專利名稱：用于改進的馬達控制器的系統(tǒng)和方法
技術領域：
這個發(fā)明涉及馬達控制器，和特別是，用于改進馬達控制器的系統(tǒng)和方法。
背景技術：
已經發(fā)現固態(tài)起動器/控制器廣泛應用于控制對交流感應馬達施加電源。常規(guī)的起動器/控制器，下面簡稱為控制器，使用固態(tài)開關控制對馬達施加交流線電壓。該開關可以是可控硅整流器，如可控硅整流管(SCR)或三端雙向可控硅開關。控制器通常包括與SCR相連的散熱裝置用于消散熱量。一個殼體包圍SCR。殼體可以支持承載電流進出控制器的一組母線。控制器有各種不同的結構，它們有不同尺寸的SCR和母線以便適應不同的電流需要。尺寸的差別與電流容量有關也和物理尺寸相關并一般要求不同的殼體部件以便裝配每種不同的尺寸。
通過裝設在電路板上的控制電路提供對SCR的控制?？刂齐娐房梢园ㄓ糜诳刂乒虘B(tài)開關操作的邏輯電路和連接在邏輯電路和固態(tài)開關之間的接口電路。對所有不同的結構邏輯電路可以是相同的。而從一種結構到另一種結構軟件可以變化。相反，對要驅動的SCR的電壓和電流需求接口電路可以是獨特的。因此，由于接口電路的不同對每種不同的結構就需要不同的電路板。結果，生產廠家一般設計多個不同的電路板，造成較高的成本和較高的存貨需求。
另外，通常將使用的控制器安裝在控制板。為了這樣做，將片金屬底板安裝在散熱裝置。依次，可將片金屬底板安裝在控制板。還有，控制電路常常包括使用者可觸動的開關用于控制器的配置操作。所有這些不同的設計結構都需要使用多種的部件，又增加了存貨從而制造的成本。
本發(fā)明指向改進馬達控制器的設計。

發(fā)明內容
按照本發(fā)明提供一種改進的馬達控制器設計，它使制造成本降低和減少存貨的需要。
按照本發(fā)明的一個方面公開一種包括固態(tài)開關的馬達控制器。單元式的散熱裝置包括安裝固態(tài)開關的板、從該板伸出的多個散熱片、和可操作地與該板相連的安裝腳，用于在使用中將馬達控制器直接安裝在外部的控制板。將殼體安裝在散熱裝置上用于包圍固態(tài)開關。
本發(fā)明的一個特征是散熱裝置包括伸長的鋁散熱裝置。
本發(fā)明的另一個特征是安裝腳從選擇的一個散熱片的外邊緣向外伸出。
本發(fā)明還有一個特征是，散熱裝置包括多個平行的散熱片，從與固態(tài)開關相對的板上垂直伸出，和其中安裝腳從與板平行的最外邊的一個散熱片的外邊緣向外伸出。
按照本發(fā)明的另一方面公開馬達控制器包括殼體。在殼體中安裝用于控制所需電壓和電流范圍的所選尺寸的固態(tài)開關。安裝在殼體中的控制電路控制固態(tài)開關的操作?？刂齐娐钒灏ǖ?電路板和第2電路板。第1電路板包括用于控制固態(tài)開關操作的邏輯電路。第2電路板包括連接在邏輯電路和固態(tài)開關之間的接口電路。選擇接口電路以便對接按照所需電壓和電流范圍所選尺寸的固態(tài)開關。
本發(fā)明的一個特征是邏輯電路包括處理器和存儲器電路。接口電路包括檢測電路和緩沖電路。
按照本發(fā)明的另一方面公開包括殼體的模塊式馬達控制器族。從多個開關尺寸中選擇一個固態(tài)開關用于控制所需電壓和電流的范圍。將開關安裝在殼體中用于連接在交流線和馬達端子之間，來控制對馬達施加交流電源。安裝在殼體中的邏輯電路板包括與所選開關尺寸無關用于控制固態(tài)開關操作的邏輯電路。在殼體中安裝從多個結構中所選的一種接口電路板，它包括連接在邏輯電路和固態(tài)開關之間的接口電路。選擇接口電路以便對接按照所需電壓和電流范圍所選的開關尺寸。
在本發(fā)明的一個方面邏輯電路包括使用者可觸動的開關和殼體包括一個蓋，蓋有成整體的開關操作機構。該蓋可以包括模制的塑料蓋。
按照本發(fā)明的另一方面可在殼體安裝無線接口組件用于連接到邏輯電路。無線接口組件包括一個兩件式外殼，兩件在結構上是相同的。每塊外殼包括一腳以便防止將接口組件不適當地安裝在殼體上和其中在將無線接口組件安裝到殼體上之前將一塊外殼上的腳卸下。
