CN109366319A - 一种角磨机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种角磨机，机体内部设有开关磁阻电机，控制开关磁阻电机运行的控制电路主板，控制电路主板连接有散热机构，机体的尾部设置电源线；机体的头部设置有开关磁阻电机输出轴；控制器依次通过驱动隔离电路，功率变换器与开关磁阻电机连接，向开关磁阻电机发出控制信号，控制开关磁阻电机运行控制电路主板集成了对开关磁阻电机的控制，通过获取转速给定，基于电流反馈和转子位置反馈来控制开关磁阻电机运行，使开关磁阻电机运行在给定的转速上。避免了现有技术中有刷电机，易出故障、损耗大、效率低、寿命短，不适合频繁起停的技术问题，本发明涉及的角磨机适合连续使用。

Description

一种角磨机

技术领域

本发明涉及角磨机领域，尤其涉及一种角磨机。

背景技术

角磨机是利用高速旋转的薄片砂轮以及橡胶砂轮、钢丝轮等对金属构件进行磨削、切削、除锈、磨光加工。角磨机适合用来切割、研磨及刷磨金属与石材，作业时不可使用水。切割石材时必须使用引导板。针对配备了电子控制装置的机型，如果在此类机器上安装合适的附件，也可以进行研磨及抛光作业。国内外各种类型的角磨机，主要区别体现在采用的驱动电机方面，其它部分大致相同。目前角磨机驱动电机主要采用有刷串励电机，主要缺点为：是有刷电机，需要转子绕组和换向器，结构复杂、易出故障、损耗大、效率低、寿命短，通常为3个月左右，不适合频繁起停，也不适合连续使用，每连续工作半小时后要停十五分钟。这些缺点都严重制约了角磨机的广泛应用。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种角磨机，包括：机体，机体内部设有开关磁阻电机，控制开关磁阻电机运行的控制电路主板，控制电路主板连接有散热机构，机体的尾部设置电源线；机体的头部设置有开关磁阻电机输出轴；

控制电路主板包括：控制器，驱动隔离电路，功率变换器，电流检测电路，位置检测电路以及转速给定开关；

控制器依次通过驱动隔离电路，功率变换器与开关磁阻电机连接，向开关磁阻电机发出控制信号，控制开关磁阻电机运行；

控制器通过与电流检测电路连接获取开关磁阻电机当前的电流数据；

控制器通过与位置检测电路连接获取开关磁阻电机当前的转子位置信息；

控制器通过与转速给定开关连接获取操作人员输入的给定转速。

优选地，控制器采用TMS320LF2407及其外围电路；

位置检测电路采用霍耳传感器及其外围电路，或采用光电式传感器及其外围电路。

优选地，驱动隔离电路包括：驱动隔离芯片U1，电容C1，电容C2，电容C3，电阻R1，电阻R2，电阻R3以及二极管D1；

驱动隔离芯片U1一脚，电容C1第二端，电阻R1第一端共同连接电源；电容C1第一端接地；电阻R1第二端与二极管D1阳极连接，二极管D1阴极，驱动隔离芯片U3八脚，电容C2第一端，电容C3第一端共同连接；电容C2第二端，电容C3第二端分别连接驱动隔离芯片U1六脚；驱动隔离芯片U1二脚通过电阻R2接地，驱动隔离芯片U1三脚通过电阻R3接地，驱动隔离芯片U1四脚接地；

驱动隔离芯片U1的输入侧，由控制器发出PWM 波，输入到驱动隔离芯片U1的二脚和三脚，经过驱动隔离芯片U1处理后，通过驱动隔离芯片U1的五脚和七脚传输至功率变换器的上桥臂的开关管和下桥臂的开关管，控制功率变换器的上桥臂的开关管和下桥臂的开关管开通关断；电容C1为滤波电容，消除电路中的谐波，稳定电压；电容C2为自举电容，电容C3是过滤掉电路中的高频干扰电压；二极管D1与电容C1形成充电回路，二极管D1采用快速恢复二极管。

优选地，驱动隔离芯片U1采用IR2110。

优选地，靠近散热机构位置的机体壳体设置有通风格栅。

优选地，散热机构包括：散热本体，散热本体设有主板安置槽；主板安置槽的两侧分别设置有散热机构安置槽；

散热机构安置槽内部设置有若干片散热片；

主板安置槽与散热机构安置槽之间设有共用槽壁，共用槽壁上设置有主板安置孔；

控制电路主板安置到主板安置槽内，通过主板安置孔固设在主板安置槽内；主板安置槽的底部设置有主板安置槽底散热片；主板安置槽的底部还设有两个凸台，凸台设置在主板安置槽底散热片上部，使安置在主板安置槽内的开关磁阻电机控制器主板与主板安置槽底散热片之间设置有空间间距；

