本發(fā)明涉及一種帶有控制器的電動機(jī)，尤其是一種用于精確位置控制的控制用電動機(jī)。

背景技術(shù)：

電動機(jī)在工業(yè)領(lǐng)域中使用非常廣泛，因此，電動機(jī)的控制系統(tǒng)也被廣泛關(guān)注。電動機(jī)的種類非常多，根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，可以把電動機(jī)分為異步電動機(jī)、同步電動機(jī)；交流電動機(jī)、直流電動機(jī)等。目前的電動機(jī)一般采用線纜方式將位置信息傳輸?shù)娇刂破鞯腸pu，但通信過程中易受電磁噪聲干擾導(dǎo)致信息錯誤，并且存在通信的滯后性，不能實時反映當(dāng)前電動機(jī)轉(zhuǎn)子的位置信息，從而影響到整個系統(tǒng)的控制效果。并且傳統(tǒng)的電動機(jī)設(shè)計追求的是對單一目標(biāo)的完成和實現(xiàn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，本發(fā)明提出了一種帶有控制器的電動機(jī)，成本低，系統(tǒng)的可靠性高，系統(tǒng)響應(yīng)速度快。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種電動機(jī)，包括電動機(jī)本體、控制器和傳感器；所述傳感器用于感測電動機(jī)軸的轉(zhuǎn)動，并將感測到的代表電動機(jī)軸位置的信息傳輸給控制器，通過控制器的處理，實現(xiàn)對電動機(jī)的精確控制；所述控制器包括外殼和控制模塊；所述控制模塊中的數(shù)據(jù)處理單元包括機(jī)械環(huán)控制子單元、電流環(huán)控制子單元、pwm控制信號產(chǎn)生子單元和傳感器信號處理子單元；所述傳感器信號處理子單元接收所述傳感器輸出的代表電動機(jī)角度的信息，并輸出給所述的機(jī)械環(huán)控制子單元；所述傳感器信號處理子單元還接收所述電流傳感器的檢測到的電流信號，經(jīng)過a/d采樣后輸出給所述的電流環(huán)控制子單元；所述機(jī)械環(huán)控制子單元根據(jù)接收到的指令信號和電動機(jī)軸的轉(zhuǎn)動角度，經(jīng)過運(yùn)算得到電流指令，并輸出給所述的電流環(huán)控制子單元；所述電流環(huán)控制子單元根據(jù)接收到的電流指令的電流傳感器輸出的電流信號，經(jīng)過運(yùn)算得到三相電壓的占空比控制信號，并輸出給所述的pwm控制信號產(chǎn)生子單元；所述pwm控制信號產(chǎn)生子單元根據(jù)接收到的三相電壓的占空比控制信號，生成具有一定順序的六路pwm信號，分別作用于所述控制模塊中的電動機(jī)驅(qū)動單元；所述電動機(jī)本體和控制器一體化設(shè)置；所述外殼將控制模塊罩在外殼內(nèi)，并通過連接件與電動機(jī)固定在一起；所述傳感器包括磁鋼環(huán)、導(dǎo)磁環(huán)和磁感應(yīng)元件，其中；所述磁鋼環(huán)固定在電動機(jī)軸上；所述導(dǎo)磁環(huán)固定在一骨架、并通過該骨架固定在電動機(jī)或控制器上；所述導(dǎo)磁環(huán)由兩段或多段同半徑的弧段構(gòu)成，相鄰兩弧段留有縫隙；所述磁感應(yīng)元件置于該縫隙內(nèi)，當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)動時；所述磁鋼環(huán)和所述導(dǎo)磁環(huán)發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)動；所述磁感應(yīng)元件將感測到的磁信號轉(zhuǎn)換為電壓信號；所述傳感器設(shè)于外殼內(nèi)，并位于電動機(jī)和控制模塊之間或者位于控制模塊之后；所述的電動機(jī)還包括風(fēng)扇，用于對電動機(jī)及控制器進(jìn)行散熱；所述風(fēng)扇位于風(fēng)扇罩內(nèi)，并置于遠(yuǎn)離電動機(jī)的外殼的最外端部或位于電動機(jī)、控制模塊和傳感器中任何兩個部件之間；所述控制模塊還包括電動機(jī)驅(qū)動單元和電流傳感器；所述數(shù)據(jù)處理單元接收輸入的指令信號、電流傳感器采集的電動機(jī)輸入電流信號和傳感器輸出的代表電動機(jī)位置的信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，輸出控制信號給所述的電動機(jī)驅(qū)動單元；所述電動機(jī)驅(qū)動單元根據(jù)所述的控制信號輸出合適的電壓給電動機(jī)，從而實現(xiàn)對電動機(jī)的精確控制；所述電動機(jī)驅(qū)動單元包括六個功率開關(guān)管；所述開關(guān)管每兩個串聯(lián)成一組，三組并聯(lián)連接在直流供電線路之間，每一開關(guān)管的控制端受pwm控制信號產(chǎn)生子單元輸出的pwm信號的控制，每一組中的兩個開關(guān)管分時導(dǎo)通。

