CN110741548B - 用于操控电动机的控制设备、电动机和具有控制设备和电动机的系统 - Google Patents

Abstract

用于操控电动机（2）的控制设备（1），其中所述控制设备（1）具有：温度传感器接口（3），所述温度传感器接口用于连接外部的温度传感器（4），其中所述温度传感器（4）被设置用于监控所述电动机（2）的温度；和监控单元（5），所述监控单元被构造用于，评估所述温度传感器（4）的至少一个与温度相关的特性，以用于所述电动机（2）的温度监控，并且无关于所述温度监控地并且关于所述温度监控而言附加地经由所述温度传感器接口（3）来与所述电动机（2）交换数据。

Description

用于操控电动机的控制设备、电动机和具有控制设备和电动 机的系统

技术领域

本发明涉及一种用于操控电动机的控制设备、电动机和具有这样的控制设备和这样的电动机的系统。

背景技术

如果将用于操控电动机的控制设备与电动机连接成系统，通常需要在该控制设备中调整电动机的与操控相关的参数。

发明内容

本发明所基于的任务是：提供一种用于操控电动机的控制设备、电动机和具有这样的控制设备和这样的电动机的系统，它们实现根据待操控的电动机来尽可能简单地并且低成本地对该控制设备参数化。

本发明通过根据权利要求1所述的用于操控电动机的控制设备、根据权利要求8所述的电动机和根据权利要求14所述的具有这样的控制设备和这样的电动机的系统来解决所述任务。

根据本发明的控制设备用于操控电动机。该电动机可以例如是三相电机、例如同步电机或者异步电机。根据本发明的控制设备例如这样生成适合的相电压和/或相电流，使得出现所期望的转速和/或所期望的扭矩。

控制设备例如可以是频率变换器或者伺服逆变器。

控制设备具有温度传感器接口，该温度传感器接口被构造用于连接外部的的温度传感器。该温度传感器被设置用于监控电动机的温度。

该控制设备还具有监控单元，例如以微控制器和所属的外围设备的形式的监控单元，其被构造用于，评估温度传感器的至少一个与温度相关的特性、例如其与温度相关的电阻，以用于电动机的温度监控。

监控单元还被构造用于，无关于温度监控地并且关于温度监控而言附加地经由温度传感器接口来与电动机交换数据，尤其是以双向的方式来交换数据。温度传感器接口由此具有双重功能。一方面，其通常用于连接温度传感器，另一方面其同时用于与电动机的数据交换，从而使其例如在需要情况下能够将自身的电机特定的参数经由温度传感器接口来传输给控制设备，从而使其能够例如在需要情况下将其电机特定的参数经由温度传感器接口来传输给控制设备，从而可以并不发生在控制设备处的参数的手动调整。

在一种实施方式中，该监控单元被构造用于，在确定的时间间隔期间或者持久地在温度传感器接口处输出电压（或者电压图样）和/或电流（或者电流图样）。

在一种实施方式中，监控单元被构造用于，评估用于电动机的温度监控的温度传感器的电阻。

在一种实施方式中，监控单元被构造用于，为了发起或者开始与电动机的数据交换而在温度传感器的接口处输出预给定的脉冲图样或电压图样或电流图样。例如，监控单元可以在其接通之后首先在温度传感器接口处输出电平一，以便对电动机的控制单元供应运行能量并且启动该控制单元。在等待时间之后，控制设备可以生成在温度传感器接口处所输出的电压的一个或多个电平转换，从而能够识别电动机的控制单元，使得存在能够通信的控制单元，从而能够开始数据传输。

在一种实施方式中，监控单元被构造用于，对温度传感器接口处出现的信号变化过程或电压变化过程进行评估，以用于解码数据，其中所述数据由电动机传输给控制设备。例如，温度传感器接口可以构成开路漏极输出端（Open-Drain-Ausgang）或者开路集极输出端（Open-Collector-Ausgang），在所述开路漏极输出端或者开路集极输出端处在数据接收期间经由上拉电阻（Pull-Up-Widerstand）来输出具有高电平的恒定电压。为了编码要由电动机传输给控制设备的数据，电动机的控制单元可以借助开关装置、例如场效应晶体管相对于参考电位、例如地线来提取在温度传感器接口处所输出的电压，从而作为结果在温度传感器接口处出现参考电位。以这种方式，电动机的控制单元可以在温度传感器接口处生成所期望的电压脉冲序列，由此能够将数据以二进制编码的方式传输给控制设备。

