CN209329988U - 伺服电机制动电路、伺服电机制动系统及机器人 - Google Patents

Abstract

一种伺服电机制动电路、伺服电机制动系统及机器人，所述伺服电机制动电路包括：通过三相线路接所述伺服电机，被配置为输出三相交流电，以控制伺服电机运转的驱动单元；与三相线路耦合连接，被配置为使伺服电机的两相以上线路短接或者断开，以对所述伺服电机进行制动保护的制动单元。通过本实用新型解决了传统技术中控制电路无法对伺服电机实现安全、可靠的动态制动保护，伺服电机容易受到物理损害的问题。

Description

伺服电机制动电路、伺服电机制动系统及机器人

技术领域

本实用新型属于电路控制技术领域，尤其涉及一种伺服电机制动电路、伺服电机制动系统及机器人。

背景技术

随着工业自动化的快速发展，伺服电机已经在工业自动化领域得到了广泛的应用；由于伺服电机的应用范围较广，将伺服电机应用在工业产品中，能够控制工业产品实现各种电路功能；以机器人为例，伺服电机作为机器人的核心部件，当伺服电机接入电源，通过伺服电机能够控制机器人各个部件相互运动配合，以使机器人实现整体运行的效果，通过伺服电机能够保障机器人的运行可靠性和安全性。

传统技术需要采用控制电路来控制伺服电机的运转，通过控制电路向伺服电机传输电能，以控制伺服电机的运转；然而传统的控制电路无法实现制动保护的功能，例如当伺服电机出现异常掉电事件，传统的控制电路无法对伺服电机进行紧急制动，导致伺服电机在掉电过程中遭受严重的损坏；或者传统技术只能采用机械锁位方式来进行伺服电机制动，然而这种机械锁位方式对于机械强度要求高，伺服电机制动成本极高，无法普遍适用；因此传统的控制电路无法实现对于伺服电机实现安全、可靠的动态制动保护。

实用新型内容

本实用新型提供一种伺服电机制动电路、伺服电机制动系统及机器人，旨在解决传统技术中的控制电路无法实现对于伺服电机进行高效、可靠的制动保护，伺服电机的物理安全容易遭受损坏的问题。

本实用新型第一方面提供一种伺服电机制动电路，与伺服电机连接，所述伺服电机制动电路包括：

通过三相线路接所述伺服电机，被配置为输出三相交流电，以控制所述伺服电机运转的驱动单元；

与所述三相线路耦合连接，被配置为使所述伺服电机的两相以上线路短接或者断开，以对所述伺服电机进行制动保护的制动单元。

在其中的一个实施例中，所述驱动单元包括三相电流变换器，所述三相电流变换器通过所述三相线路接所述伺服电机；

其中，每相电流变换器与所述伺服电机的每相线路一一对应连接；

每相电流变换器包括：

连接在直流母线的高压侧与所述伺服电机的线路之间，被配置为根据第一驱动信号导通或者关断的上桥臂；

连接在所述伺服电机的线路与所述直流母线的低压侧之间，被配置为根据第二驱动信号导通或者关断的下桥臂。

在其中的一个实施例中，在每相所述电流变换器中，所述上桥臂包括：第一MOS管、第一电阻、第二电阻以及第一电容，所述下桥臂包括：第二MOS 管、第三电阻、第四电阻以及第二电容；

其中，所述第一电阻的第一端用于接入所述第一驱动信号，所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端以及所述第一电容的第一端接所述第一 MOS管的栅极，所述第一MOS管的漏极接所述直流母线的高压侧，所述第二MOS管的漏极、所述第一MOS管的源极、所述第二电阻的第二端以及所述第一电容的第二端共接形成所述电流变换器的电流输出端，所述第三电阻的第一端用于接入所述第二驱动信号，所述第三电阻的第二端、所述第四电阻的第一端以及所述第二电容的第一端共接于所述第二MOS管的栅极，所述第二MOS 管的源极接所述直流母线的低压侧，所述第二电容的第二端接所述直流母线的低压侧，所述第四电阻的第二端接所述直流母线的低压侧。

在其中的一个实施例中，所述制动单元包括：

被配置为生成控制信号的控制器；

控制端与所述控制器连接，第一导通端接地，被配置为根据所述控制信号导通或者关断的开关模块；

至少一个继电器；

以及电源供应模块；

其中，所述继电器的线圈连接在所述电源供应模块与所述开关模块的第二导通端之间，所述继电器的常闭触点连接在所述伺服电机的任意两相线路之间，通过开关模块控制所述继电器的线圈是否得电。