按照本發(fā)明還有一方面公開馬達控制包括殼體和安裝在殼體中的固態(tài)開關。將控制電路安裝在殼體中用于控制固態(tài)開關的操作。將包括一個兩件式外殼的無線接口組件可拆卸地安裝在殼體用于連接控制電路。在結構上這兩件是相同的。
從說明書和從附圖將很容易弄清楚本發(fā)明別的特征和優(yōu)點。


圖1是安裝在控制板按照本發(fā)明的馬達控制器的透視圖；圖2-6順序說明裝配圖1馬達控制器的方法；圖7是圖1馬達控制器接口電路的方塊圖；圖8是圖1馬達控制器邏輯電路的方塊圖；圖9是圖1馬達控制器用的無線接口組件的方塊圖；圖10是說明圖9無線接口組件裝配的分解圖；圖11是圖9無線接口組件的底視圖；圖12是說明將無線接口組件安裝到馬達控制器的分解圖；圖13是部分切除的馬達控制器殼體的細節(jié)圖，說明無線接口組件用的口；和圖14是透視圖說明無線接口組件安裝在馬達控制器上。
具體實施例方式
最初參考圖1，說明以固態(tài)起動器/控制器20形式的馬達控制器20。特別是，按照本發(fā)明馬達控制器20的設計減少了制造成本和存貨需求?？刂破?0的一個應用是作為升降機起動器?？梢允褂民R達控制器20驅動液壓升降機的泵。每次升降機車廂運動的指令下達后，馬達控制器20必須起動升降機馬達直到它達到操作速度和接著操作在運行模式。如重力可以使用在下降方向一樣這樣的馬達控制器20只可以使用在上升方向。
馬達控制器20包括殼體22，它有殼體底座24，散熱裝置26和蓋28。還參考圖2，散熱裝置26包括平板30。馬達控制器20包括多個可控硅整流器形式的固態(tài)開關32，如背對背連接的可控硅整流管對(SCR)，這里為了簡化起見，將SCR對簡稱為SCR。也可以使用三端雙向可控硅開關。將SCR 32安裝到板30。SCR 32控制三相交流線電壓加到三相馬達。很清楚，可以使用不同數目的SCR 32來控制不同數目的相，對本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，這是很清楚的。
打算使馬達控制器滿足不同的電流控制的要求。因此，SCR 32可以有不同的尺寸。尺寸的不同涉及電流容量還有實際的物理尺寸。不同尺寸SCR要求不同的母線尺寸用于連接電源線端子和馬達端子。本申請涉及各種部件設計的改進，如下所述，使不同部件的使用達到最小化以便提供系列的馬達控制器。
特別參考圖2，散熱裝置26是單件的鋁結構。在說明的本發(fā)明實施例中，散熱裝置26是由鋁擠壓成形制成。但很清楚，散熱裝置26也可由其它材料制成。板30包括上表面34和下表面36。上表面34是平的和接納SCR 32。多個平行的散熱片38從下表面向下伸出。安裝腳40伸展在散熱片38最外面一個的長度上和包括在下端的切口42及在上端的鑰匙狀開口44。如這里所用的，術語上和下指的是通常將馬達控制器20安裝在控制板上的方向。特別是，將用開口44安裝散熱裝置26從而安裝馬達控制器20到控制板P的螺釘45上，然后向下滑動。用另一個螺釘插入到下端開口42中然后將各螺釘擰緊。如圖示，板30向外伸展到相對的安裝腳40的邊緣。較短的散熱片46從板30的相對兩側向下伸展。
如圖2中箭頭整體表示的那樣，將殼體底座24定位在散熱裝置上表面34上。因此，殼體底座24包圍SCR 32，在殼體底座24中形成的溝槽50內接納接口電路板48。如下所述，接口電路板48包括接口電路用于與SCR 32對接。特別是，如同時提交的共同待審的申請中描述的那樣，從多個開關尺寸中選擇一個SCR 32的規(guī)格，共同待審的申請的說明書在上文中插入作為參考。選擇接口電路板48上的接口電路使之與按照所需電壓和電流范圍選擇的開關尺對接。
