用於封閉建築物的移動系統的製作方法

2023-06-12 19:14:46

專利名稱：用於封閉建築物的移動系統的製作方法
用於封閉自物的移動系統
本發明涉及用於封閉建築物的的巻簾型驅動系統的兩相異步電* §。 本發明涉及用於封閉建築物的系統的領域，尤其涉及巻簾及其移動。 已經公知有很多用於封閉^m物的移動系統，其和遙控裝置相關聯，以控制 其開放和關閉。
在具體的巻簾領域，驅動電機為筒形，從而可以布置在巻筒的內部，巻簾的 擋板是可以巻起來的。
具有相移電容的異步電機通常包括初級繞組和次級繞組，不僅允許電機反向 旋轉，而且通過電容產生的電流的相移，而在轉子處產生驅動轉矩。次級繞組 最好和初級繞組不同，即具有不同的電阻和電感，這樣可以改善電機的起動。
由於製造的局限， 一些製造商生產出不夠完美的單相電機，其次級繞組和初 級繞組相同。這迫使其採用更大的電容，從而會產生過熱。顯而易見，把這種 電豐脞寸裝在合成絕緣材料外殼中並安裝至捲簾的巻筒中不禾盱散熱。
接著，考慮這種電機的運行。在定子中，定子電流產生旋轉磁場，而轉子包 含其中流有定子磁場感生電流的短路線。
這種包含電容的異步電機的起動轉矩取決於電容的值。總之，這種類型的電 機在額定電流供給^i牛下的運行，最好僅高於預定轉速。
在巻簾應用的範圍，注意到，由於展開巻簾的擋板幾乎不需要電力，因此較 低的起動轉矩就足夠了，由於巻筒在巻起擋板的過程中，必須要克服檔板的慣 性，所以在巻起時遇到的問題不一樣。
當然，當巻筒擋板完全打開並且形i^;f述擋板的絞鏈間的開孔關閉，在旋轉
的第一圈電機驅動的負荷很低並且自行減低車錄巨。但是，當巻簾擋板部分打開， 甚至接近全打開的情況下，絞鏈間的開孔沒有關閉，在這種情況下巻起巻簾將 產生很大的負荷。這樣，電機需要產生高的起動轉矩來克服巻筒擋板重力產生 的反向力矩。
因此，在巻簾的應用領域，常常使用其額定功率高於正常運行所需功率的電機。
逸就產生了額外的消耗，因此，需要使用具有可變功率的電機以覆蓋巻簾移動的整個功率範圍。
另外，電機的額外功率，其最終僅在起動階段有用，亦即，電機不能正常運 行的短暫階段，會導致在意外的停止或者受控停止操作時，巻簾機械元j牛的負 荷增加。
特別是，在巻起或打開巻簾擋板的最後階段，經常需要保證電機的停止特 性，例如，fflil測量電流和電壓之間的相位變化。電機負荷的增加，這種情況 下，到達擋板t f呈末頂部之下，導致相移。在這種條件下，可以理解，在電機 中斷電流供給之前，電機在巻簾的機械元件上加載了超額的扭矩，造成變形。
還應當注意到，這種類型的電機在沒有電流時一般具有電磁製動能力。當 然，電機的功率越大，制動力矩越大，所需尺寸越大。
此外，在額定電流供給割牛下，通常電壓為230V，頻率為50Hz，具有初 級次級繞組的異步電機的起動力矩小，還存在網絡電壓變化的問題。換句話說， 住所的網絡電流電壓並不是額定值230V的常量，而是變化的。特別是，在低於
額定電壓的情況下，異步電機的起動轉矩很可能急劇下降。
尤欺主意到，電壓低於180V時電機不肖跑動。因次，電機的設計還要考慮
電機供電電壓的變化。
最後，如果考慮巻簾移動的各種應力下的表現，必須4頓三相電機。 進一步， 一旦需要電機具有一定的特性或者滿足一定的要求，系統的使用
均衡的三相電機，其具有相關聯的功率變換器作為調速設備，這樣可以滿足所
有這些要求。
但是，對於在巻簾上使用可以調速的三相電機，本領域技術人員會發現不 能迴避或者基本不能迴避的問題，筒形電機的最大截面需要滿足適應巻簾的巻 筒。
