Werkzeugmaschine 38 ist als eine Handwerkzeugmaschine ausgebildet. Die Werkzeugmaschine 38 ist als eine Bohrmaschine ausgebildet. Alternativ ist vor stellbar, dass die Werkzeugmaschine 38 als eine Kreissäge, als eine Stichsäge, als ein Winkelschleifer, als ein Rasenmäher, als ein Freischneider, als eine Kappsäge, als eine Tischkreissäge, als eine Bandsäge o. dgl. ausgebildet ist. Die Werkzeugmaschine 38 weist eine Gehäuseeinheit 40 auf. Die Werkzeugmaschi ne 38 weist einen Elektromotor 12 auf. Der Elektromotor 12 ist als ein Dreipha senmotor ausgebildet. Alternativ ist vorstellbar, dass der Elektromotor 12 als ein Zweiphasenmotor ausgebildet ist. Der Elektromotor 12 ist innerhalb der Gehäu seeinheit 40 angeordnet. Der Elektromotor 12 ist zu einem Antrieb eines Ein satzwerkzeugs 42 der Werkzeugmaschine 38 vorgesehen. Das Einsatzwerkzeug 42 ist als ein Bohrer ausgebildet. Das Einsatzwerkzeug 42 ist teilweise innerhalb eines Werkzeugfutters 44 der Werkzeugmaschine 38 angeordnet. Die Werk zeugmaschine 38 weist eine Bremsvorrichtung 10 für den Elektromotor 12 auf. Die Bremsvorrichtung 10 ist innerhalb der Gehäuseeinheit 40 der Werkzeugma schine 38 angeordnet. FIG. 1 shows a machine tool 38 in a schematic representation. The machine tool 38 is designed as a hand tool. The machine tool 38 is designed as a drill. Alternatively, it is conceivable that the machine tool 38 is formed as a circular saw, a jigsaw, an angle grinder, a lawn mower, a brush cutter, a chop saw, a table saw, a band saw or the like. The machine tool 38 has a housing unit 40. The Werkzeugmaschi ne 38 has an electric motor 12. The electric motor 12 is formed as a three-phase motor. Alternatively, it is conceivable that the electric motor 12 is designed as a two-phase motor. The electric motor 12 is arranged within the housin unit 40. The electric motor 12 is provided to drive a tool A 42 of the machine tool 38. The insert tool 42 is formed as a drill. The insert tool 42 is partially disposed within a tool chuck 44 of the machine tool 38. The work tool 38 has a braking device 10 for the electric motor 12. The brake device 10 is arranged inside the housing unit 40 of the machine tool 38.
Figur 2 zeigt die Bremsvorrichtung 10 mit ungeschaltenen Schaltelementen 16, 18, 20, 24, 26, 28 in einer schematischen Darstellung. Die Bremsvorrichtung 10 umfasst eine erste Schalteinheit 14. Die erste Schalteinheit 14 weist ein erstes Schaltelement 16 der ersten Schalteinheit 14, ein zweites Schaltelement 18 der ersten Schalteinheit 14 und ein drittes Schaltelement 20 der ersten Schalteinheit 14 auf. Die Bremsvorrichtung 10 umfasst eine zweite Schalteinheit 22. Die zweite Schalteinheit 22 weist ein erstes Schaltelement 24 der zweiten Schalteinheit 22, ein zweites Schaltelement 26 der zweiten Schalteinheit 22 und ein drittes Schalt element 28 der zweiten Schalteinheit 22 auf. Die erste Schalteinheit 14 und die zweite Schalteinheit 22 bilden eine elektrische Brückenschaltung. Die durch die erste Schalteinheit 14 und die zweite Schalteinheit 22 gebildete elektrische Brü ckenschaltung ist als eine B-6- Brücke ausgebildet. Alternativ ist denkbar, dass die durch die erste Schalteinheit 14 und die zweite Schalteinheit 22 gebildete elektrische Brückenschaltung als eine H-Brücke ausgebildet ist. Die erste Schalt einheit 14 und die zweite Schalteinheit 22 sind zu einer Stromversorgung elektrisch leitend mit dem Elektromotor 12 verbunden. Jedes der Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 und jedes der Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 ist jeweils mit einer Phase 32, 34, 36 des Elektromo tors 12 elektrisch leitend verbunden. Das erste Schaltelement 16 der ersten Schalteinheit 14 und das erste Schaltelement 24 der zweiten Schalteinheit 22 sind über eine erste elektrische Leitung 46 elektrisch leitend mit einer ersten Phase 32 des Elektromotors 12 verbunden. Das erste Schaltelement 16 der ers ten Schalteinheit 14 und das erste Schaltelement 24 der zweiten Schalteinheit 22 sind elektrisch in Reihe geschaltet und bilden ein erstes Schaltelementepaar.Figure 2 shows the braking device 10 with ungeschaltenen switching elements 16, 18, 20, 24, 26, 28 in a schematic representation. The braking device 10 comprises a first switching unit 14. The first switching unit 14 has a first switching element 16 of the first switching unit 14, a second switching element 18 of the first switching unit 14 and a third switching element 20 of the first switching unit 14. The braking device 10 includes a second switching unit 22. The second switching unit 22 has a first switching element 24 of the second switching unit 22, a second switching element 26 of the second switching unit 22 and a third switching element 28 of the second switching unit 22. The first switching unit 14 and the second switching unit 22 form an electrical bridge circuit. The electrical bridge circuit formed by the first switching unit 14 and the second switching unit 22 is formed as a B-6 bridge. Alternatively, it is conceivable that the electrical bridge circuit formed by the first switching unit 14 and the second switching unit 22 is formed as an H-bridge. The first switching unit 14 and the second switching unit 22 are electrically connected to a power supply to the electric motor 12. Each of the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and each of the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 is each electrically connected to a phase 32, 34, 36 of the electromobility sector 12. The first switching element 16 of the first switching unit 14 and the first switching element 24 of the second switching unit 22 are electrically conductively connected to a first phase 32 of the electric motor 12 via a first electrical line 46. The first switching element 16 of the first switching unit 14 and the first switching element 24 of the second switching unit 22 are electrically connected in series and form a first switching element pair.
