新型電鎬用開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及一種電鎬用開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]為了提高電機(jī)的功率密度，減小操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，手持式電動(dòng)工具需要小巧而輕便，故多采用高轉(zhuǎn)速的電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，當(dāng)前絕大部分使用單相串勵(lì)電動(dòng)機(jī)，也有少量使用單相中頻感應(yīng)電機(jī)和永磁無(wú)刷直流電機(jī)。單相串勵(lì)電機(jī)負(fù)載特性很軟，在空載或輕載時(shí)轉(zhuǎn)速很高，噪音大，且由于電刷和換向器的存在，實(shí)際使用中常常因電刷或換向器的磨損或燒毀導(dǎo)致故障。感應(yīng)式中頻電機(jī)的調(diào)速困難，低速時(shí)轉(zhuǎn)矩很小，調(diào)速性能不佳。永磁無(wú)刷電機(jī)雖效率較高，但因電機(jī)內(nèi)永磁體的性能受溫度、振動(dòng)的影響較大，該電機(jī)在高溫、高震動(dòng)的使用場(chǎng)合受到限制，特別不適用電鎬這種高沖擊強(qiáng)度的電動(dòng)工具。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)合理，工作性能好的電鎬用開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)控制器。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:
[0005]—種電鎬用開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)控制器，其特征是:包括主電路電源及控制電源供電部分、功率開(kāi)關(guān)橋及驅(qū)動(dòng)電路、電流采樣與隔離放大電路、位置信號(hào)處理電路、邏輯控制電路及保護(hù)電路;所述主電路電源及控制電源供電部分包括與交流電源連接的整流電路及控制變壓器，整流電路與濾波電路連接，啟動(dòng)限流電路接在整流電路與濾波電路之間，控制變壓器與整流濾波電路連接;所述功率開(kāi)關(guān)橋及驅(qū)動(dòng)電路包括驅(qū)動(dòng)控制電路，驅(qū)動(dòng)控制電路與功率開(kāi)關(guān)及吸收電路連接，驅(qū)動(dòng)控制電路與主電路電源及控制電源供電部分的整流濾波電路連接，功率開(kāi)關(guān)及吸收電路與主電路電源及控制電源供電部分的濾波電路連接，功率開(kāi)關(guān)及吸收電路與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)連接;所述電流采樣與隔離放大電路包括接在率開(kāi)關(guān)及吸收電路與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)之間的電流采樣電路，電流采樣電路與隔離放大電路連接;所述位置信號(hào)處理電路包括與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)連接的位置檢測(cè)電路，位置檢測(cè)電路與斯密特整形電路連接，斯密特整形電路與位置譯碼電平轉(zhuǎn)換電路連接;所述邏輯控制電路及保護(hù)電路包括與斯密特整形電路連接的測(cè)速及頻壓轉(zhuǎn)換電路連接，測(cè)速及頻壓轉(zhuǎn)換電路與PWM控制電路、電機(jī)軟啟動(dòng)電路連接，PWM控制電路、電機(jī)軟啟動(dòng)電路與邏輯處理電路連接，短路保護(hù)及復(fù)位電路、電流斬波控制電路與電流采樣與隔離放大電路的隔離放大電路連接，短路保護(hù)及復(fù)位電路、電流斬波控制電路與邏輯處理電路連接，邏輯處理電路與功率開(kāi)關(guān)橋及驅(qū)動(dòng)電路的驅(qū)動(dòng)控制電路連接，邏輯處理電路與位置信號(hào)處理電路的位置譯碼電平轉(zhuǎn)換電路連接，測(cè)速及頻壓轉(zhuǎn)換電路與散熱風(fēng)扇起停控制電路連接。
[0006]本實(shí)用新型的有益效果:
