Область техники
Настоящее изобретение относится к электрически приводимой в действие машине.
Уровень техники
Вышеупомянутая электромашина, например, включает в себя электрически приводимую в действие машину, имеющую приводимый в движение объект (такой как вращающийся нож), приводимый в движение двигателем (например, электрическая косилка). В качестве такой электрической косилки патентная литература 1 описывает электрическую косилку с регулируемой скоростью вращения двигателя. Эта электрическая косилка имеет преобразователь для изменения прилагаемого к двигателю напряжения так, чтобы изменять скорость вращения двигателя.
Указатель библиографических ссылок
PTL 1: Нерассмотренная заявка на выдачу патента Японии № (KOKAI publication No) 2006-217843.
Краткое описание изобретения
Техническая проблема
Однако, патентная литература 1 не раскрывает никаких способов защиты силовой схемы или двигателя электрически приводимой в действие машины; силовая схема или двигатель не защищены в достаточной степени.
Решение проблемы
Настоящее изобретение разработано с учетом вышеописанной проблемы и иллюстративной целью настоящего изобретения является разработка электрически приводимой в действие машины, имеющей должным образом защищенную силовую схему или двигатель.
Для достижения этой цели электрически приводимая в действие машина согласно первому иллюстративному аспекту настоящего изобретения является электрически приводимой в действие машиной, включающей в себя двигатель и силовую схему, приводящую в движение двигатель посредством электрической энергии, поставляемой источником питания, в которой силовая схема включает в себя:
- блок преобразования напряжения, преобразующий входное напряжение, поданное в соответствии с напряжением источника питания, для выработки выходного напряжения и подачи выработанного выходного напряжения на двигатель, и
- блок регистрации тока, выдающий первый сигнал в соответствии с током, протекающим через двигатель, и
при этом блок преобразования напряжения снижает величину вырабатываемого нового выходного напряжения, когда блок регистрации тока выдает первый сигнал, и блок преобразования напряжения выполнен с возможностью преобразования входного напряжения от источника питания для выработки заданного выходного напряжения, являющегося входным напряжением для двигателя и превышающего выходное напряжение источника питания.
Кроме того, является возможным, что блок регистрации тока выдает первый сигнал, когда величина тока, протекающего через двигатель, удовлетворяет первому заданному критерию.
Кроме того, является возможным, что блок преобразования напряжения снижает величину напряжения вырабатываемого нового выходного напряжения, когда подается первый сигнал.
Кроме того, является возможным, что силовая схема включает в себя блок регулирования напряжения, выдающий блоку преобразования напряжения второй сигнал, имеющий величину напряжения в соответствии с выходным напряжением от блока преобразования напряжения, и
- блок преобразования напряжения вырабатывает новое выходное напряжение, имеющее величину напряжения в соответствии со вторым выходным сигналом блока регулирования напряжения, когда первый сигнал не выдается.
Является возможным, что ток, протекающий через двигатель, является током, протекающим между источником питания и блоком преобразования напряжения.
Является возможным, что источник питания является батареей.
Батарея может включать в себя блок регистрации тока батареи, выдающий третий сигнал в соответствии с током, протекающим через батарею, и
- силовая схема прекращает подачу электрической энергии на двигатель, когда блок регистрации тока батареи вырабатывает третий сигнал.
К источнику питания может быть присоединена с возможностью отсоединения одна батарея, имеющая первое выходное напряжение, или другая
батарея, имеющая второе выходное напряжение, отличающееся от первого.
Является возможным, что силовая схема дополнительно включает в себя регулирующий блок, который прекращает подачу электрической энергии на двигатель, когда величина тока, протекающего через двигатель, удовлетворяет второму заданному критерию для заданного периода времени.
Является возможным, что двигатель имеет ротор, статор и выходной вал, закрепленный на роторе,
- либо ротор, либо статор имеет дискообразную основу для обмотки, имеющую несколько сегментов обмотки, расположенных по окружности вокруг выходного вала, если смотреть в аксиальном направлении выходного вала, а
- другой из ротора и статора включает в себя магнит, генерирующий магнитный поток, проходящий через основу обмотки в аксиальном направлении выходного вала.
Электрически приводимая в действие машина согласно второму иллюстративному аспекту настоящего изобретения является электрически приводимой в действие машиной, включающей в себя двигатель, источник питания, к которому присоединена батарея, и силовую схему, приводящую в движение двигатель на основе электрической мощности, поставляемой от источника питания, в которой:
- двигатель имеет ротор, статор и выходной вал, прикрепленный к ротору, при этом к выходному валу прикреплен рабочий инструмент, и
- силовая схема включает в себя регулирующий блок, препятствующий протеканию через батарею при пуске двигателя тока, величина которого удовлетворяет первому заданному критерию.
Двигатель может иметь ротор, статор и выходной вал, закрепленный на роторе, причем
- либо ротор, либо статор имеет дискообразную основу для обмотки, имеющую несколько сегментов обмотки, расположенных по окружности вокруг выходного вала, если смотреть в аксиальном направлении выходного вала, а
- другой из ротора и статора включает в себя магнит, генерирующий магнитный поток, проходящий через основу обмотки в аксиальном направлении выходного вала.
Полезный эффект изобретения
Настоящее изобретение может предложить электрически приводимую в действие машину, имеющую должным образом защищенную силовую схему или двигатель.
Краткое описание рисунков
Фиг.1 является иллюстрацией, показывающей внешний вид электрически приводимой в действие машины согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения,
Фиг.2 является видом в поперечном сечении, показывающим двигатель показанной на фиг.1 электрически приводимой в действие машины,
Фиг.3 является видом в поперечном сечении разобранного выходного вала и ротора показанного на фиг.2 двигателя,
Фиг.4 является видом снизу, показывающим вентилятор показанного на фиг.3 ротора,
Фиг.5 является блок-схемой для объяснения конфигурации силовой схемы электрически приводимой в действие машины согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения,
Фиг.6 является принципиальной схемой для объяснения иллюстративной силовой схемы электрически приводимой в действие машины согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения,
Фиг.7 является структурной схемой для объяснения работы силовой схемы электрически приводимой в действие машины согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения,
Фиг.8 является блок-схемой для объяснения конфигурации силовой схемы электрически приводимой в действие машины согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения,
Фиг.9 является принципиальной схемой для объяснения иллюстративной силовой схемы электрически приводимой в действие машины согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения, и
Фиг.10 является принципиальной схемой для объяснения иллюстративной силовой схемы электрически приводимой в действие машины согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения,
Фиг.11 является видом сверху диска обмотки/коллектора ротора на фиг.3,
Фиг.12 является видом сверху детали диска обмотки ротора на фиг.3.
Описание вариантов осуществления
Электрически приводимая в действие машина согласно вариантам осуществления настоящего изобретения описана ниже со ссылкой на рисунки. Для более простого понимания настоящего изобретения, несущественные известные технические вопросы в зависимости от ситуации в нижеследующем описании не объясняются. Электрически приводимая в действие машина согласно вариантам осуществления изобретения является косилкой, имеющей приводимый с движение двигателем дисковый нож.
(Первый вариант осуществления)
Первый вариант осуществления настоящего изобретения будет описан ниже со ссылками на фиг.1-7, 11 и 12. Как показано на фиг.1, электрически приводимая в действие машина 1 согласно первому варианту осуществления включает в себя блок 10 источника питания, операционный блок 20, соединительный блок 30 и приводной блок 40.
Блок 10 источника питания включает в себя корпус 11 источника питания и силовую схему 12. Кроме того, к блоку 10 источника питания присоединена батарея 2.
Корпус 11 источника питания образует кожух блока 10 источника питания и предоставляет место для силовой схемы 12.
Батарея 2 установлена на предусмотренном на корпусе 11 держателе батареи и электрически соединена с силовой схемой 12. Батарея 2 служит в качестве источника питания для обеспечения электрической энергией силовой схемы 12.
Силовая схема 12 преобразует выходное напряжение батареи 2 в напряжение, имеющее заданную величину, и подает преобразованное напряжения на двигатель 50 приводного блока 40, который будет описан ниже. Силовая схема 12 будет описана подробно ниже. Посредством поставляемой от батареи электрической энергии силовая схема 12 приводит в движение двигатель 50.
Операционный блок 20 включает в себя рукоятку 21 и спусковой рычаг 22.
Рукоятка 21 прикреплена к корпусу 11 источника питания блока 10 источника питания и к одному концу соединительного блока 30.
Спусковой рычаг 22 соединен с выключателем 113 силовой схемы 12 блока 10 источника питания, который будет описан ниже, и приводится в действие пользователем для включения/выключения выключателя 113. Следовательно, спусковой рычаг 22 запускает/останавливает двигатель 50.
Соединительный блок 30 включает в себя полую трубу 31, выполненную из алюминиевого сплава, армированной пластмассы и т.п. Соединительный блок 30 соединяет операционный блок 20 и приводной блок 40. Кабель питания проходит от силовой схемы 12 источника питания 10 к двигателю 50 приводного блока 40 через полую трубу 31 соединительного блока 30. Кабель питания электрически соединяет приводной блок 40 и силовую схему 12 для подачи электрической энергии от силовой схемы 12 на двигатель 50.
Соединительный блок 30 включает в себя дополнительную рукоятку 36. Пользователь может держать дополнительную рукоятку 36 и рукоятку 21 для управления электрически приводимой в действие машиной 1. Кроме того, соединительный блок 30 включает в себя защитный кожух 37, закрывающий часть вращающегося ножа 42 приводного блока 40, так что пользователь не касается вращающегося ножа 42 при его использовании.
Приводной блок 40 включает в себя двигатель 50 и вращающийся нож 42 (рабочий инструмент). Питаемый электрической энергией от силовой схемы 12 блока 10 источника питания, двигатель 50 вращает вращающийся нож 42.
Двигатель 50 будет описан ниже со ссылкой на фиг.2.
Двигатель 50 является коллекторным двигателем, включая в себя корпус 51 двигателя, выходной вал 52, ротор 53, статор 54 и скользящие электрические контакты 55.
Корпус 51 двигателя закреплен на другом конце соединительного блока 30. Корпус 51 двигателя имеет выпускное отверстие 56. С другой стороны, соединительный блок 30 имеет входное отверстие 38 для воздуха, связанное с внутренней частью корпуса 51 двигателя.
Выходной вал 52 поддерживается с возможностью вращения подшипниками 57 и 58, установленными в корпусе 51 двигателя. На одном конце из корпуса 51 двигателя выступает выходной вал 52, к которому присоединен вращающийся нож 42.
Ротор 53 расположен в корпусе 51 двигателя и выполнен интегрально с выходным валом 52. Ротор 53 включает в себя фланец 61, диск 61 обмотки/коллектора, четыре диска обмотки 63, обойму ротора 67 и вентилятор 68.
Фланец 61 изготовлен из алюминиевого сплава и включает в себя цилиндрическую обойму 611 и опорный элемент 612 в форме диска, простирающегося от наружного края обоймы 611 в почти перпендикулярном ей направлении. С надетой на выходной вал 52 и заблокированной от прокручивания обоймой фланец 61 вращается вместе с выходным валом 52.