Das zweite Schaltelement 18 der ersten Schalteinheit 14 und das zweite Schalt element 26 der zweiten Schalteinheit 22 sind über eine zweite elektrische Leitung 48 elektrisch leitend mit einer zweiten Phase 34 des Elektromotors 12 verbun den. Das zweite Schaltelement 18 der ersten Schalteinheit 14 und das zweite Schaltelement 26 der zweiten Schalteinheit 22 sind elektrisch in Reihe geschaltet und bilden ein zweites Schaltelementepaar. Das dritte Schaltelement 20 der ers ten Schalteinheit 14 und das dritte Schaltelement 28 der zweiten Schalteinheit 22 sind über eine dritte elektrische Leitung 50 elektrisch leitend mit einer dritten Phase 36 des Elektromotors 12 verbunden. Das dritte Schaltelement 20 der ers ten Schalteinheit 14 und das dritte Schaltelement 28 der zweiten Schalteinheit 22 sind elektrisch in Reihe geschaltet und bilden ein drittes Schaltelementepaar.The second switching element 18 of the first switching unit 14 and the second switching element 26 of the second switching unit 22 are electrically connected via a second electrical line 48 with a second phase 34 of the electric motor 12 to the. The second switching element 18 of the first switching unit 14 and the second switching element 26 of the second switching unit 22 are electrically connected in series and form a second switching element pair. The third switching element 20 of the first switching unit 14 and the third switching element 28 of the second switching unit 22 are electrically conductively connected to a third phase 36 of the electric motor 12 via a third electrical line 50. The third switching element 20 of the first switching unit 14 and the third switching element 28 of the second switching unit 22 are electrically connected in series and form a third pair of switching elements.
Das erste Schaltelementepaar, das zweite Schaltelementepaar und das dritte Schaltelementepaar sind elektrisch parallel zueinander geschaltet. The first switching element pair, the second switching element pair, and the third switching element pair are electrically connected in parallel with each other.
Die Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 und die Schaltelemen te 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 sind als Halbleiterschalter ausgebildet. Die Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 und die Schaltelemen te 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 sind als baugleiche Halbleiterschalter ausgebildet. Die Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 und die Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 sind als Bipolartransisto- ren ausgebildet. Alternativ ist denkbar, dass die Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 und die Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schaltein heit 22 als MOSFETs oder als IGBTs ausgebildet sind. Die Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 und die Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 sind zu einer Versorgung des Elektromotors 12 mit elektrischer Energie durch eine Energiequelle 52 schaltbar. Durch eine Schaltung der Schalt elemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 und der Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 ist der Elektromotor 12 elektrisch leitend mit der Energiequelle 52 verbindbar. Die Energiequelle 52 ist als ein Akkumulator aus gebildet. Alternativ ist vorstellbar, dass die Energiequelle 52 als eine Netzspan nungsquelle ausgebildet ist. The switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and the te Schaltelemen 24, 26, 28 of the second switching unit 22 are formed as a semiconductor switch. The switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and the te Schaltelemen 24, 26, 28 of the second switching unit 22 are formed as identical semiconductor switch. The switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 are designed as bipolar transistors. trained. Alternatively, it is conceivable that the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and the switching elements 24, 26, 28 of the second Schaltein unit 22 are formed as MOSFETs or as IGBTs. The switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 are switchable to a supply of the electric motor 12 with electrical energy by a power source 52. By a circuit of the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22, the electric motor 12 is electrically connected to the power source 52 connectable. The power source 52 is formed as an accumulator. Alternatively, it is conceivable that the power source 52 is formed as a power source voltage.
