專利名稱：用于通用電動機的電動力的制動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種按權利要求1所述的用于通用電動機的電動力的制動裝置以及一種按權利要求15所述的用于制動通用電動機的方法。
背景技術：
電動力的制動裝置以不同的設計為人所知。文獻DE 38 25 835 Al描述了一種用于串勵電動機的電氣的制動裝置，該電氣的制動裝置具有激磁繞組以及電樞并且具有設有相位控制機構的開關裝置，其中在制動運行的過程中從電網中給激磁繞組供電并且使電樞短路。所述制動裝置確定用于離心機，由此制動轉矩應該在整個轉速范圍內保持恒定。 所述制動轉矩由依賴于轉速的控制機構來控制，其中在所述電動機的勵磁繞組中產生電流，該電流相對于電動機的轉速具有相反的比例關系。此外還有一個制動電阻在制動運行的過程中與所述電樞串聯(lián)。文獻DE 102 34 397 Al描述了一種受到制動的串勵電動機和一種用于使該串勵電動機制動的方法，根據(jù)該方法所述串勵電動機在電動機運行中作為傳統(tǒng)的串勵電動機來運行，其中用于轉換為制動運行的機構允許跨接所述電樞并且允許通過供電電壓對激磁繞組進行他勵，使得電動機為進行制動而作為他勵的直流發(fā)電機來運行。文獻DE 199 32 742 Cl示出了另一種制動裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明的任務是，提供一種得到改進的電動力的制動裝置以及一種得到改進的用于使電動機制動的尤其用于通用電動機的方法。本發(fā)明的任務通過按權利要求1所述的電動力的制動裝置以及按權利要求15所述的方法得到解決。所述制動裝置及方法的優(yōu)點在于，實現(xiàn)了電樞的得到改進的制動，利用這種制動電氣的觸點得到了保護。這通過以下方式得到實現(xiàn)，即制動電流的頻率在制動運行的開始階段中比在制動運行的另一個階段中高。通過這種方式來實現(xiàn)電樞的平緩且快速的制動。優(yōu)選在所述制動運行的開始階段中向所述激磁繞組供應電力網的頻率的交流電壓。在緊接著的另一個階段中，向所述激磁繞組供應交流電壓，該交流電壓具有比開始階段的交流電壓小的頻率。在從屬權利要求中說明了所述用于進行制動的電動力的制動裝置或者說方法的有利的改進方案。本發(fā)明的優(yōu)點還在于，在沒有所述激磁繞組或者電樞的轉換極性的情況下以良好的電刷壽命來實現(xiàn)通用電動機的平穩(wěn)的快速制動。所述電樞在制動運行的過程中短路并且所述激磁繞組通過專門的觸發(fā)在制動運行的過程中從電網也就是電力網中得到激勵。平穩(wěn)的快速制動借助于簡單的開關操作和特殊的控制方法來實現(xiàn)，由此可以以低廉的成本來制造所述電動力的制動裝置。
此外，本發(fā)明具有這樣的優(yōu)點，即減小所述電樞的集電器上的電刷火花，由此在集電器上降低或者說禁止升高的電弧的有害的形成。在所述制動裝置的一種改進方案中，所述制動裝置具有一個裝置，該裝置設計成， 用于在另一個階段中向所述激磁繞組供應由分別多個具有相同極性的電壓脈沖構成的半波包，其中電壓脈沖的極性從半波包到半波包地轉換。由此以簡單的方式以比電網頻率小的頻率向所述激磁繞組供應交流電壓。在另一種實施方式中，所述裝置構造用于在沒有電流限制的情況下將所述至少第一半波包的電壓脈沖加載到所述激磁繞組上。通過這種方式實現(xiàn)所述制動裝置的成本低廉的構造。在另一種實施方式中，所述裝置設計成，取決于預先設定的參數(shù)來控制所述半波包的電壓脈沖的電流。通過這種方式來實現(xiàn)得到改進的制動效果。尤其作為參數(shù)可以使用預先設定的流經所述激磁繞組的電流和/或電動機的預先設定的轉速。在另一種實施方式中，所述裝置設計成，用于以在時間上先后相隨的電壓脈沖從電壓脈沖到電壓脈沖地降低至少一個半波包中的電壓脈沖的電流。通過這種方式在制動運行結束時實現(xiàn)快速的制動，而沒有使電樞的觸點承受太多負荷。在另一種實施方式中，所述裝置設計成，用于在制動運行的開始階段中借助于電流額定值曲線尤其用相位截止角曲線來控制或者調節(jié)流經所述激磁繞組的電流。通過這種方式使電流精確地與所期望的電流額定值曲線相匹配。借助于相位截止角曲線來影響電流額定值，這代表著一種簡單且成本低廉的實施方法(Umsetzimg)。在另一種實施方式中，所述裝置設計成，用于如此實施從電動機運行到制動運行的轉換，從而在轉換過程中進行電網的交流電壓的過零點，使得制動運行的第一半波具有和電動機運行的最后一個半波相反的極性。通過這種方式額外地限制觸點的磨損。在另一種實施方式中，所述裝置設計成，用于在進行先后相隨的制動運行時更換所述制動運行的第一半波的極性。該措施也降低了集電器的電刷的負荷。在另一種實施方式中，所述裝置設計成，用于在制動運行的開始階段中調節(jié)至少兩個具有不同強度的流經激磁繞組的電流的區(qū)段。通過這種方式來實現(xiàn)電樞的平穩(wěn)的制動。