Диск 62 обмотки/коллектора и диск 63 обмотки имеют форму диска с центральным посадочным отверстием. Они оба являются печатными монтажными платами, имеющими изолирующую подложку и рисунок схемных соединений на изолирующей подложке. Один диск 62 обмотки/коллектора и четыре диска 63 обмотки уложены слоями так, что диск 62 обмотки/коллектора является самым верхним слоем.
Диск 62 обмотки/коллектора на верхней поверхности имеет кольцеобразную зону 80 коллектора. Коллектор 81 состоит из многочисленных расположенных по окружности коллекторных сегментов 82. На наружном конце каждого коллекторного сегмента сформировано проходящее через диск 62 обмотки/коллектора сквозное отверстие 83.
Диск 62 обмотки/коллектора и диски 63 обмотки имеют на их верхней поверхности расположенную снаружи зоны 80 коллектора кольцевую зону 90 обмотки. Почти такой же рисунок схемных соединений образуют большое число сегментов 92 обмотки, расположенных в кольцевом направлении вокруг выходной оси 52 в каждой зоне 90 обмотки. Многочисленные сегменты 92 обмотки расположены радиально вокруг выходной оси 52. Сформированные в каждой зоне 90 обмотки сегменты 92 обмотки генерируют вертикальное магнитное поле. Сегменты 92 обмотки образуют одну или несколько обмоток. Диск 62 обмотки/коллектора и диски 63 обмотки расположены слоями в заданном порядке, например, таким образом, что сформированные в каждой зоне 90 обмотки сегменты 92 обмотки расположены с одинаковыми промежутками в кольцевом направлении.
Один конец и другой конец сегментов 90 обмотки, сформированных в зоне 90 обмотки диска 62 обмотки/коллектора, напрямую соединены с соответствующим сегментом 82 коллектора, сформированным в зоне 80 коллектора рисунком схемных соединений. Кроме того, один конец и другой конец каждого сегмента обмотки, сформированные в зоне 90 обмотки диска 63 обмотки, соединены с соответствующим сегментом 82 коллектора, сформированного в зоне 80 коллектора посредством соединительных отверстий или переходных отверстий, сформированных в зоне 80 коллектора. Наружный конец каждого сегмента 92 обмотки изогнут в заданном направлении вокруг выходной оси 52. Многочисленные сквозные отверстия 93, проходящие через диск 62 обмотки/коллектора, сформированы на наружном конце каждого сегмента 92 обмотки.
Рисунки схемных соединений в зоне 80 коллектора и зоне 90 обмотки диска 62 обмотки/коллектора сформированы на одной и той же печатной схеме. Кроме того, рисунки схемных соединений на диске 62 обмотки/коллектора более толстые, чем рисунок схемных соединений на диске 63 обмотки.
Диск 62 обмотки/коллектора и диски 63 обмотки имеют почти одинаковый внутренний и наружный диаметр. Надетые на обойму 611 фланца 61 и поддерживаемые верхней поверхностью опорного элемента 612 фланца 61, диск 62 обмотки/коллектора и диски 63 обмотки закреплены на фланце 61.
Обойма 67 ротора является кольцевым элементом из листовой стали и надежно прикреплена к верхней поверхности диска 62 обмотки/коллектора посредством непоказанного изолирующего слоя. Обойма 67 ротора имеет почти такой же наружный диаметр, что и диск 62 обмотки/коллектора и диски 63 обмотки и внутренний диаметр для закрывания зоны 90 обмотки.
Вентилятор 68 является кольцевым элементом из синтетической смолы, смонтированным на внешних границах обоймы ротора 67, диска 62 обмотки/коллектора и дисков 63 обмотки и надежно прикрепленным к верхней поверхности обоймы 67 ротора посредством непоказанного клеевого слоя. Вентилятор 68 имеет многочисленные лопатки 681, выступающие в направлении наружного диаметра. Многочисленные лопатки 681 расположены на примерно одинаковых расстояниях в круговом направлении, как показано на фиг.4.
Для устранения какого-либо дисбаланса ротора 53 (несбалансированный вес относительно оси вращения), на верхней поверхности обоймы 67 ротора создано отверстие 671, как показано на фиг.2. В данном случае к верхней поверхности обоймы 67 ротора может быть добавлен вес для устранения какого-либо дисбаланса ротора 53.
Статор 54 включает в себя магнит 71 и обойму 72 статора. Магнит 71 имеет кольцевую форму с расположенными в круговом направлении магнитными полюсами. Магнит 71 обращен к самому нижнему диску 63 обмотки и обращен к зоне 90 обмотки диска 62 обмотки/коллектора и надежно прикреплен к обойме 72 статора. Обойма 72 статора имеет кольцевую форму, имея почти такой же внутренний диаметр и наружный диаметр, что и магнит 71, и прикреплена к корпусу 51 двигателя. Магнит 71 генерирует магнитный поток, проходящий в аксиальном направлении выходного вала через диск 62 обмотки/коллектора и диска 63 обмотки.
Соприкасающиеся с двумя сегментами 82 коллектора, сформированными в зоне 80 коллектора диска 62 обмотки/коллектора, два скользящих электрических контакта 55 удерживаются двумя закрепленными на корпусе 51 двигателя держателями 59 скользящих электрических контактов. Скользящие электрические контакты изготовлены из электропроводящего углерода и соединены с силовой схемой 12 вышеописанного блока 10 источника питания посредством помещенного в соединительный блок 30 кабеля 39.
Приложенное к скользящим электрическим контактам 55 напряжение от силовой схемы 12 блока 10 источника питания прикладывается к одной или более обмоткам ротора 53 последовательно посредством коллектора 53 ротора. Затем притяжение между одной или более возбужденными обмотками и магнитом 71 статора 54 генерирует вращающий момент на роторе 53 и выходном валу 52, прикрепленном к ротору 53, вращающему вращающийся нож 42.
Силовая схема 12 будет описана ниже со ссылкой на фиг.5 и 6. В нижеследующем описании термин «соединение» обозначает «электрическое соединение», «высокие сигналы» являются сигналами, имеющими величину напряжения выше, чем заданная пороговая величина, и «низкие сигналы» являются сигналами, имеющими величину напряжения ниже, чем заданная пороговая величина. Пороговые величины для высоких сигналов (низких сигналов) могут быть одинаковыми или разными. Например, пороговая величина для сигналов управления включением питания, пороговая величина для сигналов уменьшения напряжения и т.п. могут быть одинаковыми или разными.
Силовая схема 12 включает в себя блок 101 выключения питания, блок 102 регистрации напряжения, блок 103 преобразования напряжения, блок 104 регулирования напряжения, блок 105 регистрации тока, блок 106 питания элементов управления, блок 107 регистрации состояния выключателя, блок 108 управления, блок 109 регистрации температуры, блок 110 усиления тока и выключатель 113. Силовая схема 12, кроме того, включает в себя входные вводы 11, 12 и 13.
Батарея 2 может быть источником питания, поставляющим заданную мощность постоянного тока. В данном случае батарея 2 является блоком батарей. Батарея 2 включает в себя несколько элементов 2а, схему 2b защиты, резистор 2с регистрации тока перегрузки, положительный вывод (+), отрицательный вывод (-) и вывод (LD) сигнала управления.
Несколько элементов 2а включены последовательно. Здесь элементы 2а являются литий-ионными батареями. Положительный конец нескольких последовательно соединенных элементов 2а соединен с положительным выводом (+). Их отрицательный конец соединен с одним концом резистора 2с регистрации тока перегрузки. Другой конец резистора 2с регистрации тока перегрузки соединен с отрицательным выводом (-). Резистор 2с регистрации тока перегрузки используется для регистрации тока из элементов 2а (батарея 2) (протекающего через батарею 2).
Схема 2b защиты соединена с элементами 2а и резистором 2с регистрации тока перегрузки для регистрации напряжения на элементах 2а и регистрации тока из элементов 2а посредством резистора 2с регистрации тока перегрузки. Схема 2b защиты также соединена с выводом (LD) сигнала управления. Схема 2b защиты определяет, например, является ли зарегистрированное напряжение элементов 2а или зарегистрированный ток из элементов 2а аномальным и, если является аномальным, выдает сигналы управления (сигналы чрезмерного разряда/тока перегрузки батареи; третий сигнал) за пределы батареи 2 посредством вывода (LD) сигнала управления. В данном случае сигналы управления являются низкими сигналами, когда происходит по меньшей мере чрезмерный разряд или ток перегрузки. Например, схема 2b защиты вызывает короткое замыкание между выводом (LD) сигнала управления и отрицательным выводом (-) для генерирования и вывода таких сигналов.
Когда батарея 2 подсоединена к блоку 10 источника питания, положительный вывод (+) соединен с входным вводом II, а отрицательный вывод (-) соединен с входным вводом 12. Тогда батарея 2 готова к подаче электроэнергии к силовой схеме 12. Кроме того, вывод (LD) сигнала управления соединен с входным вводом 13. Входной ввод 13 соединен с блоком 101 выключения питания. Сигналы чрезмерного разряда/тока перегрузки батареи подаются к блоку 101 выключения питания.
Каждый элемент силовой схемы 12 подключен, как правило, к линии, такой как линия L1 положительного ввода или линия L2 отрицательного ввода силовой схемы 12, или находится в точке на одной из этих линий. Линия L1 положительного ввода является линией для подключения к положительному выводу (+) батареи 2 через входной ввод II. Линия L2 отрицательного ввода является линией для подключения к отрицательному выводу (-) батареи 2 через входной ввод 12. Батарея 2 и двигатель 50 соединены с линиями L1 и L2 положительного ввода и отрицательного ввода, посредством чего электроэнергия подается от батареи 2 на двигатель 50.
Выключатель 113 расположен в точке на линии L1 положительного ввода между входным вводом I1 и блоком 101 выключения питания. Выключатель 113 включается, когда спусковой рычаг 22 нажат, и выключается, когда спусковой рычаг 22 возвращен в исходное состояние. Когда выключатель 113 включен, электроэнергия подается к силовой схеме 12 от батареи 2.
Когда выключатель 113 включен, электроэнергия подается к блоку 106 питания элементов управления от батареи 2. Блок 106 питания элементов управления служит в качестве схемы источника питания постоянного напряжения, выдающая заданное постоянное напряжение Vcc (в данном случае 5 В) заданным элементам силовой схемы 12 (таким, как блок 108 управления, блок 101 выключения питания и блок 105 регистрации тока) посредством электроэнергии, поставляемой от батареи 2. В данном случае постоянное напряжение Vcc приложено также к таким элементам, как компаратор 105b. Линии для приложения постоянного напряжения Vcc к блоку 101 выключения питания, блоку 105 регистрации напряжения и т.п. (линии источника питания элементов управления) имеют известную структуру и они, как правило, на фиг.5 и 6 опущены. Элементы, к которым подается постоянное напряжение Vcc, работают, как только получают постоянное напряжение Vcc.
Блок 106 питания элементов управления включает в себя схему 106а питания элементов управления и конденсаторы 106b и 106с.
