一种附带启动保护的割草机用直流无刷电机的制作方法

1.本发明涉及无刷电机技术领域，具体为一种附带启动保护的割草机用直流无刷电机。


背景技术：

2.近年来，随着自动化行业的不断发展，各种自动化器械逐渐走入大众生活中，大大解放了人们的双手，提高了生活质量。尤其是当大众逐渐开始重视环境保护后，各种树木、绿地被栽种、铺设在各种生活和工作场所，改善了空气质量。
3.在绿地被栽种后，需要对草坪进行保养，一般需要通过割草机进行表面修缮，尽量提高草坪生长质量，满足一定观赏性，因此，对割草机用的直流无刷电机要求也逐渐提高。由于草坪上的青草生长高度不高，而草坪上容易出现石头等硬质杂物，在进行割草作业时，容易使刀片撞击到硬质杂物上，为了提高刀片使用寿命，柔性刀片被使用在割草机上。然而，刀片的工作空间被割草机包裹住，因此操作人员无法准时观察到撞刀时间，容易造成连续撞刀，并将反向扭矩输送到电机上，容易造成输出轴发生扭转形变，严重时，甚至会造成电机烧毁，影响电机使用寿命，因此，需要进行启动保护。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种附带启动保护的割草机用直流无刷电机，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
6.一种附带启动保护的割草机用直流无刷电机，包括机壳、动力装置和调节装置，机壳和动力装置连接，动力装置和调节装置传动连接，调节装置和机壳活动连接，机壳包括壳体，壳体上设有工作腔，动力装置包括定子和转子，定子和转子分别置于工作腔的外层和内层，转子一端设有传动轴。
7.机壳为主要的安装基础，通过动力装置进行动力输入，通过调节装置动力调节，从而对割草机进行保护，防止刀片撞击到硬物后损坏，壳体内的工作腔提供主要的回转空间，定子上设有若干绕组，定子位于转子外圈，通过定子上的线圈绕组带动转子转动，并通过传动轴向外输出位移，从而带动割草机的刀片运转，进行割草作业。
8.进一步的，壳体一侧设有端盖，传动轴一端穿过端盖，动力装置还包括驱动器，驱动器和壳体紧固连接，驱动器和定子电连接，调节装置和传动轴传动连接，调节装置包括检测组件、调节电磁铁和固定磁铁，检测组件包括离心盘、第一线圈、复位弹簧和折板，离心盘套设在传动轴外圈，离心盘和传动轴传动连接，端盖上设有检测腔，离心盘置于检测腔内，离心盘上设有转槽，折板和转槽转动连接，折板一侧设有复位弹簧，复位弹簧远离折板一端和转槽紧固连接，转槽远离复位弹簧一侧设有安装槽，第一线圈置于安装槽内，第一线圈和折板构成检测电路，折板为磁铁材质，传动轴包括输入轴和输出轴，输入轴和输出轴间歇传动连接，端盖上设有调节槽，输入轴和输出轴连接处位于调节槽内，输入轴一侧设有调节电
磁铁，输出轴一侧设有固定磁铁，调节电磁铁和固定磁铁相向布置，调节电磁铁和检测电路电连。
9.通过驱动器控制输出电压，从而控制转子输出转速，工作腔单侧开口设置，通过端盖进行封堵，传动轴通过轴承支撑在端盖上，通过检测组件进行扭转力反馈检测，当传动轴输出转矩受阻时，瞬时转速降低，离心盘套设在传动轴上，通过传动轴转动，使离心盘上的折板在转槽内离心，在离心力作用下，使折板克服复位弹簧弹力转动，从而使折板插入第一线圈内，当刀片运行受阻时，传动轴转速降低，折板离心力减小，在复位弹簧弹力作用下，使折板反向转动，第一线圈做切割磁感线运动，产生检测电流，通过检测电流改变调节电磁铁的磁极磁性，使调节电磁铁和固定磁铁的相向端保持相吸或者相斥，通过传动带动输出轴沿输入轴移动，从而控制动力传输和中断，提高割草机运转安全性。
10.进一步的，输入轴一端和转子传动连接，输入轴远离转子一端设有花键，输出轴上设有键槽，花键和键槽间歇接触，键槽靠近输入轴一侧设有截止槽；
11.传动时：固定磁铁和调节电磁铁相向端为异名磁极，输入轴的花键插入键槽内，输入轴和输出轴传动连接；
