專利名稱：電機熱保護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型一般涉及用于電機的熱保護裝置，具體而言，涉及用于具有控制器的
電機的熱保護裝置。
背景技術：
在直流無刷電機和永磁同步電機中，常常使用電子控制器對功率器件的基極驅(qū)動 電路進行驅(qū)動，進而驅(qū)動電機運行。電機在運行過程中時常發(fā)生短路、過載、堵轉(zhuǎn)、起動時間 過長等故障，從而導致定子繞組的溫度升高，如果溫度超過極限值，將會縮短電動機的使用 壽命，甚至產(chǎn)生電動機燒毀的危險。同時，在通風不良、環(huán)境溫度過高等某些嚴酷工作條件 下連續(xù)運行也會導致電子控制器及功率器件的過熱乃至損壞。許多低成本的電機用電子控 制器不具備用于接收過熱保護動作信號的對應管腳以及相應的過熱保護功能，在電機、控 制器或功率器件過熱時，不能關閉控制器本身或關閉對功率器件進行驅(qū)動的相關信號，因 此，在已經(jīng)發(fā)生過熱的情況下，電機不能自動關閉而是照常運行下去，最終導致電機、控制 器或功率器件的損壞。 為解決上述問題，現(xiàn)有技術中已經(jīng)提出了這樣的電機用電子控制器其采用電機 驅(qū)動專用芯片或MPU/MCU (Micro processor nnit/licro￡ontroller Hnit :微處理器單元/ 微控制器單元)的形式，該專用芯片具有專門的過熱保護功能以及專用的過熱保護信號輸 入管腳，該MPU/MCU具有專用的過熱保護信號輸入管腳或能夠接收過熱保護信號的中斷管 腳，同時，集成相應的針對控制器、功率器件、電機繞組的過熱檢測電路，當過熱檢測電路檢 測到溫度超過某設定的點時，生成一控制信號并輸入到專用芯片或MPU/MCU的用于接收保
護信號的專用管腳或中斷管腳，關閉控制器或關閉相關驅(qū)動信號，從而關閉電機，保證控制 器、功率器件和電機不至于因溫度過高而導致?lián)p壞。 圖1中的框圖原理性地示出了現(xiàn)有技術中的一種熱保護技術方案，其將電機驅(qū)動 專用芯片用作主控制器。由于該電機驅(qū)動專用芯片具有專門的芯片或電機驅(qū)動信號關斷模 塊以及對應的管腳，故存在芯片封裝體積大、管腳數(shù)量多、成本高等缺點，不利于控制器本 身乃至電機的緊湊化。 圖2中的框圖原理性地示出了現(xiàn)有技術中的另一種熱保護技術方案，其將MPU/ MCU用作主控制器。由于采用專用管腳或中斷管腳來接收過熱保護信號的MPU/MCU需要編 制專用的程序來驅(qū)動，帶來了開發(fā)成本的增大。另外，該方案同樣存在封裝體積大、管腳數(shù) 量多的缺點。 由此可見，電機的熱保護技術存在改進的空間。
實用新型內(nèi)容開發(fā)本實用新型以克服上面提到的缺點。本實用新型提供了一種體積小、成本低、 易于實現(xiàn)的電機熱保護裝置，有助于控制器以及電機的小型化。 在一個實施形態(tài)中，本實用新型提供了一種用于電機的熱保護裝置，該電機由從2/4頁
控制器輸出的P麗信號進行驅(qū)動，該控制器具有用于接收控制信號的第一端子以及用于輸 出P麗信號的第二端子，當控制信號從第一端子斷開時，控制器停止在第二端子上輸出P麗 信號，所述熱保護裝置的特征在于包含過熱檢測模塊，其包含被附著到溫度測量點的溫度 傳感器，并基于由溫度傳感器檢測到的溫度輸出過熱檢測結果信號；開關元件，其被耦合到 控制器的第一端子，并接收來自過熱檢測模塊的過熱檢測結果信號，以便有選擇地將控制 信號連接到第一端子或從第一端子斷開。 優(yōu)選為，控制器為電機驅(qū)動專用芯片，控制信號選自轉(zhuǎn)矩/速度控制信號、工作用 振蕩器發(fā)振控制信號、載波頻率控制信號。