在另一種實施方式中，所述裝置設計成，用于在所述開始階段的第一區(qū)段中調節(jié)隨時間略微上升的流經激磁繞組的電流，用于在接下來的第二區(qū)段中調節(jié)隨時間以與所述第一區(qū)段相比更大的幅度上升的流經激磁繞組的電流，用于在所述開始階段的接下來的第三區(qū)段中調節(jié)以與所述第二區(qū)段相比更大的幅度上升的流經激磁繞組的電流，用于優(yōu)選實現(xiàn)電樞的直線下降的轉速曲線。試驗已經表明，借助于這種處理方式實現(xiàn)了馬達的平穩(wěn)的制動。在另一種實施方式中，所述裝置為了識別電動機運行或者制動運行而通過識別連接與轉換元件相連接。借助于所述識別連接，能夠在電樞與激磁繞組之間以及電樞和/或激磁繞組與電網之間建立或者中斷導電的連接。借助于所述識別連接，所述裝置能夠可靠地識別電動機運行或制動運行。在另一種實施方式中，所述裝置具有至少一個開關尤其是轉換元件，利用所述開關能夠建立或者中斷電樞的接頭之間和/或電樞與激磁繞組之間和/或電樞和/或激磁繞組與電網的接頭之間的導電連接，以從電動機運行轉換為制動運行，其中所述開關具有電網的交流電壓的至少一個半波的轉換延時。通過這種方式可以在電動機運行與制動運行之間進行安全而可靠的轉換。在另一種實施方式中，所述裝置具有控制電子裝置，其中所述控制電子裝置通過識別接頭在電動機運行的過程中通過轉換元件直接與電網接頭相連接，或者通過轉換元件和激磁繞組與電網接頭相連接，其中所述電樞在從電動機運行轉換為制動運行之后通過兩個轉換元件在兩側與電網分開并且其中在結束制動運行之后所述激磁繞組通過另一個開關與電網分開。通過這種方式，能夠在電動機運行、制動運行與電動機從電網上的最終分開之間進行安全而可靠的轉換。在另一種實施方式中，為電樞的兩側的機械的分開設置了另外三個開關，其中第一開關在電動機運行的過程中通過第一轉換開關與通用電動機串聯(lián)，其中第二開關在制動運行的過程中通過第二轉換開關與激磁繞組串聯(lián)，并且其中第三開關連接在所述電樞的接頭之間的短路橋接中。所述開關比如能夠設計成可控制的電流開關比如三端雙向可控硅開關或者其它類型的可控制的開關的形式。所述開關由所述控制電子裝置來操作。


下面借助于附圖對本發(fā)明進行詳細解釋。其中
圖1到圖4是用于通用電動機的電動力的制動裝置的開關裝置， 圖5到圖10是在制動運行的過程中關于激磁繞組中的電流-電壓曲線的象征性的圖解的示意圖、圖表和圖樣，
圖11到圖13是所述制動裝置的其它開關裝置。
具體實施例方式配備了危險的工具的手工電動工具比如手持式圓鋸機和角磨機迄今都用機械的制動器或者用電子的制動裝置來制動。機械的制動器尤其具有這樣的缺點，即這樣的制動器經受了不微小的磨損，并且其因此需要保養(yǎng)，并且對于迄今已知的電子的制動裝置來說一個巨大的缺點在于，對于通常使用的通用電動機來說電刷和集電器在制動運行的過程中經受了很高的磨損。圖1到4分別示出了用于通用電動機的開關裝置，利用該開關裝置能夠實施依賴于電網的短路制動，而電刷不會經受值得一提的磨損。圖1示出了一種開關裝置，對于該開關裝置來說電網的第一電網接頭50通往第一轉換元件Sl的電動機運行觸點a，并且電樞1的第一接頭60與所述第一轉換元件Sl相連接，并且所述電樞1的第二接頭61與激磁繞組2的第一接頭相連接，并且將開關以三端雙向可控硅開關3的形式連接在所述激磁繞組的第二接頭與第二電網接頭51之間。所述電樞1的第二接頭61和所述激磁繞組2的第一接頭70與第二轉換元件S2的制動運行觸點 b并且與所述第一轉換元件Sl的制動運行觸點c相連接，其中所述第二轉換元件S2通過橋接4與所述第一轉換元件Sl的電動機運行觸點a相連接。所述制動運行觸點c通過另一條電線80與電樞1和激磁繞組2的連接線相連接。所述第二轉換元件S2的識別觸點d通過線路6與控制電子裝置5相連接。所述比如通過開關或者按鈕來操縱的轉換元件Si、 S2優(yōu)選擁有電網的交流電壓的一個半波的時間的轉換延時，以便保證安全地從電動機運行轉換為制動運行。所述電樞1在這里在一側與所述激磁繞組2串聯(lián)。所述電樞也能夠連接在所述激磁繞組的兩個繞組之間，其中第二激磁繞組部分2’直接與所述第一電網接頭50相連接。對于所調節(jié)的制動運行來說，設置了布置在所述三端雙向可控硅開關3與所述第二電網接頭之間的分流電阻7，并且對于所述電子的裝置失靈的情況來說保險裝置8可以在制動運行的過程中與所述激磁繞組2串聯(lián)連接。圖1的開關裝置也可以僅僅設有所述第二轉換元件S2，其中通用電動機在一側直接與電網相連接，并且因此不需要所述第一轉換元件Si。出于安全原因，所述保險裝置8與通用電動機串聯(lián)連接。所述電動力的制動裝置的作用原理如下。如果要開始電動機運行，那就如此操縱與所述轉換開關處于有效連接之中的設備開關，使得所述第一轉換元件Si朝電動機運行觸點a閉合并且使所述第二轉換元件S2朝識別觸點d閉合。在所述轉換元件的這種開關位置中，激活所述用于電動機運行的通用電動機并且優(yōu)選通過軟起動來起動，所述軟起動由所述控制電子裝置5通過三端雙向可控硅開關3來控制。所述控制電子裝置5具有比如是控制器的程序，利用所述程序來控制電動機運行和制動運行。如果通過對設備開關的操縱來斷開電動機，那么所述第一轉換元件Sl就朝制動運行觸點c閉合，并且所述第二轉換元件S2就朝制動運行觸點b閉合。