專利名稱：一種工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于工業(yè)縫紉機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)，特別是一種 工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
工業(yè)縫紉機(jī)是服裝行業(yè)的主要生產(chǎn)設(shè)備。目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)仍在使用交流異 步電機(jī)作動(dòng)力源(俗稱“離合器電機(jī)”)的縫紉機(jī)，這類設(shè)備在國(guó)內(nèi)工業(yè)縫紉設(shè)備中約占 60-70%，量大面廣。由于①離合器電機(jī)在工作時(shí)，不論縫制布料厚薄，始終是全功率輸出； ②在縫紉機(jī)待料待機(jī)時(shí)，電機(jī)雖可通過(guò)離合器脫開(kāi)負(fù)載，但仍在空載運(yùn)行，造成極大的待機(jī) 損耗。所以這類設(shè)備能量損耗很大，增加了生產(chǎn)成本，同時(shí)噪聲也大，影響環(huán)境。隨著微電子控制技術(shù)的進(jìn)步，工業(yè)縫紉機(jī)應(yīng)用伺服系統(tǒng)正在成為發(fā)展方向。因?yàn)?其系統(tǒng)內(nèi)含嵌入式軟件，系統(tǒng)能隨時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)負(fù)載力矩的變化，將實(shí)時(shí)信息傳遞給嵌入式 軟件，通過(guò)軟件調(diào)節(jié)電機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和輸出功率，控制精度大為提高，并可實(shí)現(xiàn)縫紉機(jī)的各 種高精度自動(dòng)控制功能，提高服裝加工效率和質(zhì)量，同時(shí)由于是直接驅(qū)動(dòng)，節(jié)能降噪。但該 類伺服控制系統(tǒng)造價(jià)較高，目前大多應(yīng)用在高檔的工業(yè)縫紉設(shè)備中。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)上述存在的問(wèn)題，提供一種工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)，設(shè) 計(jì)合理，該無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格低廉，適用替代傳統(tǒng)離合器電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)縫紉設(shè) 備的工作。本實(shí)用新型通過(guò)下列技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)，其 特征在于，其包括無(wú)刷電機(jī)、操作面板、數(shù)字信號(hào)處理器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，無(wú)刷電機(jī)與電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電路連接，數(shù)字信號(hào)處理器與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接，上述的操作面板連接到數(shù)字信號(hào)處 理器上。本無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)在操作面板上輸入縫制所要求的數(shù)據(jù)，操作面板發(fā)送信號(hào)給 數(shù)字信號(hào)處理器，數(shù)字信號(hào)處理器產(chǎn)生空間矢量脈寬調(diào)制信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 放大后控制無(wú)刷電機(jī)工作。在上述的工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)中，所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路包括功率放大 模塊和信號(hào)接收模塊，功率放大模塊與上述的無(wú)刷電機(jī)連接，信號(hào)接收模塊與上述的數(shù)字 信號(hào)處理器連接。從數(shù)字信號(hào)處理器輸送過(guò)來(lái)的信號(hào)經(jīng)信號(hào)接收模塊接受處理后由功率放 大模塊將信號(hào)放大輸送到無(wú)刷電機(jī)控制無(wú)刷電機(jī)工作。在上述的工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)中，所述的工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制 系統(tǒng)還包括腳踏板，在腳踏板和數(shù)字信號(hào)處理器之間設(shè)有調(diào)控?zé)o刷電機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)速機(jī)構(gòu)。在上述的工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)中，所述的調(diào)速機(jī)構(gòu)包括曲柄、柱形銷 軸、腳踏板調(diào)速件和與數(shù)字信號(hào)處理器連接的腳踏板線路板，所述的曲柄與腳踏板連接，柱 形銷軸一端與上述的曲柄固連，另一端與腳踏板調(diào)速件固連，在腳踏板調(diào)速件上固定磁鋼，在腳踏板線路板上設(shè)有感應(yīng)磁鋼移動(dòng)的霍爾。曲柄帶動(dòng)圓柱銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)腳踏板調(diào)速 件轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)磁鋼在移動(dòng)時(shí)霍爾會(huì)根據(jù)外界磁場(chǎng)的強(qiáng)弱變化感應(yīng)出不同的電壓，將這種信號(hào) 經(jīng)腳踏板線路板處理后發(fā)送給數(shù)字信號(hào)處理器，由數(shù)字信號(hào)處理器控制無(wú)刷電機(jī)工作。