對於這種安裝，三相電機的橫截面太大了。因此，可以考慮增大巻筒，但 這將導致巻簾擋板巻起時橫截面積增大，這樣，布置巻簾機構的箱體也會增大， 這就要考慮應用該巻簾的一定水平的建築物是否可以接受超大的箱體。例如， 對於牆內安裝來說，牆體的厚度可能不夠。如果安裝在，物的內部，該箱體 會向內有更多突起。在更換時，箱體的厚度增大糊鹹少窗戶的採光能力。這同
製造儘可能小的巻簾箱體以及集成到建築物的發展趨勢是相違背的。
另外一種解決方案，將三相電機布置在巻筒的一端，而不是布置在巻筒內。由於電機的附加尺寸，會造成巻筒箱體側面延伸，如上所述這也影響在一定水
平的建築物內布置該箱體。
雖然三相電機非常適合驅動巻簾擋板，但在這種有尺寸限制應用中不合適。 因此，本領域普通技術人員開始考慮有滿足在機械上和經濟上要求的驅動
巻簾擋板的電機，即具有電容的單相電機。
本發明的目的，不僅在於改善而且在於優化巻簾型封閉系統的運行，所述
系統包括擁有兩個繞組的異步電機，電機與功率變換器形成的調速設備相關聯，
以達到一定的特性，在初級繞組和次級繞組之間ffiil簡單電容產生相移來提高
電機的起動轉矩。
簡單來說，本領域普通技術人員認為由於不能使用三相電機，因此沒有比 使用具有電容的單相異步電機來驅動巻簾或對以的移動系統更好的選擇。但是 與本領域普通技術人員的這種偏見和習慣不同，本發明創造性步驟在於採用由 調速器控制的兩相異步電機來滿足所有可能情況下的驅動巻簾擋板轉矩要求。
迄今為止，還沒有將調速器與兩相異步電機進行關聯。由於在這種電機功 能過度設計的應用中，這禾中電機總是被認為是低成本的，所以電機對這種移動 或安裝的造價基本沒有影響。
事實上，當在本領鵬用中考慮過移動的影響，艮卩巻簾型封閉^m物的 系統，l頓具有電容的兩相異步電機可以克鵬艮多本領域普通技術人員的偏見， 其他不是很明顯的優點將在下面闡述中變得更為清楚。
根據優選實施例，調速是基於標量控制規則，其目的在於維持有效電壓和 頻率的比值基本為常數的同時調整電流頻率，從而在任意供電頻率下在機器中 獲得恆流，維持轉矩相關函數的恆定。
在本發明第二個創造性的步驟中，尤其對於具有集成電磁製動器的電機， 根據電壓頻率比值的常數或基本為常數的函數控制電機的運行，除非特定的電 壓不為零的起動階段。事實上，該電壓等於確保解除該電磁製動器的足夠閾值，
其中電機應用至樹閉^m物的巻簾型系統中。
本發明的其他目的將在下述參照示例性而非限制性的實施例的描述中進一 步清楚。
參照附圖的描述有利於進一步的理解
附

圖1根據第一實施例的通過調速設備供電並具有兩個相同繞組的異步電機的電路附圖2對應於第二實施例類似的視亂
附圖3對應第三實施例，附圖2類似的視附圖4對應於本發明的第三實施例類似於附圖1和2的視附圖5以曲線圖的形式示出通過有效電壓和頻率的恆定比值控制轉速變
化，在該變化位於至少一個變化範圍。
本發明涉及用於封閉建築物的巻簾型驅動設備中的兩相異步電機的應用。
還涉^M閉設備，即設置有本發明中的異步電機的巻簾。
尤其是，根據本發明的異步電機i，如附圖i所示，i^的但不是一定的，
具有相同的繞組2、 3。該繞組2、 3通過變速設備5連接到供電網4，例如市電， 電源通常是交流電，例如額定電壓為230V，頻率為50Hz。
有益的，該調速設備具有標量控制，S卩有能力維持電壓頻率比值Vefi/f在
預定的區域內變化。
根據該實施例，設備5是由整流器6和逆變器7組成的變換器。 如附圖l所示的第一實施例電路圖，整流器6是二極體8a、 8b組成的橋8， 包含第一電容9a和第二電容9b的電容分壓器9，第一電容9a和第二電容9b串 聯至晰8的端子。逆變器7由開關單元10形成，包括兩個串聯連接的功率開關， 10a和10b，該功率開關是IGBT或MOS型的，逆變器7也連接到二極體整流 橋8的端子上，從而保證在整流器6的輸出整流電流在預定的頻率切換，給電 機1供電。在這些元件的中間，在兩個開關之間，通過相移電容11連接繞組2 和3。
