CN104811105B - 高速工业缝纫机用单霍尔三相直流无刷电机的控制方法 - Google Patents

高速工业缝纫机用单霍尔三相直流无刷电机的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种高速工业缝纫机用单霍尔三相直流无刷电机，包括永磁转子、设置于永磁转子外周的定子、设置于定子的线圈、控制线圈通路的电子换相器、设置于定子的霍尔传感器、设置于永磁转子的光电编码盘以及控制器，控制器电连接光电编码盘、霍尔传感器，和电子换相器。本发明不仅克服了现有直流无刷电机作为伺服电机的系统中，控制缝纫机的运转和检测电机转速功能分开的做法，而且克服了传统采用的三个霍尔传感器以及一个光电编码器的伺服控制装置组合，有效精简了结构，降低了装置成本。

Description

高速工业缝纫机用单霍尔三相直流无刷电机的控制方法
技术领域
本发明涉及伺服控制系统，尤其涉及一种高速工业缝纫机用单霍尔三相直流无刷电机。
背景技术
目前国内的高速工业缝纫机的伺服控制多采用混合步进电机为主，均存在步进电机的失步问题，定位精度不理想，容易出现瑕疵产品；也有进口产品和合资企业生产的高速工业缝纫机，控制上既有速度控制又有位置控制，其控制策略一般采用空间矢量调制进行电机控制，其运算量大，必须使用DSP作为其主控芯片才能实现高速运算，从而造成成本过高。
现有技术中有采用单片机作为主控芯片，通过光电编码盘与霍尔传感器组合控制电机换相并进行机针定位，取代常规伺服系统中只采用光电编码盘，并使用DSP作为主控芯片的常规控制方法，可以减少电机控制运算量，提高运算速度，降低系统成本；但是目前采用的是三个霍尔传感器以及一个光电编码器来决定电子换相器的导通次序和检测电机的转速，结构较为复杂，成本较高。
发明内容
本发明的目的提供高速工业缝纫机用单霍尔三相直流无刷电机，解决上述现有技术问题中一个或者多个。
本发明提出了一种高速工业缝纫机用单霍尔三相直流无刷电机，包括控制器、永磁转子、设置于永磁转子外周的定子、设置于定子的线圈、控制线圈通路的电子换相器、设置于定子的霍尔传感器以及设置于永磁转子的光电编码盘，控制器电连接光电编码盘、霍尔传感器和电子换相器。
本发明提出的高速工业缝纫机用单霍尔三相直流无刷电机不仅克服了现有直流无刷电机作为伺服电机的系统中，控制缝纫机的运转和检测电机转速功能分开的做法，而且克服了传统采用的三个霍尔传感器以及一个光电编码器的伺服控制装置组合，有效精简了结构，降低了装置成本。
在一些实施方式中，光电编码盘为360线光电编码盘。
在一些实施方式中，高速工业缝纫机用单霍尔三相直流无刷电机的控制方法，包括如下步骤：
A、霍尔传感器接收到永磁转子的位置信号时，电子换相器切换至驱动永磁转子的工位；
B、光电编码盘接收到永磁转子旋转120°时，电子换相器切换至继续驱动永磁转子的工位；
C、光电编码盘接收到永磁转子旋转240°时，电子换相器切换至继续驱动永磁转子的工位；
D、返回A。
在一些实施方式中，步骤A中，霍尔传感器接收到永磁转子的位置信号时为霍尔传感器中霍尔电流最强时。
在一些实施方式中，本发明还包括在步骤D后的步骤E、比对光电编码盘接收到永磁转子旋转360°时与步骤D中霍尔传感器再次接收到永磁转子位置信号时的差值，差值大于预设阀值时，控制器启动报警模式。
附图说明
图1为本发明提供的一种实施方式的一种高速工业缝纫机用单霍尔三相直流无刷电机的原理示意图。
图2为本发明提供的一种实施方式的一种高速工业缝纫机用单霍尔三相直流无刷电机的结构示意图。
图3为本发明提供的一种实施方式的一种高速工业缝纫机用单霍尔三相直流无刷电机的控制方法流程图。
具体实施方式
请参照图1和图2，一方面，本发明提供了一种高速工业缝纫机用单霍尔三相直流无刷电机，包括控制器、永磁转子1、设置于永磁转子1外周的定子、设置于定子2的线圈、控制线圈通路的电子换相器、设置于定子2的霍尔传感器3以及设置于永磁转子1的光电编码盘，控制器电连接光电编码盘、霍尔传感器3和电子换相器。
