專利名稱：用于感應電動機的制動探測器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于感應電動機的制動探測器。更具體地說，本發明涉及一種探測轉子的制動并且控制感應電動機的操作的用于感應電動機的制動探測器。
在1977年9月19日出版的題目是“一種電動機制動探測器”的日本實用新型Sho.52-153001中敘述了一種常規技術。該常規技術在電動機電路中串聯插入一個電阻器，通過使用一種探測該電阻器兩端之間的電勢差的裝置來探測正常旋轉與電動機制動狀態之間的電流變化，并且按照該電勢差探測裝置輸出的電勢差，通過使用一個光電耦合器來顯示電動機制動狀態。然而，上述常規技術只能顯示電動機制動狀態。因此，為了防止由電動機制動所引起的損壞，應該通過一個附加裝置來檢查感應電動機的制動狀態，并且還應該通過同一裝置來切斷電源。
另一種常規技術示于
圖1，該圖說明一臺由感應電動機10，頻率發生器20，每分鐘轉數(下文稱作rpm)傳感器30，電源控制器40，顯示器50及控制器60所組成的常規感應電動機的電路圖。
感應電動機10由轉子11和用于旋轉轉子11的定子31組成。轉子11包括轉軸21和一個電磁鐵。定子31包括用于產生磁場以旋轉轉子11的繞組部分，該繞組部分由并聯連接到電源的一次繞組WR，并聯連接到一次繞組的二次繞組Ws，以及電容器C組成。該繞組部分中元件之間的連接以等值電路示出。
頻率發生器20包括一個感應線圈，按照轉子11的旋轉產生電壓和頻率信號，并且然后把它們輸出到每分鐘轉數傳感器30。
每分鐘轉數傳感器30由三極管Q2和多個電阻器R3、R4及R5組成，它接收頻率發生器20的輸出信號作為輸入，感受轉子11的轉速和每分鐘轉數，并且然后把它們輸出到控制器60。
具有三極管Q1和繼電器RY的電源控制器40控制施加到感應電動機10的輸入電壓。
控制器60接收每分鐘轉數傳感器30的輸出信號作為輸入，判斷感應電動機的運行狀態，并且控制顯示器50和電源控制器40。
顯示器50包括一個發光二極管LED和一個電阻器R1，它由控制器60的輸出信號控制。
現在將在下文敘述該常規感應電動機的運行。
控制器60對輸出端OP2輸出一個‘H’信號以操作電動機，該‘H’信號施加到三極管Q1的基極，接通三極管Q1，并且因此操作繼電器RY。
由于繼電器RY操作，則輸入電壓Vin施加到定子31的一次繞組WR和二次繞組Ws，形成旋轉磁場，并且因此旋轉轉子11。因此，通過轉子11的旋轉來旋轉轉軸21，通過頻率發生器20的感應線圈產生一個電壓。
該電壓通過電阻器R3和R4分壓，施加到三極管Q2的基極，由此操作三極管Q2。
因此，與轉子11的每分鐘轉數成正比的方波就通過三極管Q2的集電極施加到控制器60的輸入端IP。
控制器60通過按預定時間對從輸入端IP所接收的方波進行計數來判斷電動機的狀態。當電動機由于某種原因而被制動時，轉子11不旋轉，這樣頻率發生器20的感應線圈沒有電壓。控制器60的輸入端IP接收‘H’信號。如果在恒定時間期間控制器60接收‘H’信號，則控制器60判斷電動機被制動。因此，控制器60對輸出端OP2輸出一個‘L’信號，斷開繼電器RY，并且切斷施加到電動機的電源。并且，控制器60對另一端OP1輸出‘L’信號，操作發光二極管(LED)，由此顯示錯誤。
