專利名稱：電動(dòng)草坪修剪機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及園林機(jī)械，尤其為一種以無(wú)刷直流電機(jī)和蓄電池為動(dòng)力源的手推式草坪修剪機(jī)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的電動(dòng)草坪修剪機(jī)采用有刷直流電機(jī)和蓄電池作為草坪修剪機(jī)的動(dòng)力來(lái)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(zhì)量高的作用，但是有刷直流電機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，抗負(fù)荷能力較弱，當(dāng)遇到草坪濃密、草根粗壯情況，有刷直流電機(jī)難以克服阻力而正常工作，有時(shí)還會(huì)燒毀電機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是采用無(wú)刷直流電機(jī)來(lái)代替有刷直流電機(jī)，充分發(fā)揮無(wú)刷直流電機(jī)抗堵轉(zhuǎn)能力強(qiáng)的特點(diǎn)，提高電動(dòng)草坪修剪機(jī)的使用效能。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是，該電動(dòng)草坪修剪機(jī)(三)構(gòu)成包括有，行走機(jī)構(gòu)、升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、電機(jī)、蓄電池、電源控制開關(guān)、修剪刀具、外罩殼，其特征在于:其構(gòu)成中還包括有電機(jī)控制器，且所述電機(jī)為無(wú)刷直流電機(jī)，蓄電池與電機(jī)控制器呈電連接，電機(jī)控制器與無(wú)刷直流電機(jī)和電源控制開關(guān)呈電連接。在上述技術(shù)方案中，所述無(wú)刷直流電機(jī)由轉(zhuǎn)子、定子、散熱風(fēng)葉、霍爾傳感元件、電機(jī)殼體和風(fēng)罩構(gòu)成，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)動(dòng)軸、鐵芯和磁鋼構(gòu)成，鐵芯固定在轉(zhuǎn)動(dòng)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(fēng)輪固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸一端，風(fēng)罩固定在電機(jī)殼體端頭并將散熱風(fēng)輪罩住。在上述技術(shù)方案中，所述電機(jī)控制器由蓄電池電壓取樣電路、電機(jī)狀態(tài)信號(hào)取樣電路、單片機(jī)控制電路、電源轉(zhuǎn)換電路、電源開關(guān)控制電路、電流短路保護(hù)電路、多路脈沖調(diào)制電路、開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，單片機(jī)控制電路作為核心控制部件，單片機(jī)控制電路分別與蓄電池電壓取樣電路、電機(jī)狀態(tài)信號(hào)取樣電路、電流短路保護(hù)電路、多路脈沖調(diào)制電路及電源開關(guān)控制電路相連接，多路脈沖調(diào)制電路輸出端與開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路控制端相連接，開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路電源輸入端與蓄電池輸出端相連接，開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路電源輸出端與無(wú)刷直流電機(jī)電源輸入端相連接，電源轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換電路的電源輸出端分別連接至單片機(jī)控制電路和開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的電源輸入端，電機(jī)狀態(tài)信號(hào)取樣電路的霍爾傳感元件固定于無(wú)刷直流電機(jī)定子內(nèi)圓槽口里。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，1、所采用無(wú)刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕，同時(shí)具有通風(fēng)、散熱功能，是同功率直流有刷電機(jī)重量的二分之一；2、無(wú)刷直流電機(jī)的無(wú)碳刷設(shè)計(jì)消除了火花安全隱患，長(zhǎng)期使用無(wú)需更換任何部件，電機(jī)運(yùn)行期間對(duì)外界其他電子設(shè)備干擾??；
3、電機(jī)控制器使用了數(shù)控電子 開關(guān)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)并控制無(wú)刷直流電機(jī)，并增加了電流短路保護(hù)電路，具備了欠壓、限流和堵載保護(hù)功能，欠壓、限流保護(hù)功能可以有效地保護(hù)蓄電池過(guò)放電及大電流放電，限流、堵載保護(hù)功能可以有效地保護(hù)電機(jī)及控制器被燒壞，減少了電機(jī)在復(fù)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(shí)，對(duì)電機(jī)的低轉(zhuǎn)速大扭矩要求，全面提升了草坪修剪機(jī)的效能；4、使用電子開關(guān)對(duì)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)控制，高效節(jié)能環(huán)保，而電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸與修剪刀具直接固定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使電機(jī)與刀具保持同步工作、即開即停、無(wú)空載耗能、比同功率電機(jī)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(shù)方案的適用范圍廣，可以取代1000W以下所有功率等級(jí)直流有刷電機(jī)。