12.截止时：固定磁铁和调节电磁铁相向端为同名磁极，输入轴的花键插入截止槽内，输入轴和输出轴滑动连接。
13.当电机起动时，通过转子输出转矩，从而带动输入轴转动，输入轴带动离心盘上的折板进行离心，折板朝第一线圈转动，产生正向电流，第一线圈和调节电磁铁导通，调节电磁铁和固定磁铁相向端为异名磁极，在磁极吸力作用下，固定磁铁带动输出轴向输入轴移动，从而使输入轴上的花键插入输出轴的键槽内，通过键槽进行卡接，使输入轴带动输出轴转动，从而带动外部刀片运转，进行割草作业；当割草过程中碰到硬质异物时，对输出轴运转造成阻碍，使输出轴转速迅速降低，并带动输入轴转速降低，从而导致离心盘上的折板所受离心力小于复位弹簧弹力，在复位弹簧弹力作用下，使折板向远离第一线圈转动，第一线圈上产生反向电流，当反向电流超过额定数值时，将反向电流输送到调节电磁铁，使调节电磁铁和固定磁铁相向端呈同名磁极，在磁极斥力作用下，由于输入轴轴向被限位，使输出轴向外侧移动，使输入轴端部的花键从键槽内滑出，动力中断，防止刀片对硬质杂物进行连续切割，造成碎刀，同时避免反向扭矩输送到输入轴，造成扭转形变，影响使用寿命。
14.进一步的，离心盘套设在输入轴外圈，检测组件还包括第二线圈，第二线圈位于安装槽内远离折板一侧，第二线圈和折板构成调节电路，调节电路和驱动器电连。
15.当调节电路上产生电流时，即折板离心速度过高，超过了正常工作转速，通过调节电路上的相对电流大小进行监测，从而控制驱动器对转子进行降速，降低空载功耗，提高割草使用时间。
16.进一步的，调节装置还包括辅冷组件，转子远离传动轴一端设有辅冷轴，壳体上设有传动槽，辅冷轴一端插入传动槽内，辅冷组件包括风扇和卡块，风扇输入端插入传动槽内，辅冷轴沿周向设有若干卡块，壳体上设有进风口，风扇朝向进风口，风扇上设有若干卡槽，卡块和卡槽间歇卡接。
17.通过辅冷组件进行辅助冷却，通过辅冷轴对转子进行支撑，当电机进行高速运转过程中时，转子转速较高，从而带动辅冷轴上的卡块进行离心，使卡块在离心力作用力沿辅冷轴进行定轴转动，卡块端部卡接在风扇的卡槽内，使辅冷轴通过卡块和风扇进行传动，提
高高速自冷性能，避免空载，同时通过风扇旋转过程中的空气阻力对转子进行降速，避免刀片运转过快影响割草性能。
18.作为优化，卡块一侧设有预紧弹簧，预紧弹簧相对于卡块位于转动行程后端。重新启动时，通过驱动器控制转子反转，使卡块从卡槽内脱离，并在预紧弹簧作用下复位，便于重新进行检测。
19.作为优化，风扇外侧设有罩壳，罩壳上设有若干风眼。通过罩壳上的风眼进行滤风，防止杂质进入工作腔内。
20.作为优化，调节装置还包括制动电磁铁，制动电磁铁和检测电路电连，制动电磁铁置于调节槽一侧；
21.固定磁铁下行时，制动电磁铁上端和固定磁铁相向端为同名磁极，制动电磁铁下端和固定磁铁相向端为异名磁极。检测电路和制动电磁铁的连接电路上设有二极管，通过二极管对正向电流进行截止，反向电流导通，当进行制动时，输出轴带动固定磁铁下行，制动电磁铁上端和固定磁铁相向端为同名磁极，通过磁极斥力使固定磁铁下行速度降低，当越过中间层时，制动电磁铁下端和固定磁铁相向端为异名磁极，在磁极吸力作用下，使固定磁铁远离制动电磁铁速度降低，从而进行二次制动，通过制动电磁铁对输出轴进行辅助降速，提高降速效率，减小刀片受损程度。
22.作为优化，驱动器和检测电路电连。当检测电路检测到反向电流时，控制驱动器对转子进行制动，降低空载消耗。