[0007]1、本實(shí)用新型開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)為動(dòng)力的電鎬，可以克服傳統(tǒng)電鎬單相串激電機(jī)的缺點(diǎn)，采用電力電子開(kāi)關(guān)控制，不需要易發(fā)生故障的電刷和換向裝置，大大提高了電鎬的使用壽命;在輕載時(shí)采用閉環(huán)控制，大大降低了輕載時(shí)的高噪音。
[0008]2、本實(shí)用新型開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電鎬，電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理，加工成本低，用銅量少。電機(jī)及系統(tǒng)的容錯(cuò)能力好，具有電機(jī)功率密度高和效率高，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)電流小，過(guò)載能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
[0009]3、本實(shí)用新型開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電鎬，轉(zhuǎn)子上沒(méi)有繞組，僅僅由硅鋼片疊壓而成，不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)串激電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組絕緣故障而使工作件出現(xiàn)帶電的可能，減少了設(shè)備的故障率，提高了操作者的安全性。
[0010]4、本實(shí)用新型所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)電鎬的開(kāi)關(guān)采用5V電平控制，而非傳統(tǒng)電鎬的直接電流通斷控制，消除了大電流通斷時(shí)對(duì)開(kāi)關(guān)的燒損的可能，同時(shí)5V的安全電壓確保了操作者的安全。
【附圖說(shuō)明】
[0011 ]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0012]圖1是本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013I圖2是起到限流電路示意圖。
[0014]圖3是短路保護(hù)及復(fù)位電路示意圖。
[0015]圖4是散熱風(fēng)扇起停控制電路示意圖。
[0016]圖1標(biāo)記說(shuō)明:
[0017]主電路電源及控制電源供電部分1、功率開(kāi)關(guān)橋及驅(qū)動(dòng)電路2、電流采樣與隔離放大電路3、開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)4、位置信號(hào)處理電路5、邏輯控制電路及保護(hù)電路6、位置檢測(cè)電路51、斯密特整形電路52、位置譯碼電平電路53、邏輯處理電路61、電流斬波控制電路62、短路保護(hù)及復(fù)位電路63、PffM控制電路64、電機(jī)軟啟動(dòng)電路65、測(cè)速及頻壓轉(zhuǎn)換電路66、散熱風(fēng)扇起?？刂齐娐?7、電流采樣電路31、隔離放大電路32、功率開(kāi)關(guān)及吸收電路21、驅(qū)動(dòng)控制電路22、220V交流電源11、整流電路12、啟動(dòng)限流電路13、濾波電路14、控制變壓器15、整流濾波電路16。
[0018]圖2標(biāo)記說(shuō)明:
[0019]電阻R11-R13、發(fā)光二極管LED、穩(wěn)壓二極管Dwen、電容C17、C16、C110、功率開(kāi)關(guān)管
V7o
[0020]圖3標(biāo)記說(shuō)明:
[0021]D 觸發(fā)器 CD4013、電容 C116-C117、電阻 R119、電源+9V。
[0022]圖4標(biāo)記說(shuō)明:
[0023]電阻R101-R105、比較器U12B、功率晶體管Q1。
【具體實(shí)施方式】