所述激磁繞組2的第二接頭71現(xiàn)在直接通過所述三端雙向可控硅開關3與所述第二電網接頭51相連接，并且所述電樞1通過所述第一轉換元件Sl的制動運行觸點c以及通過所述線路80而短路。 所述第二轉換元件S2的識別觸點d的斷開借助于所述控制電子裝置5的控制器來識別并且激活用于制動運行的程序，由此所述控制電子裝置5如此觸發(fā)所述三端雙向可控硅開關 3，使得在強度方面預先設定的電流流過所述激磁繞組2。也能夠替代三端雙向可控硅開關 3而設置其它類型的可控制的開關。通過在定子上加載的磁場，相應地激發(fā)旋轉的短路的電樞1。就這樣借助于所述控制電子裝置5來向所述激磁繞組2加載電壓，由此產生微小的電刷火花并且實現(xiàn)了有效的制動。為此相應的用于電壓的時間過程供所述控制電子裝置5所用。所述電壓由電網50、51的電網電壓來產生。如果應該用具有非遲延的轉換元件的設備開關來安全地從電動機運行轉換為制動運行，并且在這種情況下應該使所述電樞在兩側在機械方面與電網分開，那么為此需要三個能夠控制的開關，比如三端雙向可控硅開關。圖2示出了一種這樣的解決方案。第一三端雙向可控硅開關ν與所述第一電網接頭50并且與第一轉換元件S3的電動機運行觸點e相連接，并且所述電樞1的第一接頭60 通向所述第一轉換元件S3，其中所述電樞的第二接頭61與第二轉換元件S4的識別觸點f 并且與所述第一轉換元件S3的制動運行觸點g相連接，其中所述識別觸點f也同時是電動機運行觸點。所述激磁繞組2的第一接頭70與所述第二轉換元件S4相連接，并且所述激磁繞組的第二接頭71連接在所述第二電網接頭51上，其中第二三端雙向可控硅開關ν’與所述第二轉換元件S4的制動運行觸點h并且與所述第一電網接頭50相連接。此外，所述電樞1的第二接頭61通過橋接W以及第三三端雙向可控硅開關ν’’與所述第一轉換元件
8S3的制動運行觸點g相連接。所述控制電子裝置5通過線路6與所述識別觸點f相連接， 也能夠替代所述三個三端雙向可控硅開關而設置其它類型的可控制的開關。所述三個三端雙向可控硅開關由所述控制電子裝置5來控制。利用這種開關裝置，所述電樞在制動運行的過程中并且在電動機運行的斷開位置中在兩側通過所述轉換元件S3、S4在機械方面與電網分開。從電動機運行到制動運行的安全的轉換在此也得不到保證，因為電動機運行的電網的最后一個半波會通過所述轉換元件的觸點上的電弧并且通過所述電樞的短路橋接w直接流過激磁繞組，并且因此所述第一三端雙向可控硅開關ν直到下一次過零點保持導電的狀態(tài)，由此引起較高的流經所述激磁繞組的電流，所述較高的電流則在短路的電樞的集電器上引起很大的電弧，并且這種較高的流經激磁繞組的電流也會觸發(fā)電網保險裝置。設備開關的開關觸點上的電弧只有在交流電壓的下一次過零點時才會消失。為了防止在轉換為制動運行的過程中電動機運行的最后一個半波可能直接流過所述激磁繞組，為此設置了所述第三三端雙向可控硅開關。該三端雙向可控硅開關ν’’連接到所述電樞的短路橋接w中。從圖2的開關裝置中可以看出，在從電動機運行轉換為制動運行之后所述電樞1 通過兩個轉換元件S3、S4在兩側與電網分開，并且所述激磁繞組2在結束制動運行之后通過所述第二三端雙向可控硅開關ν’與電網分開。在電動機運行中，所述第一轉換元件S3 與所述電動機運行觸點e相連接并且所述第二轉換元件S4與所述識別觸點f相連接。在制動運行中，所述第一轉換元件S3與所述制動運行觸點g相連接并且所述第二轉換元件S4 與另一個制動運行觸點h相連接。當僅僅布置了一個三端雙向可控硅開關時，也能夠在轉換為制動運行之后使電樞1完全與電網分開。為此需要一個雙極的具有延遲的轉換元件的轉換開關，所述轉換元件具有由電網接頭50、51提供的電網的交流電壓的至少一個半波的時間的轉換延時延遲。圖3示出了一種這樣的解決方案。所述第一電網接頭50通往所述第一轉換元件 S5的電動機運行觸點i，并且所述電樞1的第一接頭60與所述第一轉換元件S5相連接，其中所述電樞1的第二接頭61與所述第二轉換元件S6的電動機運行觸點j相連接。所述激磁繞組2的第一接頭70與所述第二轉換元件S6相連接。所述激磁繞組的第二接頭71通過所述三端雙向可控硅開關3通向所述第二電網接頭51。所述第二轉換元件S6的制動運行觸點k通過橋接9與所述第一轉換元件S5的電動機運行觸點i相連接，并且所述第二轉換元件S6的電動機運行觸點j通過第二橋接10與所述第一轉換元件S5的制動運行觸點 m相連接。所述控制電子裝置5的用于識別開關位置的連接線路6在這里連接到所述轉換元件S5上。所述電樞1在一側與所述激磁繞組2串聯(lián)，或者將所述電樞連接到兩個激磁繞組之間，其中第二激磁繞組2’直接與所述第一電網接頭50相連接。在圖1到3中，所述通用電動機的激磁繞組在包括兩個轉換開關55、56的設備開關的斷開位置中僅僅通過一個三端雙向可控硅開關3與電網分開。當所述通用電動機也附加地還在機械方面與電網分開時，就由此保證了更大的運行可靠性。為此能夠附加地設置相應的開關。圖4示出了一種這樣的解決方案，在該解決方案中開關元件S7在結束制動運行之后分開第一電網接頭。