參考圖3，它說明上面相對圖2描述的子裝配體已在裝配好的狀態(tài)。圖3進一步說明母線52的裝配，每根母線使用帶螺紋的緊固件54固定到一個SCR 32的一端。特別是，母線52在上端是直接緊固在SCR上，并被支持在可調換的殼體底座24上。母線52在下端也是直接緊固在SCR 32上和在通過接口電路板48上的各個電流互感器56之后被支持在殼體底座24上?？缃与娎|58將3個SCR 32連接到接口電路板48。
圖4說明上面相對圖3描述的裝配程序已經完成的子裝配體。圖4進一步說明通過支持桿62將邏輯電路板60安裝到可調換的殼體底座24。接地的導電支持64提供從邏輯板60到散熱裝置26的接地?？缃泳€66將邏輯電路板60連接到接口電路板48。使用緊固件70將LCD顯示器68連接到邏輯電路板60。邏輯電路板60還包括4個使用者可觸動的開關72，如下所述，用于安裝在邏輯電路板60上的邏輯電路的配置操作。
圖5說明蓋28下側的透視圖。蓋28是單件模制塑料結構。蓋28包括外周邊側壁74和上壁76。4個開關起動器元件78從上壁76向下伸出和包圍每個元件的上壁有鎖眼槽80以便限定大致圓形的按鈕82，見圖6。很清楚，對按鈕82加壓使起動器78向下移動。4個起動器78的定位緊挨著邏輯電路板開關72的上面以便起動這些開關。如在圖6中所示蓋28和殼體底座24使用帶螺紋的緊固件82固定到散熱裝置26。圖6還說明箱式終端84，它安裝在殼體底座24上的接頭86，它有開口88，如在圖1中整體表示的那樣母線52通過開口88伸出。標簽90固定在蓋上壁76疊加在按鈕82上。
參考圖7，接口電路板48有接口電路100，它包括通過跨接線66連接到邏輯板60的連接器102。裝設較小的連接器104用于通過跨接線58連接到SCR 32。還有一個電路連接器106通過引線108接受從電流互感器56來的信號。通過母線52將SCR 32連接到線端子L1、L2和L3用于連接到交流電源線，和連接到馬達端子T1、T2和T3用于連接到馬達。接口電路100包括電流檢測電路110用于連接到電流互感器56來檢測馬達電流。將檢測到的電流供給邏輯電路板60。為每個SCR 32裝設緩沖電路112。緩沖電路112還包括電壓檢測電路和光隔離用于操作SCR 32。緩沖電路112在特性上一般可以是常規(guī)的。
按照本發(fā)明，在緩沖電路112中所用的各種組件的尺寸是按照所選的SCR 32的尺寸而變的。因此，生產廠家可以提供多種不同的接口電路板48，每個包括對所選的SCR 32尺寸定制的緩沖電路。因此，每個接口板48對要驅動的SCR 32的電壓和電流是唯一的。
參考圖8，說明邏輯電路120的方塊圖。邏輯電路120裝設在圖4的邏輯電路板60上。邏輯電路120包括數字信號處理器(DSP)122和相連的存儲器124。將LCD組件68電氣連接到DSP 122。請參見圖4，連接器126通過跨接線66連接到接口電路板48。連接在連接器126和DSP 122之間的是電氣連接到接口圈100的電流檢測電路110的電流檢測電路128，用于連接圖7驅動SCR 32的緩沖電路112的光-三端雙向可控硅開關驅動器電路130，和連接到緩沖電路112的電壓檢測電路的電壓檢測電路132。另外，接口電路100包括組件數目檢測電路134，它識別接口電路板48的結構。檢測電路132包括檢測接口電路板48的組件數目的電路以便確定所用的接口板48的類型。DSP 122使用這個按照電流和電壓的要求來控制SCR 32的操作。
DSP 122還連接到使用者可觸動開關72和通過連接器134和136連接到下述的無線接口組件150。裝設端子塊138用于連接外部裝置，如為邏輯電路120提供電源，如通過輸入電路142接受編程信息或類似的信息，和通過繼電電路144提供狀態(tài)信息。
按照本發(fā)明，邏輯電路120對不同結構的馬達控制器120是通用的，不管所使用的SCR 32的尺寸和接口電路板28的類型。因此，可以大量和較低成本生產邏輯電路板。以較大數量生產邏輯電路板60是特別成本有效的，因為邏輯電路板60使用比較昂貴的組件。
