CN217849209U - 无感驱动大电流永磁无刷电机的提升机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无感驱动大电流永磁无刷电机的提升机，包括机架、绳筒、永磁无刷电机、减速装置、差速传动装置、控制壳体、控制手柄，所述的控制壳体内安装有驱动控制模块，驱动控制模块包括MCU单片机系统、电机驱动模块、大功率驱动MOS模块、电流比较模块，当MCU单片机系统接收到启动开关的启动信号时，MCU单片机系统通过电机驱动模块控制大功率驱动MOS模块输出大功率工作电流驱动永磁无刷电机工作，MCU单片机系统根据电流比较模块检测的相位信号控制永磁无刷电机无感换向。采用上述结构后，具有结构合理、安装操作灵活方便、体积小、传动效率高、制动效果好、使用安全可靠等优点。

Description

无感驱动大电流永磁无刷电机的提升机

技术领域

本实用新型涉及起重提升设备技术领域，特别涉及一种安装方便、体积小、安全性能好的无感驱动大电流永磁无刷电机的提升机。

背景技术

众所周知，起重提升设备主要应用于仓储、码头、家用室内吊装，以用车辆、轮船、太阳能、照明、风能等户外运输吊装；现有的起重提升设备及电动葫芦和电动绞盘绝大多数采用交流电机。目前，国外有少量开发永磁直流类的产品，其结构是电机、减速装置及钢丝绳筒处在同一轴线上串接，其存在的不足之处是长度方面尺寸大，结构笨重，机械效率低，且国外开发的永磁直流类起重提升设备及电动葫芦和电动绞盘的电机一般采用有刷换向直流电机，使用一段时间后需更换碳刷，使用过程中碰到环境恶劣、强度高的情况时换向器和碳刷频繁接触高速运转换向，容易导致换向器损坏，甚至烧机，且由于只安装差速传动装置，制动效果差，存在严重的安全隐患，潜在的危险不言而喻。因此，开发一种安装方便、安全性能好且实用的无感驱动大电流永磁无刷电机的提升机是本行业迫在眉睫的难题。为此，许多生产厂家和有识之士针对上述问题进行开发和试制，但至今尚未有较为理想的产品面世。

实用新型内容

为克服现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的是提供一种结构合理、安装操作灵活方便、体积小、传动效率高、制动效果好、使用安全可靠的无感驱动大电流永磁无刷电机的提升机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案，它包括由左右端板组成的机架、绳筒、永磁无刷电机、减速装置、差速传动装置、控制壳体、控制手柄，所述的控制壳体内安装有驱动控制模块，电源供电模块为驱动控制模块提供工作电源，驱动控制模块包括MCU单片机系统、电机驱动模块、大功率驱动MOS模块、电流比较模块，MCU单片机系统上连接有安装在控制手柄上的启动开关用于输入控制信号，MCU单片机系统与电机驱动模块连接，电机驱动模块与大功率驱动MOS模块连接，大功率驱动MOS模块与永磁无刷电机连接，电流比较模块与大功率驱动MOS模块连接用来检测电流信号和相位信号，电流比较模块又与MCU单片机系统连接；当MCU单片机系统接收到启动开关的启动信号时，MCU单片机系统通过电机驱动模块向大功率驱动MOS模块输出电机控制信号，大功率驱动MOS模块接收电机控制信号后输出大功率工作电流驱动永磁无刷电机工作，MCU单片机系统根据电流比较模块检测的相位信号控制永磁无刷电机无感换向。

本实用新型的进一步方案，所述的MCU单片机系统根据电流信号大小判断永磁无刷电机是否过流，当超过电流设定值时，MCU单片机系统通过电机驱动模块控制大功率驱动MOS模块降低输出电流，或者根据预设时间控制大功率驱动MOS模块停止工作实现过流保护。

本实用新型的进一步方案，所述的MCU单片机系统根据电流信号大小换算成重量信号，当超过重量设定值时，MCU单片机系统通过电机驱动模块控制大功率驱动MOS模块停止工作实现过载保护。

本实用新型的进一步方案，所述的MCU单片机系统上连接有安装在控制手柄上的急停开关以及安装在机架上的上限位开关和下限位开关；当MCU单片机系统接收到启动开关的启动停止信号、急停开关信号、上限位开关信号或下限位开关信号时，MCU单片机系统通过电机驱动模块控制大功率驱动MOS模块输出端两相短接，永磁无刷电机瞬间产生反电动势实现电磁制动，电磁制动与差速传动装置的差速反向机械制动共同作用实现双重刹车。

本实用新型的进一步方案，所述的驱动控制模块还包括与MCU单片机系统连接的温度模块，温度模块检测到的工作温度超过MCU单片机系统的设定值时，MCU单片机系统通过电机驱动模块控制大功率驱动MOS模块停止工作实现电机过温保护。

本实用新型的进一步方案，所述的驱动控制模块还包括与MCU单片机系统连接的通信模块以及安装在控制手柄或控制壳体上并与通信模块连接的显示屏，显示屏显示通信模块接收到的工作电压、工作电流、温度、重量以及启动开关、急停开关、上限位开关和下限位开关的工作状态。

