无刷直流电机制动方法及系统技术方案

本发明专利技术适用无刷直流电机技术领域，提供了一种无刷直流电机制动方法及系统，该方法包括：检测无刷直流电机的电源状态；在检测到所述电源状态由供电状态转换为断电状态时，将所述无刷直流电机的三个相线短路，再通过所述无刷直流电机的齿槽效应避免外力影响所述无刷直流电机的制动，避免机械抱闸制动无法安装或使用寿命的限制。

Braking Method and System of Brushless DC Motor

The invention is applicable to the technical field of brushless DC motor, and provides a braking method and system for brushless DC motor. The method includes: detecting the power state of the brushless DC motor; detecting the power state changing from power supply state to power off state, shortening the three phase lines of the brushless DC motor, and then avoiding external force through the slot effect of the brushless DC motor. Affecting the braking of the brushless DC motor, avoiding the limitation of the mechanical brake braking that can not be installed or the service life.

【技术实现步骤摘要】
无刷直流电机制动方法及系统
本专利技术属于无刷直流电机
，尤其涉及无刷直流电机制动方法及系统。
技术介绍
在无刷直流电机系统中，如果要求无刷直流电机在断电后能够自动停止转动，最简单可行的方法是使用机械抱闸，在断电后抱闸自动制动，锁住运动部件即可。在申请号为“201710933955.6”、名称为“适用于永磁无刷直流电机的制动方法及系统”的专利技术专利中，提出了“在断开电机电源对永磁无刷直流电机的供电时，将永磁无刷直流电机的三根相线短接，以改变永磁无刷直流电机的工作状态，实现对永磁无刷直流电机进行所需的制动。”在控制器外部电源切断时，无刷直流电机在自身和外部负载的惯性的作用下，会继续旋转，如果将无刷直流电机的三个相线短路，那么三个相线内部电阻组成的电阻网络将成为无刷直流电机的负载，从而实现对电机有效的减速。然而，在部分场景中，由于外力的作用过大，在无刷直流电机的三个相线短路后，电机并不能停止转动，或者停止转动后是又受外力影响而再次转动，从而导致无刷直流电机在断电后无法有效制动。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供无刷直流电机制动方法及系统，旨在解决由于现有技术中外力作用导致无刷直流电机断电后无法进行有效制动的问题。第一方面，本专利技术提供了一种无刷直流电机制动方法，所述方法包括下述步骤：检测无刷直流电机的电源状态；在检测到所述电源状态由供电状态转换为断电状态时，将所述无刷直流电机的三个相线短路，再通过所述无刷直流电机的齿槽效应使其避免受外力影响。所述齿槽效应的最大恢复力矩大于电机转轴所受到的外力转矩。可选的，通过使用继电器或交流接触器的常闭触点将所述无刷直流电机的三个相线短路。可选的，所述无刷直流电机的三根相线通过继电器的触点连接，所述继电器的线圈与所述无刷直流电机的电源连接；在所述无刷直流电机处于供电状态时，所述继电器的常闭触点断开，所述无刷直流电机的三根相线相互独立；在所述无刷直流电机处于断电状态时，所述继电器的常闭触点闭合，将所述无刷直流电机的三根相线短接。可选的，所述无刷直流电机的电源为交流电源，所述无刷直流电机的三根相线通过继电器的触点连接，所述继电器的线圈与所述无刷直流电机的供电电源连接；在所述无刷直流电机处于供电状态时，所述继电器的常闭触点断开，所述无刷直流电机的三根相线相互独立；在所述无刷直流电机处于断电状态时，所述继电器的常闭触点闭合，将所述无刷直流电机的三根相线短接。第二方面，提供了一种无刷直流电机制动系统，所述系统包括具有增强齿槽效应的无刷直流电机、电源和制动控制器；在检测到所述无刷直流电机的电源状态由供电状态转换为断电状态时，所述制动控制器将所述无刷直流电机的三个相线短路，并通过所述无刷直流电机的齿槽效应避免外力影响所述无刷直流电机的制动。可选的，所述制动控制器包括继电器，所述系统还包括开关电源，所述开关电源将交流电转换为直流电为所述无刷直流电机供电，所述无刷直流电机的三根相线通过所述继电器的触点连接，所述继电器的线圈与所述无刷直流电机的供电电源连接；在所述无刷直流电机处于供电状态时，所述继电器的常闭触点断开，所述无刷直流电机的三根相线相互独立；在所述无刷直流电机处于断电状态时，所述继电器的常闭触点闭合，将所述无刷直流电机的三根相线短接，在直流电断开后所述继电器保持为常闭状态，保持所述无刷直流电机的三根相线短接。本专利技术在检测到电源状态由供电状态转换为断电状态时，将无刷直流电机的三个相线短路，并通过无刷直流电机的齿槽效应避免外力影响所述无刷直流电机的制动，从而避免机械抱闸制动无法安装或使用寿命的限制。