圖1是本發(fā)明整機(jī)裝配示意圖。圖2是本發(fā)明無(wú)刷直流電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖(剖視圖)。圖3是本發(fā)明電機(jī)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(jī)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(guān)，11是無(wú)刷直流電機(jī)，12是電機(jī)固定盤，13是電機(jī)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(fēng)罩，22是散熱風(fēng)輪，23是轉(zhuǎn)動(dòng)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(zhuǎn)換電路，34是短路保護(hù)電路，35是單片機(jī)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(jī)狀態(tài)取樣電路，39是開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路，40是電機(jī)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一:
本實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)及裝配如附圖1所示。四個(gè)滾輪2通過(guò)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(shè)置于底座3后方，手推扶架9通過(guò)固定螺釘7被固定在底座3后部，無(wú)刷直流電機(jī)11通過(guò)電機(jī)固定盤12被固定在底座3上面，無(wú)刷直流電機(jī)11的轉(zhuǎn)動(dòng)軸向下通過(guò)電機(jī)軸套13與修剪刀具I固定，蓄電池8位于電機(jī)后方并固定在電池安裝槽4中，電機(jī)控制器6位于電機(jī)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(jī)控制器電源輸入線電連接，該接線盒還將電機(jī)控制器電壓取樣信號(hào)線與蓄電池電源線電連接，該接線盒還將電機(jī)控制器輸出電源線與無(wú)刷直流電機(jī)電源輸入線電連接，該接線盒還將電機(jī)控制器的電機(jī)狀態(tài)取樣信號(hào)線與電機(jī)霍爾信號(hào)線電連接，該接線盒還將位于手推扶架9上的電源開關(guān)10的引出線與電機(jī)控制器電源控制線電連接。本實(shí)施例無(wú)刷直流電機(jī)結(jié)構(gòu)如附圖2所示。鐵芯27固定在轉(zhuǎn)動(dòng)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(fēng)輪22固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸23—端，風(fēng)罩21固定在電機(jī)外殼體29端頭并將散熱風(fēng)輪罩住?；魻杺鞲性潭ㄔ诙ㄗ觾?nèi)圓槽口里，當(dāng)轉(zhuǎn)子上不同極性的磁鋼正對(duì)霍爾傳感元件時(shí)，霍爾傳感元件即輸出正向電流或反向電流。本實(shí)施例電機(jī)控制 器電路功能框圖如附圖3所示。電機(jī)控制器由蓄電池電壓取樣電路32、電源轉(zhuǎn)換電路33、電流短路保護(hù)電路34、單片機(jī)控制電路35、電源開關(guān)控制電路36、多路脈沖調(diào)制電路37、電機(jī)狀態(tài)信號(hào)取樣電路38、開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成39構(gòu)成。單片機(jī)控制電路35作為核心控制部件，單片機(jī)控制電路35分別與蓄電池電壓取樣電路32、電機(jī)狀態(tài)信號(hào)取樣電路38、電流短路保護(hù)電路34、多路脈沖調(diào)制電路37及電源開關(guān)控制電路36相連接，多路脈沖調(diào)制電路37輸出端與開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路39控制端相連接，開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路39電源輸入端與蓄電池31輸出端相連接，開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路電源輸出端與無(wú)刷直流電機(jī)40電源輸入端相連接，電源轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換電路33的電源輸出端分別連接至單片機(jī)控制電路35和開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路39的電源輸入端，電機(jī)狀態(tài)信號(hào)取樣電路38中霍爾傳感器固定于無(wú)刷直流電機(jī)定子內(nèi)圓槽口里。本實(shí)施例蓄電池為48V，電源轉(zhuǎn)換電路將48V轉(zhuǎn)變?yōu)?5V作為單片機(jī)控制電路的工作電源，同時(shí)，電源轉(zhuǎn)換電路還將48V轉(zhuǎn)變?yōu)?15V作為開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的工作電源，單片機(jī)控制電路一方面從蓄電池電壓取樣電路實(shí)時(shí)獲取蓄電池電壓值，另一方面從電機(jī)狀態(tài)取樣電路中的霍爾傳感元件獲取無(wú)刷直流電機(jī)定子與轉(zhuǎn)子相對(duì)位置狀態(tài)，單片機(jī)控制電路在預(yù)先設(shè)定的程序和參數(shù)條件下，實(shí)時(shí)調(diào)控多路脈沖調(diào)制電路的輸出，進(jìn)而控制驅(qū)動(dòng)開關(guān)電路中多路功率開關(guān)器件各自的導(dǎo)通時(shí)間，當(dāng)某路功率開關(guān)器件導(dǎo)通時(shí)，蓄電池+48V電源就直接加載到無(wú)刷直流電機(jī)的某個(gè)定子繞組上，該定子繞組產(chǎn)生電磁場(chǎng)并作用于轉(zhuǎn)子上的磁鋼，形成轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，使轉(zhuǎn)子高速運(yùn)轉(zhuǎn)。