在一种实施方式中，温度传感器接口是二导体接口。

在一种实施方式中，控制设备具有常规的电机操控接口，以用于连接电动机的例如三个相支路。

根据本发明的电动机具有温度监控装置接口，该温度监控装置接口被设置用于，与控制设备的温度传感器接口连接以用于信号交换。

电动机还具有与温度监控装置接口电连接的温度传感器。

该电动机还具有控制单元，例如以微控制器的形式的控制单元，该控制单元与温度监控装置接口连接，并且被构型用于经由温度监控装置接口来与控制设备、尤其是双向地交换数据。

在一种实施方式中，尤其是仅仅经由温度监控装置接口来给控制单元供应电的运行能量。

在一种实施方式中，电动机具有借助控制单元能操控的开关，例如以能操控的半导体开关装置的形式的开关，例如以晶闸管的形式的开关，其中该开关和温度传感器在温度监控装置接口的连接极之间串行地环结。该控制单元对此情况被构造用于，在温度测量模式中闭合开关并且在数据传输模式中断开该开关。

在闭合的开关情况下，在温度监控装置接口处连接的控制设备仅仅看到温度传感器，也即该控制设备能够常规地测量电机温度。因此，也可以在根据本发明的电动机或其温度监控装置接口处连接常规的控制设备，该常规的控制设备并不被构造用于与电机进行数据交换。

该电动机或其控制单元可以例如据此来识别出常规的控制设备：该控制设备并不发起数据交换，也即在温度监控装置接口上的电平保持恒定。对此情况，该开关被闭合并且该电动机在其接口处像是常规电动机那样地表现。

开关的闭合可以引起：控制单元的能量供应中断。然而这是无关紧要的，因为常规的电动机并不以控制单元的功能为前提条件。

该开关的开关状态可以在开始以电能量供应控制单元之后首先按标准地被断开，以便确保以运行能量来供应控制单元。

在一种实施方式中，温度传感器是与温度相关的电阻。

在一种实施方式中，该电动机具有如下存储器，该存储器的内容能够经由温度监控装置接口来读出和/或是能够描述的。在该存储器中可以存储如下信息，所述信息将电动机在其特性方面进行表征。此外，例如可以针对电动机来将运行小时计数器、服务数据等存储在存储器中。

根据本发明的系统具有上述的控制设备和上述的电动机。

在一种实施方式中，控制设备被构造用于，尤其是在接通、加电（power-on）或复位之后读出电动机的存储器并且根据所读出的数据来操控电动机。

本发明实现在电动机中的电子的型号铭牌（Typenschild），能够经由已经存在的用于电机温度评估的接口来读出所述电子的型号铭牌。

本发明实现：在没有在电机和控制设备之间的附加的接线情况下自动化地读出/描述电动机的电的特性和机械的特性。

因为在控制设备和电动机之间已经存在至少一个线缆连接，根据本发明将这种线缆连接作为用于数据交换的传输段来一并使用。常规地，频率变换器和电动机例如已经具有用于电机温度监控的连接线路或接口。其现在根据本发明被使用用于，不仅将电机温度（模拟电压）读出而且也将来自电动机的数字数据读出或可选地在那里进行存储。

在电动机中、例如在其接线盒中或者连接端区域中，控制单元例如以微控制器的形式来设置，该微控制器经由温度监控装置接口来从控制设备的温度传感器接口提取自身的运行能量。在紧急运行中，或者如果控制设备并不拥有用于电子的型号铭牌的操控逻辑装置，则该控制单元是非激活的。该温度传感器对此情况而言处于电动机的温度监控装置接口的连接极之间。

如果应该在控制设备和电动机之间进行数据交换，则温度传感器被断开耦合并且该电动机的控制单元变得激活。为此，控制设备可以在其温度传感器接口处生成特定的脉冲图样，该脉冲图样又通过电动机的控制单元来被识别并且被答复。之后，开始数据传输。

如果该控制设备并不经由其温度传感器接口获得任何反应，则该控制设备可以推论出：其涉及在没有电子的型号铭牌情况下的标准电动机。

如果没有型号铭牌操控逻辑装置的常规的控制设备与具有电子的型号铭牌的根据本发明的电机一起被使用，则根据本发明的电动机的控制单元可以在停止发起数据交换或者开始边沿之后接通开关装置，从而仅仅使电机温度监控装置是激活的。