附图说明图1是本专利技术实施例一提供的无刷直流电机制动方法的实现流程图；图2是示出了具有齿槽效应的无刷直流电机自身的恢复力矩与转角之间的关系示意图；图3示出了本专利技术实施例一提供的无刷直流电机制动方法中三根相线短路后电机的电流、转距、转速的曲线；图4示出了本专利技术实施例二提供的无刷直流电机制动系统的结构。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。以下结合具体实施例对本专利技术的具体实现进行详细描述：实施例一：图1示出了本专利技术实施例一提供的无刷直流电机制动方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本专利技术实施例相关的部分，详述如下：步骤S110，检测无刷直流电机的电源状态。步骤S120，在检测到电源状态由供电状态转换为断电状态时，将无刷直流电机的三个相线短路，再通过无刷直流电机的齿槽效应避免外力影响所述无刷直流电机的制动。无刷直流电机具有三个相线，无刷直流电机通过三根相线与电源连接，电源提供无刷直流电机所需的工作电压。通过对无刷直流电机的电源状态进行检测，当检测到无刷直流电机的电源状态为供电状态，即电源为无刷直流电机提供正常电压时，无刷直流电机工作于电动机状态；当检测到无刷直流电机的电源状态为断电状态，即电源与无刷直流电机断开时，在不增加外部机械抱闸制动的情况下，为了能实现对无刷直流电机的制动，将无刷直流电机的三根相线短接，在将无刷直流电机的三根相线短接后，再通过无刷直流电机的齿槽效应避免外力影响所述无刷直流电机的制动，例如，通过齿槽效应保证无刷直流电机在静止时不会被外力转动，或在无刷直流电机低速转动时使其停止转动。以内转子为例，无刷直流电机的定子上是绕组，转子上是永磁体。由于定子铁芯是磁性材料，能够被转子上的永磁体吸引，因此无刷直流电机在停止时，总是趋向于停止在一些固定的位置上，无刷直流电机启动时，需要克服这个转矩，这里将这种现象称为“齿槽效应”。假设电机启动需要克服的转矩是Mmax，并且一周上这几个固定位置的转矩是相等的，正向与反向也是相等的。这个转矩的方向与偏离平衡位置的方向相反，这里成为恢复力矩。图2是具有齿槽效应的无刷直流电机自身的恢复力矩与转角之间的关系示意图。恢复力矩越小，就越利于电机的控制和平稳运行，因此，一般情况下，这个转矩都很小，接近零。在本示例性实施例中将根据应用的具体需求，选择最大恢复力矩Mmax的大小，其值应大于电机转轴所受到的外力转矩，即无刷直流电机静止时所受外力的转矩，并且留有余量,从而保证无刷直流电机避免受外力影响而无法制动。在电源与无刷直流电机断开时，无刷直流电机在自身和外部负载的惯性作用下，会继续旋转，当将无刷直流电机的三个相线短路时，三个相线内部电阻组成的电阻网络将成为无刷直流电机的负载，从而实现对无刷直流电机进行快速减速，但是无刷直流电机能不能停止转动，还取决于电机转轴所受到的外力转矩。如果外力转矩较小，那么即使不使用三相短路的方法，电机失去了动力源，在摩擦力以及其它阻力的作用下，电机也能够慢慢减速直到停止；而当外力转矩较大时，电机将继续处于发电状态，使用三相短路的方法，电机并不能停止转动。因此，在检测到电源状态由供电状态转换为断电状态时，将无刷直流电机的三个相线短路，使无刷直流电机的转速迅速降低，在无刷直流电机的转速降低到预设值时，则通过无刷直流电机的齿槽效应使其立刻停止转动。下面分析无刷直流电机对负载做正功，检测到电源断开之后，将电机的三相短路之后电机的相电流变换的过程。三相短路后，假设可以忽略电子换相带来的影响。电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无刷直流电机制动方法，其特征在于，所述方法包括：检测无刷直流电机的电源状态；在检测到所述电源状态由供电状态转换为断电状态时，将所述无刷直流电机的三个相线短路，并通过所述无刷直流电机的齿槽效应避免外力影响所述无刷直流电机的制动。

【技术特征摘要】
1.一种无刷直流电机制动方法，其特征在于，所述方法包括：检测无刷直流电机的电源状态；在检测到所述电源状态由供电状态转换为断电状态时，将所述无刷直流电机的三个相线短路，并通过所述无刷直流电机的齿槽效应避免外力影响所述无刷直流电机的制动。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述齿槽效应的最大恢复力矩大于电机转轴所受到的外力转矩。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在检测到所述电源状态由供电状态转换为断电状态时，将所述无刷直流电机的三个相线短路，并在所述无刷直流电机停止转动时，通过所述无刷直流电机的齿槽效应避免所述无刷直流电机在外力的作用下再次转动。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：在检测到所述电源状态由供电状态转换为断电状态时，将所述无刷直流电机的三个相线短路，使所述无刷直流电机的转速迅速降低；在所述无刷直流电机的转速降低到预设值时，则通过所述齿槽效应使其立刻停止转动。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过使用继电器或交流接触器的常闭触点将所述无刷直流电机的三个相线短路。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述无刷直流电机的电源为交流电源，所述无刷直流电机的三根相线通过继电器的触点连接，所述继...

【专利技术属性】
技术研发人员：许家林，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林,22