CN115940710B - 一种大力矩两相混合式步进电机 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种大力矩两相混合式步进电机，包括步进电机本体、模式切换终端和运行状态检测终端；步进电机本体用于输出动力，用于将动力作用于对应的驱动载体；运行状态检测终端用于检测步进电机本体以及驱动载体的运行状态，生成步进电机本体状态信息和驱动载体状态信息；模式切换终端用于根据步进电机本体状态信息和驱动载体状态信息生成模式切换指令；模式切换指令用于控制步进电机本体切换工作模式。本发明具有提高步进电机的稳定性的效果。

Description

一种大力矩两相混合式步进电机

技术领域

本发明涉及步进电机的技术领域，具体涉及一种大力矩两相混合式步进电机。

背景技术

步进电机又称为脉冲电机，基于最基本的电磁铁原理，它是一种可以自由回转的电磁铁，其动作原理是依靠气隙磁导的变化来产生电磁转。步进电动机的结构形式和分类方法较多，一般按励磁方式分为磁阻式、永磁式和混磁式三种；按相数可分为单相、两相、三相和多相等形式。

现在已经开发出了很多步进电机，经过我们大量的检索与参考，发现现有技术的步进电机有如公开号为CN105429422A、CN105262388A、EP0315419B1、US10824130B2、JP2021016216A所公开的步进电机，这些步进电机一般包括：电机本体和驱动器，由驱动器的控制信号控制驱动电机本体运行，电机本体的输出轴驱使对应的驱动载体运动。上述步进电机的工作模式单一而且缺少检测模块，造成了步进电机的稳定性下降的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述步进电机存在的不足，提出一种大力矩两相混合式步进电机。

本发明采用如下技术方案：

一种大力矩两相混合式步进电机，包括步进电机本体、模式切换终端和运行状态检测终端；所述步进电机本体用于输出动力，用于将动力作用于对应的驱动载体；

所述运行状态检测终端用于检测步进电机本体以及驱动载体的运行状态，生成步进电机本体状态信息和驱动载体状态信息；所述模式切换终端用于根据步进电机本体状态信息和驱动载体状态信息生成模式切换指令；

所述模式切换指令用于控制步进电机本体切换工作模式。

可选的，所述运行状态检测终端包括电流检测模块、噪音检测模块、电机震动检测模块、驱动载体震动检测模块、驱动载体移动检测模块和状态信息生成模块；所述电流检测模块用于实时检测步进电机本体的工作电流，生成工作电流信息；所述噪音检测模块用于实时检测步进电机本体的工作噪音，生成工作噪音信息；所述电机震动检测模块用于检测步进电机本体的工作震动情况，生成第一震动信息；所述驱动载体震动检测模块用于检测驱动载体的运行震动情况，生成第二震动信息；所述驱动载体移动检测模块用于检测驱动载体的移动情况，生成移动信息；所述状态信息生成模块用于根据工作电流信息、工作噪音信息、第一震动信息、第二震动信息和移动信息生成电机本体状态信息和驱动载体状态信息。

可选的，所述噪音检测模块包括隔音罩体和噪音检测子模块；所述隔音罩体连接于步进电机本体，所述步进电机本体位于隔音罩体内，所述步进电机本体的输出轴呈伸出隔音罩体设置，所述噪音检测子模块连接于隔音罩体内，用于实时检测步进电机本体的工作噪音。

可选的，所述状态信息生成模块包括电机本体状态信息生成子模块和驱动载体状态信息生成子模块；所述电机本体状态信息生成子模块包括电机状态指数计算单元和电机本体状态确认单元；所述电机状态指数计算单元用于根据工作电流信息、工作噪音信息和第一震动信息计算电机状态指数；所述电机本体状态确认单元用于根据电机状态指数生成电机本体状态信息；所述驱动载体状态信息生成子模块包括驱动载体状态指数计算单元和驱动载体状态确认单元；所述驱动载体状态指数计算单元用于根据第二震动信息和移动信息计算驱动载体状态指数；所述驱动载体状态确认单元用于根据驱动载体状态指数生成驱动载体状态信息。

可选的，所述电机状态指数计算单元包括电机状态指数初级计算子单元和电机状态指数校对子单元；所述电机状态指数初级计算子单元用于根据工作电流信息、工作噪音信息和第一震动信息对电机状态指数进行初级计算；所述电机状态指数校对子单元用于对电机状态指数进行校对；