所述電樞1在這里在一側與激磁繞組2串聯(lián)，并且所述電樞1與轉換元件S8并聯(lián)，其中所述轉換元件S8與所述電樞1的第一接頭60相連接，并且所述轉換元件S8的制動運行觸點η與所述電樞1的第二接頭61以及所述激磁繞組2的第一接頭70 相連接，并且因此連接到分接頭(Abgriff) 11上，其中所述轉換元件S8的識別觸點ο通過線路6與所述控制電子裝置5相連接。所述三端雙向可控硅開關3布置在所述激磁繞組2 的第二接頭71與所述第二電網接頭51之間，也就是說布置在電動機的后面。這里也為調節(jié)電動機而在所述三端雙向可控硅開關3與所述第二電網接頭51之間連接了分流電阻7， 利用該分流電阻7可以檢測流過激磁繞組的電流的電流強度。對于制動運行過程中的運行可靠性來說，設置了保險裝置8，該保險裝置連接在所述激磁繞組2的第一接頭70與所述制動運行觸點u之間。所述轉換元件S8以及電網分開開關元件S7比如由設備開關來操縱。所述轉換元件S8至少具有電網供電的交流電壓的一個半波的時間的操作延遲。所述電網分開開關元件S7則擁有至少制動運行的持續(xù)時間的操作延遲，也就是說，所述電網分開開關元件S7只有在制動運行結束之后才打開。所述電網分開開關元件S7比如也能夠由所述控制電子裝置5來接通。對于通用電動機來說在制動運行的過程中激磁繞組連接在電網上并且電樞繞組短路，為了能夠在所述通用電動機上利用電動力的制動裝置實施平穩(wěn)的快速制動，設置了相應的用于控制電子裝置的控制器的程序，以在制動運行中通過所述三端雙向可控硅開關來控制或者調節(jié)流經激磁繞組2的電流。該程序存儲在存儲器中，所述控制電子裝置能夠訪問(zugreifen)所述存儲器。由三端雙向可控硅開關控制的電流能夠通過相位截止控制機構并且/或者通過電流限制機構來控制。對于這樣的制動裝置來說必須考慮到，通過利用電網的交流電壓來給激磁繞組2 通電在定子上所加載的磁場和在電樞上的所感生的磁場在時間上不同步。偏移的大小取決于多種因素。為了對電樞上的磁場的時間上的偏移進行補償，比如在制動回路中連接了制動電阻。但是制動電阻必須是變化可控制的，以便使其能夠完全奏效。但是對于用于電動工具的通用電動機來說原則上不使用這種花費，因為不存在用于這樣的裝置的空間位置需求，并且成本因素較高。定子和電樞的磁場的近似的同步應該按本發(fā)明通過專用的控制電子裝置來解決。借助于象征性的圖解的示意圖和圖表及圖樣， 對這種方法進行詳細解釋。圖5示出了在制動運行的過程中在觸發(fā)三端雙向可控硅開關3或者說三端雙向可控硅開關V、V’、V’ ’時以較大的點火角并且在接下來的過程中以較小的優(yōu)選連續(xù)均勻地變小的點火角開始相位截止控制時所述激磁繞組2中的電流曲線的象征性的示意圖。為此， 相應的控制表格儲存在存儲器中。電網的交流電壓的過零點用實線12示出，并且在制動運行的過程中激磁繞組的電流消耗的大小分別在該線條12的側面以另外的線條I、I’示出。 因為電網提供具有交流電流的交流電壓，所以在此注明了交流電流的正值及負值。在制動運行的開始處13，微小的勵磁電流1、1’流過激磁繞組，所述微小的勵磁電流而后稍許上升并且在接下來的第一區(qū)段14中波浪形狀地上升以及下降，并且在接下來的第二區(qū)段15中所述勵磁電流1、1’連續(xù)地上升。為了在制動運行結束時進行順利的制動并且能夠停止所述通用電動機，就在制動運行結束時用比電網頻率更低的頻率的交流電來激勵所述激磁繞組，并且該交流電包括正的和負的半波包22。優(yōu)選所述半波包的頻率低于 IOHz。所述激磁繞組中的勵磁電流的增強(Aufsctwellen)和減弱(Absctwellen)在短路的電樞的集電器上引起很大的電刷火花，并且在整個制動時間里用半波包或者用脈動的直流電來給激磁繞組通電這種做法并不有利，因為電刷磨損太高了。圖6 —方面示出了在制動運行的過程中激磁繞組的在總體上過高的電流消耗16， 并且另一方面示出了過低的電流消耗17，它們分別通過電流曲線16和虛線的電流曲線17 來表不。為了在制動運行的過程中能夠始終獲得相同的電流曲線，設置了激磁繞組的經過調節(jié)的電流消耗。圖7示出了這樣的經過調節(jié)的電流曲線18，該電流曲線在制動運行的過程中流經所述激磁繞組2、2’。在制動運行的開始處13，所述激磁繞組的交流電流消耗以電網頻率以及以固定調整的較低的電流值開始，并且在制動運行的進一步的過程中在區(qū)段19、20、21 中流經所述激磁繞組2的電流優(yōu)選連續(xù)地增高直到半波包22的開始。電流調節(jié)通過所述開關裝置的分流電阻7來進行，所述分流電阻7由所述控制電子裝置5的控制器來分析。利用所述控制器的程序來相應地觸發(fā)所述三端雙向可控硅開關，以使所期望的電流強度流經所述激磁繞組。借助于所述分流電阻7也能夠同時在電動機運行的過程中在通用電動機的空載轉速下降時調節(jié)轉矩。通過所述分流電阻7也能夠有效地檢測通用電動機的過載以及電動工具的卡死情況。在這樣的情況中，輸送給通用電動機的供電相應地返回或者完全被所述控制電子裝置5禁止。對于制動運行來說，存儲了用于所述控制電子裝置5的控制器的相應的程序以及相應的數(shù)據(jù)，由此在產生微小的電刷火花的情況下獲得平穩(wěn)的快速制動。