Схема 106а питания элементов управления находится в точке на линии L1 положительного ввода и соединена с линией L2 отрицательного ввода. Схема 106а питания элементов управления далее соединена с блоком 108 управления (блок 108е источника питания). Выходное напряжение, а именно, напряжение от батареи 2, приложено к схеме 106а питания элементов управления, когда выключатель 113 включен. Схема 106а питания элементов управления преобразует это напряжение в вышеупомянутое постоянное напряжение Vcc и выдает его к заданным элементам силовой схемы 12 (см. выше), включая блок 108 управления (блок 108е источника питания).
Конденсаторы 106b и 106с соединены со схемой 106а питания элементов управления на одном конце и с линией L2 отрицательного ввода на другом конце. Конденсаторы 106b и 106с используются для сглаживания приложенного к схеме 106а питания элементов управления напряжения и выходного постоянного напряжения Vcc от схемы 106а питания элементов управления, соответственно.
Блок 107 регистрации состояния выключателя регистрирует состояние «включено» (ON) выключателя 113. Когда выключатель 113 включен, электроэнергия поступает от батареи 2. Основываясь на этой подаче электроэнергии, блок 107 регистрации состояния выключателя выдает сигналы управления (сигналы регистрации состояния выключателя) в соответствии с состоянием «включено» выключателя 113 блоку 108 управления. Таким путем блок 107 регистрации состояния выключателя регистрирует состояние «включено» выключателя 113.
Блок 107 регистрации состояния выключателя включает в себя резисторы 107а, 107b и 107с и полевой транзистор 107d (FET).
Резистор 107а соединен с линией L1 положительного ввода на одном конце и с резистором 107b и затвором полевого транзистора 107d на другом конце. Резистор 107b соединен с резистором 107а и затвором полевого транзистора 107d на одном конце и с линией L2 отрицательного ввода на другом конце. Резистор 107с соединен с линией L1 положительного ввода на одном конце и стоком полевого транзистора 107d на другом конце. Резистор 107с и полевой транзистор 107d соединены последовательно. Исток полевого транзистора 107d соединен с линией L2 отрицательного ввода. В данном случае полевой транзистор 107d является мощным полевым МОП-транзистором (MOSFET - power insulated gate field effect transistor) с каналом n-типа. Узел N1 соединен с блоком 108 управления.
Когда выключатель 113 включен, постоянное напряжение Vcc приложено к последовательно соединенным резистору 107с и полевому транзистору 107d. С другой стороны, когда выключатель 113 включен, электроэнергия поступает от батареи 2 и заданное напряжение приложено к последовательно соединенным резисторам 107а и 107b. Это напряжение делится между резисторами 107а и 107b. Поделенное напряжение приложено между истоком и затвором полевого транзистора 107d. Тогда полевой транзистор 107d включается, и ток течет между истоком и стоком. Следовательно, из-за последовательно соединенных резистора 107с и полевого транзистора 107d разность потенциалов между истоком и стоком уменьшается, и низкие сигналы, которые являются сигналами управления (сигналы регистрации состояния выключателя), подаются от узла N1 к блоку 108 управления (входной порт 108а).
Блок 109 регистрации температуры является блоком для измерения температуры заданного места электрически приводимой в действие машины 1. Блок 109 регистрации температуры выдает электрические сигналы (температурные сигналы) в соответствии с температурой заданного места блоку 108 управления.
Блок 109 регистрации температуры включает в себя резистор 109а и термочувствительный элемент 109b.
Резистор 109а соединен с линией питания, прикладывающей постоянное напряжение Vcc на одном конце и к одному концу термочувствительного элемента 109b через узел N2 на другом конце. Другой конец термочувствительного элемента 109b соединен с линией L2 отрицательного ввода. Термочувствительный элемент 109b является элементом, фактически используемым для регистрации температуры и находящимся в контакте с заданным местом или вблизи заданного места, температура которого должна быть зарегистрирована. Нагретый посредством температуры заданного места, термочувствительный элемент 109b изменяет сопротивление. В данном случае термочувствительным элементом 109b является термистор.
Резистор 109а и термочувствительный элемент 109b включены последовательно, и к ним приложено постоянное напряжение Vcc. Постоянно напряжение Vcc делится между резистором 109а и термочувствительным элементом 109b. В результате, электрические сигналы, имеющие величину напряжения, поделенного между резистором 109а и термочувствительным элементом 109b (температурные сигналы), подаются к блоку 108 управления (аналого-цифровой преобразователь 108с) от узла N2. Термочувствительный элемент 109b имеет сопротивление, изменяющееся в соответствии с температурой. Величина напряжение температурного сигнала изменяется в соответствии с температурой. Температура заданного места регистрируется путем измерения этой величины напряжения.
Блок 101 выключения питания сформирован в точке на линии L1 положительного ввода и в точке на линии L2 отрицательного ввода. Точнее, он расположен между батареей 2 и блоком 103 преобразования напряжения и после выключателя 133, если смотреть со стороны батареи 2.
Блок 101 выключения питания управляется сигналами управления (сигналами управления выключением питания), поступающими от блока 108 управления, который будет описан ниже. Получив сигналы управления выключением питания, блок 101 выключения питания делает линию L1 положительного ввода проводящей, вследствие чего электроэнергия подается на двигатель 50 от батареи 2.
Кроме того, блок 101 выключения питания получает сигналы чрезмерного разряда/тока перегрузки батареи от батареи 2. Получив сигналы чрезмерного разряда/тока перегрузки батареи, блок 101 выключения питания делает линию L1 положительного ввода непроводящей, вследствие чего подача электроэнергии на двигатель 50 прекращается. Таким образом, когда батарея 2 подвергается чрезмерному разряду/току перегрузки, подача электроэнергии на двигатель 50 прекращается, и вся силовая схема 12 защищается. Батарея 2 также защищается.
Блок 101 выключения питания включает в себя полевой транзистор 101а (FET), резисторы 101b и 101с и полевой транзистор 101b. Полевой транзистор 101а является мощным полевым МОП-транзистором (MOSFET) с каналом р-типа, а полевой транзистор 101b - мощным полевым МОП-транзистором с каналом n-типа.
Полевой транзистор 101а находится в точке на линии L1 положительного ввода, и его исток и сток соединены с линией L1 положительного ввода таким образом, что исток расположен ближе к выключателю 113. Резистор 101b подключен к затвору и истоку полевого транзистора 101а. Затвор полевого транзистора 101а далее соединен с одним концом резистора 101с. Другой конец резистора 101с соединен со стоком полевого транзистора 101d. Исток полевого транзистора 101d соединен с линией L2 отрицательного ввода. Затвор полевого транзистора 101d соединен с блоком 108 управления и входным вводом 13.
Полевой транзистор 101d включается, когда сигналы управления выключателем питания (в данном случае они являются высокими сигналами) поступают от блока 108 управления (выходной порт 108b) к затвору полевого транзистора 101d. Следовательно, ток протекает между истоком и стоком полевого транзистора 101d. Когда ток протекает, затвор полевого транзистора 101а соединен с линией L2 отрицательного ввода и низкие сигналы поступают к затвору полевого транзистора 101а, вследствие чего полевой транзистор 101а включается. В результате линия L1 положительного ввода становится проводящей и начинается подача электроэнергии на двигатель 50.
Полевой транзистор 101d выключается, когда сигналы чрезмерного разряда/тока перегрузки батареи (низкие сигналы) поступают от батареи 2 к затвору полевого транзистора 101d. В результате между истоком и стоком полевого транзистора 101d никакой ток не протекает, и к затвору полевого транзистора 101а низкие сигналы не поступают, вследствие чего полевой транзистор 101а отключается. В результате линия L1 положительного ввода становится непроводящей и подача электроэнергии на двигатель 50 прекращается, благодаря чему вся силовая схема 12 является защищенной.
Блок 103 преобразования напряжения получает входное напряжение в соответствии с выходным напряжением от батареи 2, преобразует полученное входное напряжение для выработки заданного напряжения (выходное напряжение от блока 103 преобразования напряжения) и выдает выработанное выходное напряжение двигателю 50 следующим образом. В данном случае блок 103 преобразования напряжения получает выходное напряжение от батареи 2 в качестве входного напряжения. В данном случае блок 103 преобразования напряжения является схемой вольтодобавки, повышающей выходное напряжение батареи 2 до выходного напряжения, имеющего заданную величину. Блок 103 преобразования напряжения находится между двигателем 50 и блоком 101 отключения питания (более конкретно, между блоком 102 регистрации напряжения и блоком 104 регулирования напряжения) и расположен в точке на линии L1 положительного ввода и в точке на линии L2 отрицательного ввода. Блок 103 преобразователя напряжения является, например, схемой преобразователя обратного хода (flyback booster circuit).
Блок 103 преобразования напряжения увеличивает/уменьшает (степень изменения величины напряжения заранее задана) или поддерживает величину выходного напряжения, вырабатываемого согласно сигналам управления (сигналы регистрации напряжения, которые будут подробно описаны ниже; второй сигнал), поступающим от блока 104 регулирования напряжения, так, чтобы вырабатывать и выдавать выходное напряжение, имеющее заданное значение. Кроме того, блок 103 преобразования напряжения получает сигналы управления (сигналы уменьшения напряжения, которые будет описаны подробно ниже) от блока 105 регистрации тока или блока 102 регистрации напряжения. Получив сигналы снижения напряжения, блок 103 преобразования напряжения снижает величину нового вырабатываемого выходного напряжения (степень изменения величины напряжения заранее задана; эта степень может быть такой же, как и вышеупомянутая степень). Другими словами, новое вырабатываемое напряжение имеет более низкую величину. Получив сигналы снижения напряжения, блок 103 преобразования напряжения дает им приоритет над сигналами регистрации напряжения и вырабатывает новое напряжение, имеющее меньшую величину.
Блок 103 преобразования напряжения включает в себя, например, переключающую интегральную схему 103а, полевой транзистор 103b, дроссельную катушку 103с, диод 103d и конденсаторы 103е и 103f.
Конденсатор 103f находится на входной стороне блока 103 преобразования напряжения и соединен с линией L1 положительного ввода на одном конце и с линией L2 отрицательного ввода на другом конце. Конденсатор 103f сглаживает входное напряжение, приложенное к блоку 103 преобразования напряжения.
Переключающая интегральная схема 103а соединена с линией L1 положительного ввода, линией L2 отрицательного ввода, полевым транзистором 103b, блоком 102 регистрации напряжения, блоком 104 регулирования напряжения и блоком 105 регистрации тока. Исток и сток полевого транзистора 103b соединены с линией L2 отрицательного ввода и с линией L1 положительного ввода, соответственно. Дроссельная катушка 103с находится в точке на линии L1 положительного ввода. Диод 103d находится в точке на линии L1 положительного ввода и соединен с дроссельной катушкой 103с и стоком полевого транзистора 103е на одном конце.
Переключающая интегральная схема 103а соединена с затвором полевого транзистора 103b. Переключающая интегральная схема 103а подводит высокие сигналы или низкие сигналы к этому выводу затвора и включает/выключает полевой транзистор 103b.