根据本发明可以避免：必须手动地编程电机数据。以这种方式，可以避免如下错误，在所述错误情况下在控制设备中使用错误的电机数据。这也导致在系统安装和投入运行时的时间节省。

由于脉冲式数据传输方法，可以识别如下线路的短路，所述线路将控制设备的温度传感器接口与电动机的温度监控装置接口连接。

附图说明

本发明接下来详细地参照附图来被描述。在此情况下，其中：

图1示出具有控制设备和电动机的系统，该电动机借助该控制设备来被操控。

具体实施方式

图1示出具有以频率变换器的形式的控制设备1和三相电机2的系统，借助控制设备1来操控该三相电机。为此，控制设备1通常具有电机操控接口6，以用于连接电动机2的相支路u、v、w。就此而论也应参考有关的专业文献。

该控制设备1还具有温度传感器接口3，用于连接在电动机2中所布置的以PTC电阻或热电偶的形式的温度传感器4。该温度传感器4通常用于监控电动机2的温度。

与控制设备1的温度传感器接口3对应地，该电动机2具有温度监控装置接口7，其中半导体开关9和温度传感器4在温度监控装置接口7的连接极7a、7b之间串行地环结。接口3和7分别是二导体接口。

控制设备1的温度传感器接口3和电动机2的温度监控装置接口7借助多芯线的连接线缆11的所属的芯线相互电连接。连接线缆11的对应的芯线还用于将控制设备1的电机操控接口6与电动机2的相分支u、v、w电连接。

该控制设备1还具有监控单元5，该监控单元被构造用于，通常评估温度传感器4的电阻，以用于电动机2的温度监控。

该监控单元5还被构造用于，无关于温度监控地并且关于温度监控而言附加地经由温度传感器接口3来与电动机2交换数据，这在下文中进一步被描述。

为了能够与控制设备1双向地交换数据，电动机2具有控制单元8，该控制单元同样地与温度监控装置接口7连接并且被构造用于，经由温度监控装置接口7来双向地与控制设备1交换数据。该控制单元8为此这样操控半导体开关9，使得该半导体开关在温度测量模式中被闭合并且在数据传输模式中被断开。

只要是开关9是断开的，控制设备1的监控单元5就在温度传感器接口3处输出电压，该电压用于对控制单元8供应电压。

接下来应描述系统1的接通。

在以能量供应控制设备1之后，控制设备1启动并且在自身的温度传感器接口3处输出例如具有3.3V的电平的电压。驱动温度传感器接口3的输出端可以例如是开路漏极输出端或者开路集极输出端。

在断开的开关9的情况下，所述电压经由解耦电极13来对电动机2的缓冲电容器12充电，其中从该缓冲电容器12来给该控制单元8供应能量。一旦在电容器12处出现的用于对控制单元8进行供应的电压电平足够，控制单元8就持续检验在温度监控装置接口7处的电压变化过程。

为了发起与电动机2或其控制单元8的数据交换，监控单元5在预给定的持续时间生成在温度传感器接口3处的限定的电压脉冲图样。这种电压脉冲图样由控制单元8来识别并且被使用用于同步或开始数据传输。

为了从控制单元8朝监控单元5的方向的数据传输，该控制单元8具有未示出的半导体开关装置，其中在这种半导体开关装置的断开的状态情况下，例如在温度传感器接口3处出现约3.3V并且在半导体开关装置的闭合状态下出现约0V，从而该控制单元8能够借助半导体开关装置来生成脉冲序列，所述脉冲序列用于编码待传输的数据。

为了从监控单元5朝控制单元8的方向的数据传输，该监控单元5具有在温度传感器接口3处的适合的电压脉冲图样，其用于编码待传输的数据。

在所有必需的数据在控制设备1或监控单元5和控制单元8之间被传输了之后，控制单元8闭合开关装置9，由此，使其自身关断并且在连接极7a和7b之间仅仅该温度传感器9保持可见。

如果控制设备1在启动之后在预给定的持续时间之内在温度传感器接口3处并不生成用于发起数据传输的限定的电压脉冲图样，则该控制单元8闭合开关装置9，由此，使其自身关断并且在连接极7a和7b之间仅仅该温度传感器9保持可见。因此，也能够利用常规的控制设备来使用根据本发明的电动机2，其中所述常规的控制设备并不拥有用于经由自身的温度传感器接口3来进行数据传输的可能性。