当所述电机状态指数初级计算子单元工作时，满足以下式子：

；

其中，表示电机状态指数；表示第一震动信息中的平均震动幅值；表示工作电流信息中的实时工作电流数值；表示参考工作电流，由工程师根据经验设定；表示工作噪音信息中的噪音分贝值；表示参考噪音分贝值，由工程师根据经验设定；

当所述电机状态指数校对子单元工作时，满足以下式子：

；

；

其中，表示经校对后的电机状态指数；表示校对函数；表示预设周期内第一震动信息中出现的最大震动幅值，由工程师根据经验设定；所述预设周期由工程师根据经验设定；表示最大系数，由工程师根据经验设定。

可选的，所述驱动载体状态指数计算单元包括驱动载体状态指数初级计算子单元和驱动载体状态指数校对子单元；所述驱动载体状态指数初级计算子单元用于根据第二震动信息和移动信息对驱动载体状态指数进行初级计算；所述驱动载体状态指数校对子单元用于对驱动载体状态指数进行校对；

当所述驱动载体状态指数初级计算子单元计算时，满足以下式子：

；

；

其中，表示驱动载体状态指数；表示倍率函数；表示预设周期内结束时刻对应的第二震动信息中的震动幅值；表示预设周期内开始时刻对应的第二震动信息中的震动幅值；表示预设周期内移动信息中驱动载体的移动距离；表示预设周期内第二震动信息中的平均震动幅值；和表示选择阈值，由工程师根据经验设定；

当所述驱动载体状态指数校对子单元工作时，满足以下式子：

；

；

；

；

其中，表示经过校对后的驱动载体状态指数；表示基于目标移动距离的第一校对系数；表示基于驱动载体重量的第二校对系数；表示结果选择函数；表示驱动载体的目标移动距离；表示同类驱动载体的参考移动距离；表示变换系数，由工程师根据经验设定；表示驱动载体的重量数值。

一种大力矩两相混合式步进电机控制方法，应用于如上述的一种大力矩两相混合式步进电机，所述控制方法包括：

S1，检测步进电机本体以及驱动载体的运行状态，生成步进电机本体状态信息和驱动载体状态信息；

S2，根据步进电机本体状态信息和驱动载体状态信息生成模式切换指令。

本发明所取得的有益效果是：

1、步进电机本体、模式切换终端和运行状态检测终端的设置有利于丰富步进电机的工作模式，而且实时对步进电机和驱动载体进行检测，使得模式切换指令的生成更加及时和准确，进而在出现异常时及时切换步进电机的工作模式，从而提高了整体的稳定性和安全性；

2、电流检测模块、噪音检测模块、电机震动检测模块、驱动载体震动检测模块、驱动载体移动检测模块和状态信息生成模块的设置有利于对步进电机和驱动载体同时进行多维度检测，更快速、更准确、更稳定地获取对应检测内容的信息，进而提高了状态信息的准确性和稳定性，从而提高了整体系统的稳定性和安全性；

3、隔音罩体和噪音检测子模块的设置有利于提高噪音检测的准确性和灵敏性；

4、电机本体状态信息生成子模块和驱动载体状态信息生成子模块的设置有利于更准确、更稳定地同时对电机本体和驱动载体进行状态信息确认；

5、电机状态指数计算单元和电机本体状态确认单元的设置有利于快速准确地利用工作电流信息、工作噪音信息和第一震动信息计算电机状态指数；驱动载体状态指数计算单元和驱动载体状态确认单元的设置有利于快速准确地根据第二震动信息和移动信息计算驱动载体状态指数；

6、电机状态指数初级计算子单元和电机状态指数校对子单元的设置配合电机状态指数计算算法和电机状态指数校对算法，有利于进一步提高电机状态指数和电机本体状态信息的准确性；

7、驱动载体状态指数初级计算子单元和驱动载体状态指数校对子单元的设置配合驱动载体状态指数计算算法和驱动载体状态指数校对算法，有利于进一步提高驱动载体状态指数和驱动载体状态信息的准确性，从而配合准确性提高后的电机状态指数使得整体准确性大大提高；

8、内环境温度检测单元、内环境压强检测单元和罩体内环境检测信息生成单元的设置配合罩体内环境的稳定性指数计算算法和罩体内环境检测信息确认算法，有利于实时监测隔音罩体内环境的稳定性，进而对电机本体进行更准确、更灵敏的监测，从而进一步提高了整体系统的稳定性和安全性。