圖8示出了關于時間t的示意性的圖表，該圖表具有用于制動運行的控制電子裝置的控制器的程序的控制曲線以及調節(jié)數(shù)據(jù)。用于制動運行的相位截止角α的控制曲線的表格用第一相位截止角曲線23來示出，并且電流額定值I的數(shù)量上的數(shù)據(jù)由電流額定值曲線M來示出，其中如此選擇了所述相位截止角曲線23，從而原則上實現(xiàn)了所述電流額定值曲線Μ。借助于所述相位截止角曲線來預先設定相位截止角α，所述三端雙向可控硅開關以所述相位截止角α來分開(anschneiden)電網的交流電壓，以在激磁繞組中獲得所期望的電壓曲線并且尤其是電流曲線。與電流額定值曲線M之間的偏差通過電流調節(jié)器來校正，所述電流調節(jié)器預先設定電流強度，所述電流強度在制動運行中通過激磁繞組控制了所述三端雙向可控硅開關。對于相應設計的通用電動機來說，能夠放棄電流額定值曲線的預先設定，并且在制動運行的過程中僅僅預先設定相位截止角曲線23。所述電流額定值曲線23也可以在沒有相位截止角曲線23的情況下用所述電流調節(jié)器來實現(xiàn)，方法是在所述電流額定值曲線M的開始處在所述電流調節(jié)器上預先設定了相位截止角。所述電流調節(jié)器集成在所述控制電子裝置5中并且在制動運行的過程中在0到χ (HO)的時間里是有效的，其中根據(jù)電網頻率向所述激磁繞組2、2’加載了交流電。所述電流調節(jié)器能夠構造為程序或者線路。此外，所述電流調節(jié)器能夠用于修正由電樞磁場從定子磁場上的漂移 (Wegdriften)以及電動機的無功電流的漂移所引起的電流額定值曲線的偏差。從χ到y(tǒng)的時間起，半波控制是有效的，并且相應于半波包H2和半波包Hl向所述激磁繞組加載了比電
11網頻率更低的頻率的交流電，這通過半波控制曲線25來示出。所述半波包在這里關于電流未得到調節(jié)，其中所述半波包也能夠在電流強度方面得到調節(jié)。所述第一半波控制曲線25 通過第二相位截止角曲線23’預先設定。所述第一半波包H2能夠是正的，其中所述第二半波包Hl是負的，或者所述第一半波包H2能夠是負的，其中所述第二半波包Hl是正的。圖9關于在從電動機運行轉變?yōu)橹苿舆\行的過渡過程中電網的電壓信號的切開的全波的時間t示出了關于流經激磁繞組的電流曲線I的圖樣。通用電動機的空載運行通過電網的切開的全波26來示出。在標記部位27上已經從電動機運行轉換為制動運行，并且所述設備開關的轉換元件S1、S2 ；S3、S4 ；S5、S6 ；S8已經離開電動機運行觸點。在標記部位觀上所述設備開關的轉換元件緊靠在制動運行觸點上。所述轉換元件在這里因此擁有電網頻率的大約4個半波的轉換延時。取決于所選擇的實施方式，所述轉換延時能夠更短或更長。在所述轉換元件的轉換延時之內，所述控制電子裝置的控制器從電動機運行轉換為制動運行。在電網頻率的大約六個半波之后，制動程序借助于所述至少一個三端雙向可控硅開關3、v、v’、v’，以電網的交流電壓的半波四’、四的較大的切口(Anschnitt)開始向激磁繞組供應交流電壓，其中所述制動程序也能更早一點開始。如此設計所述控制器的程序，使得優(yōu)選用于制動運行的激磁繞組的交流電壓的第一半波29’具有和電動機運行的激磁繞組的交流電壓的最后一個半波26’的極性相反的極性。如果電動機運行以正的半波結束，那么制動運行就優(yōu)選以負的半波開始。如果電動機運行以負的半波結束，那么制動運行就優(yōu)選以正的半波開始。這種半波更換是有利的，因為在從電動機運行轉換為制動運行的過程中在半波的極性相同時第一半波四’的流經所述激磁繞組2、2’的電流在制動運行開始時會很高，其特征在于用虛線表示的半波30和在電樞的集電器上引起的并非微不足道的電弧。圖10關于時間t示出了關于在通用電動機的制動運行的過程中激磁繞組2中的電流曲線I的圖樣。電流由電網的交流電壓來提供并且代表著交流電?？蛰d運行通過電網電壓的切開的全波31的所描繪的電流I來示出。在從電動機運行到制動運行的轉換之間， 存在著電網電壓的至少一次過零點。在從電動機運行到制動運行的轉換時間32之后，激磁繞組2、2’中的電流消耗I在一開始優(yōu)選較小，其中電網的電流I在接下來的過程中在第一區(qū)段19中優(yōu)選連續(xù)地僅僅略微上升，并且在第二區(qū)段20中優(yōu)選以稍許更大一些的幅度上升并且在第三區(qū)段21中優(yōu)選陡峭地上升，并且由此轉速曲線33具有幾乎筆直地下降的變化曲線，由此所述通用電動機的轉速在制動運行的過程中優(yōu)選連續(xù)均勻地減小。在此，激磁繞組中的電流消耗具有漸進變化的曲線。取決于所選擇的實施方式，也可以選擇其它的電流曲線和轉速曲線。在第四區(qū)段22中在激磁繞組中的交流電流消耗以較低的頻率進行，其中電網的交流電壓的正的以及負的半波包加載在所述激磁繞組上。一個半波包具有多個帶有正電流或者負電流的正的或負的電壓脈沖。電壓脈沖通過相應地觸發(fā)所述至少一個三端雙向可控硅開關3從電網的交流電壓中獲取或者說濾出。利用半波包激磁繞組的通電的極性的更換的頻率比如能夠是電網頻率的一半大以及更小，比如可以小至所述電網頻率的十分之一。 