在上述常規感應電動機中，為了感受電動機每分鐘轉數，電磁鐵和頻率發生器20以一個本體安裝，由此增加了電動機的尺寸。由于用于探測電動機的轉速的電磁鐵的磁力隨時間經過而減小，施加到頻率線圈的電壓也減小，這樣電動機不能準確地感受電動機制動。因此，不能持久地保證產品的可靠性。
本發明的一個目的是提供一種用于感應電動機的制動探測器，它探測轉子的制動，并且控制感應電動機的運行。
本發明的另一個目的是提供一種用于感應電動機的制動探測器，它探測與施加到轉子的電流相對應的電壓，由此判斷感應電動機的制動狀態并且控制感應電動機的運行。
為了實現這些目的，在具有一次繞組，二次繞組和轉子的感應電動機中，本發明包括一個制動探測器，它并聯連接到二次繞組，直接探測施加到二次繞組的電壓，通過把該電壓施加到一個光電耦合器來操作光電耦合器，并且因此探測轉子的制動；以及一個控制器，它接收制動探測器的輸出信號作為輸入，判斷轉子是否被制動，并且控制施加到一次繞組和二次繞組兩者的電源。
現在將參考附圖更為具體地敘述本發明的優選實施例，其中圖1是常規感應電動機的電路圖；圖2是按照本發明的優選實施例的感應電動機的電路圖；以及圖3A到圖3C是按照本發明的優選實施例的感應電動機的等值電路。
現在將參考附圖對本發明作詳細敘述。
如圖2所示，按照本發明的感應電動機包括感應電動機100，制動探測器200，電源控制器40，顯示器50，以及控制器60。這里，感應電動機100，電源控制器40，顯示器50和控制器60的操作與圖1所示現有技術的操作等同，因此以下將省去有關它們的敘述。
制動探測器200包括電阻器R6和R7，它們并聯連接到二次繞組130；一個發光二極管(LED)，其陽極連接到電阻器R6與R7之間的一個節點，其陰極連接到電阻器R6的另一端；以及一個光電三極管PT，通過一個電阻器R8連接到電源，其發射極接地，并且其集電極連接到控制器60的輸入端IP。
按照本發明的用于感應電動機的制動探測器的操作如下。
控制器60對輸出端OP2輸出一個‘H’信號以便操作電動機，該‘H’信號施加到三極管Q1的基極，接通三極管Q1，由此操作繼電器RY。由于繼電器RY操作，則輸入電壓Vin施加到一次繞組120和二次繞組130兩者上，這樣轉子11旋轉。
這里，如果轉子11的轉速保持在正常狀態，則二次繞組130的兩端有適當的電壓。該電壓耗散在電阻器R6和R7中，并且然后施加到LED。其時，大于光電三極管PT的操作點的電壓施加到為光接收部分的光電三極管PT的基極。一個頻率與電源電壓頻率相同的方波信號通過集電極輸入控制器60的輸入端IP。在接收該方波信號之后，控制器60確認電動機的操作狀態為正常驅動狀態。
如果電動機由于某種原因而被制動，或電動機的轉速顯著減小，那么由制動探測器200的電阻器R6和R7所分壓的電壓Vs具有比LED的操作點低的電壓。因此，光電三極管PT被斷開。一個‘H’信號而不是方波被輸入到控制器60的輸入端IP。因此，控制器60判斷電動機被制動，對輸出端OP1輸出一個‘L’信號以操作顯示器50，并且對另一端OP2輸出‘L’信號以斷開三極管Q1，斷開繼電器RY，切斷施加到電動機的電源，并且因此防止由電動機制動而引起的損壞。
為了產生感應電動機的轉矩，需要在旋轉磁場的轉速N1(即同步速度)與轉子11的速度N2之間有一個差。旋轉磁場速度(在下文稱作同步速度)與轉子11的速度之間的比率稱作滑差(S)，該滑差‘S’表示為S＝(N1-N2)/N1。