主板安置槽的槽壁上设置有至少两个安装孔位；散热本体通过安装孔位固设在角磨机内部。

优选地，控制电路主板还连接有AC电源适配器，桥式整流电路，直流变压电路以及稳压电路；

AC电源适配器输入端与电源线连接，AC电源适配器输出端依次通过桥式整流电路，直流变压电路以及稳压电路连接控制器。

优选地，转速给定开关采用挡位开关；机体上还设置有控制开关。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明涉及的角磨机中，开关磁阻电机具有电机结构和功率电路简单、高转速、适用于高温甚至强振、起动转矩大、启动电流小、效率高、损耗小、节能效果显著、适于频繁起停、正反转运行等优点。

控制电路主板集成了对开关磁阻电机的控制，通过获取转速给定，基于电流反馈和转子位置反馈来控制开关磁阻电机运行，使开关磁阻电机运行在给定的转速上。

控制电路主板可以固定在散热机构内上，提高了一体化能力，能够给控制电路主板较好的散热性能。

本发明涉及的角磨机避免了现有技术中有刷电机，易出故障、损耗大、效率低、寿命短，不适合频繁起停的技术问题，本发明涉及的角磨机适合连续使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为角磨机示意图；

图2为控制电路主板示意图；

图3为驱动隔离电路图；

图4为散热机构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种角磨机，如图1至4所示，包括：机体31，机体31内部设有开关磁阻电机34，控制开关磁阻电机34运行的控制电路主板32，控制电路主板32连接有散热机构33，机体31的尾部设置电源线35；机体31的头部设置有开关磁阻电机输出轴36；

控制电路主板32包括：控制器11，驱动隔离电路12，功率变换器13，电流检测电路14，位置检测电路15以及转速给定开关16；控制器11依次通过驱动隔离电路12，功率变换器13与开关磁阻电机34连接，向开关磁阻电机34发出控制信号，控制开关磁阻电机34运行；控制器11通过与电流检测电路14连接获取开关磁阻电机34当前的电流数据；控制器11通过与位置检测电路15连接获取开关磁阻电机34当前的转子位置信息；控制器11通过与转速给定开关16连接获取操作人员输入的给定转速。

本发明中，控制器11采用TMS320LF2407及其外围电路；位置检测电路15采用霍耳传感器及其外围电路，或采用光电式传感器及其外围电路。电流检测电路14采用本领域常用的电流检测电路。

转速给定开关16采用挡位开关；机体31上还设置有控制开关21。

在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD) (例如现场可编程门阵列(Field ProgrammableGateArray，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL (Altera HardwareDescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University ProgrammingLanguage)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL (RubyHardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。

控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

本发明中，驱动隔离电路12包括：驱动隔离芯片U1，电容C1，电容C2，电容C3，电阻R1，电阻R2，电阻R3以及二极管D1；

驱动隔离芯片U1一脚，电容C1第二端，电阻R1第一端共同连接电源；电容C1第一端接地；电阻R1第二端与二极管D1阳极连接，二极管D1阴极，驱动隔离芯片U3八脚，电容C2第一端，电容C3第一端共同连接；电容C2第二端，电容C3第二端分别连接驱动隔离芯片U1六脚；驱动隔离芯片U1二脚通过电阻R2接地，驱动隔离芯片U1三脚通过电阻R3接地，驱动隔离芯片U1四脚接地；

驱动隔离芯片U1的输入侧，由控制器11发出PWM 波，输入到驱动隔离芯片U1的二脚和三脚，经过驱动隔离芯片U1处理后，通过驱动隔离芯片U1的五脚和七脚传输至功率变换器13的上桥臂的开关管和下桥臂的开关管，控制功率变换器13的上桥臂的开关管和下桥臂的开关管开通关断；电容C1为滤波电容，消除电路中的谐波，稳定电压；电容C2为自举电容，电容C3是过滤掉电路中的高频干扰电压；二极管D1与电容C1形成充电回路，二极管D1采用快速恢复二极管。驱动隔离芯片U1采用IR2110，也可以采用其他功能相同的芯片。

本发明中，靠近散热机构33位置的机体31壳体设置有通风格栅7。

散热机构33包括：散热本体1，散热本体1设有主板安置槽9；主板安置槽9的两侧分别设置有散热机构安置槽2；

散热机构安置槽内部设置有若干片散热片11；

主板安置槽9与散热机构安置槽2之间设有共用槽壁5，共用槽壁5上设置有主板安置孔6；

控制电路主板32安置到主板安置槽9内，通过主板安置孔6固设在主板安置槽9内；主板安置槽9的底部设置有主板安置槽底散热片13；主板安置槽9的底部还设有两个凸台14，凸台14设置在主板安置槽底散热片13上部，使安置在主板安置槽9内的开关磁阻电机控制器主板与主板安置槽底散热片13之间设置有空间间距；

主板安置槽9的槽壁上设置有至少两个安装孔位3；散热本体1通过安装孔位3固设在角磨机内部。根据角磨机大小设计控制电路主板32用的的散热机构，控制电路主板32可以固定在散热机构内上，提高了一体化能力，能够给控制电路主板32较好的散热性能。

本发明中，控制电路主板32还连接有AC电源适配器17，桥式整流电路18，直流变压电路19以及稳压电路20；AC电源适配器17输入端与电源线连接，AC电源适配器17输出端依次通过桥式整流电路18，直流变压电路19以及稳压电路20连接控制器11。AC电源适配器17，桥式整流电路18，直流变压电路19以及稳压电路20的设置位置可以根据角磨机的使用空间设置，具体设置位置不做限定。