23.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明当割草过程中碰到硬质异物时，对输出轴运转造成阻碍，使输出轴转速迅速降低，根据输出轴扭力反馈，对工作环境进行实时检测；在复位弹簧弹力作用下，使折板向远离第一线圈转动，第一线圈上产生反向电流，当反向电流超过额定数值时，将反向电流输送到调节电磁铁，使调节电磁铁和固定磁铁相向端呈同名磁极，使输入轴端部的花键从键槽内滑出，动力中断，防止刀片对硬质杂物进行连续切割，造成碎刀，同时避免反向扭矩输送到输入轴，造成扭转形变，影响使用寿命；通过驱动器对输入轴进行电子制动，切断动力输出，通过制动电磁铁对输出轴进行辅助制动，降低惯性输出，通过双重制动提高电机使用寿命；当调节电路上产生电流时，即折板离心速度过高，超过了正常工作转速，通过调节电路上的相对电流大小进行监测，从而控制驱动器对转子进行降速，降低空载功耗，提高割草使用时间；当输出轴带动固定磁铁下行时，制动电磁铁上端和固定磁铁相向端为同名磁极，通过磁极斥力使固定磁铁下行速度降低，当越过中间层时，制动电磁铁下端和固定磁铁相向端为异名磁极，在磁极吸力作用下，使固定磁铁远离制动电磁铁速度降低，从而进行二次制动，通过制动电磁铁对输出轴进行辅助降速，通过双级制动，提高输出轴降速效率，减小刀片受损程度；通过末端风扇散热，提高高负荷状态下的散热性能。
附图说明
24.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
25.图1是本发明的总体结构示意图；
26.图2是本发明的动力传递示意图；
27.图3是图2视图的局部a放大视图；
28.图4是图3视图的h-h向剖视图；
29.图5是图3视图的l-l向剖视图；
30.图6是图2视图的局部b放大视图；
31.图中：1-机壳、11-端盖、111-检测腔、112-调节槽、12-壳体、121-工作腔、122-传动槽、2-动力装置、21-定子、22-转子、23-驱动器、24-传动轴、241-输入轴、242-输出轴、2421-截止槽、2422-键槽、25-辅冷轴、3-调节装置、31-检测组件、311-离心盘、3111-转槽、3112-安装槽、312-第一线圈、313-复位弹簧、314-折板、315-第二线圈、32-辅冷组件、321-风扇、3211-卡槽、322-卡块、323-预紧弹簧、33-调节电磁铁、34-固定磁铁、35-制动电磁铁、4-罩壳。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.本发明提供技术方案：
34.如图1～图6所示，一种附带启动保护的割草机用直流无刷电机，包括机壳1、动力装置2和调节装置3，机壳1和动力装置2连接，动力装置2和调节装置3传动连接，调节装置3和机壳1活动连接，机壳1包括壳体12，壳体12上设有工作腔121，动力装置2包括定子21和转子22，定子21和转子22分别置于工作腔121的外层和内层，转子22一端设有传动轴24。
35.机壳1为主要的安装基础，通过动力装置2进行动力输入，通过调节装置3动力调节，从而对割草机进行保护，防止刀片撞击到硬物后损坏，壳体12内的工作腔121提供主要的回转空间，定子21上设有若干绕组，定子21位于转子22外圈，通过定子21上的线圈绕组带动转子22转动，并通过传动轴24向外输出位移，从而带动割草机的刀片运转，进行割草作业。
36.进一步的，壳体12一侧设有端盖11，传动轴24一端穿过端盖11，动力装置2还包括驱动器23，驱动器23和壳体12紧固连接，驱动器23和定子21电连接，调节装置3和传动轴24传动连接，调节装置3包括检测组件31、调节电磁铁33和固定磁铁34，检测组件31包括离心盘311、第一线圈312、复位弹簧313和折板314，离心盘311套设在传动轴24外圈，离心盘311和传动轴24传动连接，端盖11上设有检测腔111，离心盘311置于检测腔111内，离心盘311上设有转槽3111，折板314和转槽3111转动连接，折板314一侧设有复位弹簧313，复位弹簧313远离折板314一端和转槽3111紧固连接，转槽3111远离复位弹簧313一侧设有安装槽3112，第一线圈312置于安装槽3112内，第一线圈312和折板314构成检测电路，折板314为磁铁材质，传动轴24包括输入轴241和输出轴242，输入轴241和输出轴242间歇传动连接，端盖11上设有调节槽112，输入轴241和输出轴242连接处位于调节槽112内，输入轴241一侧设有调节电磁铁33，输出轴242一侧设有固定磁铁34，调节电磁铁33和固定磁铁34相向布置，调节电磁铁33和检测电路电连。