參考圖9，說明用于無線接口組件150的方塊圖。在說明的本發(fā)明實施例中，無線接口組件150包括紅外組件。組件150是可選的附件，通過它使用者可以使用膝上型計算機或個人數字助理(PDA)或類似設備的紅外接口與馬達控制器20進行通訊。組件150包括電路板164。電路板164支持連接器152，用于插入到邏輯板連接器136中，見圖8，如箭頭157所指的那樣。組件150還包括紅外收發(fā)機158用于與外部裝置進行通訊。紅外收發(fā)機158連接到紅外編碼器160，它依次連接到邏輯電路162。
參考圖10，將電路板164安裝在包括第1殼體塊166和第2殼體塊168的殼體165中。按照本發(fā)明，第1殼體塊166和第2殼體塊168在結構上是相同的。這減小了刀具加工成本和使用兩倍的部件數量。電路板164整體成L形。每個殼體部件170整體成E形其一半有外周邊壁而另一半沒有，因此當反向時兩個一半166和168可以互相配合在一起。由于殼體一半166和168的E形和電路板164的L形，所以可將電路板164的終端在任一個方向插入到任一個殼體的一半。連接器156露出在每個殼體一半的中間腿部172。中間腿部包括在一側的向上伸出的腿174，它有向外伸出的腳176。
參考圖12和13，馬達控制器蓋28包括用于接納無線紅外組件150的口180?？?80包括3個凹槽182、183和184用于接納E形組件150的三條腿。但是，為了保證組件150精確地插入，中間凹槽183包括斜切的角185。結果，對殼體一半166和168中的一個，必須切掉腿174的腳176。在圖10中在殼體一半166上用斷裂線186大致表示這種情況。圖11表示中間腿172僅有一個腳176而角176由于腳切掉了沒有翼片。這保證當組件150安裝在口180時組件150合適的取向，如在圖14所示的那樣。
公開的在馬達控制器20設計中的改進可以降低制造成本和減小存貨需求。
因此可以理解已經描述了用于改進馬達控制器設計的新的和新穎的系統(tǒng)和方法。對本發(fā)明所屬技術領域的普通技術人員來說，將能理解，對這里給予的建議，將可以看到存在無數的代替和等價的方案能結合到公開的本發(fā)明中。因此，本發(fā)明并不局限于上述示范性的實施例，而是根據下面的權利要求書。
權利要求
1.一種馬達控制器包括連接在交流電源線和馬達端子之間的固態(tài)開關，用于控制對馬達施加交流電源；單元式的散熱裝置，它包括安裝固態(tài)開關的板、從該板伸出的多個散熱片、和可操作地與該板相連的安裝腳，用于在使用中將馬達控制器直接安裝在外部的控制板；安裝在散熱裝置上的殼體，用于包圍固態(tài)開關。
2.如權利要求1所述的馬達控制器，其特征在于散熱裝置包括伸長的鋁散熱裝置。
3.如權利要求1所述的馬達控制器，其特征在于安裝腳從選擇的一個散熱片的外邊緣向外伸出。
4.如權利要求1所述的馬達控制器，其特征在于散熱裝置包括多個平行的散熱片，從固態(tài)開關相反的板上垂直伸出，和其特征在于安裝腳從與板平行的最外邊的一個散熱片的外邊緣向外伸出。
5.一種馬達控制器包括殼體；安裝在殼體中用于控制所需電壓和電流范圍的所選尺寸的固態(tài)開關，連接在交流電源線和馬達端子之間用于控制對馬達施加交流電源；安裝在殼體中用于控制固態(tài)開關操作的控制電路，該控制電路包括第1電路板和第2電路板，第1電路板包括用于控制固態(tài)開關操作的邏輯電路，和第2電路板包括連接在邏輯電路和固態(tài)開關之間的接口電路，選擇接口電路以便按照所需電壓和電流范圍對接所選尺寸的固態(tài)開關。
6.如權利要求5所述的馬達控制器，其特征在于邏輯電路包括處理器和存儲器電路。
7.如權利要求5所述的馬達控制器，其特征在于接口電路包括檢測電路和緩沖電路。