[0024]—種電鎬用開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)控制器，包括主電路電源及控制電源供電部分1、功率開(kāi)關(guān)橋及驅(qū)動(dòng)電路2、電流采樣與隔離放大電路3、位置信號(hào)處理電路5、邏輯控制電路及保護(hù)電路6;所述主電路電源及控制電源供電部分I包括與交流電源連接的整流電路及控制變壓器，整流電路與濾波電路連接，啟動(dòng)限流電路接在整流電路與濾波電路之間，控制變壓器與整流濾波電路連接;所述功率開(kāi)關(guān)橋及驅(qū)動(dòng)電路2包括驅(qū)動(dòng)控制電路，驅(qū)動(dòng)控制電路與功率開(kāi)關(guān)及吸收電路連接，驅(qū)動(dòng)控制電路與主電路電源及控制電源供電部分I的整流濾波電路連接，功率開(kāi)關(guān)及吸收電路與主電路電源及控制電源供電部分I的濾波電路連接，功率開(kāi)關(guān)及吸收電路與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)連接;所述電流采樣與隔離放大電路3包括接在率開(kāi)關(guān)及吸收電路與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)之間的電流采樣電路，電流采樣電路與隔離放大電路連接;所述位置信號(hào)處理電路5包括與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)連接的位置檢測(cè)電路，位置檢測(cè)電路與斯密特整形電路連接，斯密特整形電路與位置譯碼電平轉(zhuǎn)換電路連接;所述邏輯控制電路及保護(hù)電路6包括與斯密特整形電路連接的測(cè)速及頻壓轉(zhuǎn)換電路連接，測(cè)速及頻壓轉(zhuǎn)換電路與PWM控制電路、電機(jī)軟啟動(dòng)電路連接，PWM控制電路、電機(jī)軟啟動(dòng)電路與邏輯處理電路連接，短路保護(hù)及復(fù)位電路、電流斬波控制電路與電流采樣與隔離放大電路3的隔離放大電路連接，短路保護(hù)及復(fù)位電路、電流斬波控制電路與邏輯處理電路連接，邏輯處理電路與功率開(kāi)關(guān)橋及驅(qū)動(dòng)電路2的驅(qū)動(dòng)控制電路連接，邏輯處理電路與位置信號(hào)處理電路5的位置譯碼電平轉(zhuǎn)換電路連接，測(cè)速及頻壓轉(zhuǎn)換電路與散熱風(fēng)扇起?？刂齐娐愤B接。
[0025]啟動(dòng)限流電路用于防止電鎬接通交流電源瞬間，大電容充電的涌流使插頭燒傷。啟動(dòng)限流電路采用功率電阻限制涌流峰值，設(shè)定值的大小取決于R12和R13的阻值；當(dāng)電壓達(dá)到預(yù)定值后，該電阻由開(kāi)關(guān)管V7自動(dòng)切除，預(yù)定時(shí)間取決于R13和C47大小。
[0026]電流采樣電路中采樣電阻的電流為多相繞組電流之和，為電流斬波和短路保護(hù)提供參考電流;隔離放大電路電路采用差分輸入放大的高壓線性光耦，提高抗干擾能力和確保設(shè)備及人身安全。
[0027]檢測(cè)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的位置檢測(cè)電路采用光電傳感元件，元件之間相距一定的角度呈扇形排列，其輸出電壓經(jīng)比較器電路后輸出相差一定時(shí)間延遲的電平信號(hào)，經(jīng)過(guò)斯密特電路整形，再經(jīng)過(guò)由邏輯器件組成的譯碼電路、電平轉(zhuǎn)換電路。
[0028]電流斬波控制電路采用比較器構(gòu)成的正反饋電路，其輸入是采用電阻的采樣電流并經(jīng)過(guò)隔離放大處理的電壓信號(hào)，與其相比較的是斬波電流的設(shè)定值對(duì)應(yīng)的電壓，其輸出與PffM電路的輸出、轉(zhuǎn)子位置信號(hào)三者相與，與門的輸出通過(guò)驅(qū)動(dòng)電路來(lái)控制功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通，從而實(shí)現(xiàn)電流斬波功能。
[0029]短路保護(hù)及復(fù)位電路是將采樣電阻的采樣電流并經(jīng)過(guò)隔離放大器的電壓信號(hào)與設(shè)定的電路電流值對(duì)應(yīng)的電壓相比較，再經(jīng)過(guò)D觸發(fā)器及其外圍功能電路，短路保護(hù)一旦動(dòng)作，需要手動(dòng)復(fù)位，復(fù)位的方法為重新插拔交流電源。
[0030]電機(jī)軟啟動(dòng)電路及PWM控制電路由脈寬調(diào)制控制功能芯片及其外圍電路構(gòu)成，通過(guò)改變脈寬調(diào)制控制芯片死區(qū)時(shí)間引腳的電阻、電容值調(diào)整軟啟動(dòng)時(shí)間。