37.通过驱动器23控制输出电压，从而控制转子22输出转速，工作腔121单侧开口设
置，通过端盖11进行封堵，传动轴24通过轴承支撑在端盖11上，通过检测组件31进行扭转力反馈检测，当传动轴24输出转矩受阻时，瞬时转速降低，离心盘311套设在传动轴24上，通过传动轴24转动，使离心盘311上的折板314在转槽3111内离心，在离心力作用下，使折板314克服复位弹簧313弹力转动，从而使折板314插入第一线圈312内，当刀片运行受阻时，传动轴24转速降低，折板314离心力减小，在复位弹簧313弹力作用下，使折板314反向转动，第一线圈312做切割磁感线运动，产生检测电流，通过检测电流改变调节电磁铁33的磁极磁性，使调节电磁铁33和固定磁铁34的相向端保持相吸或者相斥，通过传动带动输出轴242沿输入轴241移动，从而控制动力传输和中断，提高割草机运转安全性。
38.进一步的，输入轴241一端和转子22传动连接，输入轴241远离转子22一端设有花键，输出轴242上设有键槽2422，花键和键槽2422间歇接触，键槽2422靠近输入轴241一侧设有截止槽2421；
39.传动时：固定磁铁34和调节电磁铁33相向端为异名磁极，输入轴241的花键插入键槽2422内，输入轴241和输出轴242传动连接；
40.截止时：固定磁铁34和调节电磁铁33相向端为同名磁极，输入轴241的花键插入截止槽2421内，输入轴241和输出轴242滑动连接。
41.当电机起动时，通过转子22输出转矩，从而带动输入轴241转动，输入轴241带动离心盘311上的折板314进行离心，折板314朝第一线圈312转动，产生正向电流，第一线圈312和调节电磁铁33导通，调节电磁铁33和固定磁铁34相向端为异名磁极，在磁极吸力作用下，固定磁铁34带动输出轴242向输入轴移动，从而使输入轴241上的花键插入输出轴242的键槽2422内，通过键槽2422进行卡接，使输入轴241带动输出轴242转动，从而带动外部刀片运转，进行割草作业；当割草过程中碰到硬质异物时，对输出轴242运转造成阻碍，使输出轴242转速迅速降低，并带动输入轴241转速降低，从而导致离心盘311上的折板314所受离心力小于复位弹簧313弹力，在复位弹簧弹力作用下，使折板314向远离第一线圈312转动，第一线圈312上产生反向电流，当反向电流超过额定数值时，将反向电流输送到调节电磁铁33，使调节电磁铁33和固定磁铁34相向端呈同名磁极，在磁极斥力作用下，由于输入轴241轴向被限位，使输出轴242向外侧移动，使输入轴241端部的花键从键槽2422内滑出，动力中断，防止刀片对硬质杂物进行连续切割，造成碎刀，同时避免反向扭矩输送到输入轴241，造成扭转形变，影响使用寿命。
42.进一步的，离心盘311套设在输入轴241外圈，检测组件31还包括第二线圈315，第二线圈315位于安装槽3112内远离折板314一侧，第二线圈315和折板314构成调节电路，调节电路和驱动器23电连。
43.当调节电路上产生电流时，即折板314离心速度过高，超过了正常工作转速，通过调节电路上的相对电流大小进行监测，从而控制驱动器23对转子22进行降速，降低空载功耗，提高割草使用时间。
44.进一步的，调节装置3还包括辅冷组件32，转子22远离传动轴24一端设有辅冷轴25，壳体12上设有传动槽122，辅冷轴25一端插入传动槽122内，辅冷组件32包括风扇321和卡块322，风扇321输入端插入传动槽122内，辅冷轴25沿周向设有若干卡块322，壳体12上设有进风口，风扇321朝向进风口，风扇321上设有若干卡槽3211，卡块322和卡槽3211间歇卡接。