在一個半波包的期間，將多個具有與電網電壓相同極性的電壓脈沖加載到激磁繞組上。隨后對于接下來的半波包來說將特定數(shù)目的具有與電網電壓相反極性的電壓脈沖加載到激磁繞組上。在此一個半波包比如能夠具有2到10個或者更多個擁有相同極性的電壓脈沖。 所述通用電動機的轉速33在制動運行的過程中優(yōu)選均勻地連續(xù)下降到半波包22。通過所述半波包，強烈地降低轉速并且快速停止電動機。所述半波包優(yōu)選在重新接通通用電動機時更換其極性順序，方法是比如所述第一半波包34在使通用電動機制動時具有正的半波， 并且在隨后使通用電動機制動時具有負的半波。由此使電樞的換向器的電刷均勻地磨損。因為按通用電動機的性質在制動時間結束時在電樞上的感應的磁場可以高于所感生的磁場，那么所述激磁繞組上的所加載的磁場能夠驅動著通用電動機的電樞直至制動時間的結束。因此有利的是，降低激磁繞組的電流消耗直至制動時間的結束，優(yōu)選強烈地降低所述電流消耗。所述電流的降低通過虛線35來示出。所述電流消耗的降低也可以延伸過一個、兩個或者多個最后的半波包。在另一種實施方式中，能夠提前切斷電網。在受到制動的通用電動機中為了進一步降低電刷磨損，可以在通用電動機的額定運行的范圍內降低空載轉速，其中為所述通用電動機分配了轉速檢測裝置?？蛰d轉速的降低尤其對于角磨機或者手持圓鋸機來說是有利的，因為在這種情況下會使工具的安全的放置變得容易。一旦工具受到負荷，就根據(jù)工具的負荷情況對轉矩進行自動微調。圖11示出了所述開關裝置的另一種實施方式，在該實施方式中三端雙向可控硅開關3與第一電網接頭50并且與激磁繞組2的第一接頭70相連接，并且激磁繞組2的第二接頭71通往第一轉換元件Sl的電動機運行觸點a，并且電樞1的第一接頭60通往所述第一轉換元件Si，其中所述第二轉換元件S2的制動運行觸點b通過橋接4與所述第一轉換元件Sl的電動機運行觸點a相連接。為所述三端雙向可控硅開關3分配了控制電子裝置5。為了所述控制電子裝置5能夠識別何時通過所述轉換元件S1、S2接通了電動機運行或者制動運行，一條線路6從所述第二轉換元件S2的識別觸點d通往所述控制電子裝置5。 此外，所述第一轉換元件Sl的制動觸點c與所述電樞1的第二接頭61相連接。所述電樞 1的第二接頭61連接到所述第二電網接頭51上。對于圖11的開關裝置來說，所述三端雙向可控硅開關3布置在通用電動機的前面。該三端雙向可控硅開關3也可以布置在通用電動機的后面。圖12示出了所述開關裝置的另一種實施方式。第一電網接頭50通往第一轉換元件S5并且所述電樞1的第一接頭60與所述第一轉換元件S5的電動機運行觸點i相連接， 其中所述電樞1的第二接頭與第二轉換元件S6相連接，并且所述激磁繞組2的第一接頭70 與所述第二轉換元件S6的電動機運行觸點j相連接，其中所述激磁繞組2的第二接頭71 通過三端雙向可控硅開關3通往所述第二電網接頭51。所述第二轉換元件S6的制動運行觸點k通過橋接9與所述第一轉換元件S5的電動機運行觸點i相連接，并且所述第二轉換元件S6的電動機運行觸點j通過橋接10與所述第一轉換元件S5的制動運行觸點I相連接。所述第一轉換元件S5的電動機運行觸點i在這里也同時是識別觸點，用于識別開關位置的控制電子裝置5的線路6連接到所述識別觸點上。圖13示出了另一種開關裝置。激磁繞組2’的一部分與第一電網接頭50相連接， 并且激磁繞組2的另一部分通過三端雙向可控硅開關3與第二電網接頭51相連接。相對于電樞1并聯(lián)了開關元件S3，其中在所述電樞1的第一接頭60上連接有制動運行觸點e， 在所述電樞1的第二接頭61上連接著所述轉換元件S3。為所述控制電子裝置5分配了開關元件S4用于識別電動機運行和制動運行，該開
13關元件S4直接與所述第一電網接頭50相連接。于是同步操縱所述開關裝置的在開關裝置中示出的開關元件。對于圖13的開關裝置來說，如果在制動運行過程中保險裝置與激磁繞組是串聯(lián)的，而所述電動機運行在三端雙向可控硅開關3失靈時無法斷開，那么所述保險裝置就會熔斷，。當為此為所述電樞1分配了轉換元件S5時，電動機運行的機械上的斷開也能夠在保險裝置與激磁繞組串聯(lián)時得到實現(xiàn)。所述激磁繞組2’的一部分連接到所述轉換元件S5 的電動機運行觸點f上，并且所述轉換元件S5的電動機運行觸點f通過橋接與所述開關元件S3的制動運行觸點e相連接，其中所述轉換元件S5連接到所述電樞1的第一接頭60上， 并且所述轉換元件S5的制動運行觸點g連接到所述電樞1的第二接頭61上。所述控制電子裝置5在圖1到4以及11到13所示的開關裝置中與所述三端雙向可控硅開關3、ν、ν’、ν’’、1相連接。該控制電子裝置5按照所保存的表格和/或圖表控制著流經所述三端雙向可控硅開關的電流。對所述三端雙向可控硅開關的控制比如能夠取決于時間和/或取決于電樞的轉速和/或取決于在制動運行時流過激磁繞組的電流的電流強度來進行。一個三端雙向可控硅開關代表著一個能夠控制的開關。在另一種實施方式中，所述電樞1在轉換為制動運行之后通過相應的轉換元件的轉換在兩側與電網分開。在另一種實施方式中，所述相位截止角曲線沈的控制曲線以及所述電流額定值曲線27的電流額定值的調節(jié)數(shù)據(jù)分別用表格或者所述控制器的程序的數(shù)學函數(shù)來形成。