Die Bremsvorrichtung 10 weist eine Steuer- und/oder Regeleinheit 30 auf. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 ist als ein Mikrorechner ausgebildet. Alternativ ist vorstellbar, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 als ein ASIC ausgebil det ist. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 ist dazu vorgesehen, zu einer Kurz schlussbremsung des Elektromotors 12 alternierend alle Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 und alle Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 zu schalten. Die Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalt einheit 14 und die Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 sind in einem ungeschaltenen Zustand dargestellt. In dem ungeschaltenen Zustand wird ein elektrischer Stromfluss durch die Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 und die Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 unterbunden. In einem geschaltenen Zustand der Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 und der Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schaltein heit 22 ist ein elektrischer Stromfluss durch die Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 und die Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schaltein heit 22 möglich. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 ist über eine vierte elektri sche Leitung 54 elektrisch leitend mit einer ersten Gate- Elektrode 56 des ersten elektrischen Schaltelements 16 der ersten Schalteinheit 14 elektrisch leitend ver bunden. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 ist über eine fünfte elektrische Leitung 58 elektrisch leitend mit einer zweiten Gate- Elektrode 60 des zweiten elektrischen Schaltelements 18 der ersten Schalteinheit 14 elektrisch leitend ver bunden. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 ist über eine sechste elektrische Leitung 62 elektrisch leitend mit einer dritten Gate- Elektrode 64 des dritten elektrischen Schaltelements 20 der ersten Schalteinheit 14 elektrisch leitend ver bunden. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 ist über eine siebte elektrische Leitung 66 elektrisch leitend mit einer vierten Gate- Elektrode 68 des ersten elektrischen Schaltelements 24 der zweiten Schalteinheit 22 elektrisch leitend verbunden. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 ist über eine achte elektrische Leitung 70 elektrisch leitend mit einer fünften Gate- Elektrode 72 des zweiten elektrischen Schaltelements 26 der zweiten Schalteinheit 22 elektrisch leitend verbunden. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 ist über eine neunte elektrische Leitung 74 elektrisch leitend mit einer sechsten Gate- Elektrode 76 des dritten elektrischen Schaltelements 28 der zweiten Schalteinheit 22 elektrisch leitend verbunden. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 ist zu einer Schaltung der Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 und der Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 dazu vorgesehen, einen elektrischen Strom an die Gate- Elektroden 56, 60, 64 der Schaltelemente 16, 18, 20 der ers ten Schalteinheit 14 und an die Gate- Elektroden 68, 72, 76 der Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 anzulegen. The braking device 10 has a control and / or regulating unit 30. The control and / or regulating unit 30 is designed as a microcomputer. Alternatively, it is conceivable that the control and / or regulating unit 30 is ausgebil det as an ASIC. The control and / or regulating unit 30 is provided to switch to a short-circuit braking of the electric motor 12 alternately all switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and all switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22. The switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 are shown in an ungeschaltenen state. In the non-switched state, an electric current flow through the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 is prevented. In a switched state of the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and the switching elements 24, 26, 28 of the second Schaltein unit 22 is an electrical current flow through the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and the switching elements 24, 26th 28 of the second switching unit 22 is possible. The control and / or regulating unit 30 is electrically conductively connected via a fourth electrical line 54 to a first gate electrode 56 of the first electrical switching element 16 of the first switching unit 14 in an electrically conductive manner. The control and / or regulating unit 30 is electrically conductively connected via a fifth electrical line 58 to a second gate electrode 60 of the second electrical switching element 18 of the first switching unit 14 in an electrically conductive manner. The control and / or regulating unit 30 is electrically conductive via a sixth electrical line 62 with a third gate electrode 64 of the third electrical switching element 20 of the first switching unit 14 electrically conductively connected ver. The control and / or regulating unit 30 is electrically conductively connected via a seventh electrical line 66 to a fourth gate electrode 68 of the first electrical switching element 24 of the second switching unit 22. The control and / or regulating unit 30 is electrically conductively connected via an eighth electrical line 70 to a fifth gate electrode 72 of the second electrical switching element 26 of the second switching unit 22. The control and / or regulating unit 30 is electrically conductively connected via a ninth electrical line 74 to a sixth gate electrode 76 of the third electrical switching element 28 of the second switching unit 22. The control and / or regulating unit 30 is provided for switching the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 to supply an electric current to the gate electrodes 56, 60, 64 of the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and to the gate electrodes 68, 72, 76 of the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22.