8.一種組合式馬達控制器族包括殼體；從多個開關尺寸中選擇的一個固態(tài)開關用于控制所需電壓和電流的范圍，開關安裝在殼體中用于連接在交流電源線和馬達端子之間，來控制對馬達施加交流電源；安裝在殼體中的邏輯電路板，它包括與所選開關尺寸無關用于控制固態(tài)開關操作的邏輯電路；安裝在殼體中從多個結構中選擇的一種接口電路板，它包括連接在邏輯電路和固態(tài)開關之間的接口電路，選擇接口電路以便按照所需電壓和電流范圍對接所選的開關尺寸。
9.如權利要求8所述的組合式馬達控制器，其特征在于邏輯電路包括處理器和存儲器電路。
10.如權利要求8所述的組合式馬達控制器，其特征在于接口電路包括檢測電路和緩沖電路。
11.如權利要求8所述的組合式馬達控制器，其特征在于邏輯電路包括使用者可觸動的開關和殼體包括一個蓋，蓋有成整體的開關操作機構。
12.如權利要求11所述的組合式馬達控制器，其特征在于該蓋包括模制的塑料蓋。
13.如權利要求8所述的組合式馬達控制器，還包括可安裝在殼體用于連接到邏輯電路的無線接口組件。
14.如權利要求13所述的組合式馬達控制器，其特征在于無線接口組件包括一個兩件式外殼，兩件在結構上是相同的。
15.如權利要求14所述的組合式馬達控制器，其特征在于每件外殼包括一腳以便防止將接口組件不適當地安裝在殼體上和其中在將無線接口組件安裝到殼體上之前將其中一件外殼上的腳卸下。
16.如權利要求8所述的組合式馬達控制器還包括單元式的散熱裝置，它包括安裝固態(tài)開關的板、從該板伸出的多個散熱片、和可操作地與該板相連的安裝腳，用于在使用中將馬達控制器直接安裝在外部的控制板。
17.一種馬達控制器，包括殼體；安裝在殼體中連接在交流電源線和馬達端子之間的固態(tài)開關，用于控制對馬達施加交流電源，安裝在殼體中用于控制固態(tài)開關操作的控制電路；和可拆卸地安裝在殼體用于連接到控制電路的無線接口組件，包括一個兩件式外殼，兩件在結構上是相同的。
18.如權利要求17所述的馬達控制器，其特征在于每塊外殼包括一腳以便防止將接口組件不適當地安裝在殼體上和特征在于在將無線接口組件安裝到殼體上之前將一塊外殼上的腳卸下以便防止不正確的安裝取向。
19.如權利要求17所述的馬達控制器，其特征在于控制電路包括使用者可觸動的開關和殼體包括一個蓋，蓋有成整體的開關操作機構。
20.如權利要求19所述的組合式馬達控制器，其特征在于該蓋包括模制的塑料蓋。
21.一種升降機起動器包括殼體；選擇尺寸用于控制所需電壓和電流范圍，安裝在殼體中連接在交流電源線和起動器馬達端子之間的固態(tài)開關，用于控制對起動器施加交流電源；安裝在殼體中用于控制固態(tài)開關操作的控制電路，控制電路包括第1電路板和第2電路板，第1電路板包括用于控制固態(tài)開關操作的邏輯電路，和第2電路板包括連接在邏輯電路和固態(tài)開關之間的接口電路，選擇接口電路去對接按照所需電壓和電流選擇尺寸的固態(tài)開關。
22.如權利要求21所述的升降機起動器，其特征在于邏輯電路包括處理器和存儲器電路。
23.如權利要求21所述的升降機起動器，其特征在于接口電路包括檢測電路和緩沖電路。
全文摘要
一種組合式馬達控制器族包括殼體。從多個開關尺寸中選擇一個固態(tài)開關用于控制所需的電壓和電流范圍。將開關安裝在殼體中連接在交流電源線和馬達端子之間用于控制對馬達施加交流電源。將邏輯電路板安裝在殼體中，它包括與所選的開關尺寸無關的用于控制固態(tài)開關操作的邏輯電路。從多個結構中選擇一個接口電路板，將它安裝在殼體中，它包括連接在邏輯電路和固態(tài)開關之間的接口電路。選擇接口電路與按照所需電壓和電流范圍選擇的開關尺寸對接。
文檔編號H05K7/14GK1685779SQ03822660
公開日2005年10月19日 申請日期2003年9月23日 優(yōu)先權日2002年9月23日
發(fā)明者J·德爾克森 申請人:西門子能量及自動化公司