專利名稱：電動草坪修剪機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及園林機械，尤其為一種以無刷直流電機和蓄電池為動力源的手推式草坪修剪機。
背景技術：
現(xiàn)有的電動草坪修剪機采用有刷直流電機和蓄電池作為草坪修剪機的動力來源，雖然能在大面積平整綠地修剪中發(fā)揮著環(huán)保節(jié)能、修剪質量高的作用，但是有刷直流電機在高速運轉的情況下，抗負荷能力較弱，當遇到草坪濃密、草根粗壯情況，有刷直流電機難以克服阻力而正常工作，有時還會燒毀電機。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是采用無刷直流電機來代替有刷直流電機，充分發(fā)揮無刷直流電機抗堵轉能力強的特點，提高電動草坪修剪機的使用效能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是，該電動草坪修剪機(三)構成包括有，行走機構、升降調(diào)節(jié)機構、電機、蓄電池、電源控制開關、修剪刀具、外罩殼，其特征在于:其構成中還包括有電機控制器，且所述電機為無刷直流電機，蓄電池與電機控制器呈電連接，電機控制器與無刷直流電機和電源控制開關呈電連接。在上述技術方案中，所述無刷直流電機由轉子、定子、散熱風葉、霍爾傳感元件、電機殼體和風罩構成，轉子由轉動軸、鐵芯和磁鋼構成，鐵芯固定在轉動軸外圍，磁鋼條均勻地固定在鐵芯外，帶有繞組的定子固定在外殼體上，霍爾傳感元件固定在定子內(nèi)圓槽口里，散熱風輪固定在轉動軸一端，風罩固定在電機殼體端頭并將散熱風輪罩住。在上述技術方案中，所述電機控制器由蓄電池電壓取樣電路、電機狀態(tài)信號取樣電路、單片機控制電路、電源轉換電路、電源開關控制電路、電流短路保護電路、多路脈沖調(diào)制電路、開關驅動電路構成，單片機控制電路作為核心控制部件，單片機控制電路分別與蓄電池電壓取樣電路、電機狀態(tài)信號取樣電路、電流短路保護電路、多路脈沖調(diào)制電路及電源開關控制電路相連接，多路脈沖調(diào)制電路輸出端與開關驅動電路控制端相連接，開關驅動電路電源輸入端與蓄電池輸出端相連接，開關驅動電路電源輸出端與無刷直流電機電源輸入端相連接，電源轉換電路的輸入端連接蓄電池的輸出電極，電壓取樣電路的輸入端也連接于蓄電池的輸出電極，電源轉換電路的電源輸出端分別連接至單片機控制電路和開關驅動電路的電源輸入端，電機狀態(tài)信號取樣電路的霍爾傳感元件固定于無刷直流電機定子內(nèi)圓槽口里。本發(fā)明的優(yōu)點是，1、所采用無刷直流電機結構簡單、體積小、重量輕，同時具有通風、散熱功能，是同功率直流有刷電機重量的二分之一；2、無刷直流電機的無碳刷設計消除了火花安全隱患，長期使用無需更換任何部件，電機運行期間對外界其他電子設備干擾??；
3、電機控制器使用了數(shù)控電子 開關電路來驅動并控制無刷直流電機，并增加了電流短路保護電路，具備了欠壓、限流和堵載保護功能，欠壓、限流保護功能可以有效地保護蓄電池過放電及大電流放電，限流、堵載保護功能可以有效地保護電機及控制器被燒壞，減少了電機在復雜、惡劣使用環(huán)境下受損壞的可能性，較好地滿足了草坪修剪作業(yè)時，對電機的低轉速大扭矩要求，全面提升了草坪修剪機的效能；4、使用電子開關對電機進行運轉控制，高效節(jié)能環(huán)保，而電機轉動軸與修剪刀具直接固定的結構設計，使電機與刀具保持同步工作、即開即停、無空載耗能、比同功率電機節(jié)電30-35%以上，且噪音低，發(fā)熱少，修剪作業(yè)操作靈敏和舒適。5、本發(fā)明技術方案的適用范圍廣，可以取代1000W以下所有功率等級直流有刷電機。


