CN111313620A - 一种基于光纤通信的总线型集成式电机 - Google Patents

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张�荣
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Abstract

本发明涉及一种基于光纤通信的总线型集成式电机，该电机为一体化集成式电机，包括相互连接的电机本体和驱动器部分，其中驱动器部分包括分体设计的驱动板和通讯板，其中通讯板为光纤通讯板。与现有技术相比，本发明采用了在集成式电机系统中引入光纤通讯的方法，有效结合了二者的优势，极大地提高了运动控制系统的可靠性，为长距离、大数量、集中应用提供了可行方案。

Description

一种基于光纤通信的总线型集成式电机
技术领域
本发明涉及一种电机，尤其是涉及一种基于光纤通信的总线型集成式电机。
背景技术
运动控制系统日趋复杂，系统设备节点数越来越多，各节点间配合紧密，使得总线通讯型电机驱动器使用越来越广泛，同时也碰到了下面一系列问题：
(1).随着系统设备及各运控部件小型化设计趋势明显，传统的分体式驱动器和电机设计给客户紧凑的系统结构带来不小麻烦。在有限的空间内，动力线缆和通信控制信号线缆分开排线变得十分困难，复杂的内部环境使得EMC电磁干扰影响加剧，交叉串扰的风险加大；
(2).目前普遍使用的电缆通讯方式，有效通讯距离在几米至几十米范围内，不支持长距离的通信传输，对大网络长距离的运动控制系统设计提出了挑战，通信速率也受到了限制。
针对以上应用场景碰到的困难，下面常用的措施也未能很好地解决问题。
(1).传统分体式驱动器和电机搭建系统时，通常采用分开布线，使用屏蔽线束等方法，以降低交叉串扰，优化内部环境和EMC特性，一定程度上需要更大的系统空间和更高的连接成本；
(2).传统电缆通讯方式的电机驱动系统(如RS485，CAN，EtherNet/IP，ProfiNet等)，节点和主站间的通信数据交互，极易受到周边强电和EMC电磁干扰环境影响。通讯距离基本在百米以内，长距离组网信号衰减较大，需要使用中继器。特别是对于分布式供电的大网络运控系统，节点间的共模和差模干扰影响较大；
(3).通过对现有技术的检索，刘昆明，罗继行等提出的“一种采用光纤远程控制技术的电机控制系统”(CN207427013U)，其结构如下图1所示，其是在电机系统内部采用光纤用于数据收发连接，而电机系统对外采用电连接，未充分考虑光纤数据传输易受温升影响的特点，对系统可靠运行带来不利影响，也不能满足电机系统作为运控部件在大系统组网时碰到的更为复杂和严酷的干扰环境。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于光纤通信的总线型集成式电机。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于光纤通信的总线型集成式电机，该电机为一体化集成式电机，包括相互连接的电机本体和驱动器部分，其中驱动器部分包括分体设计的驱动板和通讯板，其中通讯板为光纤通讯板。
优选地，所述的电机本体为两相电机或者三相电机。
优选地，所述的驱动板包括处理器单元、电压控制单元、桥式驱动单元和功率逆变单元，所述的处理器单元分别与电压控制单元、桥式驱动单元和通讯板连接，所述的桥式驱动单元和功率逆变单元连接，所述的功率逆变单元与电机本体连接。
优选地，所述的通讯板包括相互连接的通信协议转换与处理单元、和光纤通信模块，所述的通信协议转换与处理单元和处理器单元连接。
优选地，所述的光纤通信模块设有一个或两个。
优选地，每个所述的光纤通信模块包括依次连接的光电信号转换单元和光纤通讯接口连接，所述的光电信号转换单元与通信协议转换与处理单元连接。
优选地，所述的光纤通讯接口可接入单模光纤或者多模光纤。
优选地，所述的驱动器部分还包括电源接口，该电源接口分别与电压控制单元和功率逆变单元连接。
与现有技术相比，本发明采用了在集成式电机系统中引入光纤通讯的方法，有效结合了二者的优势，极大地提高了运动控制系统的可靠性，为长距离、大数量、集中应用提供了可行方案，具体优点如下：
(1)电机和驱动器一体化集成式的设计，不仅减少了客户整机系统内部的布线数量，降低了系统内部信号串扰的风险，也极大地节省了结构空间，便于设备小型化设计。
(2)光纤通信的使用，发挥了抗干扰性强和长距离传输的优势，可满足客户在高通讯速率条件下组建长距离大网络运控系统的需求。