如果利用常规的电动机来使用根据本发明的控制设备1，其中该常规的电动机不拥有经由自身的温度监控装置接口7来进行数据传输的可能性，则该控制设备1据此来识别出这点：在发起数据传输之后并没有在温度传感器接口3上接收到反应。因此，也能够利用常规的电动机来使用根据本发明的控制设备1，该电动机不拥有用于经由自身的温度监控装置接口7来进行数据传输的可能性。

电动机2具有非易失性存储器10，所述非易失性存储器的内容能够经由温度监控装置接口7来读出和/或是能够描述的。在该存储器10中存储如下信息，所述信息将电动机2在其特性方面进行表征。附加地，可以将序列号、运行小时数等存储在存储器10中。

控制设备1被构造用于，至少部分地读出电动机2的存储器10并且根据所读出的数据来操控电动机2。

例如，可以在存储器10中存储额定功率、电流负载能力、电参数等，其对由控制设备1所生成的操控电压/操控电流具有影响。

Claims (14)

1.电动机(2)，所述电动机具有：

温度监控装置接口(7)和

与所述温度监控装置接口(7)连接的温度传感器(4)，以及

控制单元(8)，所述控制单元与所述温度监控装置接口(7)连接并且被构造用于，经由所述温度监控装置接口(7)来与控制设备(1)交换数据，

其特征在于，

所述电动机(2)具有借助所述控制单元(8)能操控的开关(9)，其中所述开关(9)和所述温度传感器(4)在所述温度监控装置接口(7)的连接极(7a、7b)之间串行地环结，

其中所述控制单元(8)被构造用于，在温度测量模式中闭合所述开关(9)并且在数据传输模式中断开所述开关(9)，

其中所述数据包括电动机特定的参数。

2.根据权利要求1所述的电动机(2)，其特征在于，

经由所述温度监控装置接口(7)来给所述控制单元(8)供应电运行能量。

3.根据权利要求1或2所述的电动机(2)，其特征在于，所述温度传感器(4)是与温度相关的电阻或者热电偶。

4.根据权利要求1或2所述的电动机(2)，其特征在于，所述电动机(2)具有存储器(10)，所述存储器的内容能够经由所述温度监控装置接口(7)来读出和/或是能够描述的。

5.根据权利要求4所述的电动机(2)，其特征在于，在所述存储器(10)中存储如下信息，所述信息将所述电动机(2)在其特性方面进行表征。

6.系统，所述系统具有：

根据前述权利要求中任意一项所述的电动机(2)；和

用于操控所述电动机的控制设备(1)。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述控制设备(1)被构造用于，读出所述电动机(2)的存储器(10)并且根据所读出的数据来操控所述电动机(2)。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，其中所述控制设备(1)具有：

温度传感器接口(3)，所述温度传感器接口用于连接外部的温度传感器(4)，其中所述温度传感器(4)被设置用于监控所述电动机(2)的温度；和

监控单元(5)，所述监控单元被构造用于，评估所述温度传感器(4)的至少一个与温度相关的特性，以用于所述电动机(2)的温度监控，

其中所述监控单元(5)还被构造用于，无关于所述温度监控地并且附加于所述温度监控地经由所述温度传感器接口(3)来与所述电动机(2)交换数据。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述监控单元(5)被构造用于，在所述温度传感器接口(3)处输出电压或电流。

10.根据权利要求8或9所述的系统，其特征在于，所述监控单元(5)被构造用于，评估用于所述电动机(2)的温度监控的所述温度传感器(4)的电阻。

11.根据权利要求8至9中任意一项所述的系统，其特征在于，所述监控单元(5)被构造用于，为了发起与所述电动机(2)的数据交换而在所述温度传感器接口(3)处输出预给定的脉冲图样。

12.根据权利要求8至9中任意一项所述的系统，其特征在于，所述监控单元(5)被构造用于，对所述温度传感器接口(3)处出现的信号变化过程进行评估，以用于解码数据，其中所述数据由所述电动机(2)传输给所述控制设备(1)。

13.根据权利要求8至9中任意一项所述的系统，其特征在于，所述温度传感器接口(3)是二导体接口。

14.根据权利要求8至9中任意一项所述的系统，其特征在于，

所述控制设备(1)具有：

电机操控接口(6)，以用于连接所述电动机(2)的相支路(u、v、w)。