Figur 3 zeigt die Bremsvorrichtung 10 mit geschaltenen Schaltelementen 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 in der schematischen Darstellung. Alle Schaltele mente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 sind durch die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 geschalten. Durch die geschaltenen Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 wird der Elektromotor 12 kurzgeschlossen. Es wirkt eine gegenelektromotorische Kraft, die einen ersten elektrischen Kurzschluss strom 78 durch die Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 bewirkt. Der Elektromotor 12 wird durch eine Kurzschlussbremsung mittels der ersten Schalteinheit 14 abgebremst. Der in Figur 3 gezeigte Zustand der Bremsvorrich tung 10 entspricht einem ersten Abschnitt 80 eines Bremszyklus. Ein zweiter Ab schnitt 82 des Bremszyklus findet zwischen zwei aufeinanderfolgenden elektri schen Kurzschlüssen des Elektromotors 12 statt. Die Steuer- und/oder Regelein heit 30 ist dazu vorgesehen, die erste Schalteinheit 14 und die zweite Schaltein heit 22 zwischen den zwei aufeinanderfolgenden Kurzschlüssen des Elektromo tors 12 in einen ungeschaltenen Zustand der Schalteinheiten 14, 22 zu schalten. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 ist dazu vorgesehen, zwischen zwei aufei nanderfolgenden elektrischen Kurzschlüssen des Elektromotors 12 alle Schalt elemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 und alle Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 in den ungeschaltenen Zustand der Schaltele mente 16, 18, 20, 24, 26, 28 zu schalten (vgl. Figur 2). Eine Kommutierung des Elektromotors 12 erfolgt in dem ungeschaltenen Zustand der Schalteinheiten 14, 22 über nicht weiter dargestellte Dioden. Ein elektrischer Stromfluss ist zwischen zwei elektrischen Kurzschlüssen nach der Kommutierung unterbunden. Eine Zeitdauer, in der sich die Schalteinheiten 14, 22 zwischen zwei elektrischen Kurzschlüssen des Elektromotors 12 in dem ungeschaltenen Zustand befinden, ist kürzer als eine Zeitdauer eines elektrischen Kurzschlusses des Elektromotors 12. Figure 3 shows the braking device 10 with switched switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 in the schematic representation. All elements Schalele 16, 18, 20 of the first switching unit 14 are connected by the control and / or regulating unit 30. By the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14, the electric motor 12 is short-circuited. It acts a counter electromotive force that causes a first electrical short-circuit current 78 through the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14. The electric motor 12 is braked by a short-circuit braking by means of the first switching unit 14. The state of the Bremsvorrich device 10 shown in Figure 3 corresponds to a first portion 80 of a braking cycle. A second cut from 82 of the brake cycle takes place between two consecutive electrical short-circuits of the electric motor 12. The control and / or Regelein unit 30 is provided to switch the first switching unit 14 and the second Schaltein unit 22 between the two consecutive shorts of the electromobility sector 12 in an unswitched state of the switching units 14, 22. The control and / or regulating unit 30 is provided for switching between two aufei successive electrical short circuits of the electric motor 12 all switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and all switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 in the unswitched state of the Schaltele elements 16, 18, 20, 24, 26, 28 to switch (see Figure 2). A commutation of the electric motor 12 takes place in the unswitched state of the switching units 14, 22 via diodes not shown. An electric current flow is prevented between two electrical short circuits after the commutation. A period of time in which the switching units 14, 22 between two electrical short circuits of the electric motor 12 are in the non-switched state is shorter than a time duration of an electrical short circuit of the electric motor 12.
Figur 4 zeigt die Bremsvorrichtung 10 mit geschaltenen Schaltelementen 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 in der schematischen Darstellung. Alle Schalt elemente 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 sind durch die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 geschalten. Durch die geschaltenen Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 wird der Elektromotor 12 kurzgeschlossen. Es wirkt eine gegenelektromotorische Kraft, die einen zweiten elektrischen Kurzschluss strom 84 durch die Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 be wirkt. Der Elektromotor 12 wird durch eine Kurzschlussbremsung mittels der zweiten Schalteinheit 22 abgebremst. Der in Figur 4 gezeigte Zustand der Bremsvorrichtung 10 entspricht einem dritten Abschnitt 86 des Bremszyklus. Ein sich an den dritten Abschnitt 86 des Bremszyklus anschließender vierter Ab schnitt 88 des Bremszyklus entspricht dem zweiten Abschnitt 82 des Bremszyk lus. Figure 4 shows the braking device 10 with switched switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 in the schematic representation. All switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 are connected by the control and / or regulating unit 30. By the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22, the electric motor 12 is short-circuited. It acts a counter electromotive force, the current through a second electrical short 84 by the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 acts be. The electric motor 12 is braked by a short-circuit braking by means of the second switching unit 22. The state of the brake device 10 shown in FIG. 4 corresponds to a third section 86 of the brake cycle. A subsequent to the third portion 86 of the braking cycle fourth section 88 of the braking cycle corresponds to the second portion 82 of the Bremszyk lus.