圖1是本發(fā)明整機裝配示意圖。圖2是本發(fā)明無刷直流電機的結構示意圖(剖視圖)。圖3是本發(fā)明電機控制器的電路邏輯框圖。以上附圖中，I是修剪刀具，2是滾輪，3是底座，4是電池安裝槽，5是升降控制手柄，6是電機控制器，7是手推扶架固定螺釘，8是蓄電池，9是手推扶架，10是電源開關，11是無刷直流電機，12是電機固定盤，13是電機軸套，14是升降控制架，15是滾輪與底座連接部件，16是外罩殼，17是固定通孔，18是插座固定件，21風罩，22是散熱風輪，23是轉動軸，24是軸承，25是定子繞組，26是磁鋼，27是鐵芯，28是軸承，29是外殼體，31是蓄電池，32是電壓取樣電路，33是電源轉換電路，34是短路保護電路，35是單片機控制電路，36是電源控制電路，37是脈沖調(diào)制電路，38是電機狀態(tài)取樣電路，39是開關驅動電路，40是電機。
具體實施例方式實施例一:
本實施例的整體結構及裝配如附圖1所示。四個滾輪2通過連接部件15與底座3連接，升降控制架14既與連接部件15連接，又與升降控制手柄5連接，升降控制手柄5設置于底座3后方，手推扶架9通過固定螺釘7被固定在底座3后部，無刷直流電機11通過電機固定盤12被固定在底座3上面，無刷直流電機11的轉動軸向下通過電機軸套13與修剪刀具I固定，蓄電池8位于電機后方并固定在電池安裝槽4中，電機控制器6位于電機前方，并固定在底座3上面，插座固定件18固定在底座3上面，接線盒與該插座固定件固定連接，該接線盒將蓄電池輸出電源線與電機控制器電源輸入線電連接，該接線盒還將電機控制器電壓取樣信號線與蓄電池電源線電連接，該接線盒還將電機控制器輸出電源線與無刷直流電機電源輸入線電連接，該接線盒還將電機控制器的電機狀態(tài)取樣信號線與電機霍爾信號線電連接，該接線盒還將位于手推扶架9上的電源開關10的引出線與電機控制器電源控制線電連接。本實施例無刷直流電機結構如附圖2所示。鐵芯27固定在轉動軸23外圍，磁鋼26均勻地固定在鐵芯27外圍，帶有定子繞組25固定在外殼體上，散熱風輪22固定在轉動軸23—端，風罩21固定在電機外殼體29端頭并將散熱風輪罩住。霍爾傳感元件固定在定子內(nèi)圓槽口里，當轉子上不同極性的磁鋼正對霍爾傳感元件時，霍爾傳感元件即輸出正向電流或反向電流。本實施例電機控制 器電路功能框圖如附圖3所示。電機控制器由蓄電池電壓取樣電路32、電源轉換電路33、電流短路保護電路34、單片機控制電路35、電源開關控制電路36、多路脈沖調(diào)制電路37、電機狀態(tài)信號取樣電路38、開關驅動電路構成39構成。單片機控制電路35作為核心控制部件，單片機控制電路35分別與蓄電池電壓取樣電路32、電機狀態(tài)信號取樣電路38、電流短路保護電路34、多路脈沖調(diào)制電路37及電源開關控制電路36相連接，多路脈沖調(diào)制電路37輸出端與開關驅動電路39控制端相連接，開關驅動電路39電源輸入端與蓄電池31輸出端相連接，開關驅動電路電源輸出端與無刷直流電機40電源輸入端相連接，電源轉換電路33的輸入端連接蓄電池31的輸出電極，電壓取樣電路32的輸入端也連接于蓄電池31的輸出電極，電源轉換電路33的電源輸出端分別連接至單片機控制電路35和開關驅動電路39的電源輸入端，電機狀態(tài)信號取樣電路38中霍爾傳感器固定于無刷直流電機定子內(nèi)圓槽口里。本實施例蓄電池為48V，電源轉換電路將48V轉變?yōu)?5V作為單片機控制電路的工作電源，同時，電源轉換電路還將48V轉變?yōu)?15V作為開關驅動電路的工作電源，單片機控制電路一方面從蓄電池電壓取樣電路實時獲取蓄電池電壓值，另一方面從電機狀態(tài)取樣電路中的霍爾傳感元件獲取無刷直流電機定子與轉子相對位置狀態(tài)，單片機控制電路在預先設定的程序和參數(shù)條件下，實時調(diào)控多路脈沖調(diào)制電路的輸出，進而控制驅動開關電路中多路功率開關器件各自的導通時間，當某路功率開關器件導通時，蓄電池+48V電源就直接加載到無刷直流電機的某個定子繞組上，該定子繞組產(chǎn)生電磁場并作用于轉子上的磁鋼，形成轉動力矩，使轉子高速運轉。