一種新型智能控制直流無刷電鎬的制作方法
【專利摘要】一種新型智能控制直流無刷電鎬，包括后端手柄、無刷電機控制器、直流無刷電機、減速傳動機構、后端蓋、前端手柄、殼體和前端蓋；所述減速傳動機構包括齒輪Ⅰ、齒輪Ⅱ和齒輪Ⅲ；所述直流無刷電機包括彈簧墊圈、傳動軸、轉子、定子、軸承Ⅰ、軸承Ⅱ和散熱風扇。本發(fā)明采用直流無刷電機，控制方式采用無霍爾模式，無刷電機控制器采用全灌膠一體式結構，無刷驅動PCB采用導熱性能優(yōu)越的灌封膠加固在無刷電機控制器上，具有很好的抗振動性。本發(fā)明大大延長了電鎬的使用壽命，免維護，提高了可靠性，直流無刷電機效率高，達到了節(jié)能的效果。
【專利說明】一種新型智能控制直流無刷電鎬

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電鎬，尤其涉及一種新型智能控制直流無刷電鎬。

【背景技術】
[0002] 目前，電鎬是以單相串勵電動機為動力的雙重絕緣手持式電動工具，它具有安全 可靠、操作方便等特點，廣泛應用于建筑、鐵路建設和加固行業(yè)。但傳統(tǒng)電鎬由于采用的是 串勵電動機，其電刷是消耗品，一旦磨損到極限，電動機就可能出現(xiàn)各種故障。一個電鎬的 壽命只有幾百小時，壽命短，難維護。因此，需要提供一種新的技術方案來解決上述問題。


【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明所解決的技術問題在于提供一種新型智能控制直流無刷電鎬，從而解決上 述【背景技術】中的問題。
[0004] 本發(fā)明所解決的技術問題采用以下技術方案來實現(xiàn)： 一種新型智能控制直流無刷電鎬，包括后端手柄、無刷電機控制器、直流無刷電機、減 速傳動機構、后端蓋、前端手柄、殼體和前端蓋；所述減速傳動機構包括齒輪I、齒輪II和齒 輪III ;所述直流無刷電機包括彈簧墊圈、傳動軸、轉子、定子、軸承I、軸承II和散熱風扇； 所述后端手柄上安裝有無刷電機控制器，無刷電機控制器通過螺釘固定在殼體頂端； 所述后端蓋通過螺釘固定在殼體上，所述后端蓋與殼體同側邊安裝有減速傳動機構，所述 前端蓋通過螺釘固定在殼體上，所述傳動軸通過軸承I及軸承II同軸安裝與定子同心，所 述傳動軸上安裝有注塑成型的散熱風扇。
[0005] 所述無刷電機控制器包括EMI電路、軟啟動電路、整流電路、濾波電路、三相全橋 IGBT驅動電路、反電動勢偵測電路、控制電源、電壓采集電路、電流采集電路、微處理器和控 制器殼體； 所述EMI電路與軟啟動電路連接，軟啟動電路與整流電路連接，整流電路與濾波電路 連接，濾波電路分別與三相全橋IGBT驅動電路、控制電源和電壓采集電路連接，三相全橋 IGBT驅動電路分別與濾波電路、控制電源、電流采集電路和微處理器連接，控制電源分別與 濾波電路、三相全橋IGBT驅動電路和微處理器連接，電壓采集電路分別與濾波電路和微處 理器連接，電流采集電路分別與三相全橋IGBT驅動電路和微處理器連接。
[0006] 所述前端蓋上均勻開有網(wǎng)狀風道口，方便直流無刷電機散熱、且起到防塵保護作 用；所述后端蓋可拆卸對減速機構進行保養(yǎng)維護。
[0007] 所述直流無刷電機外殼上設置有凹槽，與殼體內壁法蘭相配合，實現(xiàn)定子的徑向 定位，與傳動軸安裝在一起輸出動力。
[0008] 所述直流無刷電機的轉子由高磁能積的稀土材料制成，經(jīng)過科學的計算，在保證 轉子磁強強度前提下進行獨特的腰形鏤空工藝處理，使傳動結構更輕巧，材料成本控制到 最優(yōu)。
[0009] 所述無刷電機控制器為全灌膠一體式結構，無刷驅動PCB采用導熱性能好的灌封 膠加固在無刷電機控制器上，控制方式采用無霍爾模式，無刷電機控制器與外部接線只有 電源線和直流無刷電機線；保護電路采用直流母線電流、直流母線電壓和散熱器溫度的三 重保護。