45.通过辅冷组件32进行辅助冷却，通过辅冷轴25对转子22进行支撑，当电机进行高速运转过程中时，转子22转速较高，从而带动辅冷轴25上的卡块322进行离心，使卡块322在离心力作用力沿辅冷轴25进行定轴转动，卡块322端部卡接在风扇的卡槽3211内，使辅冷轴25通过卡块322和风扇321进行传动，提高高速自冷性能，避免空载，同时通过风扇321旋转过程中的空气阻力对转子22进行降速，避免刀片运转过快影响割草性能。
46.作为优化，卡块322一侧设有预紧弹簧323，预紧弹簧323相对于卡块322位于转动行程后端。重新启动时，通过驱动器23控制转子22反转，使卡块322从卡槽3211内脱离，并在预紧弹簧323作用下复位，便于重新进行检测。
47.作为优化，风扇321外侧设有罩壳4，罩壳4上设有若干风眼。通过罩壳4上的风眼进行滤风，防止杂质进入工作腔121内。
48.作为优化，调节装置3还包括制动电磁铁35，制动电磁铁35和检测电路电连，制动电磁铁35置于调节槽112一侧；
49.固定磁铁34下行时，制动电磁铁35上端和固定磁铁34相向端为同名磁极，制动电磁铁35下端和固定磁铁34相向端为异名磁极。检测电路和制动电磁铁35的连接电路上设有二极管，通过二极管对正向电流进行截止，反向电流导通，当进行制动时，输出轴242带动固定磁铁34下行，制动电磁铁35上端和固定磁铁34相向端为同名磁极，通过磁极斥力使固定磁铁34下行速度降低，当越过中间层时，制动电磁铁35下端和固定磁铁34相向端为异名磁极，在磁极吸力作用下，使固定磁铁34远离制动电磁铁35速度降低，从而进行二次制动，通过制动电磁铁35对输出轴242进行辅助降速，提高降速效率，减小刀片受损程度。
50.作为优化，驱动器23和检测电路电连。当检测电路检测到反向电流时，控制驱动器23对转子22进行制动，降低空载消耗。
51.本发明的工作原理：当电机起动时，输入轴241带动离心盘311上的折板314进行离心，折板314朝第一线圈312转动，产生正向电流，第一线圈312和调节电磁铁33导通，在磁极吸力作用下，固定磁铁34带动输出轴242向输入轴移动，从而使输入轴241上的花键插入输出轴242的键槽2422内，使输入轴241带动输出轴242转动，当割草过程中碰到硬质异物时，对输出轴242运转造成阻碍，使输出轴242转速迅速降低，并带动输入轴241转速降低，从而导致离心盘311上的折板314所受离心力小于复位弹簧313弹力，在复位弹簧弹力作用下，使折板314向远离第一线圈312转动，第一线圈312上产生反向电流，当反向电流超过额定数值时，将反向电流输送到调节电磁铁33，使调节电磁铁33和固定磁铁34相向端呈同名磁极，在磁极斥力作用下，由于输入轴241轴向被限位，使输出轴242向外侧移动，使输入轴241端部的花键从键槽2422内滑出，动力中断，从而进行动力自动切换；当调节电路上产生电流时，即折板314离心速度过高，超过了正常工作转速，通过调节电路上的相对电流大小进行监测，从而控制驱动器23对转子22进行降速；固定磁铁34下行时，制动电磁铁35上端和固定磁铁34相向端为同名磁极，制动电磁铁35下端和固定磁铁34相向端为异名磁极。检测电路和制动电磁铁35的连接电路上设有二极管，通过二极管对正向电流进行截止，反向电流导通，当进行制动时，输出轴242带动固定磁铁34下行，制动电磁铁35上端和固定磁铁34相向端为同名磁极，通过磁极斥力使固定磁铁34下行速度降低，当越过中间层时，制动电磁铁35下端和固定磁铁34相向端为异名磁极，在磁极吸力作用下，使固定磁铁34远离制动电磁铁35速度降低，从而进行二次制动，通过制动电磁铁35对输出轴242进行辅助降速，提高降速效率，
减小刀片受损程度。
52.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
53.最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。