为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中电机本体的整体结构示意图。

图3为本发明中一种大力矩两相混合式步进电机控制方法的方法流程示意图。

图4为本发明中另一实施例的电机本体的整体结构示意图。

具体实施方式

以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸描绘，事先声明。以下实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。

实施例一。

本实施例提供了一种大力矩两相混合式步进电机。结合图1和图2所示，一种大力矩两相混合式步进电机，包括步进电机本体、模式切换终端和运行状态检测终端；所述步进电机本体用于输出动力，用于将动力作用于对应的驱动载体；

所述运行状态检测终端用于检测步进电机本体以及驱动载体的运行状态，生成步进电机本体状态信息和驱动载体状态信息；所述模式切换终端用于根据步进电机本体状态信息和驱动载体状态信息生成模式切换指令；

所述模式切换指令用于控制步进电机本体切换工作模式。

可选的，所述运行状态检测终端包括电流检测模块、噪音检测模块、电机震动检测模块、驱动载体震动检测模块、驱动载体移动检测模块和状态信息生成模块；所述电流检测模块用于实时检测步进电机本体的工作电流，生成工作电流信息；所述噪音检测模块用于实时检测步进电机本体的工作噪音，生成工作噪音信息；所述电机震动检测模块用于检测步进电机本体的工作震动情况，生成第一震动信息；所述驱动载体震动检测模块用于检测驱动载体的运行震动情况，生成第二震动信息；所述驱动载体移动检测模块用于检测驱动载体的移动情况，生成移动信息；所述状态信息生成模块用于根据工作电流信息、工作噪音信息、第一震动信息、第二震动信息和移动信息生成电机本体状态信息和驱动载体状态信息。

可选的，所述噪音检测模块包括隔音罩体和噪音检测子模块；所述隔音罩体连接于步进电机本体，所述步进电机本体位于隔音罩体内，所述步进电机本体的输出轴呈伸出隔音罩体设置，所述噪音检测子模块连接于隔音罩体内，用于实时检测步进电机本体的工作噪音。

可选的，所述状态信息生成模块包括电机本体状态信息生成子模块和驱动载体状态信息生成子模块；所述电机本体状态信息生成子模块包括电机状态指数计算单元和电机本体状态确认单元；所述电机状态指数计算单元用于根据工作电流信息、工作噪音信息和第一震动信息计算电机状态指数；所述电机本体状态确认单元用于根据电机状态指数生成电机本体状态信息；所述驱动载体状态信息生成子模块包括驱动载体状态指数计算单元和驱动载体状态确认单元；所述驱动载体状态指数计算单元用于根据第二震动信息和移动信息计算驱动载体状态指数；所述驱动载体状态确认单元用于根据驱动载体状态指数生成驱动载体状态信息。

可选的，所述电机状态指数计算单元包括电机状态指数初级计算子单元和电机状态指数校对子单元；所述电机状态指数初级计算子单元用于根据工作电流信息、工作噪音信息和第一震动信息对电机状态指数进行初级计算；所述电机状态指数校对子单元用于对电机状态指数进行校对；

当所述电机状态指数初级计算子单元工作时，满足以下式子：

；

其中，表示电机状态指数；表示第一震动信息中的平均震动幅值；表示工作电流信息中的实时工作电流数值；表示参考工作电流，由工程师根据经验设定；表示工作噪音信息中的噪音分贝值；表示参考噪音分贝值，由工程师根据经验设定；

当所述电机状态指数校对子单元工作时，满足以下式子：

；

；

其中，表示经校对后的电机状态指数；表示校对函数；表示预设周期内第一震动信息中出现的最大震动幅值，由工程师根据经验设定；所述预设周期由工程师根据经验设定；表示最大系数，由工程师根据经验设定。

当所述电机本体状态确认单元工作时，满足以下式子：

；

其中，表示电机本体状态函数；当表示电机本体的电机本体状态信息为：存在异常；当表示电机本体的电机本体状态信息为：未存在异常；表示第一判断阈值，由工程师根据经验设定。

可选的，所述驱动载体状态指数计算单元包括驱动载体状态指数初级计算子单元和驱动载体状态指数校对子单元；所述驱动载体状态指数初级计算子单元用于根据第二震动信息和移动信息对驱动载体状态指数进行初级计算；所述驱动载体状态指数校对子单元用于对驱动载体状态指数进行校对；