本发明提出的高速工业缝纫机用单霍尔三相直流无刷电机不仅克服了现有直流无刷电机作为伺服电机的系统中，控制缝纫机的运转和检测电机转速功能分开的做法，而且克服了传统采用的三个霍尔传感器3以及一个光电编码器的伺服控制装置组合，有效精简了结构，降低了装置成本。
作为优选，光电编码盘为360线光电编码盘。其码盘缝隙为360/周，缝纫机每旋转一周，360线光电编码盘输出360个脉冲信号。
另一方面，如图3所示，本发明提出了上述高速工业缝纫机用单霍尔三相直流无刷电机的控制方法，包括如下步骤：
A、霍尔传感器3接收到永磁转子1的位置信号时，电子换相器切换至驱动永磁转子1的工位；其中，霍尔传感器3接收到永磁转子1的位置信号时设定为霍尔传感器3中霍尔电流最强时。
B、光电编码盘接收到永磁转子1旋转120°时，电子换相器切换至继续驱动永磁转子1的工位；
C、光电编码盘接收到永磁转子1旋转240°时，电子换相器切换至继续驱动永磁转子1的工位；
D、返回A。
进一步，还包括在步骤D后的步骤E、比对光电编码盘接收到永磁转子1旋转360°时与步骤D中霍尔传感器3再次接收到永磁转子1位置信号时的差值，差值大于预设阀值时，控制器启动报警模式。
预设阀值根据电机转速设定，在高速工业缝纫机的领域中，一般设定为正负两个脉冲。当再次检测到霍尔传感器3信号后，光电编码盘接收信号大于362或小于358，均视为故障，启动报警模式。
具体的，霍尔传感器3检测到信号后控制器就控制电子换相器进行第一次换相；当永磁转子1旋转三分之一周时，即360线光电编码盘输出120个脉冲信号时，控制器控制电子换相器进行第二次换相，电机继续运转；当永磁转子1旋转三分之二周时，即360线光电编码盘累积输出240个脉冲信号时，控制器再次控制电子换相器5进行第三次换相，电机继续运转；霍尔传感器3再次检测到信号后控制器继续控制电子换相器进行换相，依次循环继续。此外，控制器还记录当永磁转子1旋转一周时的时间，即360线光电编码盘累积输出360个脉冲信号的时间，并将该时间与霍尔传感器3再次检测到信号的时间做差值，该差值如大于一设定阀值，控制器启动报警模式。
以上所述仅是本发明的优选方式，应当指出，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干相似的变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.高速工业缝纫机用单霍尔三相直流无刷电机的控制方法，其特征在于，所述高速工业缝纫机用单霍尔三相直流无刷电机包括控制器、永磁转子(1)、设置于所述永磁转子(1)外周的定子(2)、设置于所述定子的线圈、控制所述线圈通路的电子换相器、设置于所述定子(2)的霍尔传感器(3)以及设置于所述永磁转子(1)的光电编码盘，所述控制器电连接所述光电编码盘、所述霍尔传感器(3)和电子换相器；包括如下步骤：
A、所述霍尔传感器(3)接收到所述永磁转子(1)的位置信号时，所述电子换相器切换至驱动所述永磁转子(1)的工位；
B、所述光电编码盘接收到所述永磁转子(1)旋转120°时，所述电子换相器切换至继续驱动所述永磁转子(1)的工位；
C、所述光电编码盘接收到所述永磁转子(1)旋转240°时，所述电子换相器切换至继续驱动所述永磁转子(1)的工位；
D、返回A。
2.根据权利要求1所述的高速工业缝纫机用单霍尔三相直流无刷电机的控制方法，其特征在于，步骤A中，所述霍尔传感器(3)接收到所述永磁转子(1)的位置信号时为所述霍尔传感器(3)中霍尔电流最强时。
3.根据权利要求1所述的高速工业缝纫机用单霍尔三相直流无刷电机的控制方法，其特征在于，控制器还记录当永磁转子(1)旋转一周时的时间，并将该时间与霍尔传感器(3)再次检测到信号的时间作 差值，该差值如大于一设定阀值，控制器启动报警模式。
4.根据权利要求1所述的高速工业缝纫机用单霍尔三相直流无刷电机的控制方法，其特征在于，所述光电编码盘为360线光电编码盘。
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