[0010] 所述無刷電機控制器上電時先讓直流無刷電機轉至固定位置，進行定位，此時直 流無刷電機的反電動勢為零，人為的給直流無刷電機施加一個由低頻到高頻不斷加速的他 控同步切換信號，使直流無刷電機由靜止逐步加速運動，當直流無刷電機的反電動勢的幅 值隨著轉速的升高達到一定值，通過端電壓檢測已能夠確知轉子的位置時，將直流無刷電 機由它控同步運行方式切換到直流無刷電機的自控同步運行方式，由于在反電動勢偵測電 路中加入了低通濾波器，需要根據(jù)不同的轉速來進行相位補償。
[0011] 所述電鎬通電后直流無刷電機轉動至額定轉速，使電能在直流無刷電機處轉換為 動能，直流無刷電機帶動減速傳動機構推動活塞做來回往復運動，活塞再帶動鉆頭做高速 細微的上下運動，從而產(chǎn)生很大的沖擊力，破壞物體，電鎬的鉆頭并不轉動，只做重復的上 下運動，達到破壞物體的目的。
[0012] 本發(fā)明具有如下有益效果： 本發(fā)明由于采用了直流無刷電機，控制方式采用無霍爾模式，減少了安裝電機內部的 霍爾元件，減少了電機體積，減少了電纜，提高了電機的可靠性。與傳統(tǒng)電鎬有刷電機驅動 相比去掉了用來交替變換電磁場的換向電刷，里面沒有易損品碳刷，因此電機運轉時摩擦 力大大降低，運行更流暢，效率更高，從而大大延長了使用壽命，電機做到了免維護，達到了 節(jié)能的效果。
[0013] 無刷電機控制器采用全灌膠一體式結構，無刷驅動PCB采用導熱性能優(yōu)越的灌封 膠加固在無刷電機控制器上，具有很好的抗振動性，無刷電機控制器具備直流無刷電機缺 相、短路、過溫保護；無刷電機控制器的冷卻方式采用風冷，利用散熱風扇，有效地降低了散 熱器到環(huán)境的熱阻，提高散熱效果，其結構緊湊、抗震能力強，且安裝、拆卸簡易。
[0014] 按照流體動力學方法針對本電鎬功率特性設計裝配有注塑成型的獨特散熱風扇， 重量輕，直流無刷電機工作時散熱風扇隨傳動軸同步轉動，有效的降低了直流無刷電機工 作發(fā)熱，延長了使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為本發(fā)明電鎬的結構示意圖； 圖2為本發(fā)明直流無刷電機的結構示意圖； 圖3為本發(fā)明無刷電機控制器的結構示意圖； 圖4為本發(fā)明無刷電機控制器的原理方框圖。
[0016] 圖1、圖2和圖3中所不：1、后端手柄；2、無刷電機控制器；3、直流無刷電機；4、齒 輪I ;5、齒輪II ;6、齒輪III ;7、后端蓋；8、前端手柄；9、殼體；10、前端蓋；11、電源電纜；12、 彈簧墊圈；13、軸承I ; 14、傳動軸；15、轉子；16、定子；17、散熱風扇；18、軸承II ; 19、控制 器殼體；20、三相全橋IGBT驅動電路；21、反電動勢偵測電路；22、電流采集電路；23、濾波 電路；24、電壓采集電路；25、開關電源；26、軟啟動電路；27、EMI電路；28、整流電路；29、微 處理器。

【具體實施方式】
[0017] 為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結 合具體圖示，進一步闡述本發(fā)明。
[0018] 參見圖1、圖2、圖3和圖4, 一種新型智能控制直流無刷電鍋，包括后端手柄（1 )、 無刷電機控制器（2)、直流無刷電機（3)、后端蓋（7)、前端手柄（8)、殼體（9)、前端蓋（10)、 電源電纜（11)及減速傳動機構；所述減速傳動機構包括齒輪I (4)、齒輪II (5)和齒輪III (6);所述直流無刷電機（3)包括彈簧墊圈（12)、軸承I (13)、傳動軸（14)、轉子（15)、定子 (16)、散熱風扇（17)和軸承II (18); 后端手柄（1)上安裝有無刷無刷電機控制器（2)，無刷無刷電機控制器（2)通過螺釘 固定在殼體（9)頂端；所述后端蓋（7)通過螺釘固定在殼體（9)上，所述后端蓋（7)與殼體 (9)同側邊安裝有減速傳動機構，所述前端蓋（10)通過螺釘固定在殼體（9)上，所述傳動軸 (14)通過軸承I (13)及軸承II (18)同軸安裝與定子（16)同心，所述傳動軸（14)上安裝有 注塑成型的散熱風扇（17)。