当所述驱动载体状态指数初级计算子单元计算时，满足以下式子：

；

；

其中，表示驱动载体状态指数；表示倍率函数；表示预设周期内结束时刻对应的第二震动信息中的震动幅值；表示预设周期内开始时刻对应的第二震动信息中的震动幅值；表示预设周期内移动信息中驱动载体的移动距离；表示预设周期内第二震动信息中的平均震动幅值；和表示选择阈值，由工程师根据经验设定；

当所述驱动载体状态指数校对子单元工作时，满足以下式子：

；

；

；

；

其中，表示经过校对后的驱动载体状态指数；表示基于目标移动距离的第一校对系数；表示基于驱动载体重量的第二校对系数；表示结果选择函数；表示驱动载体的目标移动距离；表示同类驱动载体的参考移动距离；表示变换系数，由工程师根据经验设定；表示驱动载体的重量数值。

当所述驱动载体状态确认单元工作时，满足以下式子：

；

其中，表示驱动载体状态函数；当表示驱动载体的驱动载体状态信息为：存在异常；当表示驱动载体的驱动载体状态信息为：未存在异常；表示第二判断阈值，由工程师根据经验设定。

当和时，所述模式切换终端生成用于控制步进电机本体切换至停止模式的模式切换指令；当或时，所述模式切换终端生成用于控制步进电机本体切换至安全模式的模式切换指令；所述安全模式由工程师根据经验预先设定；在所述安全模式中，步进电机本体的输出轴转速可以是但不限于正常工作模式中输出转速的二分之一。

一种大力矩两相混合式步进电机控制方法，应用于如上述的一种大力矩两相混合式步进电机，结合图3所示，所述控制方法包括：

S1，检测步进电机本体以及驱动载体的运行状态，生成步进电机本体状态信息和驱动载体状态信息；

S2，根据步进电机本体状态信息和驱动载体状态信息生成模式切换指令。

实施例二。

本实施例包含了实施例一的全部内容，提供了一种大力矩两相混合式步进电机，结合图4所示，所述噪音检测模块还包括罩体内环境检测子模块；所述罩体内环境检测子模块用于对隔音罩体内环境进行稳定性检测，生成罩体内环境检测信息。

所述罩体内环境检测子模块包括内环境温度检测单元、内环境压强检测单元和罩体内环境检测信息生成单元；所述内环境温度检测单元安装于隔音罩体内，用于检测隔音罩体内环境的实时温度；所述内环境压强检测单元安装于隔音罩体内，用于检测隔音罩体内环境的实时压强；所述罩体内环境检测信息生成单元用于根据实时温度和实时压强生成罩体内环境检测信息。

当所述罩体内环境检测信息生成单元工作时，先根据实时温度和实时压强生成罩体内环境的稳定性指数：

；

其中，表示罩体内环境的稳定性指数；表示实时温度；表示实时压强；和分别表示温度数值转换系数和压强数值转换系数，均由工程师根据经验设定；

再根据罩体内环境的稳定性指数确认罩体内环境检测信息：

；

；

其中，表示罩体内环境检测信息；表示罩体内环境检测信息为：罩体内环境出现异常；表示罩体内环境检测信息为：罩体内环境未出现异常；表示基于工作状态的判定阈值函数；表示整体系统的工作状态；表示系统的工作状态为关机状态；表示系统的工作状态为通电待机状态；表示系统的工作状态为正在工作状态；、和表示不同的判定阈值，均由工程师根据经验设定。

以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素是可以更新的。

Claims (6)

1.一种大力矩两相混合式步进电机，其特征在于，包括步进电机本体、模式切换终端和运行状态检测终端；所述步进电机本体用于输出动力，用于将动力作用于对应的驱动载体；

所述运行状态检测终端用于检测步进电机本体以及驱动载体的运行状态，生成步进电机本体状态信息和驱动载体状态信息；所述模式切换终端用于根据步进电机本体状态信息和驱动载体状态信息生成模式切换指令；