優(yōu)選為，控制器為微處理器/微控制器單元，控制信號為轉(zhuǎn)矩/速度控制信號。 優(yōu)選為，開關元件具有第一接線端、第二接線端以及控制接線端，控制信號連接到 開關元件的第一接線端，控制器的第一端子連接到開關元件的第二接線端，過熱檢測結果 信號連接到開關元件的控制接線端。 進一步優(yōu)選的是，電容器連接在開關元件的第二接線端與地之間。更為優(yōu)選的是， 控制信號經(jīng)由電阻器連接到開關元件的第一接線端。 進一步優(yōu)選的是，控制器的第一端子經(jīng)由電阻器連接到開關元件的第二接線端， 且電容器連接在控制器的第一端子與地之間。 優(yōu)選為，開關元件具有第一接線端、第二接線端以及控制接線端，控制信號連接到
開關元件的第一接線端，控制器的第一端子也連接到開關元件的第一接線端，開關元件的
第二接線端連接到地，過熱檢測結果信號連接到開關元件的控制接線端。 進一步優(yōu)選的是，電容器連接在開關元件的第一接線端與地之間。更為優(yōu)選的是，
控制信號經(jīng)由電阻器連接到開關元件的第一接線端， 優(yōu)選為，溫度測量點被設置在控制器的發(fā)熱元件、電機定子繞組、電機定子鐵心、 電機外殼和/或散熱器上。 結合附圖，通過閱讀對本實用新型的優(yōu)選實施例的詳細介紹，可以明了本實用新 型的上述以及其他目的和優(yōu)點。

附圖并入說明書并構成說明書的一部分，在附圖中 圖1原理性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的一種熱保護方案的框圖； 圖2原理性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的另一種熱保護方案的框圖； 圖3原理性地示出了根據(jù)本實用新型一實施例的過熱檢測模塊的框圖； 圖4原理性地示出了根據(jù)本實用新型一實施例將過熱檢測結果信號耦合到控制
器控制輸入的方式； 圖5原理性地示出了根據(jù)本實用新型另一實施例將過熱檢測結果信號耦合到控 制器控制輸入的方式； 圖6原理性地示出了根據(jù)本實用新型另一實施例將過熱檢測結果信號耦合到控 制器控制輸入的方式； 圖7原理性地示出了根據(jù)本實用新型另一實施例將過熱檢測結果信號耦合到控 制器控制輸入的方式；
4[0026] 圖8原理性地示出了根據(jù)圖5的熱保護裝置的一種變型。
具體實施方式
結合附圖，下面將詳細說明本實用新型的具體實施例。除非本文中明確地另有說 明，否則，這里所使用的"一"、"一個"、"該"、"所述"等表述也將一個以上數(shù)量的所指對象的 情況包括在內(nèi)。"部件被'連接'在一起"的表述意味著這些部件被直接連接在一起或通過 一個或一個以上的中間部件連接在一起。"一部件與另一部件連接"或"一部件被連接到另 一部件"的表述意味著這些部件直接連接在一起或通過一個或一個以上的中間部件連接在 一起。 在本實用新型所提出的改進的電機熱保護裝置中，將不具備專門的過熱保護功能 的、普通的電機專用控制芯片或MPU/MCU用作電機驅(qū)動用電子控制器，由于這類控制芯片 或MPU/MCU不具備用于接收過熱保護信號的專用過熱保護信號輸入管腳或中斷管腳，根據(jù) 本實用新型，用過熱檢測模塊所輸出的信號控制耦合到控制器的轉(zhuǎn)矩/速度控制信號輸入 管腳的開關的開通/關斷，從而對轉(zhuǎn)矩/速度控制信號到該管腳的接入/斷開進行相應的 控制。 圖3示出了根據(jù)本實用新型一實施例的過熱檢測模塊的框圖。如圖所示，比較器 0A1構成過熱檢測模塊的核心，其對同相輸入端(+)和反相輸入端(_)上的電位進行比較， 并將比較結果輸出為過熱檢測結果信號。電阻器R33與R35構成的分壓網(wǎng)絡為比較器0A1 提供基準電壓，熱敏電阻Rt上的電壓降為比較器OAl的比較電壓。由于熱敏電阻的阻值隨 環(huán)境溫度變化而變化，從而引起比較電壓隨溫度的變化。在溫度低于預定的閾值時，比較器 輸出的過熱檢測結果信號保持為低電平，隨著溫度上升超過預定的閾值，比較器輸出電平 翻轉(zhuǎn)為高電平，由之致動過熱保護動作。