從電源控制電路引出一個(gè)手動(dòng)該電源控制開關(guān)，該電源開關(guān)安裝在推架扶手附近，操作該電源開關(guān)，就能控制電源控制電路中電子開關(guān)動(dòng)作。本實(shí)施例無(wú)刷直流電機(jī)為48V直流供電，電機(jī)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速為每分鐘3800轉(zhuǎn)，電機(jī)額定輸出功率為800W，由于電機(jī)控制器中增加了電流短路保護(hù)電路，結(jié)合單片機(jī)控制電路的軟件編程控制，使電機(jī)同時(shí)具有啟動(dòng)短路保護(hù)、運(yùn)行短路保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)、欠壓保護(hù)。當(dāng)按下電源控制開關(guān)10，電機(jī)開始啟動(dòng)，三個(gè)霍爾傳感元件感應(yīng)出相應(yīng)的電位，傳送給單片機(jī)控制電路35，單片機(jī)控制電路35根據(jù)接收的時(shí)序和頻率，判斷電機(jī)的相位角，控制電機(jī)正常運(yùn)行，單片機(jī)控制電路根據(jù)取樣到的電流信號(hào)和霍爾信號(hào)，將模擬環(huán)境變量轉(zhuǎn)換為空間矢量，進(jìn)而將電機(jī)定子電流分為力矩電流和勵(lì)磁電流，在此矢量控制中使勵(lì)磁電流為零來(lái)保證用最小的電流幅值得到最大的輸出轉(zhuǎn)矩。開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路39為六路，經(jīng)過(guò)六路獨(dú)立放大，以獲得足夠的驅(qū) 動(dòng)電流。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)草坪修剪機(jī)(三)，其構(gòu)成包括有，行走機(jī)構(gòu)、升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、電機(jī)、蓄電池、電源控制開關(guān)、修剪刀具、外罩殼，其特征在于:其構(gòu)成中還包括有電機(jī)控制器，且所述電機(jī)為無(wú)刷直流電機(jī)，蓄電池與電機(jī)控制器呈電連接，電機(jī)控制器與無(wú)刷直流電機(jī)和電源控制開關(guān)呈電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)草坪修剪機(jī)(三)，其特征在于:所述無(wú)刷直流電機(jī)由轉(zhuǎn)子、定子、散熱風(fēng)葉、霍爾傳感兀件、電機(jī)殼體和風(fēng)罩構(gòu)成，轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)動(dòng)軸、鐵芯和磁鋼構(gòu)成，鐵芯固定在轉(zhuǎn)動(dòng)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(fēng)輪固定在轉(zhuǎn)動(dòng)軸一端，風(fēng)罩固定在電機(jī)殼體端頭并將散熱風(fēng)輪罩住。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)草坪修剪機(jī)(三)，其特征在于:所述電機(jī)控制器由蓄電池電壓取樣電路、電機(jī)狀態(tài)信號(hào)取樣電路、單片機(jī)控制電路、電源轉(zhuǎn)換電路、電源開關(guān)控制電路、電流短路保護(hù)電路、多路脈沖調(diào)制電路、開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路構(gòu)成，單片機(jī)控制電路作為核心控制部件，單片機(jī)控制電路分別與蓄電池電壓取樣電路、電機(jī)狀態(tài)信號(hào)取樣電路、電流短路保護(hù)電路、多路脈沖調(diào)制電路及電源開關(guān)控制電路相連接，多路脈沖調(diào)制電路輸出端與開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路控制端相連接，開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路電源輸入端與蓄電池輸出端相連接，開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路電源輸出端與無(wú)刷直流電機(jī)電源輸入端相連接，電源轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換電路的電源輸出端分別連接至單片機(jī)控制電路和開關(guān)驅(qū)動(dòng)電路的電源輸入端，電機(jī)狀態(tài)信號(hào)取樣電路的霍爾傳感元件固定于無(wú) 刷直流電機(jī)定子內(nèi)圓槽口里。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)草坪修剪機(jī)(三)，其構(gòu)成包括有，行走機(jī)構(gòu)、升降調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、電機(jī)、蓄電池、電源控制開關(guān)、修剪刀具、外罩殼，其特點(diǎn)是采用了受電機(jī)控制器控制的無(wú)刷直流電機(jī)，蓄電池與電機(jī)控制器呈電連接，電機(jī)控制器與無(wú)刷直流電機(jī)和電源控制開關(guān)呈電連接。無(wú)刷直流電機(jī)體積小、重量輕，同時(shí)具有通風(fēng)、散熱功能，電機(jī)控制器中增加了電流短路保護(hù)電路，具備了欠壓、限流和堵載保護(hù)功能，以防止蓄電池和電機(jī)被燒壞，較好地滿足了草坪修剪作業(yè)時(shí)對(duì)電機(jī)的低轉(zhuǎn)速大扭矩輸出的要求，全面提升了草坪修剪機(jī)的效能。
文檔編號(hào)H02P21/12GK103210746SQ20121001824
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2012年1月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月20日
發(fā)明者侯巧生 申請(qǐng)人:侯巧生