专利名称：一种工业缝纫机用无刷电机控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属于工业缝纫机技术领域，涉及一种无刷电机控制系统，特别是一种 工业缝纫机用无刷电机控制系统。
背景技术：
工业缝纫机是服装行业的主要生产设备。目前国内大多数企业仍在使用交流异 步电机作动力源(俗称“离合器电机”)的缝纫机，这类设备在国内工业缝纫设备中约占 60-70%，量大面广。由于①离合器电机在工作时，不论缝制布料厚薄，始终是全功率输出； ②在缝纫机待料待机时，电机虽可通过离合器脱开负载，但仍在空载运行，造成极大的待机 损耗。所以这类设备能量损耗很大，增加了生产成本，同时噪声也大，影响环境。随着微电子控制技术的进步，工业缝纫机应用伺服系统正在成为发展方向。因为 其系统内含嵌入式软件，系统能随时监测系统负载力矩的变化，将实时信息传递给嵌入式 软件，通过软件调节电机的输出转矩和输出功率，控制精度大为提高，并可实现缝纫机的各 种高精度自动控制功能，提高服装加工效率和质量，同时由于是直接驱动，节能降噪。但该 类伺服控制系统造价较高，目前大多应用在高档的工业缝纫设备中。
发明内容本实用新型针对上述存在的问题，提供一种工业缝纫机用无刷电机控制系统，设 计合理，该无刷电机控制系统结构紧凑、价格低廉，适用替代传统离合器电机来驱动缝纫设 备的工作。本实用新型通过下列技术方案来实现一种工业缝纫机用无刷电机控制系统，其 特征在于，其包括无刷电机、操作面板、数字信号处理器和电机驱动电路，无刷电机与电机 驱动电路连接，数字信号处理器与电机驱动电路连接，上述的操作面板连接到数字信号处 理器上。本无刷电机控制系统在操作面板上输入缝制所要求的数据，操作面板发送信号给 数字信号处理器，数字信号处理器产生空间矢量脉宽调制信号，该信号经过电机驱动电路 放大后控制无刷电机工作。在上述的工业缝纫机用无刷电机控制系统中，所述的电机驱动电路包括功率放大 模块和信号接收模块，功率放大模块与上述的无刷电机连接，信号接收模块与上述的数字 信号处理器连接。从数字信号处理器输送过来的信号经信号接收模块接受处理后由功率放 大模块将信号放大输送到无刷电机控制无刷电机工作。在上述的工业缝纫机用无刷电机控制系统中，所述的工业缝纫机用无刷电机控制 系统还包括脚踏板，在脚踏板和数字信号处理器之间设有调控无刷电机转速的调速机构。在上述的工业缝纫机用无刷电机控制系统中，所述的调速机构包括曲柄、柱形销 轴、脚踏板调速件和与数字信号处理器连接的脚踏板线路板，所述的曲柄与脚踏板连接，柱 形销轴一端与上述的曲柄固连，另一端与脚踏板调速件固连，在脚踏板调速件上固定磁钢，在脚踏板线路板上设有感应磁钢移动的霍尔。曲柄带动圆柱销轴转动从而带动脚踏板调速 件转动，当磁钢在移动时霍尔会根据外界磁场的强弱变化感应出不同的电压，将这种信号 经脚踏板线路板处理后发送给数字信号处理器，由数字信号处理器控制无刷电机工作。在上述的工业缝纫机用无刷电机控制系统中，所述的工业缝纫机用无刷电机控制 系统还包括设置在无刷电机上能够发送霍尔脉冲信号的机头定位器，该机头定位器与数字 信号处理器连接。机头信号定位器发送霍尔脉冲信号给数字信号处理器，数字信号处理器 根据发送过来的信号来判定无刷电机转子所在的位置，也可以精确定位停针位置。在上述的工业缝纫机用无刷电机控制系统中，所述的数字信号处理器上连接有用 于存储电机运行时间、报错时间以及错误类别信息的存储器。与现有技术相比，本工业缝纫机用无刷电机控制系统与缝纫机保持同步工作、即 开即停、无空载能耗、比同功率离合器电机节电60-85%以上，且高效环保、噪音低、发热少。 其生产成本具有与离合器电机成本基本相同，比伺服电机控制系统生产成本的低1/2左右 的优势；由于其安装位置与离合器电机缝纫机完全一致，特别适合服装生产企业的技术改造。
图1是工业缝纫机用无刷电机控制系统的立体结构示意图。图2是工业缝纫机用无刷电机控制系统的电路结构示意图。图中，1、数字信号处理器；2、存储器；3、脚踏板；4、操作面板；5、电机驱动电路；6、 无刷电机；7、柱形销轴；8、脚踏板调速件；9、脚踏板线路板；10、塑料支架；11、箱体；12、塑 料套；13、开口挡圈；14、曲柄；15、磁钢；16、霍尔。
具体实施方式