隨著過熱保護措施的進行，當溫度下降到低于預定 的閾值時，比較器輸出重新變?yōu)榈碗娖?，由之重新啟動電機的運行。 溫度傳感器可以被附著到例如控制器、功率器件、電機定子繞組、電機定子鐵心等 發(fā)熱元件或設置在發(fā)熱元件的近旁，當借助電機外殼或散熱器進行散熱時，溫度傳感器也 可被附著在電機外殼或散熱器上。在圖3所示的實施例中，將熱敏電阻Rt用作溫度傳感器， 并由比較器0A1產(chǎn)生過熱檢測結果信號，然而，在不脫離本實用新型的范圍的情況下，本領 域技術人員可以想到過熱檢測模塊的多種替代實施方式。 如上面所提到的，過熱檢測結果信號對被耦合到電機用控制器的控制輸入的開關 進行控制，在檢測到過熱時，將轉(zhuǎn)矩/速度控制信號從控制器的控制輸入斷開，使控制器停 止輸出驅(qū)動電機運行的P麗信號，反之，在沒有檢測到過熱時，將轉(zhuǎn)矩/速度控制信號連接 到控制器的控制輸入，控制器輸出P麗信號，驅(qū)動電機運行。 圖4示出了根據(jù)本實用新型一實施例將過熱檢測結果信號耦合到控制器控制輸 入的方式。當過熱檢測模塊檢測為溫度過高時，在過熱檢測結果信號的控制下，晶體管SW41 開通，將控制器的控制輸入端口的電平拉低，即中斷轉(zhuǎn)矩/速度控制信號向控制器的輸入， 從而使控制器停止輸出P麗信號，由此停止電機的運行。當過熱檢測模塊檢測為溫度恢復 到低于預定閾值時，在過熱檢測結果信號的控制下，晶體管SW41關斷，恢復轉(zhuǎn)矩/速度控制 信號向控制器的輸入，使電機恢復運行。 對于電機用電子控制器由電機驅(qū)動專用芯片構建的情況，過熱檢測結果信號也可被耦合到芯片工作用的振蕩器發(fā)振/載波頻率控制管腳，以便有選擇地控制芯片的工作狀 態(tài)，從而根據(jù)溫度檢測結果停止/啟動電機運行，保護控制器、功率器件、電機不會因過熱 而損壞。 特別指出的是，在圖4所示的連接圖中，轉(zhuǎn)矩/速度控制信號借助由電阻器R41、電 容器C41等構成的電阻_電容網(wǎng)絡與開關元件SW41以及控制器的控制輸入相耦合。當被 檢測溫度從保護動作點下降到重新啟動點時，由于存在對電容器C41進行充電的過程，電 機轉(zhuǎn)矩/速度控制信號逐漸上升到設定值，電機啟動過程為軟啟動過程，這樣做帶來的好 處在于電機啟動電流小，對電源的沖擊也小。 在不脫離本實用新型的范圍的情況下，本領域技術人員可對上述方案的細節(jié)進行 多種修改、替代和變型。例如，圖5示出了將過熱檢測結果信號耦合到控制器控制輸入的另 一方式。在圖5所示的連接方式中，基于來自過熱檢測模塊的過熱檢測結果信號，晶體管 SW51被相應地開通/關斷，使得轉(zhuǎn)矩/速度控制信號得以輸入到控制器的控制輸入/從控 制器的控制輸入斷開。圖5所示的熱保護裝置同樣包含用于實現(xiàn)軟啟動的電阻-電容網(wǎng)絡， 但在實際應用中，可以想到，電阻器、電容器中的任意一個或二者可以設置在除熱保護裝置 以外的其它裝置/電路/模塊中，例如設置在產(chǎn)生被輸入到控制器控制輸入的控制信號的 電路中。圖8示出了圖5中的熱保護裝置的一種變型，其中，虛線框內(nèi)的元件與熱保護裝置 分立，該變型同樣能實現(xiàn)軟啟動功能。 本領域技術人員將會明了，除晶體管以外，在過熱檢測結果信號控制下進行開通/ 關斷的開關器件可以采用多種其它形式，圖6、7示出了其中的兩個實例，并且，圖6、7的電 路連接方式均具有軟啟動功能，盡管電阻器布置的位置不同。 由于根據(jù)本實用新型的電機用控制器可以采用不具有專用保護功能、專用保護管 腳的電機驅(qū)動專用芯片或MPU/MCU，控制器的管腳數(shù)量少、體積小、成本低，有利于電子控制 器及電機的小型化。特別地，對于采用MPU/MCU構建電機控制器的方式，相較于已有方案， 本方案不需要額外的軟件開銷，縮短了開發(fā)周期，降低了開發(fā)投入。 