本發(fā)明提供了一種帶有控制器的電動機(jī)，本發(fā)明中使用的控制器使得電動機(jī)與傳感器的匹配靈活，并且，在使控制精度、系統(tǒng)響應(yīng)速度、可靠性大大提高的同時，又降低了生產(chǎn)成本，因此提高了本發(fā)明中所述電動機(jī)的性價比。

附圖說明

圖1是本發(fā)明安裝有風(fēng)扇的電動機(jī)的分解圖。

圖2是本發(fā)明未安裝風(fēng)扇的電動機(jī)的分解圖。

圖3是本發(fā)明的傳感器安裝于軸上的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖4是本發(fā)明的傳感器的立體分解圖。

圖5是本發(fā)明的傳感器安裝于軸上的立體圖。

圖6是本發(fā)明的傳感器安裝于軸上的另一立體圖。

圖7是磁鋼環(huán)安裝于軸上的立體圖。

圖8是導(dǎo)磁環(huán)安裝于骨架上的立體圖。

具體實施方式

以下對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說明。本發(fā)明的電動機(jī)包括電動機(jī)本體401、控制器和磁電式傳感器。控制器包括控制器外殼407和控制模塊402。傳感器用于感測電動機(jī)軸的轉(zhuǎn)動，并將感測到的電壓信號傳輸給控制器，通過控制器的處理，獲得電動機(jī)軸轉(zhuǎn)動的角度或位置，進(jìn)而實現(xiàn)對電動機(jī)的精確控制。本發(fā)明中的電動機(jī)本體和控制器可以一體化設(shè)置，通過一體化設(shè)置，縮短了磁電式傳感器信號的傳輸路徑，降低了信號干擾，因此，提高了控制的可靠性。

本發(fā)明的電動機(jī)還可以安裝有風(fēng)扇408，用于對電動機(jī)及控制器進(jìn)行散熱。風(fēng)扇408位于風(fēng)扇罩409內(nèi)，并置于遠(yuǎn)離電動機(jī)的外殼的最外端部或位于電動機(jī)本體401、控制模塊402和傳感器中任何兩個部件之間。控制器包括控制器外殼407和控制模塊402，控制器外殼407將控制模塊402罩在其內(nèi)，并通過連接件與電動機(jī)本體401固定在一起。電動機(jī)系統(tǒng)由伺服控制器、電動機(jī)和編碼器組成?？刂颇K包括數(shù)據(jù)處理單元、電動機(jī)驅(qū)動單元和電流傳感器；所述數(shù)據(jù)處理單元為mcu；所述電動機(jī)驅(qū)動單元為ipm模塊。mcu接收輸入的指令信號、電流傳感器采集的電動機(jī)輸入電流信號和傳感器輸出的電壓信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，輸出pwm信號給ipm，ipm根據(jù)pwm信號輸出三相電壓給電動機(jī)，從而實現(xiàn)對電動機(jī)的精確控制。整個系統(tǒng)是一個閉環(huán)的控制系統(tǒng)，控制周期短(一個控制周期只有幾十個微秒)，響應(yīng)快，精度高。傳感器的信號處理電路位于該傳感器中，控制器只需通過同步通訊接口接收該傳感器的信號即可。在mcu的內(nèi)部有cpu、a/d、同步通訊口和pwm信號產(chǎn)生模塊等，a/d將電流傳感器輸入到mcu的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，從而得到電流反饋。編碼器將電動機(jī)角度位置信息通過同步口通訊傳遞給mcu。mcu中的cpu根據(jù)電流反饋和角度反饋運(yùn)行控制程序?？刂瞥绦蛑饕瑱C(jī)械環(huán)和電流環(huán)，機(jī)械環(huán)根據(jù)設(shè)定指令和角度反饋，計算出電流指令，電流環(huán)根據(jù)電流指令和電流反饋，計算出三相電壓占空比。pwm信號產(chǎn)生模塊根據(jù)三相電壓占空比，產(chǎn)生pwm信號，傳遞給ipm。ipm根據(jù)pwm信號，產(chǎn)生三相電壓給電動機(jī)。控制器中包括用于處理來自于傳感器的電壓信號的信號處理電路，該部分與前述在傳感器的說明中所述的信號處理電路相同。

以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照上述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依然可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改和等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種帶有控制器的電動機(jī)，包括電動機(jī)本體、控制器和傳感器；所述傳感器用于感測電動機(jī)軸的轉(zhuǎn)動，并將感測到的代表電動機(jī)軸位置的信息傳輸給控制器，通過控制器的處理，實現(xiàn)對電動機(jī)的精確控制。本發(fā)明中使用的控制器使得電動機(jī)與傳感器的匹配靈活，并且，在使控制精度、系統(tǒng)響應(yīng)速度、可靠性大大提高的同時，又降低了生產(chǎn)成本，因此提高了本發(fā)明中所述電動機(jī)的性價比。

技術(shù)研發(fā)人員：徐學(xué)明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：南通同德電氣設(shè)備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.03
技術(shù)公布日：2017.08.18