В данном случае полевой транзистор 103b является мощным полевым МОП-транзистором с каналом n-типа. Когда высокие сигналы подводятся к затвору полевого транзистора 103b, полевой транзистор 103b включается, вследствие чего ток течет между истоком и стоком полевого транзистора 103b. Когда низкие сигналы подводятся к затвору полевого транзистора 103b, полевой транзистор 103b выключается, вследствие чего между истоком и стоком полевого транзистора 103b не течет никакой ток.
Когда полевой транзистор 103b включается/отключается, дроссельная катушка 103с приводит к эффекту обратного хода. В результате появления эффекта обратного хода напряжение между выводами дроссельной катушки увеличивается. В результате входное напряжение блока 103 преобразования напряжения преобразуется (в данном случае увеличивается) с выработкой и выдачей напряжения с заданной величиной. Другими словами, при многократном включении/выключении полевого транзистора 103b переключающей интегральной схемой 103а блок 103 преобразования напряжения увеличивает полученное входное напряжение посредством эффекта обратного хода дроссельной катушки 103с. В данном случае, когда коэффициент заполнения включения/выключения (период включения (t)/период включения и выключения (Т)) полевого транзистора 103b увеличивается, амплитуда повышения входного напряжения увеличивается, и выходное напряжения блока 103 преобразования напряжение увеличивается.
Диод 103d выпрямляет напряжение, повышенное дроссельной катушкой 103с.
Переключающая интегральная схема 103а переключает подаваемые к затвору полевого транзистора 103b сигналы между высокими сигналами и низкими сигналами с частотой, соответствующей величине напряжения сигнала регистрации напряжения, поступающего от блока 104 регулятора напряжения. В данном случае переключающая интегральная схема 103а сравнивает величину напряжения сигнала регистрации напряжения с заданной величиной (предварительно заданная величина, которая далее будет обозначаться термином «установленная величина») и переключает подаваемые к затвору полевого транзистора 103b сигналы между высокими сигналами и низкими сигналами с частотой, соответствующей результату сравнения.
Например, когда сигналы регистрации напряжения имеют величину напряжения ниже, чем установленная величина, переключающая интегральная схема 103а увеличивает коэффициент заполнения сигнала (период высокого сигнала (t)/период (Т)) низкого и высокого сигналов, подводимых к полевому транзистору 103b, так, чтобы увеличить коэффициент заполнения включения/выключения полевого транзистора 103b. Когда сигналы регистрации напряжения имеют величину напряжения выше, чем установленная величина, переключающая интегральная схема 103а уменьшает коэффициент заполнения сигналов, подводимых к полевому транзистору 103b, так, чтобы уменьшить коэффициент заполнения включения/выключения полевого транзистора 103b. Когда сигналы регистрации напряжения имеют величину напряжения, равную установленной величине, переключающая интегральная схема 103а сохраняет коэффициент заполнения сигналов, подводимых к полевому транзистору 103b, так, чтобы поддерживать коэффициент заполнения включения/выключения полевого транзистора 103b.
Сигналы регистрации напряжения являются сигналами, имеющими величину напряжения в соответствии с величиной выходного напряжения блока 103 преобразования напряжения. Когда сигналы регистрации напряжения имеют величину напряжения ниже, чем установленная величина, величина выходного напряжения блока 103 преобразования напряжения ниже, чем заданная величина напряжения. В таком случае переключающая интегральная схема 103а увеличивает коэффициент заполнения включения/выключения полевого транзистора 103b так, чтобы приблизить величину нового вырабатываемого напряжения (выходное напряжение от блока 103 преобразования напряжения) к заданной величине напряжения. С другой стороны, когда сигналы регистрации напряжения имеют величину напряжения выше, чем установленная величина, величина выходного напряжения блока 103 преобразования напряжения выше, чем заданная величина напряжения. В таком случае переключающая интегральная схема 103а уменьшает коэффициент заполнения включения/выключения полевого транзистора 103b так, чтобы приблизить величину нового вырабатываемого напряжения к заданной величине напряжения. Кроме того, когда сигналы регистрации имеют величину напряжения равную установленной величине, величина выходного напряжения блока 103 преобразования напряжения равна заданной величине напряжения. В таком случае переключающая интегральная схема 103а сохраняет коэффициент заполнения сигналов, подводимых к полевому транзистору 103b, так, чтобы поддерживать величину напряжения нового вырабатываемого выходного напряжения.
Конденсатор 103е находится на выходной стороне блока 103 преобразователя напряжения и соединен с линией L1 положительного ввода на одном конце и с линией L2 отрицательного ввода на другом конце. Конденсатор 103е сглаживает выходное напряжение блока 103 преобразования напряжения.
В данном случае, с вышеописанной структурой, блок 103 преобразования напряжения многократно преобразует (увеличивает) входное напряжение посредством эффекта обратного хода и последовательно выдает преобразованные выходные сигналы. Кроме того, блок 103 преобразования напряжения увеличивает/уменьшает или сохраняет коэффициент заполнения включения/выключения полевого транзистора 103b в соответствии с величиной напряжения сигналов регистрации напряжения. Непрерывно повторяя такую операцию, блок 103 преобразования напряжения изменяет или сохраняет степень, с которой преобразуется напряжение (разность между входным напряжением и выходным напряжением блока 103 преобразования напряжения, которая в дальнейшем называется «степень преобразования») так, чтобы вырабатывать выходное напряжение, имеющее заданную величину, основанную на входном напряжении. Степень изменения коэффициента заполнения задана заранее.
Переключающая интегральная схема также получает сигналы снижения напряжения от блока 102 регистрации напряжения или блока 105 регистрации тока. Сигналы снижения напряжения имеют величину напряжения выше, чем вышеупомянутая заданная величина. Поэтому, получив сигналы снижения напряжения, переключающая интегральная схема 103а снижает скорость включения/выключения полевого транзистора 103b для снижения величины (степени преобразования) нового выходного напряжения, вырабатываемого блоком 103 преобразования напряжения. Кроме того, величина напряжения сигналов снижения напряжения является в достаточной степени более высокой, чем величина напряжения сигналов регистрации напряжения. Поэтому, даже если сигналы снижения напряжения и сигналы регистрации напряжения одновременно подаются к переключающей интегральной схеме 103а, сигналы регистрации напряжения становятся недействительными благодаря сигналам снижения напряжения (регулирование блоком 104 регулирования напряжения становится недействительным), и переключающая интегральная схема снижает величину нового выходного напряжения, вырабатываемого согласно сигналам снижения напряжения.
В данном случае, с вышеописанной структурой, получив сигналы снижения напряжения, блок 103 регулятора напряжения уменьшает коэффициент заполнения включения/выключения полевого транзистора 103b для снижения величины выходного напряжения, вырабатываемого после получения сигналов снижения напряжения. Степень изменения коэффициента заполнения задана заранее (степень изменения может быть такой же, как и вышеупомянутая степень изменения).
Поскольку блок 103 преобразования напряжения преобразует выходное напряжения батареи 2 для выработки заданного напряжения, как описано выше, электрически приводимая в действие машина 1 делает возможным использование для блока 10 питания батареи, имеющей различное напряжение или различную емкость.
Блок 104 регулирования напряжения расположен после блока 103 преобразования напряжения, если смотреть со стороны батареи 2, и обеспечивает обратную связь по сигналам регистрации напряжения, имеющим величину напряжения в соответствии с выходным напряжением блока 103 преобразования напряжения, к блоку 103 преобразования напряжения. Блок 104 регулирования напряжения соединен с линиями L1 и L2 положительного ввода и отрицательного ввода. Кроме того, блок 104 регулирования напряжения соединен с блоком 108 управления. Получив сигналы регистрации температуры от блока 108 управления, блок 104 регулирования напряжения принудительно увеличивает величину напряжения сигналов регистрации напряжения обратной связи. Следовательно, величина выходного напряжения блока 103 преобразования напряжения имеет тенденцию к увеличению по отношению к величине перед поступлением сигналов регистрации температуры. Когда, например, величина выходного напряжения равна заданной величине напряжения, величина выходного напряжения блока 103 преобразования напряжения ниже после подачи сигналов регистрации температуры, чем перед подачей сигналов регистрации температуры.
Блок 104 регулирования температуры включает в себя резисторы 104а, 104b и 104с и полевой транзистор 104d. Узел N3, соединяющий резисторы 104а и 104b, соединен с переключающей интегральной схемой 103а. Сигналы регистрации температуры выводятся из узла N3.
Резисторы 104а, 104b и 104с включены последовательно между линиями L1 и L2 положительного ввода и отрицательного ввода. Один конец резистора 104а соединен с линией L1 положительного ввода. Исток и сток полевого транзистора 104d соединены с линией L2 отрицательного ввода и с одним концом резистора 104с, соответственно. Затвор полевого транзистора 104d соединен с блоком 108 управления (выходной порт 108d). Другой конец резистора 104с соединен с линией L2 отрицательного ввода. В данном случае полевой транзистор 104d является полевым МОП-транзистором с каналом n-типа.
На затвор полевого транзистора 104d обычно подаются высокие сигналы от блока 108 управления (выходной порт 108d). Тогда ток течет между истоком и стоком полевого транзистора 104d. Тогда величина напряжения сигналов регистрации напряжения является величиной, получаемой делением величины выходного напряжения блока 103 преобразования напряжения между резисторами 104а и 104b.
С другой стороны, когда сигналы регистрации температуры (низкие сигналы) поданы на затвор полевого транзистора 104d, между истоком и стоком полевого транзистора 104d не течет никакой ток. Тогда величина напряжения сигналов регистрации напряжения является величиной, получаемой делением величины выходного напряжения блока 103 преобразования напряжения между резистором 104а и резисторами 140b и 104с. Другими словами, сигналы регистрации напряжения имеют различную величину напряжения для одной и той же величины выходного напряжения в зависимости от того, поданы сигналы регистрации температуры (низкие сигналы) или нет. Точнее, когда поданы сигналы регистрации температуры (низкие сигналы), величина напряжения сигналов регистрации напряжения увеличивается. Следовательно, величина напряжения сигналов регистрации напряжения имеет тенденцию к превышению заданной величины, и выходное напряжение блока 103 регулирования напряжении имеет тенденцию к снижению. Тогда, если, например, величина выходного напряжения равна заданной величине напряжения, величина напряжения сигналов регистрации напряжения превышает установленную величину, и выходное напряжение блока 103 преобразования напряжения становится ниже, чем до того, как были поданы сигналы регистрации температуры.
Блок 102 регистрации напряжения находится между блоком 101 выключения питания и блоком 103 преобразования напряжения и соединен с линией L1 положительного ввода, линией L2 отрицательного ввода и блоком преобразования напряжения (переключающая интегральная схема 103а). Блок 102 регистрации напряжение регистрирует выходное напряжение батареи 2 (напряжение батареи) и, если зарегистрированная величина выходного напряжение больше не удовлетворяет критерию А (например, не выше, чем пороговая величина А), подает блоку 103 преобразования напряжения сигналы снижения напряжения, которые являются сигналами для снижения выходного напряжение блока 103 преобразования напряжения.
Блок 102 регистрации напряжения включает в себя резисторы 102а, 102b, 102с и 102d, компаратор 102е и диод 102f.