在上述的工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)中，所述的工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制 系統(tǒng)還包括設(shè)置在無(wú)刷電機(jī)上能夠發(fā)送霍爾脈沖信號(hào)的機(jī)頭定位器，該機(jī)頭定位器與數(shù)字 信號(hào)處理器連接。機(jī)頭信號(hào)定位器發(fā)送霍爾脈沖信號(hào)給數(shù)字信號(hào)處理器，數(shù)字信號(hào)處理器 根據(jù)發(fā)送過(guò)來(lái)的信號(hào)來(lái)判定無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)子所在的位置，也可以精確定位停針位置。在上述的工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)中，所述的數(shù)字信號(hào)處理器上連接有用 于存儲(chǔ)電機(jī)運(yùn)行時(shí)間、報(bào)錯(cuò)時(shí)間以及錯(cuò)誤類別信息的存儲(chǔ)器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)與縫紉機(jī)保持同步工作、即 開(kāi)即停、無(wú)空載能耗、比同功率離合器電機(jī)節(jié)電60-85%以上，且高效環(huán)保、噪音低、發(fā)熱少。 其生產(chǎn)成本具有與離合器電機(jī)成本基本相同，比伺服電機(jī)控制系統(tǒng)生產(chǎn)成本的低1/2左右 的優(yōu)勢(shì)；由于其安裝位置與離合器電機(jī)縫紉機(jī)完全一致，特別適合服裝生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)改造。

圖1是工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1、數(shù)字信號(hào)處理器；2、存儲(chǔ)器；3、腳踏板；4、操作面板；5、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路；6、 無(wú)刷電機(jī)；7、柱形銷軸；8、腳踏板調(diào)速件；9、腳踏板線路板；10、塑料支架；11、箱體；12、塑 料套；13、開(kāi)口擋圈；14、曲柄；15、磁鋼；16、霍爾。
具體實(shí)施方式
以下是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步 的描述，但本實(shí)用新型并不限于這些實(shí)施例。如圖1和圖2所示，本工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)，包括無(wú)刷電機(jī)6、操作面板 4、數(shù)字信號(hào)處理器1和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路5，無(wú)刷電機(jī)6為直流無(wú)刷電機(jī)。電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路5包括 功率放大模塊和信號(hào)接收模塊，功率放大模塊與無(wú)刷電機(jī)6連接，信號(hào)接收模塊與數(shù)字信 號(hào)處理器1連接。操作面板4連接到數(shù)字信號(hào)處理器1上。數(shù)字信號(hào)處理器1上連接有用 于存儲(chǔ)電機(jī)運(yùn)行時(shí)間、報(bào)錯(cuò)時(shí)間以及錯(cuò)誤類別信息等信息的存儲(chǔ)器2。存儲(chǔ)器2采用微芯公 司的電可擦除存儲(chǔ)芯片，方便維修人員跟蹤、檢查、維修。數(shù)字信號(hào)處理器1為本系統(tǒng)的CPU，結(jié)合數(shù)字電路和軟件控制，產(chǎn)生空間矢量脈寬 調(diào)制信號(hào)(SVPWM)，經(jīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路5中的功率放大模塊進(jìn)行功率放大，驅(qū)動(dòng)無(wú)刷電機(jī)，并 通過(guò)軟件控制以及485通訊方式可以適應(yīng)操作面板4的不同縫制要求。除了使用操作面板4進(jìn)行控制外，還可以采用腳踏板3進(jìn)行控制。如圖1所示，本 工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)還包括腳踏板3，在腳踏板3和數(shù)字信號(hào)處理器1之間設(shè)有 調(diào)控?zé)o刷電機(jī)6轉(zhuǎn)速的調(diào)速機(jī)構(gòu)。調(diào)速機(jī)構(gòu)包括柱形銷軸7、腳踏板調(diào)速件8和腳踏板線路 板9，腳踏板線路板9通過(guò)塑料支架10固定在箱體11內(nèi)，柱形銷軸7設(shè)置在箱體11壁上， 在柱形銷軸7上套有塑料套12，該塑料套12通過(guò)開(kāi)口擋圈13固定在箱體11上，柱形銷軸7能夠在塑料套12上轉(zhuǎn)動(dòng)。該柱形銷軸7 —端外伸與曲柄14以緊配合的方式固連，另一端內(nèi) 伸與腳踏板調(diào)速件8以緊配合的方式固連，在腳踏板調(diào)速件8上固定磁鋼15，在腳踏板線路 板9上設(shè)有霍爾16。當(dāng)磁鋼在移動(dòng)時(shí)霍爾會(huì)根據(jù)外界磁場(chǎng)的強(qiáng)弱變化感應(yīng)出不同的電壓， 將這種信號(hào)經(jīng)腳踏板線路板處理后發(fā)送給數(shù)字信號(hào)處理器，由數(shù)字信號(hào)處理器控制無(wú)刷電 機(jī)工作。通電后，腳踏板3踩下時(shí)，電機(jī)定子勵(lì)磁運(yùn)行，經(jīng)數(shù)字信號(hào)處理器1傳輸脈寬調(diào)節(jié) (PWM)方波信號(hào)，再經(jīng)過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路5放大信號(hào)傳輸給無(wú)刷電機(jī)6。