一种步进闭环电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机技术领域，具体为一种步进闭环电机。


背景技术：

2.步进闭环电机受输入信号控制，并能快速反应，在自动控制系统中，用作执行元件，且具有机电时间常数小、线性度高等特性，可把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。
3.目前，步进闭环电机大都采用两路全桥式dmospwm电机驱动器，直接驱动步进电机，采样位置闭环的方式，控制电机轴角度；因没有电流环控制，无法精确控制信号幅度和相位，导致电机运行时噪音较大，容易震动，功效比低。


技术实现要素：

4.(一)解决的技术问题
5.针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种步进闭环电机，能够解决上述技术问题。
6.(二)技术方案
7.为解决上述技术问题，本实用新型提供如下技术方案：一种步进闭环电机，包括：步进电机以及闭环驱动板，闭环驱动板设置于步进电机上，闭环驱动板设有微控制器、半桥mos电路以及磁性角度编码器芯片；半桥mos电路为两个mos管组成的上桥臂和下桥臂，半桥mos电路中间引出一条输出线驱动步进电机的线圈绕组的一端；每相半桥mos电路串联一个功率电阻，功率电阻接入微控制器的a/d接口；磁性角度编码器芯片与微控制器连接。
8.优选的，步进电机包括有两个线圈绕组，半桥mos电路的数量为四个。
9.优选的，闭环驱动板还设有oled显示屏。
10.优选的，闭环驱动板还设有功能按键。
11.优选的，步进电机的后侧设有螺孔，螺孔外侧设有垫片，闭环驱动板通过螺丝、螺孔固定于垫片上。
12.优选的，步进电机的后侧四个角落均设有螺孔以及垫片。
13.优选的，闭环驱动板的外侧设有保护壳。
14.(三)有益效果
15.与现有技术相比，本实用新型提供了一种步进闭环电机，具备以下有益效果：每相半桥mos电路串联一个功率电阻，通过差分运放接入微控制器的a/d接口，实现精准电流采样；闭环驱动板设有磁性角度编码器芯片，实现0～360
°
的电机轴绝对角度测量；通过引入电流环，采样foc控制方式，通过电流采样，计算所需电压矢量，使用svpwm技术产生调试信号，驱动h桥逆变电路，合成出等效的正弦电压驱动电机，精确控制电机线圈绕组的信号幅度和相位，以使电机快速、平稳、高效地运行到用户指定角度，极大提高了电机运行质量和效率。
附图说明
16.图1为本实用新型一种步进闭环电机的整体结构示意图；
17.图2为本实用新型的步进电机与闭环驱动板的结构示意图。
18.图中标号为：1步进电机、2闭环驱动板、3保护壳、4垫片。
具体实施方式
19.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
20.本实用新型提供一种步进闭环电机，包括：步进电机1以及闭环驱动板2。闭环驱动板2设置于步进电机1上，闭环驱动板2设有微控制器、半桥mos电路以及磁性角度编码器芯片。半桥mos电路为两个mos管组成的上桥臂和下桥臂，半桥mos电路中间引出一条输出线驱动步进电机的线圈绕组的一端。每相半桥mos电路串联一个功率电阻，功率电阻接入微控制器的a/d接口。磁性角度编码器芯片与微控制器连接，微控制器作为主控芯片，优选可采用cortex-m0微控制器。
21.步进电机1的驱动电路主要使用两相逆变电路来实现，所谓逆变电路，即把直流电变换为交流电，对于步进电机的驱动是需要在不同时刻施加不同方向的电压(电流)的，因此需要逆变电路，逆变电路具体的实现是采用上述半桥mos电路来制作的。具体的，步进电机1包括有两个线圈绕组，半桥mos电路的数量为四个，即八个mos管组成双h桥驱动电路。每相半桥mos电路串联一个高精度功率电阻，通过差分运放接入微控制器a/d接口，实现精准电流采样。此外，闭环驱动板搭载一个磁性角度编码器芯片，实现0～360
