一種自驅式閉環步進電機的製作方法
2023-12-09 06:12:46 1
專利名稱：一種自驅式閉環步進電機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自驅式閉環步進電機。該實用新型主要應用於機電一體化的運動控制系統、數控系統、機器人控制系統等領域，尤其適用於需要考慮電機及驅動的安裝空間的場合。
背景技術：
自動化控制領域應用的步進電機普遍是採用運動控制器(運動控制卡)+步進電機驅動器+步進電機的控制方式，驅動器對控制器發出的控制信號進行放大從而驅動步進電機運動。這種控制方式存在一些缺點，電機與驅動器之間沒有反饋，容易出現失步，產生位置偏差，接線多、佔用空間大，不能滿足現代工控技術日益集成化、小型化和高精度的發展要求。
發明內容本實用新型的目的在於克服現有技術缺陷，提供一種新型步進電機。該電機集成傳統的步進電機驅動器、步進電機、編碼器等為一體，並採用高性能晶片模塊化設計。步進電機根據驅動器指令運動的同時通過編碼器反饋電機位置速度等信號給驅動器，實現閉環控制。為達到上述目的，本實用新型所採用的技術方案為一種自驅式閉環步進電機包括步進電機、位置反饋裝置、步進電機驅動單元、全閉環控制單元和通訊單元。所述的步進電機，可為2相步進電機、3相步進電機、5相步進電機；所述的步進電機定子上繞有的線圈直接與電路板上的驅動單元連接；所述的位置反饋裝置，可採用增量式編碼器、絕對式編碼器、磁感應編碼器等；所述的驅動單元，包括MOS管或IGBT驅動模塊、電流採樣電路；所述的全閉環位置控制單元，包括位置檢測電路、中央控制單元、全閉環算法軟體；所述的通訊單元，包括串口、乙太網、PowerLink、EtherCat現場總線等。將所述的位置反饋裝置、步進電機驅動單元、全閉環控制單元和通訊單元採用高集成度電路一體化設計，集成在一絕緣外殼內，該外殼與步進電機機身尾部機械固定連接。所述的通訊單元與外部全部採用接線端子連接，端子設於驅動反饋裝置外殼上面。為了增加電機的散熱性能，本實用新型還包括在所述的絕緣外殼上設置散熱齒。本實用新型採用了以上的一體化設計技術，與現有技術相比，使得自驅式閉環步進電機具有以下優點1.步進電機採用閉環控制，避免了失步現象，很好的控制了電機的運行精度。2.電路採用高集成度一體化設計，使得產品的尺寸變小，內部結構緊湊，更好的提高了電機的整體性能。[0017]3.採用高集成化設計，大大簡化了電路，減少了配線從而節約成本，與外部連接全部採用連接端子連接，使得安裝拆卸方便，結構緊湊可靠。4.採用一體化設計的步進電機，用戶選型方便，無需匹配電機和驅動器，節約開發時間。5.維修維護方便，無需診斷驅動器、電機之間的故障問題，只需更換電機，大大節約了人力。
圖1為本實用新型的優選實施例的結構示意圖圖2為本實用新型的控制框圖
具體實施方式
以下結合附圖和優選實施例對本實用新型做進一步說明。如圖1、2所示的一種自驅式閉環步進電機包括步進電機1、位置反饋裝置5、步進電機驅動單元對、全閉環控制單元22、和通訊單元20構成，所述的驅動單元M、全閉環控制單元22、通訊單元20採用高集成度電路設計集成在一塊電路板7上，所述的位置反饋裝置5、步進電機驅動單元對、全閉環控制單元22和通訊單元20設置在一絕緣外殼4內，該絕緣外殼4與步進電機1機身尾部採用螺釘12連接。所述的步進電機1上具有定子2，定子2上繞有線圈3，線圈3直接與電路板7上的驅動單元M連接。所述的位置反饋裝置，可採用增量式編碼器、絕對式編碼器、磁感應編碼器等，包括光電碼盤17、光電檢測裝置8。