從電源控制電路引出一個手動該電源控制開關，該電源開關安裝在推架扶手附近，操作該電源開關，就能控制電源控制電路中電子開關動作。本實施例無刷直流電機為48V直流供電，電機設計轉速為每分鐘3800轉，電機額定輸出功率為800W，由于電機控制器中增加了電流短路保護電路，結合單片機控制電路的軟件編程控制，使電機同時具有啟動短路保護、運行短路保護、堵轉保護、欠壓保護。當按下電源控制開關10，電機開始啟動，三個霍爾傳感元件感應出相應的電位，傳送給單片機控制電路35，單片機控制電路35根據(jù)接收的時序和頻率，判斷電機的相位角，控制電機正常運行，單片機控制電路根據(jù)取樣到的電流信號和霍爾信號，將模擬環(huán)境變量轉換為空間矢量，進而將電機定子電流分為力矩電流和勵磁電流，在此矢量控制中使勵磁電流為零來保證用最小的電流幅值得到最大的輸出轉矩。開關驅動電路39為六路，經(jīng)過六路獨立放大，以獲得足夠的驅 動電流。
權利要求
1.一種電動草坪修剪機(三)，其構成包括有，行走機構、升降調(diào)節(jié)機構、電機、蓄電池、電源控制開關、修剪刀具、外罩殼，其特征在于:其構成中還包括有電機控制器，且所述電機為無刷直流電機，蓄電池與電機控制器呈電連接，電機控制器與無刷直流電機和電源控制開關呈電連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的電動草坪修剪機(三)，其特征在于:所述無刷直流電機由轉子、定子、散熱風葉、霍爾傳感兀件、電機殼體和風罩構成，轉子由轉動軸、鐵芯和磁鋼構成，鐵芯固定在轉動軸外圍，磁鋼條均勻地固定在鐵芯外，帶有繞組的定子固定在外殼體上，霍爾傳感元件固定在定子內(nèi)圓槽口里，散熱風輪固定在轉動軸一端，風罩固定在電機殼體端頭并將散熱風輪罩住。
3.根據(jù)權利要求1所述的電動草坪修剪機(三)，其特征在于:所述電機控制器由蓄電池電壓取樣電路、電機狀態(tài)信號取樣電路、單片機控制電路、電源轉換電路、電源開關控制電路、電流短路保護電路、多路脈沖調(diào)制電路、開關驅動電路構成，單片機控制電路作為核心控制部件，單片機控制電路分別與蓄電池電壓取樣電路、電機狀態(tài)信號取樣電路、電流短路保護電路、多路脈沖調(diào)制電路及電源開關控制電路相連接，多路脈沖調(diào)制電路輸出端與開關驅動電路控制端相連接，開關驅動電路電源輸入端與蓄電池輸出端相連接，開關驅動電路電源輸出端與無刷直流電機電源輸入端相連接，電源轉換電路的輸入端連接蓄電池的輸出電極，電壓取樣電路的輸入端也連接于蓄電池的輸出電極，電源轉換電路的電源輸出端分別連接至單片機控制電路和開關驅動電路的電源輸入端，電機狀態(tài)信號取樣電路的霍爾傳感元件固定于無 刷直流電機定子內(nèi)圓槽口里。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動草坪修剪機(三)，其構成包括有，行走機構、升降調(diào)節(jié)機構、電機、蓄電池、電源控制開關、修剪刀具、外罩殼，其特點是采用了受電機控制器控制的無刷直流電機，蓄電池與電機控制器呈電連接，電機控制器與無刷直流電機和電源控制開關呈電連接。無刷直流電機體積小、重量輕，同時具有通風、散熱功能，電機控制器中增加了電流短路保護電路，具備了欠壓、限流和堵載保護功能，以防止蓄電池和電機被燒壞，較好地滿足了草坪修剪作業(yè)時對電機的低轉速大扭矩輸出的要求，全面提升了草坪修剪機的效能。
文檔編號H02P21/12GK103210746SQ20121001824
公開日2013年7月24日 申請日期2012年1月20日 優(yōu)先權日2012年1月20日
發(fā)明者侯巧生 申請人:侯巧生