Резисторы 102а и 102b соединены последовательно. Резистор 102а соединен с линией L1 положительного ввода на одном конце и с отрицательным выводом (-) компаратора 102е и с одним концом резистора 102b через узел N4 на другом конце. Другой конец резистора 102b соединен с линией L2 отрицательного ввода.
Резисторы 102с и 102d соединены последовательно. Резистор 102с соединен с линией питания, прикладывающей постоянное напряжение Vcc, на одном конце и с положительным выводом (+) компаратора 102е и одним концом резистора 102d через узел N5 на другом конце. Другой конец резистора 102d соединен с линией L2 отрицательного ввода.
Выходной вывод компаратора 102е соединен с диодом 102f, и диод 102f соединен с блоком 103 преобразования напряжения (переключающая интегральная схема 103а).
Напряжение между линиями L1 и L2 положительного ввода и отрицательного ввода (напряжение, прилагаемое батареей 2, а именно, напряжение батареи) делится между резисторами 102а и 102b. Сигналы, имеющие поделенную величину напряжения, подаются к отрицательному выводу (-) компаратора 102е от узла N4. Постоянное напряжение Vcc делится между резисторами 102с и 102d. Сигналы, имеющие поделенную величину напряжения, подаются к положительному выводу (-) компаратора 102е от узла N5.
Компаратор 102е сравнивает величину напряжения сигналов, поданных на отрицательный вывод (-), с величиной напряжения сигналов, поданных на положительный вывод (+), и, если величина напряжения сигналов, поданных на отрицательный вывод (-), ниже, чем величина напряжения сигналов, поданных на положительный вывод (+), выдает сигналы снижения напряжения (высокие сигналы) блоку 103 преобразования напряжения (переключающая интегральная схема 103а). При этом сравнении напряжение батареи сравнивается с пороговой величиной А (величина в соответствии с величиной напряжения сигналов, поданных на положительный вывод (+)) для определения, удовлетворяет ли напряжение батареи критерию А.
Резисторы 102а и 102d имеют такие величины сопротивления, что компаратор 102е выдает высокие сигналы, когда напряжение батареи не выше, чем пороговая величина А. Пороговая величина А определена так, что ток, текущий от батареи 2, становится чрезмерно большим, когда величина напряжения батареи не выше, чем пороговая величина А. Пороговая величина А задана заранее.
Диод 102f выпрямляет сигналы снижения напряжения и предотвращает обратный поток тока от выходного вывода компаратора 102е к компаратору 102е.
Блок 105 регистрации тока находится в точке на линии L2 отрицательного ввода между блоком 103 преобразования напряжения и двигателем 50 (точнее, между блоком 104 регулирования напряжения и двигателем 50) и соединен с блоком 103 преобразования напряжения (переключающая интегральная схема 103а). Блок 105 регистрации тока регистрирует ток, протекающий через двигатель 50 (ток двигателя) и, если зарегистрированная величина тока двигателя удовлетворяет критерию В (например, выше пороговой величины В), подает к блоку 103 регулирования напряжения (переключающая интегральная схема 103а) сигналы снижения напряжения (первый сигнал) для снижения выходного напряжения блока 103 преобразования напряжения.
В данном случае сигналы снижения напряжения выдаются раньше сигналов чрезмерного разряда/тока перегрузки батареи от батареи 2, например, когда ток, протекающий через двигатель 50, увеличивается в состоянии отсутствия нагрузки.
Блок 105 регистрации тока включает в себя диод 105е, компаратор 105b и резисторы 105с, 105d, 105е, 105f и 105g.
Резистор 105g находится в точке на линии L2 отрицательного ввода и соединен с двигателем на одном конце. Резистор 105g используется для регистрации тока, протекающего через двигатель 50. Один конец резистора 105g соединен с одним концом резистора 105с. Другой конец резистора 105с соединен с положительным выводом (+) компаратора 105b.
Резисторы 105f и 105е соединены последовательно. Резистор 105f соединен с линией питания, прикладывающей напряжение Vcc, на одном конце и с отрицательным выводом (-) компаратора 105b и одним концом резистора 105е через узел N6 на другом конце. Другой конец резистора 105е соединен с линией L2 отрицательного ввода.
Выходной вывод компаратора 105b соединен с диодом 105а. Диод 105а соединен с блоком 103 преобразования напряжения (переключающая интегральная схема 103а).
Сигналы, имеющие величину напряжения между обоими концами резистора 105g (величину напряжения, пропорциональную току, протекающему через резистор 105g), приложены к положительному выводу компаратора 105b через резистор 105с. Постоянное напряжение Vcc поделено между резисторами 105f и 105е. Сигналы, имеющие величину поделенного напряжения, подаются на отрицательный вывод (-) компаратора 105b от узла N6.
Компаратор 105b сравнивает величину напряжения сигналов, поданных на отрицательный вывод (-), с величиной напряжения сигналов, поданных на положительный вывод (+) и, если величина напряжения сигналов, поданных на положительный вывод (+) выше, чем величина напряжения сигналов, поданных на отрицательный вывод (-), выдает сигналы снижения напряжения (высокие сигналы) блоку 103 преобразования напряжения (переключающая интегральная схема 103а). При этом сравнении ток двигателя (ток, протекающий через резистор 105g) сравнивается с пороговой величиной В (величина тока в соответствии с величиной напряжения сигналов, поданных на положительный вывод (+)) для определения, удовлетворяет ток двигателя критерию В или нет.
Резисторы 105с-105g имеют такие величины сопротивления, что компаратор 105b выдает высокие сигналы, когда ток двигателя превышает пороговую величину В. Пороговая величии В определена так, что ток двигателя становится чрезмерно большим, когда величина тока двигателя превышает пороговую величину В. Пороговая величина В задана заранее.
Диод 105а выпрямляет сигналы снижения напряжения и предотвращает обратный поток тока от выходного вывода компаратора 105b к компаратору 105b.
Блок 110 усиления тока выдает блоку 108 управления сигналы, имеющие величину напряжения в соответствии с величиной тока двигателя в качестве сигналов регистрации тока. Блок 110 усиления тока соединен с блоком 105 регистрации тока.
Блок 110 усиления тока включает в себя усилитель 110а и резисторы 110b, 110с и 110d.
Резистор 110в соединен с концом резистора 105g, который ближе к двигателю 50, на одном конце и с положительным выводом (+) усилителя 110а на другом конце. Резистор 110с соединен с другим концом резистора 110g на одном конце и с отрицательным выводом (-) усилителя 110а на другом конце. Резистор 110b соединен с выходным выводом усилителя 110а на одном конце и с отрицательным выводом (-) усилителя 110а на другом конце. Кроме того, усилитель 110а соединен с блоком 108 управления (аналого-цифровой преобразователь 108с).
Имея вышеописанную структуру, усилитель 110а усиливает напряжение в соответствии с величиной тока двигателя (разность потенциалов между обоими концами резистора 105g). Усилитель выдает блоку 108 управления (аналого-цифровой преобразователь 108с) сигналы, имеющие величину усиленного напряжения, как сигналы регистрации тока.
Блок 108 управления включает в себя не показанные ЦП (CPU, центральный процессор), ПЗУ (ROM, постоянное запоминающее устройство), ОЗУ (RAM - оперативное запоминающее устройство) и т.п. В ПЗУ хранятся программы и данные. В соответствии с программами, записанными в ПЗУ, или используя данные, хранящиеся в ПЗУ, ЦПУ фактически выполняет процессы, которые должны выполняться блоком 108 управления. ОЗУ служит в качестве основной памяти ЦП.
Кроме того, блок 108 управления включает в себя входной порт 108а, выходной порт 108b, аналого-цифровой преобразователь 108с, выходной порт 108а и блок 108е источника питания.
Получив на входной порт 108а сигналы регистрации состояния выключателя, блок 108 управления (ЦП) начинает выдавать сигналы управления выключателем питания от выходного порта 108b к блоку 101 выключателя питания (полевой транзистор 101d). Начинается подача энергии двигателю.
К блоку 108е питания приложено постоянное напряжение Vcc, посредством которого работает блок 108е питания.
Аналого-цифровой преобразователь 108с получает сигналы температуры и преобразует полученные сигналы температуры в цифровые данные (температурные данные). Температурные данные являются данными, характеризующими температуру, зарегистрированную с помощью блока 109 регистрации температуры, показывающими величину напряжения в соответствии с температурой (величина напряжения сигналов температуры). Блок управления 108 (ЦП) получает преобразованные температурные данные, в случае которых предполагается, что блок 108 управления регистрирует температуру заданного места электрически приводимой в действие машины 1. Блок управления 108 (ЦП) сравнивает величину напряжения, на которую указывают температурные данные, с пороговой величиной С и, если величина напряжения выше, чем пороговая величина С (когда температура, на которую указывают температурные данные, удовлетворяет (выше, чем) критерию С), выдает сигналы регистрации температуры (низкие сигналы) из выходного порта 108d к блоку 104 управления (затвор полевого транзистора 104d). Следовательно, величина напряжения сигналов регистрации напряжения, выдаваемая блоком 104 регулирования напряжения, увеличивается, и выходное напряжение блока 103 преобразования напряжения имеет тенденцию к снижению. В данном случае блок 108 управления обычно выдает высокие сигналы из выходного порта 108d.
Аналого-цифровой преобразователь 108с получает сигналы регистрации тока и преобразует полученные сигналы регистрации тока в цифровые данные (данные тока). Данные тока являются данными, указывающие на величину напряжения, усиленного усилителем 110 тока (другими словами, эта величина напряжения указывает на усиленную величину тока). Блок 108 управления (ЦП) получает преобразованные данные тока, в случае которые предполагается, что блок 108 (ЦП) управления регистрирует ток двигателя. Блок 108 управления (ЦП) сравнивает величину напряжения, на которую указывают данные тока, с пороговой величиной D и, если величина напряжения выше, чем пороговая величина D для заданного периода времени (когда ток двигателя удовлетворяет (выше, чем) критерию D для заданного периода времени), прекращает выдавать сигналы питания из выходного порта 108b. Другими словами, блок 108 управления выдает низкие сигналы из выходного порта 108b к блоку 101 выключения питания (затвор полевого транзистора 104d). Следовательно, блок 101 выключения питания делает линию L1 положительного ввода непроводящей для прекращения подачи электроэнергии на двигатель 50 в случае поступления сигналов чрезмерного разряда/тока перегрузки батареи. В данном случае критерий D может быть таким же, как и критерий В.
Работа силовой схемы 12 будет описана ниже со ссылкой на фиг.7. Силовая схема 12 не работает, пока не подключена батарея 2 и не включен выключатель 113 (шаг S101; NO и шаг S102; OFF). Когда батарея подключена к силовой схеме 12 и спусковой рычаг нажат для включения выключателя 113 (шаг S101; YES и шаг S102; NO), блок 106 питания элементов управления вырабатывает постоянное напряжение Vcc и подает его к блоку 108 управления, посредством чего блок 108 управления начинает работать (шаг S103). Кроме того, при подаче сигналов регистрации состояния выключателя от блока 107 регистрации состояния выключателя к блоку 108 управления блок 108 управления регистрирует состояние выключателя (состояние ON) (шаг S104). Зарегистрировав состояние ON, блок 108 управления выдает сигналы управления выключателем питания блоку 101 выключения питания. Тогда блок 101 выключения питания делает линию L1 положительного ввода проводящей для начала подачи электроэнергии от батареи 2 на двигатель 50.