Figur 5 zeigt den Bremszyklus in einer schematischen Darstellung. Dargestellt ist ein erstes Diagramm 90 mit einer ersten Abszissenachse 92 und einer ersten Ordinatenachse 94. Auf der ersten Abszissenachse 92 ist eine Zeitdauer ange tragen. Auf der ersten Ordinatenachse 94 ist ein Schaltzustand der Schaltele mente 16, 18, 20, 24, 26, 28 angetragen. Auf einem positiven Teil 96 der ersten Ordinatenachse 94 ist der Schaltzustand der Schaltelemente 16, 18, 20 der ers ten Schalteinheit 14 angetragen. Auf einem negativen Teil 98 der ersten Ordina tenachse 94 ist der Schaltzustand der Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 angetragen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 ist dazu vor gesehen, eine Zeitdauer eines Bremszyklus, während dem die erste Schaltein heit 14 und die zweite Schalteinheit 22 den Elektromotor 12 jeweils einmal kurz- schließen, einzustellen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 ist dazu vorgese hen, die erste Schalteinheit 14 und die zweite Schalteinheit 22 derart zu steuern und/oder zu regeln, dass die erste Schalteinheit 14 und die zweite Schalteinheit 22 den Elektromotor 12 während eines Bremszyklus eine gleiche Zeitdauer lang kurzschließen. Eine Zeitdauer des ersten Abschnitts 80 des Bremszyklus, in dem alle Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 geschalten sind, ent spricht einer Zeitdauer des dritten Abschnitts 86 des Bremszyklus, in dem alle Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 geschalten sind. Eine Zeitdauer des zweiten Abschnitts 82 des Bremszyklus entspricht einer Zeitdauer des vierten Abschnitts 88 des Bremszyklus. Im zweiten Abschnitt 82 des Bremszyklus und im vierten Abschnitt 88 des Bremszyklus befinden sich die ers te Schalteinheit 14 und die zweite Schalteinheit 22 in dem ungeschaltenen Zu stand. Im zweiten Abschnitt 82 des Bremszyklus und im vierten Abschnitt 88 des Bremszyklus schaltet die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 alle Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 und alle Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 in den ungeschaltenen Zustand. FIG. 5 shows the braking cycle in a schematic representation. Shown is a first diagram 90 with a first axis of abscissa 92 and a first ordinate axis 94. On the first abscissa axis 92 is a period of time wear. On the first ordinate axis 94, a switching state of the elements Schalele 16, 18, 20, 24, 26, 28 is applied. On a positive part 96 of the first ordinate axis 94, the switching state of the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 is applied. On a negative part 98 of the first ordina tenachse 94, the switching state of the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 is applied. The control and / or regulating unit 30 is seen before, a period of a braking cycle during which the first switching unit 14 and the second switching unit 22, the electric motor 12 each once short-. close, stop. The control and / or regulating unit 30 is intended to control and / or regulate the first switching unit 14 and the second switching unit 22 in such a way that the first switching unit 14 and the second switching unit 22 have the electric motor 12 during a braking cycle for an equal period of time long short circuit. A time duration of the first portion 80 of the braking cycle, in which all the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 are switched, ent speaks a time duration of the third portion 86 of the braking cycle in which all the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 switched are. A duration of the second portion 82 of the braking cycle corresponds to a duration of the fourth portion 88 of the braking cycle. In the second section 82 of the braking cycle and in the fourth section 88 of the braking cycle, the first switching unit 14 and the second switching unit 22 are in the unswitched state. In the second section 82 of the braking cycle and in the fourth section 88 of the braking cycle, the control and / or regulating unit 30 switches all switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and all switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 to the unswitched state.
Figur 6 zeigt einen weiteren Bremszyklus in der schematischen Darstellung. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 ist dazu vorgesehen, die erste Schalteinheit 14 und die zweite Schalteinheit 22 derart zu steuern und/oder zu regeln, dass die erste Schalteinheit 14 und die zweite Schalteinheit 22 den Elektromotor 12 wäh rend des weiteren Bremszyklus verschiedene Zeitdauern lang kurzschließen.FIG. 6 shows a further braking cycle in the schematic illustration. The control and / or regulating unit 30 is provided to control and / or regulate the first switching unit 14 and the second switching unit 22 such that the first switching unit 14 and the second switching unit 22 drive the electric motor 12 during the further braking cycle for different periods of time long short circuit.
Eine Zeitdauer des ersten Abschnitts 80 des weiteren Bremszyklus, in dem alle Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 geschalten sind, ist länger als eine Zeitdauer des dritten Abschnitts 86 des weiteren Bremszyklus, in dem alle Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 geschalten sind. Die Zeitdauer des ersten Abschnitts 80 des weiteren Bremszyklus, in dem alle Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 geschalten sind, ist dop pelt so lang wie die Zeitdauer des dritten Abschnitts 86 des weiteren Bremszyk lus, in dem alle Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 geschal ten sind. Eine Zeitdauer des zweiten Abschnitts 82 des weiteren Bremszyklus entspricht einer Zeitdauer des vierten Abschnitts 88 des weiteren Bremszyklus.A time duration of the first portion 80 of the further braking cycle, in which all the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 are switched, is longer than a time duration of the third portion 86 of the further braking cycle, in which all the switching elements 24, 26, 28 of the second Switching unit 22 are connected. The duration of the first portion 80 of the further braking cycle, in which all the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 are switched, dop is twice as long as the duration of the third portion 86 of the further Bremszyk lus, in which all the switching elements 24, 26th , 28 of the second switching unit 22 are geschal th. A time duration of the second portion 82 of the further braking cycle corresponds to a time duration of the fourth portion 88 of the further braking cycle.
