专利名称：废纸撕碎机的马达控制电路的制作方法
发明
背景技术：
领域本发明涉及一种用马达驱动的回转切刀处理废纸的废纸撕碎机，尤其涉及到可根据被撕废纸供应情况调节马达扭矩以便废纸撕碎机有效地进行撕碎的控制装置。
相关技术的说明已经公知过载量多时回转切刀调整到低转速，以高扭矩撕碎；低负载时回转切刀控制在高转速，以低扭矩高速撕碎的废纸撕碎机。以上技术思路能使撕碎工作连续进行而不必中止运转，提高了工作效率，也解决了操作时调整的麻烦。这种思路的实例可参见日本公开公报NO.H5-92143，H5-92144或2000-237615。
发明内容
撕碎功率和速度是废纸撕碎机效率的主要方面，一般说来，撕碎功率越高、撕碎速度越快则废纸撕碎机的效率越好。另一方面，如果撕碎功率和撕碎速度越高，则马达的最大输出功率也越高，因而耗电量大。因此，如果撕碎功率提高，则不能节能。此外，由于大容量马达会带来机器尺寸大和过重的问题，上面提到的几例试图以相对较小的马达完成适当的撕切。
另外，由于断路器的作用是防止过载时马达耗电量飞跃上升造成电压电流过高，所以普通废纸撕碎机会切断电源。为了避免这种麻烦，发现过载时常控制马达作停转或反转。但撕纸作业时载荷有波动且由于纸张的折叠或褶皱经常发生瞬时过载。因此，撕碎作业的瞬时过载，尤其在高载荷操作的情况下经常出现撕碎机停止工作，降低了撕碎机效率。简言之，当要同时成批地撕碎这种废纸必然会要求以高载荷连续工作时，却出现矛盾，即不得已要高效运转时会发生停止运行。
然而由于这种过载起因于纸张皱折且是临时性的，所以过载状态不会持续到断路器动作。为此，可对撕碎操作的停止进行控制，在断路器就要工作之前产生反转而获得比传统方式更稳定的连续运行，而仅当过载状态继续一定时间后才发生停转。按上述条件操作可极大改进撕碎效率。
由于传统的感应马达有起动电容器，所以当感应马达起动或损耗时或当上面提到的电流流动时间不到1秒而在低转速下扭矩升高时，尽管电流很大，例如在200瓦时电流达16安培或400瓦时电流达到35安培下也不会立刻使断路器动作。因此，可以看到这种情况。然而由于有效转动范围的宽度比直流马达窄，这样提供的动力不能有效利用。
本发明打算解决上述的常规问题并公开一种能控制电耗的废纸撕碎机，通过实现高速低扭矩和低速高扭矩的扭矩特性，使马达输出功率保持稳定，从而实现节能。而且本发明还有一个目的，即公开一种废纸撕碎机，它通过即使在低转速下测得过载隔一定时间后才产生停转或反转的系统来减少停转和反转的频率，从而提高撕碎效率。
本发明将解决上述的常规问题并公开一种废纸撕碎机，它能够通过实现使马达输出处于稳定水平的高速低扭矩和低速高扭矩的扭矩特性来控制能耗并提高节能。
为了实现以上目的，本发明采用的废纸撕碎机构造有一个回转切刀的驱动马达，其转速与扭矩之间具有反向线性滚动特性，且构造有一控制电路，该控制电路是由用于测量马达的转速的检测块，一可根据此转速来将马达的输出电压限制在一定范围内的电压控制块，和一用于检测马达的电流的电流和电压检测块。虽然由于马达转速而使电压下降，其中该转速与用于废纸撕碎的所述马达的扭矩的提高成反比，但当电压控制块将电压限制在最低值时如果该电流和电压检测块测出的电流超过一定值马达便停转或反转。这时，马达的转速和扭矩彼此成反比的“反向线性”特性被应用。
由于电压控制块根据马达的转速控制外加电压，使马达的输出功率在整个转速范围的操作内低于一定值。特别是为了避免扭矩高时马达输出功率(要求功率)的增加，电压控制块根据转速的降低限制外加电压并逐渐降低到一定电压。此外，不断监控驱动电流和电压的电流和电压检测块具有中止马达运转或使之反转的功能，可使电压逐渐降到最低值后转速进一步下降时马达电流超过一定值的情况下防止卡住纸或损坏马达。此外，在权利要求2所述的检测块可起动延时电路使电流超过一定值延时一定时间后如时间继电器使马达停转或反转。
图1是方块图，示出本发明控制电路；图2是曲线图，表示马达转速和产生的扭矩之间的特性曲线；和图3是曲线图，表示马达转数和限制电压之间的关系。
具体实施例方式