После включения подачи электроэнергии блок 103 преобразования напряжения начнет работать (шаг S106). После шага S106 силовая схема 12 параллельно выполняет процедуры шага S107 и другие шаги.
На шаге S107 блок 103 преобразования напряжения непрерывно повторяет преобразование из входного напряжения в выходное напряжение. В данном случае блок 103 преобразования напряжения непрерывно увеличивает/уменьшает или поддерживает постоянной величину выходного напряжения в соответствии с сигналами регистрации напряжения, выданными от блока 104 регулирования напряжения, так, чтобы вырабатывать и выдавать выходное напряжение, имеющее заданную величину напряжения. Эта операция повторяется, пока не будет выключен выключатель 113 или блок 101 выключения питания не прекратит подачу электроэнергии на двигатель 50. В данном случае блок 101 выключения питания прекращает подачу электроэнергии на двигатель 50 при получении сигналов чрезмерного разряда/тока перегрузки батареи от батареи 2.
На шаге S108 блок 105 регистрации тока регистрирует ток двигателя, постоянно отслеживает величину тока двигателя в отношении того, удовлетворяет ли эта величина критерию В (путем вышеописанного сравнения), и выдает сигналы снижения напряжения, когда величина тока удовлетворяет критерию В. Получив сигналы снижения напряжения, блок 103 преобразования напряжения вырабатывает напряжение, имеющее меньшую величину, чем величина выходного напряжения, вырабатывавшегося перед получением сигналов снижения напряжения (степень снижения величины напряжения задана заранее). В данном случае процедура снижения величины напряжения на шаге S108 имеет приоритет перед процедурой на шаге S107, как описано выше. Эта процедура приводит к уменьшению тока, протекающего от блока 103 преобразования напряжения. Эта процедура повторяется до тех пор, пока выключатель 113 не будет выключен или блок 101 выключения питания не прекратит подачу электроэнергии на двигатель.
Кроме того, на шаге S109 блок 102 регистрации напряжения регистрирует напряжение батареи, постоянно отслеживает величину напряжения батареи в отношении того, удовлетворяет ли величина напряжения критерию А (путем вышеописанного сравнения), и выдает сигналы снижения напряжения, когда величина напряжения больше не удовлетворяет критерию А. Получив сигналы снижения напряжения (в данном случае сигналы, имеющие такую же величину напряжения, как и сигналы снижения напряжения, вырабатываемые блоком 105 регистрации тока), блок 103 преобразования напряжения делает величину выходного напряжения, вырабатываемого после получения сигналов снижения напряжения, ниже, чем величина выходного напряжения, которое вырабатывалось перед получением сигналов снижения напряжения (степень, в которой снижается напряжение, задана заранее). В данном случае процедура снижения величины напряжения на шаге S109 имеет приоритет над процедурой на шаге S107, как описано выше. Эта процедура повторяется, пока не будет выключен выключатель 113 или блок 101 выключения питания не прекратит подачу электроэнергии на двигатель 50.
Кроме того, на шаге S110 блок 108 управления регистрирует температуру заданного места электрически приводимой в действие машины 1 с использованием блока 109 регистрации температуры, постоянно отслеживает зарегистрированную температуру в отношении того, удовлетворяет ли температура критерию С, и выдает сигналы регистрации температуры блоку 104 регулирования напряжения, когда величина напряжения удовлетворяет критерию С. Получив сигналы регистрации температуры, блок 104 регулирования напряжения увеличивает величину напряжения сигналов регистрации напряжения для их вывода. Таким образом, выходное напряжение блока 103 преобразования напряжения имеет тенденцию к снижению. Эта процедура повторяется, пока не будет выключен выключатель 113 или блок 101 выключения питания не прекратит подачу электроэнергии на двигатель 50.
На шаге S111 блок 108 управления регистрирует ток двигателя на основе данных тока, основанных на сигналах регистрации тока, выдаваемых блоком 110 усиления тока, отслеживает ток двигателя в отношении того, удовлетворяет ли ток критерию D для заданного периода времени (см. вышеописанное сравнение), управляет блоком 101 выключения питания, чтобы сделать линию L1 положительного ввода непроводящей так, чтобы прекратить подачу электроэнергии на двигатель 50. Затем блок 101 выключения питания прекращает подачу электроэнергии на двигатель 50.
Имея вышеописанную иллюстративную структуру, силовая схема 12 данного варианта осуществления включает в себя блок 103 преобразования напряжения, преобразующий поступившее входное напряжения в соответствии с напряжением батареи 2 для выработки выходного напряжения и вывода выработанного напряжения на двигатель 50 последовательным образом, и блок 105 регистрации тока, выдающий сигналы снижения напряжения в соответствии с током, протекающим через заданную часть силовой схемы 12 (в данном случае ток, протекающий через двигатель 50 (ток двигателя)). Затем, с вышеописанной иллюстративной структурой, блок 103 преобразования напряжения снижает величину нового выходного напряжения, вырабатываемого, когда блок 105 регистрации тока выдает сигналы снижения напряжения.
С вышеописанной структурой величина выходного напряжения блока 103 преобразования напряжения может быть снижена в соответствии с током, протекающим через двигатель 50, предотвращая увеличение тока, протекающего через двигатель 50. Тогда шанс того, что через по меньшей мере одну часть силовой схемы 12 и двигатель 50 протечет большой ток, устраняется или снижается. Следовательно, электрически приводимая в действие машина 1 данного варианта осуществления является электромашиной, имеющей должным образом защищенные двигатель 50 и силовую схему 12 (в данном случае, особенно двигатель 50). Прежде всего, даже если двигатель 50 подвергается высокой нагрузке, шанс того, что будет протекать большой ток, исключен или снижен, благодаря чему электрически приводимая в действие машина 1 данного варианта осуществления является электрически приводимой в действие машиной, имеющей должным образом защищенные двигатель 50 и силовую схему 12.
Прежде всего, в электрически приводимой в действие машине данного варианта осуществления вращающийся нож 42 является тяжелым, и через двигатель 50 имеет тенденцию к протеканию большой ток. Однако, величина выходного напряжения имеет верхний предел, и скорость вращения ограничена. Скорость вращения вращающегося ножа 42 увеличивается постепенно. Следовательно, получен эффект защиты двигателя 50.
Кроме того, электрически приводимая в действие машина 1 данного варианта осуществления сконструирована в расчете на получение от батареи 2 сигналов управления (сигналов чрезмерного разряда/тока перегрузки батареи), показывающих ненормальные состояния батареи 2, и прекращение подачи электроэнергии на двигатель 50. Пороговая величина установлена так, что, если подаваемый на двигатель 50 ток возрастает, то сигналы снижения напряжения выдаются блоком 105 регистрации тока раньше, чем от батареи 2 выдаются сигналы чрезмерного разряда/тока перегрузки батареи. Следовательно, вероятность того, что двигатель 50 остановится из-за выдачи сигналов чрезмерного разряда/тока перегрузки батареи устранена или снижена. Кроме того, даже если блок 105 регистрации тока не работает из-за неисправности и т.п., выдача от батареи 2 сигналов чрезмерного разряда/тока перегрузки батареи будет минимизировать вероятность того, что через двигатель 50 и силовую схему 12 будет течь большой ток.
В силовой схеме 12 данного варианта осуществления с вышеописанной иллюстративной структурой блок 105 регистрации тока выдает сигналы снижения напряжения, когда величина тока, протекающего через двигатель 50, удовлетворяет критерию В. Тогда величина выходного напряжения блока 103 регулирования напряжения снижается, если протекающий через двигатель 50 ток увеличивается. Тогда шанс того, что будет протекать большой ток, устраняется или уменьшается.
В данном случае предполагается, что блок 105 регистрации тока расположен между батареей 2 и блоком 103 преобразования ток, и отслеживается лишь ток перед преобразованием напряжения. Если, например, в качестве батареи 2 подключена батарея, имеющая большое напряжение, так что общая мощность велика, через двигатель 50 может протекать большой ток, даже если ток перед преобразованием напряжения мал, так как выходное напряжение блока 103 преобразования напряжения является постоянным. Следовательно, в данном варианте осуществления между блоком 103 преобразования напряжении и двигателем 50 предусмотрен блок 105 регистрации тока. Таким образом, ток, протекающий через двигатель 50, может точно регистрироваться независимо от напряжения батареи, и имеется надежная защита.
Прежде всего, рисунки схемных соединений, сформированные на печатных монтажных платах двигателя 50 данного варианта осуществления, могут привести к проблемам, таким как плавление вследствие нагревания в зависимости от толщины. Вышеописанная конструкция может предотвратить такие проблемы и увеличивает срок службы двигателя 50.
Кроме того, двигатель имеет форму диска, в котором магнитный поток проходит через печатные монтажные платы, на которых в аксиальном направлении сформированы сегменты 92 обмотки, как описано выше. В таком случае может быть создана легкая и создающая большой момент электрически приводимая в действие машина.
Кроме того, в электрически приводимой в действие машине 1 данного варианта осуществления вращающийся нож 42 непосредственно соединен с и приводится в движение выходным валом 52 двигателя 50. Другими словами, вращающийся нож 42 приводится в движение непосредственно, не через шестерни и т.п. Следовательно, механические потери снижены, и шум предотвращается, так как шум от шестерен не возникает. Когда двигатель 50 и вращающийся нож 42 соединены непосредственно, как в этом случае, от двигателя 50 требуется создание большого момента для начала вращения вращающегося ножа 42, поскольку вращающийся нож 42 тяжелый. По этой причине ток батареи 2 может внезапно увеличиться. Силовая схема 12 данного варианта осуществления устраняет или уменьшает возможность того, что большой ток течет через двигатель 50. Следовательно, может быть создана электрически приводимая в действие машина 1, имеющая блок регулирования, предотвращающий протекание чрезмерно большого тока через батарею.
В силовой схеме 12 данного варианта осуществления с вышеописанной иллюстративной структурой, получающей сигналы понижения напряжения, блок 103 преобразования напряжения снижает выходное напряжение, вырабатываемое блоком 103 преобразования напряжения.
В силовой схеме 12 данного варианта осуществления с вышеописанной иллюстративной структурой силовая схема 12 дополнительно включает в себя блок 104 регулирования напряжения, выдающий (создавая обратную связь) сигналы, имеющие величину напряжения в соответствии с выходным напряжением блока 103 преобразования напряжения (сигналы регистрации напряжения), блоку 103 регулирования напряжения и, если не поступают сигналы снижения напряжения, блок 103 преобразования напряжения последовательно вырабатывает выходное напряжение в соответствии с сигналами регистрации напряжения. С этой структурой выходное напряжение блока 103 преобразования напряжения становится заданным напряжением (напряжение, которое планируется подать на двигатель 50 (напряжение возбуждения двигателя 50)) и стабилизируется на уровне заданного напряжения, и блок 103 преобразования напряжения принудительно снижает выходное напряжение, когда поступают сигналы снижения напряжения, посредством чего силовая схема 12 является должным образом защищенной.