在另一種實施方式中，在轉換為制動運行之后，所述激磁繞組2中的電流消耗小于電動機的空載轉速中的電流消耗。在另一種實施方式中，用于通過所述控制電子裝置5引起的制動程序的開始的延時大于所述轉換元件的延時。在另一種實施方式中，本發(fā)明涉及一種用于通用電動機的電動力的制動裝置，該電動力的制動裝置具有激磁繞組2和電樞3并且具有帶有以下特征中的至少一部分特征的開關裝置具有至少一個三端雙向可控硅開關1和設有控制器的控制電子裝置5并且具有用于從電動機運行轉換為制動運行的轉換元件的設備開關，其中在制動運行的過程中從電網中給激磁繞組2供電，并且所述電樞3短路，并且所述控制器包含用于控制電動機運行和制動運行的程序，并且所述控制器的程序如此設計用于在制動運行的過程中減少電刷火花，
一從而在布置具有未遲延的用于可靠地識別開關位置的轉換元件S3、S4的設備開關時所述開關裝置包含另一個三端雙向可控硅開關1’，其中所述第一三端雙向可控硅開關1 確定用于電動機運行并且所述第二三端雙向可控硅開關1’確定用于制動運行，
一從而在轉換為制動運行之后并且由此在所述設備開關的斷開位置中所述電樞3通過非遲延的轉換元件S3、S4短路，并且所述電樞通過所述轉換元件S3、S4在兩側與電網分開，
一從而在轉換為制動運行之后所述控制電子裝置5的控制器的制動程序得到了激活， 由此所述第二三端雙向可控硅開關1’被觸發(fā)，
一從而在制動運行的過程中所述激磁繞組2通過所述第二三端雙向可控硅開關1’得到激勵并且在結束所述制動程序之后所述激磁繞組2通過所述第二三端雙向可控硅開關 1’與電網分開。 在另一種實施方式中，通過分流電阻7在制動運行的過程中為所述控制電子裝置 5的電流調節(jié)器求得由電動機的有功電流和無功電流組成的實際電流值，并且所述電流額定值曲線27通過電流調節(jié)器用相位截止角曲線沈來實現(xiàn)，或者所述電流額定值曲線27直接用所述電流調節(jié)器來實現(xiàn)，方法是在制動運行開始時為所述電流調節(jié)器預先設定了相位截止角。
權利要求
1.用于通用電動機的電動力的制動裝置，其具有激磁繞組(2、2’)以及電樞(1)，并且具有用于從電動機運行轉換為制動運行的裝置(S1-S6、S8、3、ν、ν’、ν’ ’)，其中所述裝置設計成，用于在電動機運行的過程中向所述電樞(1)和激磁繞組(2、2’)供應電網(50、51)的交流電，其中所述裝置設計成，用于在制動運行的過程中使所述電樞(1)短路并且此外從電網 (50,51)向所述激磁繞組(2、2’)供應交流電壓，其中所述裝置設計成，用于在制動運行的第一階段尤其開始階段中以電網的頻率向所述激磁繞組(2、2 ’)供應具有交流電壓的電流，并且其中所述裝置設計成，用于在制動運行的另一個階段中尤其在所述開始階段之后從電網以相對于電網的頻率降低了的頻率向所述激磁繞組(2、2’)供應交流電壓。
2.按權利要求1所述的制動裝置，其中所述裝置設計成，用于在另一個階段中向所述激磁繞組供應由分別多個具有電網的相同極性的電壓脈沖構成的半波包，其中所述電壓脈沖的極性在從一個半波包到下一個半波包的過程中發(fā)生轉換。
3.按權利要求2所述的制動裝置，其中所述裝置設計成，用于在沒有來自電網的電流限制的情況下將至少第一半波包的電壓脈沖加載到所述激磁繞組上。
4.按權利要求2所述的制動裝置，其中所述裝置設計成，取決于預先設定的參數(shù)來控制所述半波包的電壓脈沖的電流。
5.按權利要求4所述的制動裝置，其中所述裝置設計成，以在時間上依次相隨的電壓脈沖從一個電壓脈沖到另一個電壓脈沖地來降低至少一個半波包中的電壓脈沖的電流。
6.按權利要求1到4中任一項所述的制動裝置，其中所述裝置設計成，用于在制動運行的開始階段中借助于電流額定值曲線尤其是利用相位截止角曲線來控制或者調節(jié)流過所述激磁繞組的電流。
7.按權利要求1到5中任一項所述的制動裝置，其中所述裝置設計成，用于執(zhí)行從電動機運行到制動運行的轉換，使得電網的交流電壓的過零點如此進行，從而所述制動運行的第一半波具有和電動機運行的最后一個半波相反的極性。
8.按權利要求1到6中任一項所述的制動裝置，其中所述裝置設計成，用于在依次進行的制動運行時改變所述第一半波的極性。
9.按權利要求1到8中任一項所述的制動裝置，其中所述裝置設計成，用于在所述制動運行的開始階段中調節(jié)至少兩個流過所述激磁繞組的具有不同強度的電流的區(qū)段。
10.按權利要求9所述的制動裝置，其中所述裝置設計成，用于在所述開始階段的第一區(qū)段中調節(jié)隨時間略微上升的流過所述激磁繞組的電流，用于在接下來的第二區(qū)段中調節(jié)隨時間以比在第一區(qū)段中更大的幅度上升的流過所述激磁繞組的電流，用于在所述開始階段的接下來的第三區(qū)段中調節(jié)以比在第二區(qū)段中更大的幅度上升的流過所述激磁繞組的電流，用于優(yōu)選實現(xiàn)所述電樞的筆直下降的轉速曲線。