(3)通讯板和驱动板分开的设计，使得功率发热器件对光纤通信的影响降到最低，在系统小型化的同时做到数据传输的高可靠性。
附图说明
图1为现有的电机控制系统结构示意图；
图2为本发明集成式电机的内部电路拓扑图；
图3为本发明集成式电机的立体结构示意图；
图4为本发明集成式电机的主视结构示意图；
图5为本发明集成式电机的爆炸结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
本发明是将电机、驱动器和光纤通信三者进行集成式一体化设计，结构紧凑体积小，加上充分发挥光纤通信的优势，极大地提高运动控制系统可靠性，以满足客户长距离大网络组网的运控系统需求。
如图2-5所示，一种基于光纤通信的总线型集成式电机，该电机为一体化集成式电机，包括相互连接的电机本体2和驱动器部分1，其中驱动器部分1包括分体设计的驱动板11和通讯板12，其中通讯板12为光纤通讯板。
所述的电机本体2为两相电机或者三相电机(可带编码器单元)。所述的电机本体2包括相互连接的电机201和编码器单元202，所述的编码器单元202(可选)与驱动板11连接。
所述的驱动板11包括处理器单元101、电压控制单元103、桥式驱动单元102和功率逆变单元104，所述的处理器单元101分别与电压控制单元103、桥式驱动单元102和通讯板12连接，所述的桥式驱动单元102和功率逆变单元104连接，所述的功率逆变单元104与电机本体2连接。
所述的通讯板12包括相互连接的通信协议转换与处理单元106、和光纤通信模块121，所述的通信协议转换与处理单元106和处理器单元101连接。
所述的光纤通信模块121设有一个或两个。
每个所述的光纤通信模块121包括依次连接的光电信号转换单元107和光纤通讯接口108连接，所述的光电信号转换单元107与通信协议转换与处理单元106连接。
一体化电机根据组网需要，对外光纤接口可设计成星型连接(单口)或菊花链接(双口)，因此光纤通讯模块可设为1个或2个。
所述的驱动器部分1还包括电源接口105，该电源接口105分别与电压控制单元103和功率逆变单元104连接。
本发明光纤通信的集成式电机内部结构的电路连接关系如上述图2所示；
本发明光纤通信的集成式电机产品示意图如上述图3和4所示；
本发明光纤通信的集成式电机产品爆炸图如上述图5所示。
因此本发明将电机、驱动器和光纤通信三者的使用进行一体化集成式设计，有效结合各自优势，极大提高运动控制系统的可靠性，为长距离、大数量、集中应用提供了可行方案。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种基于光纤通信的总线型集成式电机，其特征在于，该电机为一体化集成式电机，包括相互连接的电机本体和驱动器部分，其中驱动器部分包括分体设计的驱动板和通讯板，其中通讯板为光纤通讯板。
2.根据权利要求1所述的一种基于光纤通信的总线型集成式电机，其特征在于，所述的电机本体为两相电机或者三相电机。
3.根据权利要求1所述的一种基于光纤通信的总线型集成式电机，其特征在于，所述的驱动板包括处理器单元、电压控制单元、桥式驱动单元和功率逆变单元，所述的处理器单元分别与电压控制单元、桥式驱动单元和通讯板连接，所述的桥式驱动单元和功率逆变单元连接，所述的功率逆变单元与电机本体连接。
4.根据权利要求3所述的一种基于光纤通信的总线型集成式电机，其特征在于，所述的通讯板包括相互连接的通信协议转换与处理单元、和光纤通信模块，所述的通信协议转换与处理单元和处理器单元连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于光纤通信的总线型集成式电机，其特征在于，所述的光纤通信模块设有一个或两个。
6.根据权利要求4或5所述的一种基于光纤通信的总线型集成式电机，其特征在于，每个所述的光纤通信模块包括依次连接的光电信号转换单元和光纤通讯接口连接，所述的光电信号转换单元与通信协议转换与处理单元连接。
7.根据权利要求6所述的一种基于光纤通信的总线型集成式电机，其特征在于，所述的光纤通讯接口可接入单模光纤或者多模光纤。
8.根据权利要求3所述的一种基于光纤通信的总线型集成式电机，其特征在于，所述的驱动器部分还包括电源接口，该电源接口分别与电压控制单元和功率逆变单元连接。
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