[發明專利]電動機及用于控制該電動機的方法

有效

• 申請號: 200980161716.7
• 申請日: 2009-09-29
• 公開（公告）號: CN102549910A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 烏爾夫·彼得森;安德斯·埃雷斯塔姆
• 申請（專利權）人: 胡斯華納有限公司
• 主分類號: H02P9/10
• 分類號: H02P9/10;H02P23/14;H02P29/00
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本發明涉及一種用于電動工具的電動機。具體地，該電動機包括用于防止電動機的過熱的部件。本發明還涉及用于估計電動機中的轉子溫度的方法以及用于控制電動機以防止電動機的過熱的方法。

背景技術

在傳統的交流電動機中，平均轉子電流測量通常適于估計轉子溫度。這種電動機的實例為用于驅動各種動力工具和其他設備的通用電動機、以及專門適于某種應用的電動機，諸如用于動力切割器或用于鉆孔機的電動機，且具體是用于通過水冷齒輪箱驅動空心鉆的鉆頭的電動機。在后一種情況中，電動機可滑動地安裝在鉆臺上，該鉆臺錨定至地面/地板，并且空心鉆安裝在待通過電動機可旋轉地驅動的齒輪箱的輸出軸上。電動機沿著鉆臺緩慢地滑下使鉆頭更深地進給到待鉆孔的地面/地板/結構中。

轉子通常為具有外定子和裝配有轉子繞組的內轉子/中心轉子的交流電動機中最暴露于溫度下的部分。在高負荷時，轉子繞組使轉子明顯變暖，并且取決于設計、大小和功率尺寸標注，轉子在某些操作條件下可能冒著過熱的風險。例如，轉子可能要承受高達180℃的溫度，但是在更高的溫度下將會過熱并出現故障。由于難以測量實際的轉子溫度，并且這種測量昂貴，所以可由估計代替。例如，在提供有過熱保護的Elgard^TM胡斯華納電動機中，測量通過轉子的電流，并且如果該電流達到某一閾值，那么將電動機切換到脈動模式中，在該脈動模式中，流入轉子的電流脈動。典型的脈動周期為0.5秒。如果電動機的負荷在脈動過程中沒有減小，那么如果電動機負荷在預定的時間段內沒有減小，則完全切斷電流。由于轉子溫度不僅取決于轉子電流，而且取決于其他操作條件，所以電動機(和轉子)的全電勢并非總是可獲得的。為了給電動機在某一功率范圍內提供優良的可靠性，因此通常要求是電動機超尺寸的。然而，超尺寸使得電動機比所需要的更龐大、更重且更昂貴。

發明內容

鑒于以上，本發明的一個目的在于提供一種可替代的和/或改進的電動機以及通過估計其轉子溫度來控制電動機的方法。具體地，另一目的在于提供一種用于控制用于施工機械的通用電動機(優選地為交流電動機)以防止電動機的過熱的方法。

根據本發明，此目的通過用于電動工具的電動機來實現，本電動機包括定子、具有中心轉子軸和轉子繞組的轉子組件、以及電動機控制系統，電動機控制系統包括：

電流測量裝置，用于直接地或間接地測量轉子繞組中的電流，提供一個轉子電流值/多個轉子電流值；

環境溫度測量/估計裝置，用于測量或估計環境空氣溫度，提供一個空氣溫度值/多個空氣溫度值；以及

轉子溫度估計裝置，用于確定新的轉子溫度估計，所述新的轉子溫度估計至少基于該一個轉子電流值/多個轉子電流值和該一個空氣溫度值/多個空氣溫度值。

優選地，電動機控制系統進一步包括電壓限制裝置，所述電壓限制裝置用于如果新的轉子溫度估計超出預定的過熱閾值則通過限制轉子繞組上的電壓來防止轉子組件的過熱/燃燒。

優選地，電動機控制系統進一步包括聲音和/或光信號裝置(signaling?means)，所述聲音和/或光信號裝置用于如果新的轉子溫度估計超出預定的第二閾值則優選地通過提供聲音和/或光信號來向用戶發出轉子溫度接近或處于過熱/燃燒溫度的信號，所述第二閾值優選地低于第一閾值。

優選地，電動機控制系統進一步包括轉子速度測量/估計裝置，所述轉子速度測量/估計裝置用于測量或估計轉子速度，提供一個轉子速度值/多個轉子速度值，所述轉子溫度估計裝置布置成在確定新的轉子溫度估計時利用該一個轉子速度值/多個轉子速度值。

優選地，電動機控制系統進一步包括用于存儲先前的一個轉子溫度估計/多個轉子溫度估計的存儲器，當確定新的轉子溫度估計時，利用先前的該一個轉子溫度估計/多個轉子溫度估計。

本發明還涉及一種通過估計其轉子溫度來控制電動機的方法，本方法包括以下步驟：

a)通過測量轉子繞組中的電流來確定一個轉子電流值/多個轉子電流值，

b)通過測量或估計環境空氣溫度來確定一個空氣溫度值/多個空氣溫度值，

c)通過測量或估計轉子的旋轉速度來確定一個轉子速度值/多個轉子速度值，

d)基于步驟a)的所述轉子電流值、步驟b)的所述空氣溫度值以及步驟c)的所述轉子速度值來確定新的轉子溫度估計。

優選地，本方法進一步包括以下步驟中的一個或多個：

e)將步驟d)的估計的轉子溫度與預定的閾值相比較，以及