本实用新型的进一步方案，所述的电源供电模块为外接电源，控制壳体上设有与电源供电模块连接的接线导柱。

采用上述结构后，与现有技术比较有如下优点和效果：一是把永磁无刷电机技术应用到起重提升设备领域目前国内外还没有先例，无感电子换向代替机械换向，具有性能可靠、永不磨损、故障率低、寿命长、空载电流小、效率高、体积小等优点。二是通过MCU单片机系统及大功率MOS模块控制永磁无刷电机工作，实现大电流驱动和大扭矩启动，可直接应用于12V60A大电流永磁无刷电机上，驱动控制模块体积小，可靠性高，响应速度快，与传统的有刷磁钢电机直流继电器驱动相比，无机械触点，启动无火花，寿命长，免维护，大大提高了起重提升设备的运行可靠性。三是永磁无刷电机通过减速装置和差速传动装置实现二级减速，较小的动力就可输出较大的扭矩，大大提高起重能力。四是通过差速传动装置实现差速反向机械制动，通过大功率驱动MOS模块输出端两相短接，永磁无刷电机瞬间产生反电动势实现电磁制动，提升机同时具备机械制动及电磁制动的双重刹车功能，可避免负载突然下滑的事故发生，从而保证吊装安全可靠。五是由于永磁无刷电机与减速装置对接固定在内置电机座上，使永磁无刷电机与减速装置内嵌在绳筒内，解决了长度方面尺寸大、结构笨重、机械效率低等问题，从而使本发明创造在快速、省时、轻便的同时更加安全可靠，安全性能更优。六是电源供电模块的使用，不需要临时私拉乱接电源，可根据需要随时随地安全地拆装及使用；七是由于显示屏可直接显示工作电压、工作电流、温度、重量以及启动开关、急停开关、上限位开关和下限位开关的工作状态，有效实现了对起重提升设备、电动葫芦及电动绞盘的人性化和智能化控制。

附图说明

图1为本实用新型的配合结构示意图。

图2为本实用新型的立体结构示意图。

图3为本实用新型的电路控制原理框图。

其中1左端板，2绳筒，3永磁无刷电机，4右端板，5控制壳体，6驱动控制模块，7减速装置，8差速传动装置，9接线导柱，10控制手柄。

具体实施方式

图1至图3所示，为本实用新型一种无感驱动大电流永磁无刷电机的提升机的具体实施方案，它包括由左右端板1、4组成的机架、绳筒2、永磁无刷电机3、减速装置7、差速传动装置8、控制壳体5、控制手柄10，永磁无刷电机3与减速装置7对接固定在与机架固定的电机座上，差速传动装置8安装在由左右端板1、4组成的机架上并与减速装置7对接，使永磁无刷电机3与减速装置7内嵌在绳筒2内，从而解决了长度方面尺寸大、结构笨重、机械效率低的问题，控制壳体5安装在机架上，所述的控制壳体5内安装有驱动控制模块6，电源供电模块为驱动控制模块6提供工作电源，驱动控制模块6包括MCU单片机系统、电机驱动模块、大功率驱动MOS模块、电流比较模块，MCU单片机系统上连接有安装在控制手柄10上的启动开关用于输入控制信号，MCU单片机系统与电机驱动模块连接，电机驱动模块与大功率驱动MOS模块连接，大功率驱动MOS模块与永磁无刷电机3连接，电流比较模块与大功率驱动MOS模块连接用来检测电流信号和相位信号，电流比较模块又与MCU单片机系统连接；当MCU单片机系统接收到启动开关的启动信号时，MCU单片机系统通过电机驱动模块向大功率驱动MOS模块输出电机控制信号，大功率驱动MOS模块接收电机控制信号后输出大功率工作电流驱动永磁无刷电机3工作，MCU单片机系统根据电流比较模块检测的相位信号控制永磁无刷电机3无感换向，从而实现永磁无刷电机3无感换向功能，可直接应用于12V60A大电流永磁无刷电机的起重提升设备上。

为了实现过流保护功能，所述的MCU单片机系统根据电流信号大小判断永磁无刷电机3是否过流，当超过电流设定值时，MCU单片机系统通过电机驱动模块控制大功率驱动MOS模块降低输出电流，或者根据预设时间控制大功率驱动MOS模块停止工作实现过流保护。

为了实现过载保护功能，所述的MCU单片机系统根据电流信号大小换算成重量信号，当超过重量设定值时，MCU单片机系统通过电机驱动模块控制大功率驱动MOS模块停止工作实现过载保护。

为了实现双重刹车保护功能，所述的MCU单片机系统上连接有安装在控制手柄10上的急停开关以及安装在机架上的上限位开关和下限位开关；当MCU单片机系统接收到启动开关的启动停止信号、急停开关信号、上限位开关信号或下限位开关信号时，MCU单片机系统通过电机驱动模块控制大功率驱动MOS模块输出端两相短接，永磁无刷电机3瞬间产生反电动势实现电磁制动，电磁制动与差速传动装置8的差速反向机械制动共同作用实现双重刹车。