所述的驅動單元M，包括MOS管或IGBT驅動模塊23、電流採樣電路25 ；所述的全閉環位置控制單元22，包括位置檢測電路26、中央控制單元21、全閉環算法軟體；所述的通訊單元20，採用串口、乙太網、PowerLink或KherCat現場總線等。將所述的通訊單元20與上位機連接的網絡接口端子14、1/0接口端子16、電源接口端子15、狀態顯示燈13設置在絕緣外殼4上，為了增加電機的散熱性能，所述的絕緣外殼上還設置有散熱齒10。在所述的步進電機1尾端面上加工四個螺釘孔19，用於固定連接鋼板18，將所述電路板7與光電檢測裝置8通過沿圓周成60°角方向的螺柱6連接在所述連接鋼板18上。 位置反饋裝置5的光電碼盤17安裝在電機軸伸9上，可與電機軸伸9同步旋轉，從而能夠反饋步進電機1的速度、位置信息。本實用新型的工作原理自驅式閉環步進電機主迴路採用直流供電，由IGBT功率驅動模塊23實現從直流到交流的逆變，為步進電機1中定子2上繞有的線圈3提供所需要的交流電；上位機通過通訊單元20發送脈衝、方向、使能等指令，全閉環控制單元22對控制信號進行處理並通過驅動單元M驅動放大後驅動步進電機1運動；反饋單元5上的光電碼盤17安裝在步進電機1軸伸9上，與步進電機1同時轉動，光電檢測裝置8接收步進電機 1轉動信號並將其轉化為位置、速度信息，通過排線11反饋給位置檢測電路26，同時電流採
4樣電路25對步進電機1的線圈電流進行採樣，中央控制單元21根據位置檢測電路沈與電流採樣電路25反饋數據，通過全閉環控制算法對步進電機位置、電流進行實時調整從而完成了閉環控制。
權利要求1.一種自驅式閉環步進電機，其特徵在於，所述自驅式閉環步進電機包括步進電機、 位置反饋裝置、驅動單元、全閉環控制單元和通訊單元，所述位置反饋裝置、驅動單元、全閉環控制單元和通訊單元集成在一絕緣外殼內，該外殼與步進電機機身尾部機械固定連接。
2.如權利要求1所述自驅式閉環步進電機，其特徵在於，所述的位置反饋裝置為增量式編碼器或絕對式編碼器或磁感應編碼器。
3.如權利要求1所述自驅式閉環步進電機，其特徵在於，所述驅動單元包括:M0S管或 IGBT驅動模塊、電流採樣電路。
4.如權利要求1所述自驅式閉環步進電機，其特徵在於，所述全閉環控制單元包括位置檢測電路、中央控制單元、全閉環算法軟體。
5.如權利要求1所述自驅式閉環步進電機，其特徵在於，所述通訊單元採用串口通訊或乙太網通訊或PowerLink通訊或KherCat總線方式通訊。
6.如權利要求1所述自驅式閉環步進電機，其特徵在於，所述通訊單元與外部連接採用接線端子連接，接線端子設於所述絕緣外殼上面。
7.如權利要求1所述自驅式閉環步進電機，其特徵在於，所述絕緣外殼上設置有散熱齒。
8.如權利要求1所述自驅式閉環步進電機，其特徵在於，所述步進電機定子上繞有線圈，線圈直接與驅動單元電氣連接。
專利摘要本實用新型涉及一種自驅式閉環步進電機，包括步進電機、位置反饋裝置、驅動單元、全閉環控制單元和通訊單元，所述位置反饋裝置、驅動單元、全閉環控制單元和通訊單元集成在一絕緣外殼內，該外殼與步進電機機身尾部機械固定連接，所述絕緣外殼上設置有散熱齒。採用本實用新型的一體化設計方法使得步進電機集成度大為提高、電路簡化、接線簡單、結構緊湊體積小、降低了生產維護成本。步進電機在同樣工作條件下，具備了位置閉環控制功能，即時補償位置偏差量，提高了運動控制精度不會產生失步現象。
文檔編號H02P8/12GK202231660SQ20112037704
公開日2012年5月23日 申請日期2011年9月24日 優先權日2011年9月24日
發明者曾逸, 符豔君 申請人:深圳眾為興技術股份有限公司