[實(shí)用新型]無(wú)變壓器的超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200720116270.4
• 申請(qǐng)日: 2007-05-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201041991Y
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曲建俊;王志峰;鄧靜;郝峰;董琳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02N2/00
• 分類(lèi)號(hào): H02N2/00;H02N2/14
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 王吉東

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及到超聲電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器。

背景技術(shù)

超聲波電機(jī)是近二十年來(lái)出現(xiàn)的一種全新概念的驅(qū)動(dòng)裝置，和傳統(tǒng)的電磁電機(jī)相比，具有慣性小、不受磁場(chǎng)影響、運(yùn)轉(zhuǎn)寧?kù)o、低速大扭矩、可直接帶動(dòng)負(fù)載、斷電自鎖、運(yùn)動(dòng)形式靈活多樣等特點(diǎn)。超聲波電機(jī)需要至少兩路相位相差90°的高頻高壓信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)。目前，超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)器大致分兩大類(lèi)：一類(lèi)是利用開(kāi)關(guān)逆變技術(shù)(參見(jiàn)附圖12)，采用變壓器升壓，這種措施在國(guó)內(nèi)使用比較普遍，但體積笨重，并且不同型號(hào)電機(jī)需要匹配不同型號(hào)的電源(如中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?2138534.3的公開(kāi)文獻(xiàn))，通用性不好；另一類(lèi)是采用直接數(shù)字合成信號(hào)波形(參見(jiàn)附圖13)，這種措施雖實(shí)現(xiàn)了調(diào)頻、調(diào)相和調(diào)幅的調(diào)節(jié)，激勵(lì)信號(hào)理想，但信號(hào)的產(chǎn)生采用了昂貴的DSP和DDS芯片，不僅大材小用、電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且價(jià)格昂貴(如中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?3112679.0的公開(kāi)文獻(xiàn))。國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)器大都不具備同時(shí)調(diào)節(jié)頻率、調(diào)節(jié)相位差、調(diào)節(jié)輸出電壓峰峰值以及調(diào)節(jié)輸出驅(qū)動(dòng)波形占空比的功能，這使驅(qū)動(dòng)電源的應(yīng)用領(lǐng)域受到很大的限制。而且現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)器均采用變壓器升壓，體積較大，不利于設(shè)備的小型化。隨著機(jī)械微電子的快速發(fā)展對(duì)微型電機(jī)的需求越來(lái)越多，經(jīng)常需要小于1cm³的微馬達(dá)，由于超聲波電機(jī)的尺寸不受限制，在小型電機(jī)領(lǐng)域內(nèi)更有發(fā)展前景。這使得研制小尺寸超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)電源成為一種必然。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了解決超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)器需要變壓器驅(qū)動(dòng)而帶來(lái)了體積大、適應(yīng)性差和成本高的問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種更適用于小型超聲電機(jī)的體積小、適應(yīng)性強(qiáng)、成本低的無(wú)變壓器的超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。

無(wú)變壓器的超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，它包括單片機(jī)脈沖信號(hào)發(fā)生電路、直流升壓電路、多路隔離驅(qū)動(dòng)電路和多路橋式斬波電路，所述單片機(jī)脈沖信號(hào)發(fā)生電路的含有相同頻率、占空比和相位差的多路脈沖信號(hào)輸出端分別與多路隔離驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入端連接，每路隔離驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸出端與每路橋式斬波電路的控制信號(hào)輸入端連接，每路橋式斬波電路的兩個(gè)電源端并聯(lián)在直流升壓電路的直流驅(qū)動(dòng)電壓輸出端Vout和電源地之間，每路橋式斬波電路輸出超聲波電機(jī)的一路脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)。

本實(shí)用新型的無(wú)變壓器的超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)有：(一)、采用直流升壓電路提供超聲波電機(jī)需要的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的峰峰值電壓，可調(diào)整范圍寬、輸出電壓穩(wěn)定、帶載能力強(qiáng)；(二)、采用單片機(jī)軟件控制輸出斬波用的數(shù)字脈沖信號(hào)，能夠靈活調(diào)整輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的頻率、占空比和相位差等參數(shù)；(三)、每路驅(qū)動(dòng)信號(hào)產(chǎn)生電路都是獨(dú)立的，不但能夠根據(jù)實(shí)際需要的驅(qū)動(dòng)信號(hào)的路數(shù)進(jìn)行硬件靈活匹配，易于形成系列化產(chǎn)品，還方便維護(hù)與維修；(四)、電路結(jié)構(gòu)模塊化，方便批量生產(chǎn)；(四)、體積小、成本低。可以應(yīng)用于超聲波電機(jī)的科研院所以及超聲波電機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域，也可應(yīng)用于超聲波發(fā)生器領(lǐng)域。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型的整體電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖2、圖3是具體實(shí)施方式二所述的直流升壓電路1的電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是具體實(shí)施方式三中所述的隔離驅(qū)動(dòng)電路3和橋式斬波電路4的電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是具體實(shí)施方式四所述的整體電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是具體實(shí)施方式五中所述的整體電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖7是具體實(shí)施方式五中所述的可編程晶振電路8的電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖8是具體實(shí)施方式七中所述的整體電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖9是具體實(shí)施方式七所述的整體電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖10是具體實(shí)施方式七所述的電壓采樣電路9的電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖11、圖12是現(xiàn)有兩種超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：參見(jiàn)圖1說(shuō)明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式無(wú)變壓器的超聲波電機(jī)驅(qū)動(dòng)器由單片機(jī)脈沖信號(hào)發(fā)生電路2、直流升壓電路1、多路隔離驅(qū)動(dòng)電路3和多路橋式斬波電路4組成，所述單片機(jī)脈沖信號(hào)發(fā)生電路2的含有相同頻率、占空比和相位差的多路脈沖信號(hào)輸出端分別與多路隔離驅(qū)動(dòng)電路3的信號(hào)輸入端連接，每路隔離驅(qū)動(dòng)電路3的信號(hào)輸出端與每路橋式斬波電路4的控制信號(hào)輸入端連接，每路橋式斬波電路4的兩個(gè)電源端并聯(lián)在直流升壓電路1的直流驅(qū)動(dòng)電壓輸出端Vout和電源地之間，每路橋式斬波電路4輸出超聲波電機(jī)的一路脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)。