为了实现过温保护功能，所述的驱动控制模块还包括与MCU单片机系统连接的温度模块，温度模块检测到的工作温度超过MCU单片机系统的设定值时，MCU单片机系统通过电机驱动模块控制大功率驱动MOS模块停止工作实现电机过温保护。

为了实现工作参数及工作状态显示功能，所述的驱动控制模块还包括与MCU单片机系统连接的通信模块以及安装在控制手柄10或控制壳体5上并与通信模块连接的显示屏，显示屏显示通信模块接收到的工作电压、工作电流、温度、重量以及启动开关、急停开关、上限位开关和下限位开关的工作状态。

为了方便外接电源供电模块拆装，所述的电源供电模块为外接电源，控制壳体5上设有与电源供电模块连接的接线导柱9，也可以直接与12V汽车电瓶等其它电源连接使用。

本实用新型除了用于无感驱动大电流永磁无刷电机的起重提升设备、电动葫芦和电动绞盘外，还可以广泛应用同类控制方式的风电、光伏、照明、林、草、农等机电类产品上。

以上所述，只是本实用新型的具体实施例，并非对本实用新型作出任何形式上的限制，在不脱离本实用新型的技术方案基础上，所作出的简单修改、等同变化或修饰，均落入本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种无感驱动大电流永磁无刷电机的提升机，包括由左右端板(1、4)组成的机架、绳筒(2)、永磁无刷电机(3)、减速装置(7)、差速传动装置(8)、控制壳体(5)、控制手柄(10)，其特征是：所述的控制壳体(5)内安装有驱动控制模块(6)，电源供电模块为驱动控制模块(6)提供工作电源，驱动控制模块(6)包括MCU单片机系统、电机驱动模块、大功率驱动MOS模块、电流比较模块，MCU单片机系统上连接有安装在控制手柄(10)上的启动开关用于输入控制信号，MCU单片机系统与电机驱动模块连接，电机驱动模块与大功率驱动MOS模块连接，大功率驱动MOS模块与永磁无刷电机(3)连接，电流比较模块与大功率驱动MOS模块连接用来检测电流信号和相位信号，电流比较模块又与MCU单片机系统连接；当MCU单片机系统接收到启动开关的启动信号时，MCU单片机系统通过电机驱动模块向大功率驱动MOS模块输出电机控制信号，大功率驱动MOS模块接收电机控制信号后输出大功率工作电流驱动永磁无刷电机(3)工作，MCU单片机系统根据电流比较模块检测的相位信号控制永磁无刷电机(3)无感换向。

2.根据权利要求1所述的无感驱动大电流永磁无刷电机的提升机，其特征是：所述的MCU单片机系统根据电流信号大小判断永磁无刷电机(3)是否过流，当超过电流设定值时，MCU单片机系统通过电机驱动模块控制大功率驱动MOS模块降低输出电流，或者根据预设时间控制大功率驱动MOS模块停止工作实现过流保护。

3.根据权利要求1或2所述的无感驱动大电流永磁无刷电机的提升机，其特征是：所述的MCU单片机系统根据电流信号大小换算成重量信号，当超过重量设定值时，MCU单片机系统通过电机驱动模块控制大功率驱动MOS模块停止工作实现过载保护。

4.根据权利要求3所述的无感驱动大电流永磁无刷电机的提升机，其特征是：所述的MCU单片机系统上连接有安装在控制手柄(10)上的急停开关以及安装在机架上的上限位开关和下限位开关；当MCU单片机系统接收到启动开关的启动停止信号、急停开关信号、上限位开关信号或下限位开关信号时，MCU单片机系统通过电机驱动模块控制大功率驱动MOS模块输出端两相短接，永磁无刷电机(3)瞬间产生反电动势实现电磁制动，电磁制动与差速传动装置(8)的差速反向机械制动共同作用实现双重刹车。

5.根据权利要求4所述的无感驱动大电流永磁无刷电机的提升机，其特征是：所述的驱动控制模块还包括与MCU单片机系统连接的温度模块，温度模块检测到的工作温度超过MCU单片机系统的设定值时，MCU单片机系统通过电机驱动模块控制大功率驱动MOS模块停止工作实现电机过温保护。

6.根据权利要求5所述的无感驱动大电流永磁无刷电机的提升机，其特征是：所述的驱动控制模块还包括与MCU单片机系统连接的通信模块以及安装在控制手柄(10)或控制壳体(5)上并与通信模块连接的显示屏，显示屏显示通信模块接收到的工作电压、工作电流、温度、重量以及启动开关、急停开关、上限位开关和下限位开关的工作状态。

7.根据权利要求1所述的无感驱动大电流永磁无刷电机的提升机，其特征是：所述的电源供电模块为外接电源，控制壳体(5)上设有与电源供电模块连接的接线导柱(9)。

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