[0031]電鎬待機(jī)時(shí)，為了消除控制器散熱風(fēng)扇噪音，減小待機(jī)功率，本實(shí)用新型控制器設(shè)置了散熱風(fēng)扇起停控制電路，散熱風(fēng)扇起?？刂齐娐吩诋?dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于額定轉(zhuǎn)速的10%時(shí)，散熱風(fēng)扇將自動(dòng)切斷電源;控制方法是將轉(zhuǎn)子測(cè)速信號(hào)經(jīng)過(guò)壓頻轉(zhuǎn)換電路后，與設(shè)定值相比較，小于設(shè)定值時(shí)，比較器輸出低電平，風(fēng)扇停止;大于設(shè)定值時(shí)，比較器輸出高電平，散熱風(fēng)扇運(yùn)行。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型電鎬用開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)控制器，其特征是:包括主電路電源及控制電源供電部分(I)、功率開(kāi)關(guān)橋及驅(qū)動(dòng)電路(2)、電流采樣與隔離放大電路(3)、位置信號(hào)處理電路(5)、邏輯控制電路及保護(hù)電路(6);所述主電路電源及控制電源供電部分(I)包括與交流電源連接的整流電路及控制變壓器，整流電路與濾波電路連接，啟動(dòng)限流電路接在整流電路與濾波電路之間，控制變壓器與整流濾波電路連接;所述功率開(kāi)關(guān)橋及驅(qū)動(dòng)電路(2)包括驅(qū)動(dòng)控制電路，驅(qū)動(dòng)控制電路與功率開(kāi)關(guān)及吸收電路連接，驅(qū)動(dòng)控制電路與主電路電源及控制電源供電部分(I)的整流濾波電路連接，功率開(kāi)關(guān)及吸收電路與主電路電源及控制電源供電部分(I)的濾波電路連接，功率開(kāi)關(guān)及吸收電路與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)連接;所述電流采樣與隔離放大電路(3 )包括接在率開(kāi)關(guān)及吸收電路與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)之間的電流采樣電路，電流采樣電路與隔離放大電路連接;所述位置信號(hào)處理電路(5)包括與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)連接的位置檢測(cè)電路，位置檢測(cè)電路與斯密特整形電路連接，斯密特整形電路與位置譯碼電平轉(zhuǎn)換電路連接;所述邏輯控制電路及保護(hù)電路(6)包括與斯密特整形電路連接的測(cè)速及頻壓轉(zhuǎn)換電路連接，測(cè)速及頻壓轉(zhuǎn)換電路與PWM控制電路、電機(jī)軟啟動(dòng)電路連接，PWM控制電路、電機(jī)軟啟動(dòng)電路與邏輯處理電路連接，短路保護(hù)及復(fù)位電路、電流斬波控制電路與電流采樣與隔離放大電路(3)的隔離放大電路連接，短路保護(hù)及復(fù)位電路、電流斬波控制電路與邏輯處理電路連接，邏輯處理電路與功率開(kāi)關(guān)橋及驅(qū)動(dòng)電路(2)的驅(qū)動(dòng)控制電路連接，邏輯處理電路與位置信號(hào)處理電路(5)的位置譯碼電平轉(zhuǎn)換電路連接，測(cè)速及頻壓轉(zhuǎn)換電路與散熱風(fēng)扇起停控制電路連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種電鎬用開(kāi)關(guān)磁阻調(diào)速電機(jī)控制器，其特征是：包括主電路電源及控制電源供電部分、功率開(kāi)關(guān)橋及驅(qū)動(dòng)電路、電流采樣與隔離放大電路、位置信號(hào)處理電路、邏輯控制電路及保護(hù)電路。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，工作性能好。
【IPC分類】H02P25/092
【公開(kāi)號(hào)】CN205377732
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201620057237
【發(fā)明人】樊磊, 易龍芳, 劉羨飛, 瞿遂春, 張蔚, 吳勃
【申請(qǐng)人】南通大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年7月6日
【申請(qǐng)日】2016年1月21日