以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步 的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。如图1和图2所示，本工业缝纫机用无刷电机控制系统，包括无刷电机6、操作面板 4、数字信号处理器1和电机驱动电路5，无刷电机6为直流无刷电机。电机驱动电路5包括 功率放大模块和信号接收模块，功率放大模块与无刷电机6连接，信号接收模块与数字信 号处理器1连接。操作面板4连接到数字信号处理器1上。数字信号处理器1上连接有用 于存储电机运行时间、报错时间以及错误类别信息等信息的存储器2。存储器2采用微芯公 司的电可擦除存储芯片，方便维修人员跟踪、检查、维修。数字信号处理器1为本系统的CPU，结合数字电路和软件控制，产生空间矢量脉宽 调制信号(SVPWM)，经电机驱动电路5中的功率放大模块进行功率放大，驱动无刷电机，并 通过软件控制以及485通讯方式可以适应操作面板4的不同缝制要求。除了使用操作面板4进行控制外，还可以采用脚踏板3进行控制。如图1所示，本 工业缝纫机用无刷电机控制系统还包括脚踏板3，在脚踏板3和数字信号处理器1之间设有 调控无刷电机6转速的调速机构。调速机构包括柱形销轴7、脚踏板调速件8和脚踏板线路 板9，脚踏板线路板9通过塑料支架10固定在箱体11内，柱形销轴7设置在箱体11壁上， 在柱形销轴7上套有塑料套12，该塑料套12通过开口挡圈13固定在箱体11上，柱形销轴7能够在塑料套12上转动。该柱形销轴7 —端外伸与曲柄14以紧配合的方式固连，另一端内 伸与脚踏板调速件8以紧配合的方式固连，在脚踏板调速件8上固定磁钢15，在脚踏板线路 板9上设有霍尔16。当磁钢在移动时霍尔会根据外界磁场的强弱变化感应出不同的电压， 将这种信号经脚踏板线路板处理后发送给数字信号处理器，由数字信号处理器控制无刷电 机工作。通电后，脚踏板3踩下时，电机定子励磁运行，经数字信号处理器1传输脉宽调节 (PWM)方波信号，再经过电机驱动电路5放大信号传输给无刷电机6。脚踏板3没有踩下 时，电机定子周围无励磁磁场，电机不运转，避免了励磁损耗，节省了电能，电机与缝纫机保 持同步工作，无空载耗能，提高了运行效率。工业缝纫机用无刷电机控制系统还包括设置在无刷电机上能够发送霍尔脉冲信 号的机头定位器，该机头定位器与数字信号处理器1连接。启动时，无刷电机6输出霍尔脉 冲信号给数字信号处理器1，判定转子所在位置，根据同极相斥，异极相吸的原理，通过操作 面板4可以设置最大和最小速度，或通过脚踏板3踩速力量的大小进行速度调节，速度可 自行控制，简单方便，带动电机运转。无刷电机6输出的机头定位器信号可精确定位停针位 置。
权利要求一种工业缝纫机用无刷电机控制系统，其特征在于，其包括无刷电机(6)、操作面板(4)、数字信号处理器(1)和电机驱动电路(5)，无刷电机(6)与电机驱动电路(5)连接，数字信号处理器(1)与电机驱动电路(5)连接，上述的操作面板(4)连接到数字信号处理器(1)上。
2.根据权利要求1所述的工业缝纫机用无刷电机控制系统，其特征在于，所述的电机 驱动电路(5)包括功率放大模块和信号接收模块，功率放大模块与上述的无刷电机(6)连 接，信号接收模块与上述的数字信号处理器(1)连接。
3.根据权利要求1或2所述的工业缝纫机用无刷电机控制系统，其特征在于，所述的工 业缝纫机用无刷电机控制系统还包括脚踏板(3)，在脚踏板(3)和数字信号处理器(1)之间 设有调控无刷电机(6)转速的调速机构。
4.根据权利要求3所述的工业缝纫机用无刷电机控制系统，其特征在于，所述的调速 机构包括曲柄(14)、柱形销轴(7)、脚踏板调速件(8)和与数字信号处理器(1)连接的脚踏 板⑶线路板，所述的曲柄(14)与脚踏板(3)连接，柱形销轴(7) —端与上述的曲柄(14) 固连，另一端与脚踏板调速件(8)固连，在脚踏板调速件(8)上固定磁钢(15)，在脚踏板 (3)线路板上设有感应磁钢(15)移动的霍尔(16)。
5.根据权利要求4所述的工业缝纫机用无刷电机控制系统，其特征在于，所述的工业 缝纫机用无刷电机控制系统还包括设置在无刷电机(6)上能够发送霍尔脉冲信号的机头 定位器，该机头定位器与数字信号处理器(1)连接。
6.根据权利要求5所述的工业缝纫机用无刷电机控制系统，其特征在于，所述的数字信号处理器(1)上连接有用于存储电机运行时间、报错时间以及错误类别信息的存储器 ⑵。
专利摘要本实用新型提供了一种工业缝纫机用无刷电机控制系统，属于工业缝纫机技术领域。它解决了现有的工业缝纫机存在待机损耗、增加了生产成本，同时存在噪声大，影响环境的问题。本工业缝纫机用无刷电机控制系统，包括无刷电机、操作面板、数字信号处理器和电机驱动电路，无刷电机与电机驱动电路连接，数字信号处理器与电机驱动电路连接，操作面板连接到数字信号处理器上。该无刷电机控制系统结构紧凑、价格低廉，适用替代传统离合器电机来驱动缝纫设备的工作。
文档编号H02P6/16GK201601642SQ200920295489
公开日2010年10月6日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者任宝栋, 刘峙飞, 潜曙华 申请人:卧龙电气集团股份有限公司;杭州卧龙电气研究院有限公司