下面参照附图对优选实施例进行讨论。图1是本发明一优选实施例的控制电路，标号1是马达，可驱动废纸撕碎机的回转切刀。在本实施例中，电压一定时，转速和扭矩互相呈反向线性关系。例如，无刷直流马达就如此。标号2是撕碎机构，其中有回转切刀；标号3是控制电路，用于控制马达的开-关或正转-反转；而标号4是要撕碎的纸张。用于所述控制电路3的具体单元包括控制块5、电流和电压检测块6、转速检测块7、和电压控制块8、在此单元中，电流和电压检测块不断地检测电流或电压，以防马达1因转速低于一定值引起电流突然上升而烧坏；它还具有一功能，即触发时间继电器(未示)使得当转速达到定值经过一定时间(如1秒钟)后，通过控制块与使马达1停转或反转。所述转速检测块7不停地测量马达的转速(旋转次数)并将此转速输入到电压控制块8。此电压控制块8根据预定功能按目前的转速进行电压控制，并反馈给控制块5。于是，在控制块5中产生一合适的电压并通过电流和电压检测块6使马达1运转。因此，这些功能块具有一种负反馈电路结构。
图2表明应用图1所示控制电路时，根据所述马达转速的扭矩特性。如V1至V4线所示，所述马达1如果电压V为定值，其转速和扭矩之间为反向线性关系。正常运行时如果马达以电压V1驱动则转速和扭矩按直线a所示移动。这种情况下，如果被撕碎纸张厚度超过预定值而马达用电压V1驱动，则由于负载的增加马达的转速沿所述直线a下降。如果这种情况继续下去，与转速的下降相对，扭矩沿直线V1增加。可是，所述马达的输出功率变得太高，因此废纸撕碎机不能实现节能。此外，由于电压电流增大会出现断路器容易动作的问题，为了避免该问题的出现，当转速达到设定值时通过使外加电压下降到V2进行控制以限制马达的输出功率。如果马达1的负载仍然很高，则重复作这样的控制，使扭矩特性曲线下降从而限制马达的输出功率。电压V4是外加电压的下限，因此，即使反复进行这种控制电压也不会低于此极值。因此，当继续进行过载撕碎时，转速和扭矩的关系曲线将沿a-b-c线移动，且马达的输出功率限制在一定值内。此外，马达的转速和被限制的电压之间的关系是预先规定的。因此，如果转速下降到所述规定值，则限制等级将下降一档，另一方面，如果由于负载减轻使转速上升到设定值，则限制等级提高一档，实现了马达的宽容量操作。
然后，当过载继续下去，通过电压控制，外加电压维持V4，转速和扭矩的关系曲线沿直线c移动。但若过载仍然保持，则马达电流将增加，因而引起马达发生故障。所以，电流和电压检测块6必须测出电流并在电流达到设定值时用时间继电器使马达停转或反转。在时间继电器的一般想法中包括现行的延时电路。
图3指出马达1按图2所示进行控制时转速和限制电压之间的关系。线段a-b-c的每一段与图2中的对应。换言之，在马达转速开始减速时电位保持定值，如果转速降至N1，电压按线段b所示受到约束。如果转速达到极限值，电压保持在线段c所示的定值。该线段c便是电压V4。由于电压低于V4便不能进行正常撕碎作业，所以控制电压不低于V4。
本发明构造的废纸撕碎机由于其马达输出功率控制在不超过一定值，因而能节能。而且，由于马达的特性使扭矩与转速成反比，外加电压随马达转速上升而逐渐降低，所以在整个运行范围内马达的输出功率限制在一定值以下，因而马达尺寸可缩小。此外，当电压被电压控制器降低到极限值，即使因扭矩增加马达的电流也加大，但马达不会过热，因为电流超过一定值时马达便会停转或反转。此外，经一定时间延迟后，通过使马达停转或反转可实现宽容量控制。
权利要求
1.用于多个废纸撕碎机的马达控制电路，包括一回转切刀的驱动马达，其转速和扭矩之间具有反向线线性特性，一用于测出马达的转速的检测块，一可根据转速将马达的电压输出限制在一定范围内的电压控制块，及一可检测所述马达的电流的电流和电压检测块，，其特征在于，当电压控制块将电压限制在一定范围内的最小值时，如果由电流和电压检测块测出的电流超过一定值，马达便停转或反转，同时由于马达转速与用于撕纸的所述马达扭矩的增加成反比因而在撕纸时电压逐渐下降。
2.根据权利要求1所述的废纸撕碎机的马达控制电路，其特征在于，当由所述电流和电压检测块测出的马达电流超过一定值时马达通过延时电路发生停转或反转。
全文摘要
废纸撕碎机由于实现高速时低扭矩和低速时高扭矩的特性而使马达的输出功率保持稳定，因而能控制电力消耗，实现节能。此电路适用于废纸撕碎机，其回转切刀的驱动马达的转速和扭矩的特性为反向线性，且其控制电路包括检测块，用于测量马达的转速；电压控制块，可根据转速将马达的电压输出限制在一定范围内；及电流和电压检测块，可检测马达的电流。虽然由于马达扭矩增加时转速下降，因而撕纸时电压下降，但当电压控制块将电压限制在最小值时，如果由电流和电压检测块测出的电流超过一定值马达便停转或反转。如果电流和电压检测块测出的马达电流超过一定值，马达通过延时电路实现停转或反转。
文档编号H02P29/00GK1455703SQ02800097
公开日2003年11月12日 申请日期2002年1月15日 优先权日2001年1月16日
发明者绵野博昭, 小村裕通 申请人:中林株式会社, 三菱电机株式会社