Im zweiten Abschnitt 82 des weiteren Bremszyklus und im vierten Abschnitt 88 des weiteren Bremszyklus befinden sich die erste Schalteinheit 14 und die zweite Schalteinheit 22 in dem ungeschaltenen Zustand. Im zweiten Abschnitt 82 des weiteren Bremszyklus und im vierten Abschnitt 88 des weiteren Bremszyklus schaltet die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 alle Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 und alle Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schalt einheit 22 in den ungeschaltenen Zustand. In the second section 82 of the further braking cycle and in the fourth section 88 of the further braking cycle, the first switching unit 14 and the second switching unit 22 are in the non-switched state. In the second section 82 of further braking cycle and in the fourth section 88 of the further braking cycle, the control and / or regulating unit 30 switches all switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and all switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 in the unswitched state.
Figur 7 zeigt einen Einfluss einer Alternierungsfrequenz der elektrischen Kurz schlüsse auf einen transienten Wärmewiderstand der Schaltelemente 16, 18, 20, 24, 26, 28. Dargestellt ist ein zweites Diagramm 100 mit einer zweiten Abszis senachse 102 und einer zweiten Ordinatenachse 104. Das zweite Diagramm 100 ist doppellogarithmisch ausgebildet. Auf der zweiten Abszissenachse 102 ist eine Schaltungsdauer der Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 bzw. der Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 angetragen. Die Schaltungsdauer der Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 bzw. der Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schalteinheit 22 entspricht im Wesent lichen einer inversen Alternierungsfrequenz der elektrischen Kurzschlüsse. Auf der zweiten Ordinatenachse 104 ist der transiente Wärmewiderstand der Schalt elemente 16, 18, 20, 24, 26, 28 als ein Wärmewiderstand zwischen Chips und Gehäusen der Schaltelemente 16, 18, 20, 24, 26, 28 angetragen. Die Steuer- und/oder Regeleinheit 30 ist dazu vorgesehen, die Alternierungsfrequenz der elektrischen Kurzschlüsse einzustellen. Der transiente Wärmewiderstand der Schaltelemente 16, 18, 20, 24, 26, 28 ist abhängig von der Alternierungsfrequenz der elektrischen Kurzschlüsse. Je höher die Alternierungsfrequenz der elektri schen Kurzschlüsse ist, desto niedriger ist der transiente Wärmewiderstand der Schaltelemente 16, 18, 20, 24, 26, 28. Der transiente Wärmewiderstand der Schaltelemente 16, 18, 20, 24, 26, 28 ist an einem ersten Punkt 106, welcher einer Alternierungsfrequenz von 1 kHz entspricht, höher als ein einem zweiten Punkt 108, welcher einer Alternierungsfrequenz von 10 kHz entspricht. Der tran siente Wärmewiderstand der Schaltelemente 16, 18, 20, 24, 26, 28 ist an dem ersten Punkt 106, welcher einer Alternierungsfrequenz von 1 kHz entspricht, doppelt so hoch wie an dem zweiten Punkt 108, welcher einer Alternierungsfre quenz von 10 kHz entspricht. Figure 7 shows an influence of an alternation frequency of the electrical short circuits on a transient thermal resistance of the switching elements 16, 18, 20, 24, 26, 28. Shown is a second diagram 100 with a second Abszis senachse 102 and a second ordinate axis 104. The second diagram 100 is formed double logarithmic. On the second abscissa axis 102, a circuit duration of the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and of the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 is plotted. The circuit duration of the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and the switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 corresponds in wesent union an inverse alternation frequency of the electrical short circuits. On the second ordinate axis 104, the transient thermal resistance of the switching elements 16, 18, 20, 24, 26, 28 as a thermal resistance between chips and housings of the switching elements 16, 18, 20, 24, 26, 28 is applied. The control and / or regulating unit 30 is provided to adjust the alternation frequency of the electrical short circuits. The transient thermal resistance of the switching elements 16, 18, 20, 24, 26, 28 is dependent on the alternating frequency of the electrical short circuits. The higher the frequency of alternation of the electrical short circuits, the lower the transient thermal resistance of the switching elements 16, 18, 20, 24, 26, 28. The transient thermal resistance of the switching elements 16, 18, 20, 24, 26, 28 is at a first Point 106, which corresponds to an alternation frequency of 1 kHz, higher than a second point 108, which corresponds to an alternation frequency of 10 kHz. The trans siente thermal resistance of the switching elements 16, 18, 20, 24, 26, 28 is at the first point 106, which corresponds to an alternation frequency of 1 kHz, twice as high as at the second point 108, which corresponds to a frequency of 10 kHz Alternierungsfre ,
Im Folgenden wird ein Verfahren zu einem Betrieb der Bremsvorrichtung 10 be schrieben. In zumindest einem Verfahrensschritt werden zu einer Kurzschluss bremsung des Elektromotors 12 alternierend alle Schaltelemente 16, 18, 20 der ersten Schalteinheit 14 und alle Schaltelemente 24, 26, 28 der zweiten Schalt einheit 22 geschalten. Hinsichtlich weiterer Verfahrensschritte des Verfahrens zum Betrieb der Bremsvorrichtung 10 darf auf die vorhergehende Beschreibung der Bremsvorrichtung 10 verwiesen werden, da diese Beschreibung analog auch auf das Verfahren zu lesen ist und somit alle Merkmale hinsichtlich der Brems vorrichtung 10 auch in Bezug auf das Verfahren zum Betrieb der Bremsvorrich tung 10 als offenbart gelten. Hereinafter, a method for an operation of the braking device 10 will be described. In at least one method step to a short-circuit braking of the electric motor 12 alternately all the switching elements 16, 18, 20 of the first switching unit 14 and all switching elements 24, 26, 28 of the second switching unit 22 switched. With regard to further method steps of the method for operating the braking device 10 may be made to the preceding description of the braking device 10, as this description is analogous to read on the process and thus all the features with respect to the braking device 10 also in relation to the method of operation of Bremsvorrich device 10 are considered to be disclosed.