上文對本實用新型各實施方式的具體介紹僅僅是說明性和示例性的，而不是限制 性的。在不脫離本實用新型的一般設計構思的情況下，可對上面介紹的具體實施例進行多 種修改和替代。例如，可能存在兩個或兩個以上進行過熱檢測的溫度測量點。容易想到，可 為這些溫度測量點設置相應的過熱檢測模塊，并視具體情況對由過熱檢測結果信號控制的 相應的開關器件進行并聯(lián)(對于圖4)或串聯(lián)(對于圖5)?；蛘?，在一種更為簡捷高效的實 現(xiàn)方式中，可以用對兩個以上溫度檢測點進行過熱檢測的兩個以上的熱敏電阻的串聯(lián)連接 代替圖3中的一個熱敏電阻Rt。因此，這里所公開的特定布置不對本實用新型的范圍進行 限制，本實用新型的范圍由所附權利要求及其任何以及全部等價內(nèi)容的全部廣度給出。
權利要求一種用于電機的熱保護裝置，該電機由從控制器輸出的PWM信號進行驅(qū)動，該控制器具有用于接收控制信號的第一端子以及用于輸出PWM信號的第二端子，當控制信號從第一端子斷開時，控制器停止在第二端子上輸出PWM信號，所述熱保護裝置的特征在于包含過熱檢測模塊，其包含被附著到溫度測量點的溫度傳感器，并基于由溫度傳感器檢測到的溫度輸出過熱檢測結果信號；開關元件，其被耦合到控制器的第一端子，并接收來自過熱檢測模塊的過熱檢測結果信號，以便有選擇地將控制信號連接到第一端子或從第一端子斷開。
2. 根據(jù)權利要求l的熱保護裝置，其中，控制器為電機驅(qū)動專用芯片，控制信號選自轉(zhuǎn)矩/速度控制信號、工作用振蕩器發(fā)振控制信號、載波頻率控制信號。
3. 根據(jù)權利要求l的熱保護裝置，其中，控制器為微處理器/微控制器單元，控制信號為轉(zhuǎn)矩/速度控制信號。
4. 根據(jù)權利要求l的熱保護裝置，其中，開關元件具有第一接線端、第二接線端以及控制接線端，控制信號連接到開關元件的第一接線端，控制器的第一端子連接到開關元件的第二接線端，過熱檢測結果信號連接到開關元件的控制接線端。
5. 根據(jù)權利要求4的熱保護裝置，其中，電容器連接在開關元件的第二接線端與地之間。
6. 根據(jù)權利要求4或5的熱保護裝置，其中，控制信號經(jīng)由電阻器連接到開關元件的第一接線端。
7. 根據(jù)權利要求4的熱保護裝置，其中，控制器的第一端子經(jīng)由電阻器連接到開關元件的第二接線端，且電容器連接在控制器的第一端子與地之間。
8. 根據(jù)權利要求l的熱保護裝置，其中，開關元件具有第一接線端、第二接線端以及控制接線端，控制信號連接到開關元件的第一接線端，控制器的第一端子也連接到開關元件的第一接線端，開關元件的第二接線端連接到地，過熱檢測結果信號連接到開關元件的控制接線端。
9. 根據(jù)權利要求8的熱保護裝置，其中，電容器連接在開關元件的第一接線端與地之間。
10. 根據(jù)權利要求8或9的熱保護裝置，其中，控制信號經(jīng)由電阻器連接到開關元件的第一接線端。
11. 根據(jù)權利要求1的熱保護裝置，其中，溫度測量點被設置在控制器的發(fā)熱元件、電機定子繞組、電機定子鐵心、電機外殼和/或散熱器上。
專利摘要一種用于電機的熱保護裝置，該電機由從控制器輸出的PWM信號進行驅(qū)動，該控制器具有用于接收控制信號的第一端子以及用于輸出PWM信號的第二端子，當控制信號從第一端子斷開時，控制器停止在第二端子上輸出PWM信號，所述熱保護裝置的特征在于包含過熱檢測模塊，其包含被附著到溫度測量點的溫度傳感器，并基于由溫度傳感器檢測到的溫度將過熱檢測結果信號輸出到開關元件；開關元件，其被耦合到控制器的第一端子，并接收來自過熱檢測模塊的過熱檢測結果信號，以便有選擇地將控制信號連接到第一端子或從第一端子斷開。
文檔編號H02H7/08GK201515214SQ200920178618
公開日2010年6月23日 申請日期2009年9月27日 優(yōu)先權日2009年9月27日
發(fā)明者張永寶, 蔣科 申請人:艾默生(中國)電機有限公司