[實用新型]一種微小型無刷直流電機集成化驅動器

有效

• 申請號: 201921433728.8
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN210518029U
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發明（設計）人: 孫思嫻;劉志軍;饒國希;劉偉奇;李燕;何雨楓;韓繼文;黃葵
• 申請（專利權）人: 北京精密機電控制設備研究所
• 主分類號: H02K11/33
• 分類號: H02K11/33;H02P6/00;H05K1/18;H05K1/14
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 王衛軍

一種微小型無刷直流電機集成化驅動器，屬于機電伺服系統技術領域。本實用新型采用小型化電氣方案，控制電、驅動電和功率電采用非隔離式供電，采用非隔離式電源轉換芯片，避免隔離器件的引入造成驅動器體積增大，通過電磁兼容設計，最大程度地降低功率電、驅動電和控制電之間的電磁干擾；并采用集成化驅動方案，以AMT49413芯片為基礎展開驅動電路部分硬件設計，利用芯片本身資源完成電機HALL信號采集，電機換向控制和閉環控制；同時采用雙層板對插結構，將控制、驅動部分電路集中于上層板，功率電路集中于下層板，根據功率板母線進線方式對控制驅動板的布局和形狀進行設計，減小兩板對插高度。

技術領域

本實用新型涉及一種微小型無刷直流電機集成化驅動器，屬于機電伺服系統技術領域。

背景技術

隨著機器人技術的快速發展和成熟，小型化、低成本成為其未來發展的主要趨勢，這對機器人關節的體積和成本都提出了越來越高的要求。無刷直流電機以其結構簡單、功率密度大、效率高和調速性能好等特點在機器人關節上得到了廣泛應用。無刷直流電機驅動器作為機器人關節的主要組成部分，其體積和成本成為限制機器人技術發展的關鍵因素。

實用新型內容

本實用新型解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種微小型無刷直流電機集成化驅動器，能夠有效減小機器人關節的體積和重量，降低研發和產品成本，縮短研發周期。

本實用新型的技術解決方案是：一種微小型無刷直流電機集成化驅動器，包括電源模塊，接口轉換模塊，接收上位機指令、電機位置信號、驅動器溫度信號和母線電流信號、輸出驅動電路速度指令的MCU主控模塊，接收驅動電路速度指令、溫度采樣信號和無刷直流電機HALL信號、輸出驅動信號的集成化驅動模塊，以及用于控制無刷直流電機的轉矩、轉速和位置的功率模塊；

所述電源模塊的輸入端為輸入電壓，輸出端與驅動電設備和控制電設備連接，分別向驅動電設備和控制電設備提供驅動電壓和控制電壓；所述驅動電設備包括集成化驅動模塊，所述控制電設備包括MCU主控模塊、接口轉換模塊；所述功率模塊與輸入電壓連接；所述MCU主控模塊的輸入端通過接口轉換模塊與上位機、工控機和位置傳感器連接，輸出端與集成化驅動模塊的第一輸入端連接；所述集成化驅動模塊的第二輸入端與功率模塊的第一輸出端連接，輸出端與功率模塊的輸入端連接；所述功率模塊的第二輸出端與無刷直流電機連接。

進一步地，包括上層板和下層板，所述控制電設備和驅動電設備位于上層板，功率電設備位于下層板，根據母線進線方式確定控制電設備、驅動電設備和功率電設備的布局和形狀，減小兩板對插高度。

進一步地，所述接口轉換模塊包括用于與不同源設備進行通信的信息交換電路。

進一步地，所述信息交換電路包括用于與上位機進行通信的CAN總線接口電路、絕對式編碼器的SSI接口電路、增量式編碼器接口電路、用于實現MCU主控模塊代碼燒寫的USB轉UART協議轉換電路。

進一步地，所述集成化驅動模塊的驅動芯片為AMT49413。

進一步地，驅動芯片AMT49413內部集成用于采集母線電流的信號調理電路。

進一步地，所述驅動芯片AMT49413的驅動電壓由輸入電壓經電源模塊的BNX026H01L芯片隔離得到的V_BAT+提供，控制電設備使用的控制電壓由驅動芯片AMT49413內部集成的電壓調節器轉換生成。

進一步地，所述電源模塊還包括電源轉換芯片TPS79333和電源轉換芯片TPS54560；所述電源轉換芯片的輸入端與TPS79333通過USB與外部+5V電源連接，輸出端與電源轉換芯片TPS54560的輸出端連接；所述電源轉換芯片TPS54560的輸入端通過BNX026H01L芯片與輸入電壓連接，所述驅動芯片AMT49413的輸入端與BNX026H01L芯片的輸出端和電源轉換芯片TPS54560的輸入端連接。