專利名稱：一種工業縫紉機用無刷電機控制系統的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于工業縫紉機技術領域，涉及一種無刷電機控制系統，特別是一種 工業縫紉機用無刷電機控制系統。
背景技術：
工業縫紉機是服裝行業的主要生產設備。目前國內大多數企業仍在使用交流異 步電機作動力源(俗稱“離合器電機”)的縫紉機，這類設備在國內工業縫紉設備中約占 60-70%，量大面廣。由于①離合器電機在工作時，不論縫制布料厚薄，始終是全功率輸出； ②在縫紉機待料待機時，電機雖可通過離合器脫開負載，但仍在空載運行，造成極大的待機 損耗。所以這類設備能量損耗很大，增加了生產成本，同時噪聲也大，影響環境。隨著微電子控制技術的進步，工業縫紉機應用伺服系統正在成為發展方向。因為 其系統內含嵌入式軟件，系統能隨時監測系統負載力矩的變化，將實時信息傳遞給嵌入式 軟件，通過軟件調節電機的輸出轉矩和輸出功率，控制精度大為提高，并可實現縫紉機的各 種高精度自動控制功能，提高服裝加工效率和質量，同時由于是直接驅動，節能降噪。但該 類伺服控制系統造價較高，目前大多應用在高檔的工業縫紉設備中。
發明內容本實用新型針對上述存在的問題，提供一種工業縫紉機用無刷電機控制系統，設 計合理，該無刷電機控制系統結構緊湊、價格低廉，適用替代傳統離合器電機來驅動縫紉設 備的工作。本實用新型通過下列技術方案來實現一種工業縫紉機用無刷電機控制系統，其 特征在于，其包括無刷電機、操作面板、數字信號處理器和電機驅動電路，無刷電機與電機 驅動電路連接，數字信號處理器與電機驅動電路連接，上述的操作面板連接到數字信號處 理器上。本無刷電機控制系統在操作面板上輸入縫制所要求的數據，操作面板發送信號給 數字信號處理器，數字信號處理器產生空間矢量脈寬調制信號，該信號經過電機驅動電路 放大后控制無刷電機工作。在上述的工業縫紉機用無刷電機控制系統中，所述的電機驅動電路包括功率放大 模塊和信號接收模塊，功率放大模塊與上述的無刷電機連接，信號接收模塊與上述的數字 信號處理器連接。從數字信號處理器輸送過來的信號經信號接收模塊接受處理后由功率放 大模塊將信號放大輸送到無刷電機控制無刷電機工作。在上述的工業縫紉機用無刷電機控制系統中，所述的工業縫紉機用無刷電機控制 系統還包括腳踏板，在腳踏板和數字信號處理器之間設有調控無刷電機轉速的調速機構。在上述的工業縫紉機用無刷電機控制系統中，所述的調速機構包括曲柄、柱形銷 軸、腳踏板調速件和與數字信號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，另一端與腳踏板調速件固連，在腳踏板調速件上固定磁鋼，在腳踏板線路板上設有感應磁鋼移動的霍爾。曲柄帶動圓柱銷軸轉動從而帶動腳踏板調速 件轉動，當磁鋼在移動時霍爾會根據外界磁場的強弱變化感應出不同的電壓，將這種信號 經腳踏板線路板處理后發送給數字信號處理器，由數字信號處理器控制無刷電機工作。在上述的工業縫紉機用無刷電機控制系統中，所述的工業縫紉機用無刷電機控制 系統還包括設置在無刷電機上能夠發送霍爾脈沖信號的機頭定位器，該機頭定位器與數字 信號處理器連接。機頭信號定位器發送霍爾脈沖信號給數字信號處理器，數字信號處理器 根據發送過來的信號來判定無刷電機轉子所在的位置，也可以精確定位停針位置。在上述的工業縫紉機用無刷電機控制系統中，所述的數字信號處理器上連接有用 于存儲電機運行時間、報錯時間以及錯誤類別信息的存儲器。與現有技術相比，本工業縫紉機用無刷電機控制系統與縫紉機保持同步工作、即 開即停、無空載能耗、比同功率離合器電機節電60-85%以上，且高效環保、噪音低、發熱少。 其生產成本具有與離合器電機成本基本相同，比伺服電機控制系統生產成本的低1/2左右 的優勢；由于其安裝位置與離合器電機縫紉機完全一致，特別適合服裝生產企業的技術改造。
圖1是工業縫紉機用無刷電機控制系統的立體結構示意圖。圖2是工業縫紉機用無刷電機控制系統的電路結構示意圖。圖中，1、數字信號處理器；2、存儲器；3、腳踏板；4、操作面板；5、電機驅動電路；6、 無刷電機；7、柱形銷軸；8、腳踏板調速件；9、腳踏板線路板；10、塑料支架；11、箱體；12、塑 料套；13、開口擋圈；14、曲柄；15、磁鋼；16、霍爾。
具體實施方式