11.按權利要求1到10中任一項所述的制動裝置，其中所述裝置為識別電動機運行或者制動運行而具有到轉換元件(Si、S2、S3、S4、S5、S8)的識別連接(6)，其中利用所述轉換元件(S1、S2、S3、S4、S5、S8 )能夠在電樞(1)與激磁繞組(2 )之間或者在電樞(1)和/或激磁繞組(2)與電網(50、51)之間建立或者中斷導電的連接。
12.按權利要求1到11中任一項所述的制動裝置，其中所述裝置具有至少一個開關尤其是轉換元件(Sl )，利用所述開關能夠在電樞(1)的接頭之間和/或在電樞(1)與激磁繞組(2)之間和/或在電樞(1)和/或激磁繞組(2)與電網(50、51)的接頭之間建立或者中斷導電的連接，用于從電動機運行轉換為制動運行，其中所述開關(S1-S8)具有由所述電網的交流電壓的至少一個半波造成的轉換延時。
13.按權利要求1到12中任一項所述的制動裝置，其中所述裝置具有控制電子裝置(5)，其中所述控制電子裝置通過識別接頭(6)在電動機運行的過程中通過轉換元件 (S1-S6、S8)直接與電網接頭(50)相連接，或者通過轉換元件(S1-S6、S8)以及激磁繞組(2) 與電網接頭(51)相連接，其中所述電樞(1)在從電動機運行轉換為制動運行之后通過兩個轉換元件(31、52;53、54)在兩側與電網(50、51)分開，并且其中在結束制動運行之后所述激磁繞組(2)通過開關(3)與電網分開。
14.按權利要求1到11中任一項所述的制動裝置，其中利用非遲延的轉換開關(S3、 S4)為了在兩側在機械方面分開所述電樞而設置了另外三個開關(ν、ν’、ν’’)，其中第一開關(ν)在電動機運行的過程中通過第一轉換開關(S3)與通用電動機(1、2)串聯(lián)，其中第二開關(ν’)在制動運行的過程中通過第二轉換開關(S4)與激磁繞組(2)串聯(lián)，并且其中第三開關(ν’’)連接在所述電樞(1)的接頭(60、61)之間的短路橋接(w)中。
15.用于使具有激磁繞組和電樞的通用電動機制動的方法，其中所述通用電動機可以從電動機運行轉換為制動運行，其中在電動機運行的過程中向所述電樞和激磁繞組供應電網的交流電，其中在制動運行的過程中使所述電樞短路并且此外從電網向所述激磁繞組供應交流電壓，其中在所述制動運行的開始階段中以電網的頻率向所述激磁繞組供應交流電壓，并且其中在所述制動運行的開始階段之后在所述制動運行的另一個階段中從電網以相對于電網的頻率降低了的頻率向所述激磁繞組供應交流電壓。
16.按權利要求15所述的方法，其中在所述另一個階段中向所述激磁繞組供應由分別多個具有電網的相同極性的電壓脈沖構成的半波包，其中所述電壓脈沖的極性從一個半波包到另一個半波包的過程中發(fā)生改變。
17.按權利要求16所述的方法，其中在沒有電流限制的情況下將至少第一半波包的電壓脈沖加載到所述激磁繞組上。
18.按權利要求16或17所述的方法，其中所述半波包的電壓脈沖的電流取決于預先設定的參數(shù)來控制或調節(jié)。
19.按權利要求18所述的方法，其中以在時間上依次相隨的電壓脈沖從一個電壓脈沖到另一個電壓脈沖地降低所述至少一個半波包中的電壓脈沖的電流。
20.按權利要求15到19中任一項所述的方法，其中在制動運行的開始階段中流過所述激磁繞組的電流借助于電流額定值曲線尤其利用相位截止角曲線來控制或調節(jié)。
21.按權利要求15到20中任一項所述的方法，其中如此執(zhí)行從電動機運行到制動運行的轉換，從而在從電動機運行到制動運行的轉換之間進行電網的交流電壓的過零點，使得所述制動運行的第一半波具有和電動機運行的最后一個半波相反的極性。
22.按權利要求15到21中任一項所述的方法，其中在進行依次相隨的制動運行時，改變所述制動運行的第一半波的極性。
23.按權利要求15到22中任一項所述的方法，其中在所述制動運行的開始階段中調節(jié)至少兩個流過所述激磁繞組的具有不同強度的電流的區(qū)段。
24.按權利要求23所述的方法，其中在所述開始階段的第一區(qū)段中調節(jié)隨時間略微上升的流過激磁繞組的電流，其中在接下來的第二區(qū)段中調節(jié)隨時間以與所述第一區(qū)段相比更大的幅度上升的流過激磁繞組的電流，并且其中在所述開始階段的接下來的第三區(qū)段中調節(jié)以與所述第二區(qū)段相比更大的幅度上升的流過激磁繞組的電流，以優(yōu)選實現(xiàn)電樞的直線下降的轉速曲線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動力的制動裝置以及一種用于使具有激磁繞組以及電樞的通用電動機制動的方法，其中所述通用電動機可以從電動機運行轉換為制動運行，其中在電動機運行的過程中向所述電樞和激磁繞組供應電網的交流電，其中在制動運行的過程中使所述電樞短路并且此外從電網向所述激磁繞組供應交流電壓，其中在所述制動運行的第一階段中可以向所述激磁繞組供應具有電網的頻率的交流電壓，并且其中在所述制動運行的另一個階段中從電網向所述激磁繞組供應具有相對于電網的頻率降低了的頻率的交流電壓。
文檔編號H02P3/10GK102342015SQ201080010288
公開日2012年2月1日 申請日期2010年3月2日 優(yōu)先權日2009年3月3日
發(fā)明者羅特默休森 H. 申請人:羅伯特·博世有限公司