為什么要用施加到二次繞組130的電壓來感受電動機制動的理由如下。
參考圖3A至圖3C的等值電路，感應電動機的負載R’與(1-S)/S成正比。在電動機制動狀態期間滑差S為‘1’。在無負載狀態期間在轉子11的速度更接近轉子11的同步速度時，滑差S變為‘0’。因此，負載R’在制動狀態下為‘0’，或在無負載狀態下為‘∞’。在電動機正常驅動狀態下滑差‘S’表示為‘0＜S＜1’，這樣電動機具有適當的負載。
參考圖3A，該圖表示制動狀態，在負載R’更接近值‘0’時，由電阻r’和漏電抗x’兩者所引起的阻抗遠低于勵磁電抗Xo。因此，在二次繞組130兩端之間的電壓Vs也非常低。
參考圖3C，該圖表示無負載狀態，勵磁電抗Xo保持在當負載R’為‘∞’時的狀態，這樣二次繞組130具有最大電壓。
參考圖3B，該圖表示以0＜S＜1所表示的正常驅動狀態，當轉子11的速度超過同步速度80％時驅動感應電動機，這樣二次繞組130的電壓Vs比無負載狀態的電壓稍低。
如上所述，按照本發明的感應電動機的制動探測器直接測量施加到電動機繞組的電壓，而不是通過附加頻率發生線圈的電壓。此外，本發明不用頻率發生線圈而實現小尺寸的產品，防止了隨時間經過而由電磁鐵的磁力的減小所引起的錯誤，防止了感應電動機的損壞，穩態地探測電動機的制動狀態，并且因此提高了產品的可靠性。
當然在不違反本發明的范圍和精神下，對本領域技術人員來說種種其它變更將是顯而易見并且能夠容易得出。因此，對此所附加的權利要求的范圍不打算限定在如這里所陳述的敘述，而是這些權利要求被認為是包含屬于本發明的所有可取得專利的新穎特點，包括本領域技術人員將看作是與其等效的從屬于本發明的所有特點。
權利要求
1.一種具有一次繞組，二次繞組和轉子的感應電動機的制動探測器，包括一個制動探測器，它并聯連接到所述二次繞組，按照施加到所述二次繞組的電壓操作一個光電耦合器，并且探測所述轉子的制動；以及一個控制器，它接收所述制動探測器的輸出信號作為輸入信號，感受所述轉子是否被制動，并且控制施加到所述一次繞組和所述二次繞組兩者的電源。
2.按照權利要求1的制動探測器，其中所述制動探測器包括第一和第二電阻器，它們并聯連接到所述二次繞組，并且分壓所述二次繞組的所述電壓；一個發光二極管(LED)，其陽極連接到所述第一和第二電阻器之間的一個節點，并且其陰極連接到所述第二電阻器的另一端；以及一個光電三極管，它通過一個第三電阻器連接到所述電源，其發射極接地，并且其集電極連接到所述控制器的一個輸入端。
3.按照權利要求1或2的制動探測器，其中施加到所述第一和第二電阻器的負載R’以(1-S)/S計算，在制動狀態下所述負載R’為‘0’，在無負載狀態下所述負載R’為‘∞’，以及在所述感應電動機的正常操作狀態下滑差‘S’表示為0＜S＜1。
全文摘要
一種用于感應電動機的制動探測器，包括一個制動探測器，它并聯連接到二次繞組，按照施加到二次繞組的電壓操作一個光電耦合器，并且探測轉子的制動；以及一個控制器，它接收制動探測器的輸出信號作為輸入，判斷轉子是否被制動，并且控制施加到一次繞組和二次繞組兩者的電源。結果，該感應電動機的制動探測器直接測量施加到電動機繞組的電壓，而不是通過一個附加頻率發生線圈的電壓。
文檔編號H02H7/08GK1152204SQ9611261
公開日1997年6月18日 申請日期1996年9月6日 優先權日1996年9月6日
發明者金孝錫 申請人:三星電子株式會社