В силовой схеме 12 данного варианта осуществления с вышеописанной иллюстративной структурой силовая схема 12 управляет блоком 101 выключения питания для прекращения подачи электроэнергии от батареи 2 на двигатель 50, когда величина тока, протекающего через двигатель 50, удовлетворяет критерию D для заданного периода времени. Следовательно, если большой ток протекает через двигатель 50 в течение заданного периода времени (например, вращающийся нож 42 захватил что-то и к двигателю приложена высокая нагрузка), подача электроэнергии на двигатель прекращается. Следовательно, возможность того, что через двигатель 50 и по меньшей мере через часть силовой схемы 12 протекает большой ток, устранена или уменьшена. Тогда электрически приводимая в действие машина 1 данного варианта осуществления является электрически приводимой в действие машиной, имеющей должным образом защищенные двигатель 50 и силовую схему 12.
В силовой схеме 12 данного варианта осуществления с вышеописанной иллюстративной структурой силовая схема 12 дополнительно включает в себя блок 102 детектирования напряжения, выдающий сигналы снижения напряжения в соответствии с напряжением батареи 2. Кроме того, блок 103 преобразования напряжения изменяет (снижает) величину нового выходного напряжения, вырабатываемого, когда блок 102 регистрации напряжения выдает сигналы снижения напряжения. Таким образом, блок 103 изменяет (снижает) величину нового выходного напряжения, вырабатываемого в соответствии с напряжением батареи.
Когда напряжение батареи становится низким, блок 103 преобразования напряжения преобразует (увеличивает) напряжение до более высокой амплитуды и через блок 103 преобразования напряжения может протекать большой ток и т.п. Прежде всего, литий-ионная батарея, приведенная в качестве примера как батарея 2 данного варианта осуществления, обычно имеет широко колеблющееся напряжение и имеет тенденцию к снижению напряжения во время работы. С вышеописанной структурой выходное напряжение блока 103 преобразования напряжения снижается в соответствии с напряжением батареи 2, предотвращая увеличение тока, протекающего через блок 103 преобразования тока и т.п. Тогда электрически приводимая в действие машина 1 данного варианта осуществления является электрически приводимой в действие машиной, имеющей должным образом защищенную силовую схему 12. Кроме того, при снижения выходного напряжения блока 103 преобразования напряжения выходное напряжение батареи 2 восстанавливается.
Кроме того, электрически приводимая в действие машина 1 данного варианта осуществления позволяет использовать для блока 10 источника питания батареи с различным напряжением и емкостью, что является полезным, так как батарея может быть заменена в зависимости от работоспособности или может быть использована батарея, переносимая в руках. Кроме того, на рынке имеются батареи, значительно отличающиеся по выходному напряжению (например, от 14 В до 36 В). Даже если используются такие значительно отличающиеся по напряжению батареи (особенно, если используются батареи с низким напряжением), блок 103 преобразования напряжения не несет высоких рабочих нагрузок.
В силовой схеме 12 данного варианта осуществления с вышеописанной иллюстративной структурой блок 102 регистрации напряжения выдает сигналы снижения напряжения, когда величина напряжения батареи не удовлетворяет заданному критерию. Таким образом, когда напряжение батареи становится низким, величина выходного напряжения блока 103 преобразования напряжения изменяется (снижается), предотвращая увеличение тока, протекающего через блок 103 преобразования напряжения и т.п.
В силовой схеме 12 данного варианта осуществления с вышеописанной иллюстративной структурой блок 103 преобразования напряжения снижает величину выходного напряжения, когда от блока 102 регистрации напряжения направляются сигналы снижения напряжения.
В силовой схеме 12 данного варианта осуществления с вышеописанной иллюстративной структурой блок 103 преобразования напряжения вырабатывает выходное напряжение, имеющее величину напряжения в соответствии с сигналами регистрации напряжения, выдаваемыми блоком 104 управления, когда не поступают никакие сигналы снижения напряжения. С этой структурой блок 103 преобразования напряжения принудительно снижает величину выходного напряжения, когда поступают сигналы снижения напряжения, должным образом защищая силовую схему 12.
Кроме того, в силовой схеме 12 данного варианта осуществления с вышеописанной иллюстративной структурой силовая схема 12 включает в себя блок 109 регистрации температуры для регистрации температуры заданного места электромашины 1 и блок 108 управления, регистрирующий температуру заданного места с использованием блока 109 регистрации. Блок 108 управления снижает напряжение, прилагаемое к двигателю 50, когда температура, зарегистрированная с использованием блока 109 регистрации напряжения, удовлетворяет критерию С. Следовательно, величина протекающего через двигатель 50 тока также снижается.
Заданным местом, например, является элемент схемы силовой схемы 12, такой как полевой транзистор 103b блока 103 преобразования напряжения силовой схемы 12. Со снижающимся приложенным к двигателю 50 напряжением нагрузка на элемент схемы (например, интервалы включения полевого транзистора 103b) уменьшается, посредством чего элемент схемы меньше нагревается и силовая схема 12 должным образом защищена.
Кроме того, заданным местом может быть, например, двигатель 50. В таком случае со снижающимся приложенным к двигателю 50 напряжением ток, протекающий через двигатель (ток, протекающий через силовую схему 12), снижается, уменьшая образование тепла в двигателе 50, посредством чего двигатель 50 должным образом защищен от нагрева. Силовая схема 12 также должным образом защищена.
С вышеописанной структурой заданное место защищено от нагрева и элементы электромашины 1 должным образом защищены.
В силовой схеме 12 данного варианта осуществления приложенное напряжение является выходным напряжением, вырабатываемым блоком 103 преобразования напряжения. Таким образом, напряжение, приложенное к двигателю 50, может быть снижено.
В силовой схеме 12 данного варианта осуществления с вышеописанной иллюстративной структурой блок 108 управления управляет блоком 104 регулирования напряжения так, чтобы регулировать величину сигналов регистрации напряжения, выдаваемых блоком 104 регулирования напряжения для снижения напряжения, приложенного к двигателю 50. Таким образом, напряжение, приложенное к двигателю, может быть должным образом снижено.
(Второй вариант осуществления)
Второй вариант осуществления настоящего изобретения будет описан ниже со ссылками на фиг.8 и 9. Второй вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления силовой схемой. В дополнение к структуре силовой схемы 12 первого варианта осуществления силовая схема 12 согласно второму варианту осуществления включает в себя второй блок 205 регистрации тока. Остальная структура силовой схемы 12 такая же, как и в первом варианте осуществления, и описываться не будет. Существующий блок 105 регистрации тока обозначается как первый блок 105 регистрации тока, однако одинаков в работе и по структуре.
Второй блок 205 регистрации тока расположен в точке на линии L2 отрицательного ввода перед блоком 103 преобразования напряжения, если смотреть от батареи 2 (более точно, перед блоком 101 выключения питания) и соединен с блоком 103 преобразования напряжения (переключающая интегральная схема 103а). Второй блок 205 регистрации тока регистрирует ток, протекающий между батареей 2 и блоком 103 преобразования напряжения (ток батареи) и, если величина (величина тока) зарегистрированного тока батареи удовлетворяет критерию В (например, выше, чем пороговая величина В), направляет блоку 103 преобразования напряжения (переключающая интегральная схема 103а) сигналы снижения напряжения для снижения выходного напряжения блока 103 преобразования напряжения. Получив сигналы снижения напряжения от второго блока 205 регистрации тока, блок 103 преобразования напряжения работает так же, как при обеспечении сигналами снижения напряжения от первого блока 105 регистрации тока; поэтому пояснения пропущены (см. первый вариант осуществления).
Второй блок 205 регистрации тока включает в себя диод 205а, компаратор 205b и резисторы 205с, 205d, 205e и 205f.
Резистор 205f расположен в точке на линии L2 отрицательного ввода и соединен с входным выводом 12 (батареи 2) на одном конце. Резистор 205f используется для регистрации тока, протекающего между батареей 2 и блоком 103 преобразования напряжения. Другой конец резистора 205f соединен с одним концом резистора 205с. Другой конец резистора 205с соединен с положительным (+) выводом компаратора 205b.
Резисторы 205d и 205е соединены последовательно. Резистор 205е соединен с силовой линией, прикладывающей постоянное напряжение Vcc, на одном конце и к отрицательному выводу (-) компаратора 205b и одному концу резистора 205d через узел N7 на другом конце. Другой конец резистора 205d соединен с линией L2 отрицательного ввода и другим концом резистора 205f.
Выходной вывод компаратора 205b соединен с диодом 205а, и диод 205а соединен с блоком 103 регулирования напряжения (переключающая интегральная схема 103а).
Сигналы, имеющие величину напряжения между обоими концами резистора 205f (величину напряжения, пропорциональную протекающему через резистор 105f току), подаются к положительному выводу компаратора 205b через резистор 205с. Постоянное напряжение Vcc поделено между резисторами 105е и 105d. Сигналы, имеющие поделенную величину напряжения, подаются к отрицательному выводу (-) компаратора 205b от узла N7.
Компаратор 205b сравнивает величину сигналов, поданных к отрицательному выводу (-), с величиной сигналов, поданных к положительному выводу (+), и, если величина напряжения сигналов, поданных к положительному выводу (+) выше, чем величина напряжения сигналов, поданных к отрицательному выводу (-), выдает сигналы снижения напряжения (высокие сигналы) блоку 103 преобразования напряжения (переключающая интегральная схема 103а). При этом сравнении ток батареи (ток, протекающий через резистор 205f) сравнивается с пороговой величиной В (величина тока в соответствии с величиной напряжения сигналов, подаваемых на положительный вывод (+)) для определения того, удовлетворяет ток батареи критерию В или нет.
Резисторы 205с и 205f имеют такие величины сопротивления, что компаратор выдает высокие сигналы, когда ток двигателя превышает пороговую величину В. Пороговая величина В устанавливается так, что ток двигателя становится чрезмерно большим, когда величина (величина тока) протекающего через двигатель тока превышает пороговую величину В. Пороговая величина В задана заранее. Пороговая величина и вышеупомянутый критерий могут отличаться от критерия В и порогового значения В.
Диод 205а выпрямляет сигналы снижения напряжения и предотвращает обратный поток тока от выходного вывода компаратора 205b к компаратору 205b.
В силовой схеме 12 данного варианта осуществления с вышеописанной иллюстративной структурой предусмотрен второй блок 205 регистрации тока, выдающий сигналы снижения напряжения в соответствии с током батареи. Тогда, с вышеописанной иллюстративной структурой блок 103 преобразования напряжения снижает величину нового выходного напряжения, вырабатываемого, когда второй блок 205 регистрации тока выдает сигналы снижения напряжения.
С вышеописанной структурой величина выходного напряжение блока 103 преобразования напряжения снижается в соответствии с током, протекающим между батареей 2 и блоком 103 преобразования напряжения (когда величина тока достаточно велика для удовлетворения критерию В), предотвращая увеличение тока, протекающего между батареей 2 и блоком 103 преобразования напряжения. Таким образом, вероятность того, что большой ток протекает через по меньшей мере часть силовой схемы 12, устраняется или уменьшается. Тогда электрически приводимая в действие машина 1 данного варианта осуществления будет электрически приводимой в действие машиной, имеющей силовую схему 12 и двигатель 50 (в данном случае особенно силовую схему 12) должным образом защищенными. Прежде всего, посредством первого и второго блоков 105 и 205 регистрации тока обеспечена двойная защита.