腳踏板3沒(méi)有踩下 時(shí)，電機(jī)定子周圍無(wú)勵(lì)磁磁場(chǎng)，電機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)，避免了勵(lì)磁損耗，節(jié)省了電能，電機(jī)與縫紉機(jī)保 持同步工作，無(wú)空載耗能，提高了運(yùn)行效率。工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)還包括設(shè)置在無(wú)刷電機(jī)上能夠發(fā)送霍爾脈沖信 號(hào)的機(jī)頭定位器，該機(jī)頭定位器與數(shù)字信號(hào)處理器1連接。啟動(dòng)時(shí)，無(wú)刷電機(jī)6輸出霍爾脈 沖信號(hào)給數(shù)字信號(hào)處理器1，判定轉(zhuǎn)子所在位置，根據(jù)同極相斥，異極相吸的原理，通過(guò)操作 面板4可以設(shè)置最大和最小速度，或通過(guò)腳踏板3踩速力量的大小進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，速度可 自行控制，簡(jiǎn)單方便，帶動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。無(wú)刷電機(jī)6輸出的機(jī)頭定位器信號(hào)可精確定位停針位 置。
權(quán)利要求一種工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，其包括無(wú)刷電機(jī)(6)、操作面板(4)、數(shù)字信號(hào)處理器(1)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(5)，無(wú)刷電機(jī)(6)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(5)連接，數(shù)字信號(hào)處理器(1)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路(5)連接，上述的操作面板(4)連接到數(shù)字信號(hào)處理器(1)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電路(5)包括功率放大模塊和信號(hào)接收模塊，功率放大模塊與上述的無(wú)刷電機(jī)(6)連 接，信號(hào)接收模塊與上述的數(shù)字信號(hào)處理器(1)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的工 業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)還包括腳踏板(3)，在腳踏板(3)和數(shù)字信號(hào)處理器(1)之間 設(shè)有調(diào)控?zé)o刷電機(jī)(6)轉(zhuǎn)速的調(diào)速機(jī)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的調(diào)速 機(jī)構(gòu)包括曲柄(14)、柱形銷軸(7)、腳踏板調(diào)速件(8)和與數(shù)字信號(hào)處理器(1)連接的腳踏 板⑶線路板，所述的曲柄(14)與腳踏板(3)連接，柱形銷軸(7) —端與上述的曲柄(14) 固連，另一端與腳踏板調(diào)速件(8)固連，在腳踏板調(diào)速件(8)上固定磁鋼(15)，在腳踏板 (3)線路板上設(shè)有感應(yīng)磁鋼(15)移動(dòng)的霍爾(16)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的工業(yè) 縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)還包括設(shè)置在無(wú)刷電機(jī)(6)上能夠發(fā)送霍爾脈沖信號(hào)的機(jī)頭 定位器，該機(jī)頭定位器與數(shù)字信號(hào)處理器(1)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)字信號(hào)處理器(1)上連接有用于存儲(chǔ)電機(jī)運(yùn)行時(shí)間、報(bào)錯(cuò)時(shí)間以及錯(cuò)誤類別信息的存儲(chǔ)器 ⑵。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)，屬于工業(yè)縫紉機(jī)技術(shù)領(lǐng)域。它解決了現(xiàn)有的工業(yè)縫紉機(jī)存在待機(jī)損耗、增加了生產(chǎn)成本，同時(shí)存在噪聲大，影響環(huán)境的問(wèn)題。本工業(yè)縫紉機(jī)用無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)，包括無(wú)刷電機(jī)、操作面板、數(shù)字信號(hào)處理器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，無(wú)刷電機(jī)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接，數(shù)字信號(hào)處理器與電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路連接，操作面板連接到數(shù)字信號(hào)處理器上。該無(wú)刷電機(jī)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、價(jià)格低廉，適用替代傳統(tǒng)離合器電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)縫紉設(shè)備的工作。
文檔編號(hào)H02P6/16GK201601642SQ200920295489
公開(kāi)日2010年10月6日 申請(qǐng)日期2009年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者任寶棟, 劉峙飛, 潛曙華 申請(qǐng)人:臥龍電氣集團(tuán)股份有限公司;杭州臥龍電氣研究院有限公司