為了允許忽略相移電容ll，逆變器7控制把正交供應電流供電機1。使用兩 個連接到二極體橋8的端子的開關單元10、 10，，每個開關單元分別包括兩個功 率開關10a、 10b， 10， a、 10' b，如附圖2所示。繞組2和3中的每一個繞組 分別連接到開關單元IO， 10'中點。
有益的，逆變器7，開關以脈寬調製方式進行控制，參照MLI控制，由於 電機1的感應影響，可以平滑定子電流並使流過電機1的繞組2和3的電流為 正弦。注意到，繞組2、 3中的電流有W的相位差。因lthM而易見是兩相電機。
由二級管8a、 8b組成的簡單橋8形成的整流器6的使用導致來自230V交 流網絡電壓的電流在功率開關的端子的直流電電壓為Ve=2 X 230XVI，即650V，其中電容分壓器9與之關聯。
為了解決該問題，如附圖3所示，整流器6為二極體8a、 8b、 8c、 8d和一 個相關聯的濾波電容12組成的常規的橋8。供電電壓減少到一半，即Ve= 230V^， =325V。每個電晶體上的電壓也減半。
在該裝置中，IGBT功率開關的電晶體10a、 10b; 10' a、 10' b的開關運 行可以產生重要的電壓變化，類似於電磁環境幹擾，由於繞組2、 3直接連接到 供電網4因此幹擾也會傳遞到供電網。
為了避免該缺點，如附圖4所示，可以使用三相逆變器7。和附圖3的通 過電機l的繞組2和3進糹譜接的實施例不同，不是直接連接到整流電源4，而 是連接到逆變器7的第三開關單元10"。該第三單元10"和另外兩個包括兩個 IGBT或者MOS的功率開關10"a、 10"b的單元並聯，在它們之間連接繞組2、 3。
根據本發明的一具體特徵，通過具有標量控制的調速設備5來在變換中維 持有效電壓和頻率比值的基本恆定，該變化區域高於閾值電壓Vs， Mt^的低 於預定最高電壓Vm，如附圖5所示。
該特徵尤其在以下情況令人關注設置有集成電磁製動器電機的運行中， 無電流並維持初始階段釋放制動器。特另依初始階段，閾值電壓Vs以預定頻率
fs供給電機，以確保在電機1供電的初始階段，釋放電磁製動器。接著，頻率 (也可能是電壓)增加，直到V/f比值達到一變速中所需要的恆定值。超過該值， 電壓和頻率同時增加。第一起動步驟如附圖5上的平坦線13所示。
最好，恆定比值Vefi7f比值等於供電網4有效電壓和額定電網頻率的比值， 即230V/50Hz。
同樣，如該圖所示，供電電壓最少為10V，優選的為50到70V，，放電
磁製動器。
事實上，本發明還有一個優點是由於起動頻率低，相對於直接由供電網 供電的電機，電磁製動力高。
這樣，電磁製動器作為現有電機的基本裝備就很容易被優化了 。
具體的，可以增強涉及，不僅實現高的使用壽命，而且主要實現縮短慣性 過程、實現巻簾驅動機制更好的鎖定，當然還有更高的安全性。
有益地，對應於供電網4有效電壓，例如230V,電機1的最大供電電壓Vm高於Vefi7f比值不再保持常數。但是，需要注意的是在本發明中並沒有限定該 電壓vm的選擇。
作為比較，頻率的變化，由於其取決於功率開關的開關，其可以超過供電 網頻率。
應當注意到，在供電網供電為230V、 50Hz的條件下，具有初級、次級繞 組的異步電機可以達到3000r/m，根據本發明的調速器5， ffi51低轉速實現高轉 矩，允許該電機低於最高魏運行，例如1500r/m。
這將大大 >電磁和機械震動，以及電磁製動器電抗水平的慣性增益，並 M^、滑動。逸就使本發明具有劍氐的M^比，從而實現了較高的機械效率。