°
的电机轴绝对角度测量。微控制器获得采样电流、电机轴角度信息等参数后，可实现foc(field-orientedcontrol，磁场导向控制)完整控制过程，以使电机快速、平稳、高效地运行到用户指定角度。
22.此外，闭环驱动板2还可设有oled显示屏以及功能按键等ui接口；用户可以通过各个功能按键，结合oled显示屏提示，设置电机运行所需各项参数，电机工作的实时状态，也通过屏幕显示，方便用户观察。
23.本实施方式中，步进电机1的后侧设有螺孔，螺孔外侧设有垫片4，闭环驱动板2通过螺丝、螺孔固定于垫片4上。优选的，步进电机1的后侧四个角落均设有螺孔以及垫片4。当然，在其他实施方式中，闭环驱动板2也可通过其他连接方式设置于步进电机1上，此处不作过多限制。此外，闭环驱动板2的外侧可设有保护壳3，用于保护闭环驱动板2。
24.与现有技术相比，本实用新型提供了一种步进闭环电机，具备以下有益效果：每相半桥mos电路串联一个功率电阻，通过差分运放接入微控制器的a/d接口，实现精准电流采样；闭环驱动板设有磁性角度编码器芯片，实现0～360
°
的电机轴绝对角度测量；通过引入电流环，采样foc控制方式，通过电流采样，计算所需电压矢量，使用svpwm技术产生调试信号，驱动h桥逆变电路，合成出等效的正弦电压驱动电机，精确控制电机线圈绕组的信号幅度和相位，以使电机快速、平稳、高效地运行到用户指定角度，极大提高了电机运行质量和效率。
25.需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
26.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种步进闭环电机，其特征在于，包括：步进电机以及闭环驱动板，所述闭环驱动板设置于所述步进电机上，所述闭环驱动板设有微控制器、半桥mos电路以及磁性角度编码器芯片；所述半桥mos电路为两个mos管组成的上桥臂和下桥臂，所述半桥mos电路中间引出一条输出线驱动所述步进电机的线圈绕组的一端；每相所述半桥mos电路串联一个功率电阻，所述功率电阻接入所述微控制器的a/d接口；所述磁性角度编码器芯片与所述微控制器连接。2.根据权利要求1所述的步进闭环电机，其特征在于：所述步进电机包括有两个所述线圈绕组，所述半桥mos电路的数量为四个。3.根据权利要求1所述的步进闭环电机，其特征在于：所述闭环驱动板还设有oled显示屏。4.根据权利要求3所述的步进闭环电机，其特征在于：所述闭环驱动板还设有功能按键。5.根据权利要求1所述的步进闭环电机，其特征在于：所述步进电机的后侧设有螺孔，所述螺孔外侧设有垫片，所述闭环驱动板通过螺丝、所述螺孔固定于所述垫片上。6.根据权利要求5所述的步进闭环电机，其特征在于：所述步进电机的后侧四个角落均设有所述螺孔以及所述垫片。7.根据权利要求5所述的步进闭环电机，其特征在于：所述闭环驱动板的外侧设有保护壳。

技术总结
本实用新型公开了一种步进闭环电机，包括步进电机以及闭环驱动板，闭环驱动板设置于步进电机上，闭环驱动板设有微控制器、半桥MOS电路以及磁性角度编码器芯片；半桥MOS电路为两个MOS管组成的上桥臂和下桥臂，半桥MOS电路中间引出一条输出线驱动步进电机的线圈绕组的一端；每相半桥MOS电路串联一个功率电阻，功率电阻接入微控制器的A/D接口；磁性角度编码器芯片与微控制器连接。本实用新型通过半桥MOS电路控制，电流采样反馈，磁性角度编码器芯片提供绝对位置，实现FOC控制，极大提高了电机运行质量和效率。行质量和效率。行质量和效率。


技术研发人员：陈候彪 郑锦友
受保护的技术使用者：广州谦辉信息科技有限公司
技术研发日：2023.03.14
技术公布日：2023/9/1