以下是本實用新型的具體實施例并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步 的描述，但本實用新型并不限于這些實施例。如圖1和圖2所示，本工業縫紉機用無刷電機控制系統，包括無刷電機6、操作面板 4、數字信號處理器1和電機驅動電路5，無刷電機6為直流無刷電機。電機驅動電路5包括 功率放大模塊和信號接收模塊，功率放大模塊與無刷電機6連接，信號接收模塊與數字信 號處理器1連接。操作面板4連接到數字信號處理器1上。數字信號處理器1上連接有用 于存儲電機運行時間、報錯時間以及錯誤類別信息等信息的存儲器2。存儲器2采用微芯公 司的電可擦除存儲芯片，方便維修人員跟蹤、檢查、維修。數字信號處理器1為本系統的CPU，結合數字電路和軟件控制，產生空間矢量脈寬 調制信號(SVPWM)，經電機驅動電路5中的功率放大模塊進行功率放大，驅動無刷電機，并 通過軟件控制以及485通訊方式可以適應操作面板4的不同縫制要求。除了使用操作面板4進行控制外，還可以采用腳踏板3進行控制。如圖1所示，本 工業縫紉機用無刷電機控制系統還包括腳踏板3，在腳踏板3和數字信號處理器1之間設有 調控無刷電機6轉速的調速機構。調速機構包括柱形銷軸7、腳踏板調速件8和腳踏板線路 板9，腳踏板線路板9通過塑料支架10固定在箱體11內，柱形銷軸7設置在箱體11壁上， 在柱形銷軸7上套有塑料套12，該塑料套12通過開口擋圈13固定在箱體11上，柱形銷軸7能夠在塑料套12上轉動。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 伸與腳踏板調速件8以緊配合的方式固連，在腳踏板調速件8上固定磁鋼15，在腳踏板線路 板9上設有霍爾16。當磁鋼在移動時霍爾會根據外界磁場的強弱變化感應出不同的電壓， 將這種信號經腳踏板線路板處理后發送給數字信號處理器，由數字信號處理器控制無刷電 機工作。通電后，腳踏板3踩下時，電機定子勵磁運行，經數字信號處理器1傳輸脈寬調節 (PWM)方波信號，再經過電機驅動電路5放大信號傳輸給無刷電機6。腳踏板3沒有踩下 時，電機定子周圍無勵磁磁場，電機不運轉，避免了勵磁損耗，節省了電能，電機與縫紉機保 持同步工作，無空載耗能，提高了運行效率。工業縫紉機用無刷電機控制系統還包括設置在無刷電機上能夠發送霍爾脈沖信 號的機頭定位器，該機頭定位器與數字信號處理器1連接。啟動時，無刷電機6輸出霍爾脈 沖信號給數字信號處理器1，判定轉子所在位置，根據同極相斥，異極相吸的原理，通過操作 面板4可以設置最大和最小速度，或通過腳踏板3踩速力量的大小進行速度調節，速度可 自行控制，簡單方便，帶動電機運轉。無刷電機6輸出的機頭定位器信號可精確定位停針位 置。
權利要求一種工業縫紉機用無刷電機控制系統，其特征在于，其包括無刷電機(6)、操作面板(4)、數字信號處理器(1)和電機驅動電路(5)，無刷電機(6)與電機驅動電路(5)連接，數字信號處理器(1)與電機驅動電路(5)連接，上述的操作面板(4)連接到數字信號處理器(1)上。
2.根據權利要求1所述的工業縫紉機用無刷電機控制系統，其特征在于，所述的電機 驅動電路(5)包括功率放大模塊和信號接收模塊，功率放大模塊與上述的無刷電機(6)連 接，信號接收模塊與上述的數字信號處理器(1)連接。
3.根據權利要求1或2所述的工業縫紉機用無刷電機控制系統，其特征在于，所述的工 業縫紉機用無刷電機控制系統還包括腳踏板(3)，在腳踏板(3)和數字信號處理器(1)之間 設有調控無刷電機(6)轉速的調速機構。
4.根據權利要求3所述的工業縫紉機用無刷電機控制系統，其特征在于，所述的調速 機構包括曲柄(14)、柱形銷軸(7)、腳踏板調速件(8)和與數字信號處理器(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，另一端與腳踏板調速件(8)固連，在腳踏板調速件(8)上固定磁鋼(15)，在腳踏板 (3)線路板上設有感應磁鋼(15)移動的霍爾(16)。
5.根據權利要求4所述的工業縫紉機用無刷電機控制系統，其特征在于，所述的工業 縫紉機用無刷電機控制系統還包括設置在無刷電機(6)上能夠發送霍爾脈沖信號的機頭 定位器，該機頭定位器與數字信號處理器(1)連接。
6.根據權利要求5所述的工業縫紉機用無刷電機控制系統，其特征在于，所述的數字信號處理器(1)上連接有用于存儲電機運行時間、報錯時間以及錯誤類別信息的存儲器 ⑵。
專利摘要本實用新型提供了一種工業縫紉機用無刷電機控制系統，屬于工業縫紉機技術領域。它解決了現有的工業縫紉機存在待機損耗、增加了生產成本，同時存在噪聲大，影響環境的問題。本工業縫紉機用無刷電機控制系統，包括無刷電機、操作面板、數字信號處理器和電機驅動電路，無刷電機與電機驅動電路連接，數字信號處理器與電機驅動電路連接，操作面板連接到數字信號處理器上。該無刷電機控制系統結構緊湊、價格低廉，適用替代傳統離合器電機來驅動縫紉設備的工作。
文檔編號H02P6/16GK201601642SQ200920295489
公開日2010年10月6日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者任寶棟, 劉峙飛, 潛曙華 申請人:臥龍電氣集團股份有限公司;杭州臥龍電氣研究院有限公司