[0019] 無刷電機控制器（2)包括EMI電路（27)、軟啟動電路（26)、整流電路（28)、濾波電 路（23)、三相全橋IGBT驅動電路（20)、反電動勢偵測電路（21)、控制電源（25)、電壓采集 電路（24)、電流采集電路（22)、微處理器（29)和控制器殼體（19); EMI電路（27)與軟啟動電路（26)連接，軟啟動電路（26)與整流電路（28)連接，整流 電路（28)與濾波電路（23)連接，濾波電路（23)分別與三相全橋IGBT驅動電路（20)、控制 電源（25)和電壓采集電路（24)連接，三相全橋IGBT驅動電路（20)分別與濾波電路（23)、 控制電源（25)、電流采集電路（22)和微處理器（29)連接，控制電源（25)分別與濾波電路 (23)、三相全橋IGBT驅動電路（20)和微處理器（29)連接，電壓采集電路（24)分別與濾波 電路（23)和微處理器（29)連接，電流采集電路（22)分別與三相全橋IGBT驅動電路（20) 和微處理器（29)連接。
[0020] 三相全橋IGBT驅動電路（20)采用集成化專用智能功能模塊，內部自帶信號互鎖 功能，自帶短路保護，提高了產(chǎn)品工作時的安全性。濾波電路（23)為三濾波電容進行并聯(lián)， 功率元件安裝于外殼上，靠近功率元件處設有風道，借助冷卻風扇起到散熱的作用。微處理 器（29)采用英飛凌電機驅動專用MCU;交流電源經(jīng)軟起動電路（26)，通過整流電路（28)與 濾波電路（23)變成直流電，加到功率模塊正、負兩端；濾波電容、吸收電容并接在正、負母 線上，濾波電容用于對直流輸入電源進行穩(wěn)壓和濾波，吸收電容用于吸收功率模塊開關過 程中的電壓尖峰；功率模塊輸出三相PWM電壓，直接加在直流無刷電機的定子繞阻上，驅動 直流無刷電機工作。
[0021] 控制部分是以XE160芯片為控制核心，反電動勢偵測電路（21)輸出的三路位置 信號的加到XE160的霍爾偵測端，通過偵測轉子位置的信息進行正確的換向控制。根據(jù)兩 次捕獲時間可以算出電機運行速度，并以此速度作為速度參考值得反饋量，通過PI調節(jié)器 后，輸出PWM占空比，并以此PWM信號輸入驅動電路，驅動功率模塊工作。為了獲得良好的 靜、動態(tài)性能，兩個調節(jié)器都采用PI調節(jié)器，且兩個調節(jié)器的輸出均采用限幅措施。轉速調 節(jié)器的輸出限幅決定了電流調節(jié)器給定電流的最大值；電流調節(jié)器的輸出限幅限制了功率 模塊輸出功率的最大值，以無刷電機控制器（2)和直流無刷電機（3)為控制對象，進行對直 流無刷電機（3)的調速控制。控制部分根據(jù)轉速反饋信號產(chǎn)生占空比可調的六路PWM脈沖 信號，用于觸發(fā)控制三相逆變器六個功率開關的導通和關斷的時序以及導通時間（PWM占 空比），實現(xiàn)對直流無刷電機（3 )的轉速閉環(huán)控制。同時可接收來自直流無刷電機（3 )的反 電動勢反饋信號、電壓、電流反饋信號。
[0022] 具體實施時，將電源開關合上，直流無刷電機（10)開始啟動，無刷電機控制器（2) 先讓直流無刷電機（10)轉至固定位置，進行定位。此時直流無刷電機（10)的反電動勢為 零，人為的給直流無刷電機（10)施加一個由低頻到高頻不斷加速的他控同步切換信號，使 直流無刷電機（10)由靜止逐步加速運動。當直流無刷電機（10)反電動勢的幅值隨著轉速 的升高達到一定值，通過端電壓檢測已能夠確知轉子（16)的位置時，將直流無刷電機（10) 由它控同步運行方式切換到直流無刷電機（10)的自控同步運行方式。
[0023] 通電后的直流無刷電機（10)轉動至額定轉速，使電能在直流無刷電機（10)處轉 換為動能，直流無刷電機（10)帶動減速傳動機構推動活塞做來回往復運動，活塞再帶動鉆 頭做高速細微的上下運動，從而產(chǎn)生很大的沖擊力，破壞物體，電鎬的鉆頭并不轉動，只做 重復的上下運動，達到破壞物體的目的。
[0024] 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術 人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本 發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變 化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其 等效物界定。