根据角磨机的实际的工作需要，将控制电路主板的PCB 设计成圆形或椭圆形，在组装时将开关磁阻电动机的控制器镶嵌在电机外封壳的一端。开关磁阻电动机的另一端接角磨机的工作齿轮，在实际的工作使用时在，整个系统只需对外接入两根电源线。不仅大大简化了开关磁阻电动机及其控制器间的各相导线的连接，提高了角磨机在工作时的稳定性；还节省因控制器外置而占用的材料，于工人和实际操作人员而言组装更简洁，准确性更好，安全性更高；于角磨机生产企业而言，节约出厂时间，节省生产成本。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种角磨机，其特征在于，包括：机体（31），机体（31）内部设有开关磁阻电机（34），控制开关磁阻电机（34）运行的控制电路主板（32），控制电路主板（32）连接有散热机构（33），机体（31）的尾部设置电源线（35）；机体（31）的头部设置有开关磁阻电机输出轴（36）；

控制电路主板（32）包括：控制器（11），驱动隔离电路（12），功率变换器（13），电流检测电路（14），位置检测电路（15）以及转速给定开关（16）；

控制器（11）依次通过驱动隔离电路（12），功率变换器（13）与开关磁阻电机（34）连接，向开关磁阻电机（34）发出控制信号，控制开关磁阻电机（34）运行；

控制器（11）通过与电流检测电路（14）连接获取开关磁阻电机（34）当前的电流数据；

控制器（11）通过与位置检测电路（15）连接获取开关磁阻电机（34）当前的转子位置信息；

控制器（11）通过与转速给定开关（16）连接获取操作人员输入的给定转速。

2.根据权利要求1所述的角磨机，其特征在于，

控制器（11）采用TMS320LF2407及其外围电路；

位置检测电路（15）采用霍耳传感器及其外围电路，或采用光电式传感器及其外围电路。

3.根据权利要求1所述的角磨机，其特征在于，

驱动隔离电路（12）包括：驱动隔离芯片U1，电容C1，电容C2，电容C3，电阻R1，电阻R2，电阻R3以及二极管D1；

驱动隔离芯片U1一脚，电容C1第二端，电阻R1第一端共同连接电源；电容C1第一端接地；电阻R1第二端与二极管D1阳极连接，二极管D1阴极，驱动隔离芯片U3八脚，电容C2第一端，电容C3第一端共同连接；电容C2第二端，电容C3第二端分别连接驱动隔离芯片U1六脚；驱动隔离芯片U1二脚通过电阻R2接地，驱动隔离芯片U1三脚通过电阻R3接地，驱动隔离芯片U1四脚接地；

驱动隔离芯片U1的输入侧，由控制器（11）发出PWM 波，输入到驱动隔离芯片U1的二脚和三脚，经过驱动隔离芯片U1处理后，通过驱动隔离芯片U1的五脚和七脚传输至功率变换器（13）的上桥臂的开关管和下桥臂的开关管，控制功率变换器（13）的上桥臂的开关管和下桥臂的开关管开通关断；电容C1为滤波电容，消除电路中的谐波，稳定电压；电容C2为自举电容，电容C3是过滤掉电路中的高频干扰电压；二极管D1与电容C1形成充电回路，二极管D1采用快速恢复二极管。

4.根据权利要求3所述的角磨机，其特征在于，

驱动隔离芯片U1采用IR2110。

5.根据权利要求1所述的角磨机，其特征在于，

靠近散热机构（33）位置的机体（31）壳体设置有通风格栅（7）。

6.根据权利要求1所述的角磨机，其特征在于，

散热机构（33）包括：散热本体（1），散热本体（1）设有主板安置槽（9）；主板安置槽（9）的两侧分别设置有散热机构安置槽（2）；

散热机构安置槽内部设置有若干片散热片（11）；

主板安置槽（9）与散热机构安置槽（2）之间设有共用槽壁（5），共用槽壁（5）上设置有主板安置孔（6）；

控制电路主板（32）安置到主板安置槽（9）内，通过主板安置孔（6）固设在主板安置槽（9）内；主板安置槽（9）的底部设置有主板安置槽底散热片（13）；主板安置槽（9）的底部还设有两个凸台（14），凸台（14）设置在主板安置槽底散热片（13）上部，使安置在主板安置槽（9）内的开关磁阻电机控制器主板与主板安置槽底散热片（13）之间设置有空间间距；

主板安置槽（9）的槽壁上设置有至少两个安装孔位（3）；散热本体（1）通过安装孔位（3）固设在角磨机内部。

7.根据权利要求1所述的角磨机，其特征在于，

控制电路主板（32）还连接有AC电源适配器（17），桥式整流电路（18），直流变压电路（19）以及稳压电路（20）；

AC电源适配器（17）输入端与电源线连接，AC电源适配器（17）输出端依次通过桥式整流电路（18），直流变压电路（19）以及稳压电路（20）连接控制器（11）。