[发明专利]电动机及用于控制该电动机的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于电动工具的电动机。具体地，该电动机包括用于防止电动机的过热的部件。本发明还涉及用于估计电动机中的转子温度的方法以及用于控制电动机以防止电动机的过热的方法。

背景技术

在传统的交流电动机中，平均转子电流测量通常适于估计转子温度。这种电动机的实例为用于驱动各种动力工具和其他设备的通用电动机、以及专门适于某种应用的电动机，诸如用于动力切割器或用于钻孔机的电动机，且具体是用于通过水冷齿轮箱驱动空心钻的钻头的电动机。在后一种情况中，电动机可滑动地安装在钻台上，该钻台锚定至地面/地板，并且空心钻安装在待通过电动机可旋转地驱动的齿轮箱的输出轴上。电动机沿着钻台缓慢地滑下使钻头更深地进给到待钻孔的地面/地板/结构中。

转子通常为具有外定子和装配有转子绕组的内转子/中心转子的交流电动机中最暴露于温度下的部分。在高负荷时，转子绕组使转子明显变暖，并且取决于设计、大小和功率尺寸标注，转子在某些操作条件下可能冒着过热的风险。例如，转子可能要承受高达180℃的温度，但是在更高的温度下将会过热并出现故障。由于难以测量实际的转子温度，并且这种测量昂贵，所以可由估计代替。例如，在提供有过热保护的Elgard^TM胡斯华纳电动机中，测量通过转子的电流，并且如果该电流达到某一阈值，那么将电动机切换到脉动模式中，在该脉动模式中，流入转子的电流脉动。典型的脉动周期为0.5秒。如果电动机的负荷在脉动过程中没有减小，那么如果电动机负荷在预定的时间段内没有减小，则完全切断电流。由于转子温度不仅取决于转子电流，而且取决于其他操作条件，所以电动机(和转子)的全电势并非总是可获得的。为了给电动机在某一功率范围内提供优良的可靠性，因此通常要求是电动机超尺寸的。然而，超尺寸使得电动机比所需要的更庞大、更重且更昂贵。

发明内容

鉴于以上，本发明的一个目的在于提供一种可替代的和/或改进的电动机以及通过估计其转子温度来控制电动机的方法。具体地，另一目的在于提供一种用于控制用于施工机械的通用电动机(优选地为交流电动机)以防止电动机的过热的方法。

根据本发明，此目的通过用于电动工具的电动机来实现，本电动机包括定子、具有中心转子轴和转子绕组的转子组件、以及电动机控制系统，电动机控制系统包括：

电流测量装置，用于直接地或间接地测量转子绕组中的电流，提供一个转子电流值/多个转子电流值；

环境温度测量/估计装置，用于测量或估计环境空气温度，提供一个空气温度值/多个空气温度值；以及

转子温度估计装置，用于确定新的转子温度估计，所述新的转子温度估计至少基于该一个转子电流值/多个转子电流值和该一个空气温度值/多个空气温度值。

优选地，电动机控制系统进一步包括电压限制装置，所述电压限制装置用于如果新的转子温度估计超出预定的过热阈值则通过限制转子绕组上的电压来防止转子组件的过热/燃烧。

优选地，电动机控制系统进一步包括声音和/或光信号装置(signaling means)，所述声音和/或光信号装置用于如果新的转子温度估计超出预定的第二阈值则优选地通过提供声音和/或光信号来向用户发出转子温度接近或处于过热/燃烧温度的信号，所述第二阈值优选地低于第一阈值。

优选地，电动机控制系统进一步包括转子速度测量/估计装置，所述转子速度测量/估计装置用于测量或估计转子速度，提供一个转子速度值/多个转子速度值，所述转子温度估计装置布置成在确定新的转子温度估计时利用该一个转子速度值/多个转子速度值。

优选地，电动机控制系统进一步包括用于存储先前的一个转子温度估计/多个转子温度估计的存储器，当确定新的转子温度估计时，利用先前的该一个转子温度估计/多个转子温度估计。

本发明还涉及一种通过估计其转子温度来控制电动机的方法，本方法包括以下步骤：

a)通过测量转子绕组中的电流来确定一个转子电流值/多个转子电流值，

b)通过测量或估计环境空气温度来确定一个空气温度值/多个空气温度值，

c)通过测量或估计转子的旋转速度来确定一个转子速度值/多个转子速度值，

d)基于步骤a)的所述转子电流值、步骤b)的所述空气温度值以及步骤c)的所述转子速度值来确定新的转子温度估计。

优选地，本方法进一步包括以下步骤中的一个或多个：

e)将步骤d)的估计的转子温度与预定的阈值相比较，以及