所述模式切换指令用于控制步进电机本体切换工作模式；其中，所述运行状态检测终端包括电流检测模块、噪音检测模块、电机震动检测模块、驱动载体震动检测模块、驱动载体移动检测模块和状态信息生成模块；所述电流检测模块用于实时检测步进电机本体的工作电流，生成工作电流信息；所述噪音检测模块用于实时检测步进电机本体的工作噪音，生成工作噪音信息；所述电机震动检测模块用于检测步进电机本体的工作震动情况，生成第一震动信息；所述驱动载体震动检测模块用于检测驱动载体的运行震动情况，生成第二震动信息；所述驱动载体移动检测模块用于检测驱动载体的移动情况，生成移动信息；所述状态信息生成模块用于根据工作电流信息、工作噪音信息、第一震动信息、第二震动信息和移动信息生成电机本体状态信息和驱动载体状态信息。

2.如权利要求1所述的一种大力矩两相混合式步进电机，其特征在于，所述噪音检测模块包括隔音罩体和噪音检测子模块；所述隔音罩体连接于步进电机本体，所述步进电机本体位于隔音罩体内，所述步进电机本体的输出轴呈伸出隔音罩体设置，所述噪音检测子模块连接于隔音罩体内，用于实时检测步进电机本体的工作噪音。

3.如权利要求2所述的一种大力矩两相混合式步进电机，其特征在于，所述状态信息生成模块包括电机本体状态信息生成子模块和驱动载体状态信息生成子模块；所述电机本体状态信息生成子模块包括电机状态指数计算单元和电机本体状态确认单元；所述电机状态指数计算单元用于根据工作电流信息、工作噪音信息和第一震动信息计算电机状态指数；所述电机本体状态确认单元用于根据电机状态指数生成电机本体状态信息；所述驱动载体状态信息生成子模块包括驱动载体状态指数计算单元和驱动载体状态确认单元；所述驱动载体状态指数计算单元用于根据第二震动信息和移动信息计算驱动载体状态指数；所述驱动载体状态确认单元用于根据驱动载体状态指数生成驱动载体状态信息。

4.如权利要求3所述的一种大力矩两相混合式步进电机，其特征在于，所述电机状态指数计算单元包括电机状态指数初级计算子单元和电机状态指数校对子单元；所述电机状态指数初级计算子单元用于根据工作电流信息、工作噪音信息和第一震动信息对电机状态指数进行初级计算；所述电机状态指数校对子单元用于对电机状态指数进行校对；

当所述电机状态指数初级计算子单元工作时，满足以下式子：

；

其中，表示电机状态指数；表示第一震动信息中的平均震动幅值；表示工作电流信息中的实时工作电流数值；表示参考工作电流，由工程师根据经验设定；表示工作噪音信息中的噪音分贝值；表示参考噪音分贝值，由工程师根据经验设定；

当所述电机状态指数校对子单元工作时，满足以下式子：

；

；

其中，表示经校对后的电机状态指数；表示校对函数；表示预设周期内第一震动信息中出现的最大震动幅值，由工程师根据经验设定；所述预设周期由工程师根据经验设定；表示最大系数，由工程师根据经验设定。

5.如权利要求4所述的一种大力矩两相混合式步进电机，其特征在于，所述驱动载体状态指数计算单元包括驱动载体状态指数初级计算子单元和驱动载体状态指数校对子单元；所述驱动载体状态指数初级计算子单元用于根据第二震动信息和移动信息对驱动载体状态指数进行初级计算；所述驱动载体状态指数校对子单元用于对驱动载体状态指数进行校对；

当所述驱动载体状态指数初级计算子单元计算时，满足以下式子：

；

；

其中，表示驱动载体状态指数；表示倍率函数；表示预设周期内结束时刻对应的第二震动信息中的震动幅值；表示预设周期内开始时刻对应的第二震动信息中的震动幅值；表示预设周期内移动信息中驱动载体的移动距离；表示预设周期内第二震动信息中的平均震动幅值；和表示选择阈值，由工程师根据经验设定；

当所述驱动载体状态指数校对子单元工作时，满足以下式子：

；

；

；

；

其中，表示经过校对后的驱动载体状态指数；表示基于目标移动距离的第一校对系数；表示基于驱动载体重量的第二校对系数；表示结果选择函数；表示驱动载体的目标移动距离；表示同类驱动载体的参考移动距离；表示变换系数，由工程师根据经验设定；表示驱动载体的重量数值。

6.一种大力矩两相混合式步进电机控制方法，应用于如权利要求5所述的一种大力矩两相混合式步进电机，其特征在于，所述控制方法包括：

S1，检测步进电机本体以及驱动载体的运行状态，生成步进电机本体状态信息和驱动载体状态信息；

S2，根据步进电机本体状态信息和驱动载体状态信息生成模式切换指令。

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