最後，可以預見，根據本發明的調速設備允許巻簾型^j"閉系統控制的各個 階段，從而實現在打開或關閉時加速或減速，這樣避免了噪聲和突然變化，特 別是突然停止。
顯而易見的優勢是可以降低機械元件負荷，提高i頓壽命。 由於滿足了巻簾的驅動的要求，該兩相異步電機可以作為筒形，適合安裝
在巻簾擋板的巻筒中。該電機具有可以和三相電機相比的性能，但是尺寸不同，
保持和具有相移電容的單相電機相仿的尺寸。
前述的描述已經很明確了，本發明在用於封閉建築物的巻簾型移動系統的
領域實現了實質上的進步。
權利要求
1、一種用於封閉建築物的捲簾型移動系統，所述移動系統包括兩相異步電機，該兩相異步電機具有兩個繞組(2；3)，和與之相關聯的調速設備(5)。
2、 根據權利要求1所述的用於封閉建築物的巻簾型移動系統，其中所述調 速設備(5)為功率變換器形式並具有標量控制能力用來保證有效電壓和頻率的 恆定比值Vefl7f在至少一個預定的變化範圍內。
3、 根據權利要求l或2所述的用於封閉建築物的巻簾型移動系統，該移動 系統與電磁製動器相關聯，其中所述調速設備(5)能夠4妙; 述電機(1)至少在初始起動階段的閾值電壓Vs和供電頻率fs能夠確保釋放電磁製動器；以及，在初始階段之後，所述調速設備能夠改變電壓或頻率直至達到維持 有效電壓和頻率的比值恆定的值。
4、 根據任一前述權利要求所述的用於封閉建築物的巻簾型移動系統，其中 所述調速設備(5)可以維持有效電壓和頻率的比值恆定直至達到預定的最大電壓VM。
5、 根據任一前述權利要求所述的用於封閉建築物的巻簾型移動系統，其中 所述有效電壓和頻率的比值的恆定值等於連有電機的供電網(4)在所述頻率的 有效電壓。
6、 根據權利要求5所述的用於封閉，物的巻簾型移動系統，其中所述預 定最大電壓VM等於電機供電網的有效電壓。
7、 根據任一前述權利要求所述的用於封閉建築物的巻簾型移動系統，其中 所述調速設備(5)由具有二極體的整流器(6)和具有IGBT或MOS型功率開 關的逆變器(7)組成。
8、根據權利要求7所述的用於封閉建築物的巻簾型移動系統，其中所述整 流器(6)由具有四個二極體的橋(8)構成，而所,變器(7)由連接至lj二極 管橋(8)端子的兩個開關單元(10、 10')構成，並包括兩個串聯的IGBT或 MOS型功率開關(10a、 10b; 10' a、 10' b)，初級繞組(2)和次級繞組(3) 中的每一個繞組分別連接到開關單元(10， 10')的中點。
9、根據權利要求8所述的用於封閉，物的巻簾型移動系統，該移動系統 包括第三開關單元(10")，該第三開關單元(10")擁有兩個串聯的功率開關(10" a、 10" b)，在這兩個功率開關(10" a、 10" b)之間連接有所述的初級 繞組(2)與次級繞組(3)。
10、 根據任一前述權利要求所述的用於封閉皿物的巻簾型移動系統，其 中所述繞組(2; 3)相同。
11、 根據任一前述權禾腰求所述的用於封閉^m物的巻簾型移動系統，其 中所述繞組(2; 3)不相同。
12、 根據任一前述權利要求所述的用於封閉建築物的巻簾型移動系統，所 述兩相異步電機為筒型，從而可以安裝到巻簾擋板的巻筒中。
全文摘要
本發明涉及一種用於封閉建築物的捲簾型移動系統，其特徵在於具有兩相異步電機，該電機擁有兩個繞組(2、3)並與變速裝置(5)相關聯。
文檔編號E06B9/68GK101443994SQ200780014550
公開日2009年5月27日 申請日期2007年4月25日 優先權日2006年4月26日
發明者N·卡斯特拉斯, O·沃蒂 申請人:布本多夫公司