[發明專利]一種三自由度運動永磁球形步進電動機電流控制裝置

有效

• 申請號: 201710485612.8
• 申請日: 2017-06-23
• 公開（公告）號: CN107276468B
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 陸寅;王群京;李紳;過希文
• 申請（專利權）人: 安徽大學
• 主分類號: H02P8/12
• 分類號: H02P8/12;H02P8/36
• 代理公司: 南京源古知識產權代理事務所(普通合伙) 32300
• 代理人: 吳麗娜

本發明涉及一種三自由度運動永磁球形步進電動機電流控制裝置，包括主控站、控制模塊、驅動模塊、位置檢測模塊，所述主控站由PC機構成，與控制模塊連接，所述控制模塊包括微處理器，通過數據總線與驅動模塊連接，所述驅動模塊包括逆變電路、驅動電路、過電流保護電路以及電流采樣電路，驅動模塊的輸出端分別與永磁球形步進電動機的24個定子線圈連接，所述位置檢測模塊通過位置信號通訊總線與控制模塊相連。本發明能夠輸出大功率、高精度的驅動電流，具有結構簡單、響應快、控制效率高等優點。

技術領域

本發明涉及特種電機控制領域，尤其涉及一種三自由度運動永磁球形步進電動機電流控制裝置。

背景技術

隨著中小型電機產品結構的調整和優化，特種專用電機已然成為電機行業發展的重點。三自由度永磁球形電機作為一種新穎的特種電機，在多自由度運動場合有其無法比擬的優勢。與此同時，不同的球形電機的結構、定子線圈和轉子磁極的分布，為球形電機的通電控制帶來了新的難題。

永磁球形步進電動機定子線圈數量多，并且每個線圈需要單獨的通電控制，傳統電機的控制裝置對于永磁球形步進電動機已不再適用。目前，業內需要開發出一款能夠實時在線控制、電流域量大、控制精度高且具有多路輸出的電流控制裝置，從而驅動球形電機實現三維空間中多自由度的運動。

發明內容

為了解決上述技術問題，提供一種能夠實時在線控制，且具有輸出24路電流大小極性可控、電流域量大、精度高、結構簡單、便于維護的永磁球形步進電機電流控制裝置，本發明提供以下技術方案:

一種三自由度運動永磁球形步進電動機電流控制裝置，包括主控站、控制模塊、驅動模塊、位置檢測模塊；所述主控站由PC機構成，與控制模塊連接，所述控制模塊包括微處理器，通過數據總線與驅動模塊的輸入端連接；所述驅動模塊的輸出端分別與永磁球形步進電動機的24個定子線圈連接，所述位置檢測模塊輸入端與永磁球形步進電動機連接、輸出端通過位置信號通訊總線與控制模塊相連。

所述主控站由PC機構成，一方面負責輸入的給定、接收由所述控制模塊反饋回來的位置信號和電流采樣信號，另一方面通過相應的控制算法，實時計算出對應定子線圈通電電流，發送給控制模塊的微處理器。

進一步的，所述驅動模塊包括逆變電路、驅動電路、過電流保護電路以及電流采樣電路，所述逆變電路的輸入端與控制模塊相連，所述驅動電路的輸入端與逆變電路相連，所述逆變電路輸出端與永磁球形步進電動機相連，所述電流采樣電路與逆變電路輸出端相連，所述過電流保護電路與電流采樣電路相連。

進一步的，所述控制模塊包括微處理器和通訊單元，所述微處理器通過通訊單元與主控站連接。一方面負責接收所述主控站發來的控制信號，并通過數據總線發送給所述驅動模塊，另一方面接受位置檢測模塊采集的電機位置信號和驅動模塊的電流采樣信號，反饋給主控站。

本發明的有益效果在于：能夠通過主控站將控制模塊反饋的電流采樣信號和位置反饋信號進行實時地運算處理，實現電流和位置的雙閉環控制；且具有電流采樣和過電流保護功能，不僅保護電流控制裝置，而且防止電機被燒壞；結構簡單、性能穩定，具有電流域量大、精度高，電流大小極性可控的優點。

附圖說明

圖1、本發明的結構框圖。

圖2、本發明的驅動模塊與主控模塊、永磁球形步進電動機的連接結構示意圖。

圖3、本發明的一種實施例的主控站中電流控制系統控制界面圖。

具體實施方式