Claims

Ansprüche claims
1. Bremsvorrichtung für einen Elektromotor (12) mit zumindest einer ersten Schalteinheit (14), die zumindest zwei Schaltelemente (16, 18, 20) auf weist, und mit zumindest einer zweiten Schalteinheit (22), die zumindest zwei Schaltelemente (24, 26, 28) aufweist, wobei die erste Schalteinheit (14) und die zweite Schalteinheit (22) zumindest zu einer Stromversorgung elektrisch leitend mit dem Elektromotor (12) verbunden sind, gekennzeichnet durch zumindest eine Steuer- und/oder Regeleinheit (30), welche dazu vorgesehen ist, zu einer Kurzschlussbremsung des Elektromotors (12) alternierend alle Schaltelemente (16, 18, 20) der ersten Schalteinheit (14) und alle Schaltelemente (24, 26, 28) der zweiten Schalteinheit (22) zu schalten. 1. Braking device for an electric motor (12) with at least one first switching unit (14), the at least two switching elements (16, 18, 20) has, and with at least one second switching unit (22), the at least two switching elements (24, 26 , 28), wherein the first switching unit (14) and the second switching unit (22) are electrically conductively connected at least to a power supply to the electric motor (12), characterized by at least one control and / or regulating unit (30), which is provided to switch to a short-circuit braking of the electric motor (12) alternately all switching elements (16, 18, 20) of the first switching unit (14) and all switching elements (24, 26, 28) of the second switching unit (22).
2. Bremsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Schaltelemente (16, 18, 20) der ersten Schalteinheit (14) und jedes der Schaltelemente (24, 26, 28) der zweiten Schalteinheit (22) jeweils mit einer Phase (32, 34, 36) des Elektromotors (12) elektrisch leitend verbunden ist. 2. Braking device according to claim 1, characterized in that each of the switching elements (16, 18, 20) of the first switching unit (14) and each of the switching elements (24, 26, 28) of the second switching unit (22) each having a phase (32 , 34, 36) of the electric motor (12) is electrically conductively connected.
3. Bremsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (16, 18, 20) der ersten Schalteinheit (14) und die Schalt elemente (24, 26, 28) der zweiten Schalteinheit (22) als Halbleiterschalter ausgebildet sind. 3. Braking device according to claim 2, characterized in that the switching elements (16, 18, 20) of the first switching unit (14) and the switching elements (24, 26, 28) of the second switching unit (22) are formed as a semiconductor switch.
4. Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (30) dazu vorge sehen ist, die erste Schalteinheit (14) und die zweite Schalteinheit (22) zwi schen zwei aufeinanderfolgenden elektrischen Kurzschlüssen des Elektro motors (12) in einen ungeschaltenen Zustand der Schalteinheiten (14, 22) zu schalten. 4. Braking device according to one of the preceding claims, characterized in that the control and / or regulating unit (30) is seen to pre, the first switching unit (14) and the second switching unit (22) between tween two successive electrical short circuits of the electric motor (12) in an unswitched state of the switching units (14, 22) to switch.
5. Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (30) dazu vorge sehen ist, eine Alternierungsfrequenz der elektrischen Kurzschlüsse einzu stellen. 5. Braking device according to one of the preceding claims, characterized in that the control and / or regulating unit (30) is provided to provide an alternation frequency of the electrical short circuits einzu.
6. Bremsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (30) dazu vorge sehen ist, eine Zeitdauer eines Bremszyklus, während dem die erste Schalteinheit (14) und die zweite Schalteinheit (22) den Elektromotor (12) jeweils einmal kurzschließen, einzustellen. 6. Braking device according to one of the preceding claims, characterized in that the control and / or regulating unit (30) is provided to see a period of a braking cycle, during which the first switching unit (14) and the second switching unit (22) the electric motor (12) short-circuit once, adjust.
7. Bremsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (30) dazu vorgesehen ist, die erste Schalt einheit (14) und die zweite Schalteinheit (22) derart zu steuern und/oder zu regeln, dass die erste Schalteinheit (14) und die zweite Schalteinheit (22) den Elektromotor (12) während eines Bremszyklus eine gleiche Zeitdauer lang kurzschließen. 7. Braking device according to claim 6, characterized in that the control and / or regulating unit (30) is provided to control the first switching unit (14) and the second switching unit (22) such and / or to regulate that the first switching unit (14) and the second switching unit (22) short circuit the electric motor (12) during a braking cycle for an equal period of time.
8. Bremsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuer- und/oder Regeleinheit (30) dazu vorgesehen ist, die erste Schalteinheit (14) und die zweite Schalteinheit (22) derart zu steuern und/oder zu regeln, dass die erste Schalteinheit (14) und die zweite Schalt einheit (22) den Elektromotor (12) während eines Bremszyklus verschiede ne Zeitdauern lang kurzschließen. 8. Braking device according to claim 6 or 7, characterized in that the control and / or regulating unit (30) is provided to control the first switching unit (14) and the second switching unit (22) such and / or to regulate that the first switching unit (14) and the second switching unit (22) short-circuiting the electric motor (12) during a braking cycle for various periods of time.
9. Verfahren zu einem Betrieb einer Bremsvorrichtung, insbesondere einer Bremsvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu einer Kurzschlussbremsung eines Elektromotors (12) alternierend alle Schaltelemente (16, 18, 20) einer ers ten Schalteinheit (14) und alle Schaltelemente (24, 26, 28) einer zweiten Schalteinheit (22) geschalten werden. 9. A method for operating a brake device, in particular a brake device (10) according to one of the preceding claims, characterized in that to a short-circuit braking of an electric motor (12) alternately all the switching elements (16, 18, 20) of a first switching unit Ers th (14) and all switching elements (24, 26, 28) of a second switching unit (22) are switched.
10. Werkzeugmaschine mit zumindest einem Elektromotor (12) und mit zumin dest einer Bremsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8. 10. Machine tool with at least one electric motor (12) and with at least one braking device (10) according to one of claims 1 to 8.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20240030844A1 (en) * 2020-11-16 2024-01-25 Bosch Power Tools (China) Co., Ltd. Electric Tool and Three-Phase Electric Motor Control Device and Method Thereof
EP4292211A1 (en) * 2021-02-10 2023-12-20 Techtronic Cordless GP Device and method for motor braking

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0920119A1 (en) * 1997-11-25 1999-06-02 Kollmorgen Corporation Dynamic braking system for electric motors
US20090309527A1 (en) * 2008-06-16 2009-12-17 General Electric Company Method and system for dynamic motor braking
EP2433757A2 (en) * 2010-09-28 2012-03-28 Black & Decker Inc. Method and system for electronic braking of a motor
DE102014016822A1 (en) 2013-11-18 2015-05-21 Makita Corporation Braking device for an electric power tool
DE112014003296T5 (en) * 2013-07-18 2016-04-21 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Washing machine
US20170234484A1 (en) * 2016-02-12 2017-08-17 Black & Decker Inc. Electronic braking for a power tool having a brushless motor
EP3267574A1 (en) * 2016-07-06 2018-01-10 Black & Decker Inc. High power tool controls

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010062334A1 (en) * 2010-12-02 2012-06-06 Robert Bosch Gmbh Method and device for operating an inverter-controlled electric machine in the event of a fault
JP2016158464A (en) * 2015-02-26 2016-09-01 ミネベア株式会社 Brushless motor drive control device and drive control method

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0920119A1 (en) * 1997-11-25 1999-06-02 Kollmorgen Corporation Dynamic braking system for electric motors
US20090309527A1 (en) * 2008-06-16 2009-12-17 General Electric Company Method and system for dynamic motor braking
EP2433757A2 (en) * 2010-09-28 2012-03-28 Black & Decker Inc. Method and system for electronic braking of a motor
DE112014003296T5 (en) * 2013-07-18 2016-04-21 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Washing machine
DE102014016822A1 (en) 2013-11-18 2015-05-21 Makita Corporation Braking device for an electric power tool
US20170234484A1 (en) * 2016-02-12 2017-08-17 Black & Decker Inc. Electronic braking for a power tool having a brushless motor
EP3267574A1 (en) * 2016-07-06 2018-01-10 Black & Decker Inc. High power tool controls

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M. RAKESH ET AL: "Different Braking Techniques Employed to a Brushless DC Motor Drive used in Locomotives", INTERNATIONAL ELECTRICAL ENGINEERING JOURNAL (IEEJ), vol. 3, no. 2, 1 January 2012 (2012-01-01), pages 784 - 790, XP055420682 *

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