【權利要求】
1. 一種新型智能控制直流無刷電鎬，其特征在于：包括后端手柄、無刷電機控制器、直 流無刷電機、減速傳動機構、后端蓋、前端手柄、殼體和前端蓋；所述減速傳動機構包括齒輪 I、齒輪II和齒輪III ;所述直流無刷電機包括彈簧墊圈、傳動軸、轉子、定子、軸承I、軸承II 和散熱風扇； 所述后端手柄上安裝有無刷電機控制器，無刷電機控制器通過螺釘固定在殼體頂端； 所述后端蓋通過螺釘固定在殼體上，所述后端蓋與殼體同側邊安裝有減速傳動機構，所述 前端蓋通過螺釘固定在殼體上，所述傳動軸通過軸承I及軸承II同軸安裝與定子同心，所 述傳動軸上安裝有注塑成型的散熱風扇。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種新型智能控制直流無刷電鎬，其特征在于：所述無刷電 機控制器包括EMI電路、軟啟動電路、整流電路、濾波電路、三相全橋IGBT驅動電路、反電動 勢偵測電路、控制電源、電壓采集電路、電流采集電路、微處理器和控制器殼體； 所述EMI電路與軟啟動電路連接，軟啟動電路與整流電路連接，整流電路與濾波電路 連接，濾波電路分別與三相全橋IGBT驅動電路、控制電源和電壓采集電路連接，三相全橋 IGBT驅動電路分別與濾波電路、控制電源、電流采集電路和微處理器連接，控制電源分別與 濾波電路、三相全橋IGBT驅動電路和微處理器連接，電壓采集電路分別與濾波電路和微處 理器連接，電流采集電路分別與三相全橋IGBT驅動電路和微處理器連接。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種新型智能控制直流無刷電鎬，其特征在于：所述前端蓋 上均勻開有網(wǎng)狀風道口。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種新型智能控制直流無刷電鎬，其特征在于：所述直流無 刷電機外殼上設置有凹槽，與殼體內壁法蘭相配合，實現(xiàn)定子的徑向定位。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種新型智能控制直流無刷電鎬，其特征在于：所述直流無 刷電機的轉子由高磁能積的稀土材料制成。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種新型智能控制直流無刷電鎬，其特征在于：所述無刷電 機控制器為全灌膠一體式結構，無刷驅動PCB采用導熱性能好的灌封膠加固在無刷電機控 制器上，控制方式采用無霍爾模式，與外部接線只有電源線和直流無刷電機線；保護電路采 用直流母線電流、直流母線電壓和散熱器溫度的三重保護。
7. 根據(jù)權利要求1所述的一種新型智能控制直流無刷電鎬，其特征在于：所述無刷電 機控制器上電時先讓直流無刷電機轉至固定位置，進行定位，此時直流無刷電機的反電動 勢為零，人為的給直流無刷電機施加一個由低頻到高頻不斷加速的他控同步切換信號，使 直流無刷電機由靜止逐步加速運動，當直流無刷電機的反電動勢的幅值隨著轉速的升高達 到一定值，通過端電壓檢測已能夠確知轉子的位置時，將直流無刷電機由它控同步運行方 式切換到直流無刷電機的自控同步運行方式，由于在反電動勢偵測電路中加入了低通濾波 器，需要根據(jù)不同的轉速來進行相位補償。
8. -種新型智能控制直流無刷電鎬，其特征在于：所述電鎬通電后直流無刷電機轉動 至額定轉速，使電能在直流無刷電機處轉換為動能，直流無刷電機帶動減速傳動機構推動 活塞做來回往復運動，活塞再帶動鉆頭做高速細微的上下運動，從而產(chǎn)生很大的沖擊力，破 壞物體，電鎬的鉆頭并不轉動，只做重復的上下運動，達到破壞物體的目的。
【文檔編號】H02P6/08GK104084934SQ201410312689
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年7月3日 優(yōu)先權日:2014年7月3日
【發(fā)明者】綦鋒 申請人:長沙啟科電子有限公司