(Третий вариант осуществления)
Третий вариант осуществления настоящего изобретения будет описан ниже со ссылкой на фиг.10. Третий вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления блоком регулирования напряжения силовой схемы 12. Блок 304 регулирования напряжения согласно третьему варианту осуществления включает в себя конденсатор 304е в дополнение к структуре блока 104 регулирования напряжения согласно первому варианту осуществления, и резистор 304b является переменным резистором. Остальная структура силовой схемы 12 такая же, как и в первом варианте осуществления, и описываться не будет.
В данном варианте осуществления резистор 304b является переменным резистором. Путем изменения величины сопротивления резистора 304b величина напряжения сигналом регистрации напряжения в соответствии с выходом от блока 103 преобразования напряжения может быть изменена. Следовательно, может быть получен эффект изменения заданной величины для блока 103 преобразования напряжения. Резистором 104b можно будет управлять извне корпуса 11 источника питания (не показан) и оператор может изменять величину сопротивления резистора 304b произвольным образом.
Конденсатор 104е принудительно увеличивает величину сигналов регистрации напряжения для обеспечения обратной связи при запуске блока 101 выключения питания. Затем, величина напряжения сигналов регистрации напряжения постепенно смещается к величине напряжения в соответствии с выходным напряжением блока 103 преобразования напряжения. Имея вышеописанную структуру, приложенное к двигателю 50 напряжение постепенно увеличивается при запуске блока 101 выключения питания, благодаря чему может быть создан так называемый механизм (блок регулирования) мягкого старта.
В электрически приводимой в действие машине данного варианта осуществления выходные сигналы, выдаваемые блоком 103 преобразования напряжения, изменяются произвольным образом, благодаря чему может быть получена желаемая скорость вращения. Например, даже если вместо вращающегося ножа 42 на электрически приводимой в действие машине 1 в данном варианте осуществления установлен режущий узел с нейлоновой леской, обеспечивается гладкая работа.
Кроме того, хотя большой ток имеет тенденцию к протеканию через двигатель 50, когда в электрически приводимой в действие машине данного варианта осуществления включается вращающийся нож 42, механизм мягкого старта, который работает только при запуске, постепенно увеличивает приложенное к двигателю 50 напряжение, предотвращая протекание чрезмерно большого тока через батарею 2.
(Модификация)
В вышеописанных вариантах осуществления электрически приводимая в действие машина используется в электрической косилке, имеющей электрический двигатель (двигатель 50). Настоящее изобретение применимо в любому электрическому оборудованию и в значительной степени применяется к другим машинам, использующим электродвигатель. Прежде всего, настоящее изобретение пригодно для тех машин, в которых вращение электродвигателя передается напрямую к рабочему инструменту (вращающийся нож, вентилятор и т.п.) без редукторов, таких как шлифовальные станки, полировальные станки, фрезерные станки и сборники пыли. В двигателе 50 ротор 52 может быть заменен в структуре статором 54. То есть ротор 53 или статор 54 включают в себя дискообразную основу для обмотки, имеющую несколько сегментов обмотки, расположенных по окружности вокруг выходного вала, если смотреть в аксиальном направлении выходного вала, а другой ротор или статор включает в себя магнит, вырабатывающий магнитный поток, проходящий через основу для обмотки в аксиальном направлении выходного вала.
Имея описанные и иллюстрированные принципы настоящей заявки со ссылкой на предпочтительные варианты осуществления, должно быть понятным, что предпочтительные варианты осуществления могут быть изменены в компоновке и деталях без отступления от изложенных в них принципов, и что предполагается, что заявка может быть истолкована как включающая в себя все подобные модификации и изменения в той мере, насколько они находятся в пределах сущности и объема предмета, раскрытого в ней.
Данная заявка испрашивает приоритет японской заявки на патент JP 2010-006325, поданной 14 января 2010 года, сущность которой включена здесь по ссылке.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Устройство для экстремального отбора электрической энергии от солнечной батареи | 2023 |
|
RU2813728C1 |
| КОНТРОЛЛЕР УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ С ПОМОЩЬЮ ВНЕШНИХ ЭЛЕКТРОННЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ | 2021 |
|
RU2772927C1 |
| ИСТОЧНИК ПОСТОЯННОГО ТОКА С ФУНКЦИЕЙ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ | 2004 |
|
RU2277279C2 |
| Устройство для использования энергии рекуперации при питании двигателей привязного высотного беспилотного летательного аппарата | 2022 |
|
RU2792311C1 |
| УСТРОЙСТВО НИВЕЛИРОВАНИЯ РАЗБАЛАНСА НАПРЯЖЕНИЙ НА СОЕДИНЕННЫХ МЕЖДУ СОБОЙ ЯЧЕЙКАХ АККУМУЛЯТОРНОЙ БАТАРЕИ ИЛИ БАТАРЕЯХ (ВАРИАНТЫ) | 1999 |
|
RU2156533C1 |
| Система управления импульсным силовым преобразователем в режиме среднего тока | 2022 |
|
RU2791577C1 |
| УСТРОЙСТВО ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ И ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО С УСТРОЙСТВОМ ИСТОЧНИКА ПИТАНИЯ | 2007 |
|
RU2412514C2 |
| ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО | 2008 |
|
RU2430840C1 |
| Преобразователь частоты | 2023 |
|
RU2806284C1 |
| СИЛОВАЯ ЧАСТЬ КОНТРОЛЛЕРА ПОДЪЕМНОЙ ИЛИ ТРАНСПОРТНОЙ МАШИНЫ | 2010 |
|
RU2460683C2 |
Настоящее изобретение относится к электрически приводимой в действие машине. Технический результат заключается в повышении надёжности силовой схемы и двигателя. Электрически приводимая в действие машина включает в себя двигатель и силовую схему, приводящую в движение двигатель посредством поставляемой от источника питания электроэнергии. Силовая схема включает в себя блок преобразования напряжения, преобразующий поданное в соответствии с напряжением источника питания входное напряжение для выработки выходного напряжения и подачи выработанного выходного напряжения на двигатель, и блок регистрации тока, выдающий первый сигнал в соответствии с током, протекающим через двигатель. Блок преобразования напряжения снижает величину вырабатываемого нового выходного напряжения, когда блок регистрации тока выдает первый сигнал. Блок преобразования напряжения выполнен с возможностью преобразования входного напряжения от источника питания для выработки заданного выходного напряжения, являющегося входным напряжением двигателя и превышающего выходное напряжение источника питания. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 12 ил.
1. Электрически приводимая в действие машина, включающая в себя двигатель и силовую схему, приводящую в движение двигатель посредством поставляемой от источника питания электроэнергии, в которой силовая схема включает в себя:
- блок преобразования напряжения, преобразующий поданное в соответствии с напряжением источника питания входное напряжение, для выработки выходного напряжения и подачи выработанного выходного напряжения на двигатель, и
- блок регистрации тока, выдающий первый сигнал в соответствии с током, протекающим через двигатель, и
при этом блок преобразования напряжения снижает величину вырабатываемого нового выходного напряжения, когда блок регистрации тока выдает первый сигнал, и блок преобразования напряжения выполнен с возможностью преобразования входного напряжения от источника питания для выработки заданного выходного напряжения, являющегося входным напряжением для двигателя и превышающего выходное напряжение источника питания.
2. Электрически приводимая в действие машина по п. 1, в которой блок регистрации тока выдает первый сигнал, когда величина тока, протекающего через двигатель, удовлетворяет первому заданному критерию.
3. Электрически приводимая в действие машина по п. 1 или 2, в которой блок преобразования напряжения снижает величину напряжения вырабатываемого нового выходного напряжения, когда подается первый сигнал.
4. Электрически приводимая в действие машина по п. 1, в которой силовая схема, кроме того, включает в себя блок регулирования напряжения, выдающий блоку преобразования напряжения второй сигнал, имеющий величину напряжения в соответствии с выходным напряжением блока преобразования напряжения, и
блок преобразования напряжения вырабатывает новое выходное напряжение, имеющее величину напряжения в соответствии со вторым сигналом, выдаваемым блоком регулирования напряжения, когда первый сигнал не выдается.
5. Электрически приводимая в действие машина по п. 1, в которой ток, протекающий через двигатель, является током, протекающим между источником питания и блоком преобразования напряжения.
6. Электрически приводимая в действие машина по п. 1, в которой источник питания является батареей.
7. Электрически приводимая в действие машина по п. 6, в которой батарея включает в себя блок регистрации тока батареи, выдающий третий сигнал в соответствии с током, протекающим через батарею, и силовая схема прекращает подачу электроэнергии двигателю, когда блок регистрации тока батареи выдает третий сигнал.
8. Электрически приводимая в действие машина по п. 6, в которой к источнику питания может быть присоединена с возможностью отсоединения одна батарея, имеющая первое выходное напряжение, или другая батарея, имеющая второе выходное напряжение, отличающееся от первого.
9. Электрически приводимая в действие машина по п. 1, в которой силовая схема, кроме того, включает в себя блок управления, который прекращает подачу электроэнергии на двигатель, когда величина тока, протекающего через двигатель, удовлетворяет второму заданному критерию для заданного периода времени.
10. Электрически приводимая в действие машина по п. 1, в которой:
- двигатель имеет ротор, статор и выходной вал, прикрепленный к ротору,
- либо ротор, либо статор включает в себя дискообразную основу для
обмотки, имеющую несколько сегментов обмотки, расположенных по окружности вокруг выходного вала, если смотреть в аксиальном направлении выходного вала, а
- другой из ротора и статора включает в себя магнит, генерирующий магнитный поток, проходящий через основу обмотки в аксиальном направлении выходного вала.
11. Электрически приводимая в действие машина, включающая в себя двигатель, источник питания, к которому подсоединена батарея, и силовую схему, приводящую в движение двигатель посредством электроэнергии, поступающей от источника питания, в которой:
- двигатель имеет ротор, статор и выходной вал, прикрепленный к ротору, при этом к выходному валу прикреплен рабочий инструмент, и
- силовая схема включает в себя блок управления, препятствующий протеканию через батарею при пуске двигателя тока, величина которого удовлетворяет первому заданному критерию.
12. Электрически приводимая в действие машина по п. 11, в которой:
- двигатель имеет ротор, статор и выходной вал, прикрепленный к ротору,
- либо ротор, либо статор включает в себя дискообразную основу для
обмотки, имеющую несколько сегментов обмотки, расположенных по окружности вокруг выходного вала, если смотреть в аксиальном направлении выходного вала, а
- другой из ротора и статора включает в себя магнит, генерирующий магнитный поток, проходящий через основу обмотки в аксиальном направлении выходного вала.
| WO 2009102082 A2, 20.08.2009 | |||
| JP 2006026850 A, 02.02.2006 | |||
| US 4873453 A, 10.10.1989 | |||
| ЭЛЕКТРОПРИВОД | 1992 |
|
RU2046517C1 |
| Сушилка | 1934 |
|
SU45213A1 |
