一種內置機械離合器的工業縫紉機電動機的製作方法

2023-10-27 05:44:52

專利名稱：一種內置機械離合器的工業縫紉機電動機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種新型的工業機械裝置，尤其是涉及一種內置機械離合器的工
業縫紉機電動機。
背景技術：
紡織縫紉行業的工作性質決定了機械需要間隙工作，目前所使用的工業縫紉機電 動機大多是採用單相異步電動機少數採用三相異步電動機作為動力來源。根據縫製作業的 特點尤其是大批量流水線生產時，要求縫紉機具有較高的針速、迅速起動、立即制動停針的 能力，這個特點也就是要求帶動縫紉機的電動機具有大扭矩起動、高速運轉和快速制動的 性能。要靠電機本身的性能完全滿足上述要求必然會對電機的性能提出極高的難以實現的 技術問題，快速反覆起動與制動會帶來電機的嚴重發熱而大大降低電機的壽命。因此傳統 的縫紉機電機通常內置機械離合器與剎車裝置來完成上述快速起動與停機。這種結構有效 地解決了電機的頻繁起動與制動的問題，但電機的轉速受異步電機同步轉速的限制無法提 高，縫紉機的縫製速度仍然很低不利於提高生產效率。 近年來市場上出現了幾種用直流電機作為動力源的縫紉機電機，它採用電子調速 電氣制動，雖然在結構上較為簡單但生產成本高、高速時電機的碳刷摩損嚴重電機壽命低， 加上廠家為了降低成本選用的材料檔次較低等原因電機的故障率較高市場前景不很樂觀。 由於直流電機需要由直流來供電，而現實生活中的市電都是交流電故電機必須使 用整流電源，普通的整流電源由於受濾波等因素的影響電機會產生大量的諧波既影響了電 機的工作性能又對電網產生噪聲汙染。為了防止電氣噪聲的影響，歐盟國家首先制定了嚴 格的電網用電要求對電氣了設備的諧波抑制提出了極高的標誰，普通整流電源供電的電機 不可能滿足上述要求而被拒之門外。

發明內容針對現有技術的缺陷，本實用新型為縫製設備提供一種在需要縫製時能迅速以較 大的扭矩起動、在平縫時能夠高速縫製、在需要停止時能夠迅速停止的工業縫紉機用電機。 為實現上述目的本實用新型採用的技術方案是由電機轉子鐵芯(1)與電機磁鋼 (2)構成的無刷電機轉子和由矽鋼片鐵芯與線圈繞組組成的電機定子電樞(3)再與內置控 制器電路板(13)共同組成高速直流無刷電動機產生動力並將動力輸送到與電機轉子同軸 轉動的貯能飛輪(6)，再通過與貯能飛輪粘接在一起的電機離合器軟木磨擦盤(7)、離合器 剎車盤(8)等構成的機械離合器輸出動力；運用機械離合器實現縫紉機的頻繁快速起動與 制動。在制動運行時電機不停止仍處於旋轉狀態此時電機的轉動能量貯存在與電機轉子同 軸轉動的貯能飛輪中，在工作機械起動的瞬間通過飛輪將機械能傳遞到外界實現較大的起 動力矩；在需要停機時離合器在操作杆的推動下，快速脫離動力源的同時又與剎車盤的摩 擦片攆合產生制動力矩快速實現輸出軸的制動縫紉機的縫製針能夠準確的停止實現精確 縫製。
3[0007] 為了克服電力諧波與功率因素的影響，本裝置在內置的直流無刷電機控制中集成 了一個叫PFC的功率因素控制單元，通過一個有源濾波器濾除因交流電整流成直流電而產 生的大量電力諧波，電機始終運行在低諧波高功率因素狀態，電機電氣性能完全能滿足歐 盟技術標準。 本實用新型與現有技術相比取得的有益效果是充分運用直流電動機的高轉速和 優秀的調速性能實現電機的高速運轉與平穩調速，直接驅動縫紉機高速縫製大大提高了縫 制設備的生產效率同時又能平穩的調速滿足不同產品的縫製要求，通過運用機械離合器與 剎車裝置滿足了工作機械需要實現精確、快速、頻繁起停的要求不影響到電機的使用壽命， 內置的貯能飛輪可以很好的吸收停止間隙的電機能量並在起動瞬間將機械能釋放提高電 機的起動轉矩，滿足快速起動的要求。控制器還內置了 PFC電路滿足電網對電力諧波與功 率因素的控制要求，提高了系統的運行效率的同時也有效的打破了發達國家的技術壁壘， 擴大了產品的市場準入範圍。

圖1為本實用新型的整機剖面示意圖 圖2為本實用新型的整流電路與PFC控制電路原理結構圖具體實施方式
本實用新型採用如下步驟實現。如圖l在本裝置的後面有一個圓形的機座內是
一個高速直流永磁無刷離合器電機；它包括電機轉子鐵芯(1)與電機磁鋼(2)構成無刷電 機轉子和由矽鋼片鐵芯與線圈繞組組成的電機定子電樞(3)、內置控制器電路板(13)組成 直流無刷電動機產生動力並將動力輸送到與電機轉子同軸轉動的貯能飛輪(6)，電機外殼 (4)、離合器箱(5)起到支撐整電機作用。電機轉子軸端安裝有一個用複合材料製造的傳動 貯能飛輪(6)、電機離合器軟木磨擦盤(7)與貯能飛輪粘接在一起形成一個整體、離合器剎 車盤(8)、剎車盤剎車軟木磨擦片(9)、剎車磨擦片調節墊(10)、離合器軸承滑套(11)、輸出 皮帶輪(12)、內置控制器電路板(13)、離合器操作杆(14)、離合器復位彈簧(15)、電路轉速 調節旋鈕(16)、正反轉開關(17)。 工作過程是當電機通電後無刷電機在控制器的控制下高速轉動，電機的轉子通過 轉軸帶動貯能飛輪(6)高速旋轉貯藏機械能；當縫紉機需要縫製時，操作工踏下踏板使離 合器操作杆(14)向下拉動，操作杆帶動內部的撥杆撥動離合器軸承滑套(11)向飛輪側滑 動，離合器摩擦片壓緊飛輪通過安裝在飛輪上的軟木摩擦盤(7)接觸通過兩者磨擦帶動皮 帶輪軸向外傳送電機轉矩帶動工作機運動。當停止縫紉時，鬆開踏腳在離合器復位彈簧 (15)的作用下，離合器操作杆(14)復位，電機離合器軟木磨擦盤(7)脫離貯能飛輪磨擦片 兩者相距4毫米左右，電機不向外輸出轉矩，同時磨擦盤(7)背面壓向剎車盤剎車軟木磨擦 片(9)兩者摩擦產生制動轉矩電機輸出軸被制動保證了縫紉機主軸的快速精確制動停機。 電源輸入見圖2。市電輸入經共扼電感組成的濾波電路進行濾波隔離，電流經四 個二極體組成的橋式整流電路整流成脈動的直流；由於這個脈動的直流含有大量的諧波成 份會對電網產生有害的幹擾；本實用新型特增加了一級PFC電子有源功率因素控制電路進 行功率因素控制與濾波，經過濾波使本電機的功率因素與諧波達到歐洲發達國家的技術要
4求，基本消除了電機諧波對電網的幹擾。 電機內置控制器電路板(13)，電路板通過電機定子鐵芯上傳過來的霍爾信號準確 判斷電機轉子的位置，通過內部專門設計的程序來控制無刷電機的運行。為了很好的滿足 紡織工業縫製設備的要求，電機內置程序是專門針對縫製設備設計開發，運用程序控制使 得電機的機械特性與縫製設備機械特性能夠良好的嚙合，大大提升了機械性能。在電機程 序中還嵌入了調速控制模塊，電機可以由用戶根據自身需要與加工紡織品的性質不同通過 調節(16)旋鈕實現自由地調節電機的轉速。(17)是電機的轉動方向調節開關，通過這個開 關還可以調節電機的轉動方向，滿足不同縫紉機的要求。
權利要求一種內置機械離合器的工業縫紉機電動機，它的基本特徵在於電機轉子鐵芯(1)與電機磁鋼(2)構成無刷電機轉子和電機定子電樞(3)、內置控制器電路板(13)組成直流無刷電動機產生動力並將動力輸送到與電機轉子同軸轉動的貯能飛輪(6)，電機離合器軟木磨擦盤(7)在離合器操作杆(14)的操作下磨擦盤與貯能飛輪攆合通過磨擦向輸出皮帶輪(12)輸出動力，當兩者分離時又通過離合器剎車盤(8)、剎車盤剎車軟木磨擦片(9)攆合產生制動力矩使輸出皮帶輪快速制動實現快速準確停止，速度調節旋鈕(16)、轉向開關(17)通過對控制器發出信號可以調節無刷電機的轉速與轉動方向。
專利摘要本實用新型涉及了一種內置機械離合器的工業縫紉機電動機，它包括電機的定子電樞、轉子、皮帶輪等及與其同軸動動的傳動機械剎車裝置與機械離合器裝置等組成。電機的動力來源是內置控制器的永磁高速直流無刷電動機。縫紉機工作時通過離合器操作杆操作摩擦式機械離合器輸出動力，當需要停止時又通過操作離合器摩擦盤與剎車片攆合產生制動轉矩實現精確剎車。電機內置無刷電動機控制器該控制器上集成了針對整流電源設計的有源PFC功率因素控制器，使電機始終工作在高功率因素狀態節省了電能同時也大大降低了諧波對電網的汙染。
文檔編號H02K29/00GK201550004SQ20092011464
公開日2010年8月11日 申請日期2009年3月2日 優先權日2009年3月2日
發明者趙洪 申請人:浙江三力機電製造有限公司;麗水職業技術學院