在其中的一个实施例中，所述控制器为单片机、PLC、HMI或者运动控制卡。

在其中的一个实施例中，所述开关模块包括：第五电阻、第六电阻、第三电容以及第一三极管；

其中，所述第五电阻的第一端接所述控制器，所述第五电阻的第二端、所述第三电容的第一端以及所述第六电阻的第一端共接于所述第一三极管的基极，所述第三电容的第二端、所述第六电阻的第二端以及所述第一三极管的发射极共接于地，所述第一三极管的集电极接所述电源供应模块。

在其中的一个实施例中，所述电源供应模块包括：

第一直流电源，以及

被配置为在所述继电器线圈失电瞬间对所述继电器线圈进行续流保护的续流支路；

所述继电器的线圈连接在所述第一直流电源与所述开关模块的第二导通端之间，所述续流支路与所述继电器的线圈并联；

其中，所述续流支路包括依次串联连接的第一二极管和第七电阻。

在其中的一个实施例中，所述制动单元包括三个继电器；

其中，在所述三个继电器中，所有继电器的线圈并联，并且每一个继电器的线圈串接在所述电源供应模块与所述开关模块的第二导通端之间，每一个继电器的常闭触点连接在所述伺服电机的任意两相线路之间，并且任意两个继电器的常闭触点之间不并联。

本实用新型第二方面提供一种伺服电机制动系统，包括如上所述的伺服电机制动电路。

本实用新型第三方面提供一种机器人，其特征在于，包括如上所述的伺服电机制动系统。

上述的伺服电机制动电路通过制动单元对伺服电机进行制动保护，当伺服电机需要停机或者减速时，通过制动单元使伺服电机的两相以上线路短路，进而电机无法接入稳定的三相电能，伺服电机的内部电路将产生阻碍伺服电机转动的力，实现了伺服电机平稳、可靠的动态制动效果，制动响应速度极快，极大地保障了伺服电机的制动安全以及运行安全；有效地解决了传统技术无法对伺服电机进行可靠、安全的制动保护，伺服电机安全性较低的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种伺服电机制动电路的模块结构图；

图2是本实用新型实施例提供的一种制动单元的模块结构图；

图3是本实用新型实施例提供的一种驱动单元的电路结构图；

图4是本实用新型实施例提供的一种制动单元的电路结构图；

图5是本实用新型实施例提供的一种伺服电机制动系统的模块结构图；

图6是本实用新型实施例提供的一种机器人的模块结构图；

图7是本实用新型实施例提供的一种伺服电机的制动方法的实现流程图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1示出了本实用新型实施例提供的伺服电机制动电路10的模块结构，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，伺服电机制动电路10与伺服电机20连接，通过伺服伺服电机制动电路10能够对伺服电机20进行动态制动保护以及运行控制功能；伺服伺服电机制动电路10包括驱动单元101和制动单元102。

在本实施例中，驱动单元101通过三相线路UVW接伺服电机20，通过驱动单元101能够输三相交流电，通过该三相交流电控制伺服电机20的运行；通过驱动单元101能够改变三相交流电的幅值和相位，进而使伺服电机20的运转速度和转动的力矩等运行参数发生改变；因此本实施例通过驱动单元101 能够实施改变伺服电机20的运行状态，操作简便。

作为一种可选的实施方式，所述伺服电机20为无刷直流电动机或者有刷直流电动机，对此不做限定，因此本实施例中的驱动单元101能够改变不同类型伺服电机的运行参数，兼容性极强。

在本实施例中，制动单元102与三相线路UVW耦合连接，通过制动单元 102能够使伺服电机20的两相以上线路短接或者断开，以对伺服电机20进行制动保护；其中本实施例中的制动单元102具有动态制动保护的功能；若伺服电机20出现异常掉电或者需要进行停机、减速的过程中，通过制动单元102 使伺服电机20的两相以上线路短接，进而伺服电机20的输入端无法接入三相电能，伺服电机20的内部电路将产生阻碍自身运转的力，伺服电机20的转速下降至某一速度值或者停止转动，避免了伺服电机20突然失去电能而导致自身受到物理损坏；相反，若伺服电机20处于正常运行状态，则通过制动单元 102使伺服电机20的两相以上线路之间断开，伺服电机20的三相线路能够稳定的接入三相电能，以驱动伺服电机20的正常、稳定运转。

因此本实施例通过制动单元102来控制伺服电机的两相以上线路短接或者断开，改变伺服电机20的三相电能输入情况，提高了对于伺服电机20的制动响应速度，操作简便，伺服电机20的控制响应速度较快；本实施例中伺服电机制动电路10保障了伺服电机20的安全、稳定运行，降低了伺服电机20的控制成本；有效地解决了传统技术中控制电路无法对伺服电机20进行高效、可靠的制动保护，实用价值不高的问题。

作为一种可选的实施方式，图2示出了本实施例提供的制动单元102的具体模块结构，如图2所示，制动单元102包括：控制器1021、开关模块1022、电源供应模块1023以及至少一个继电器KR；其中，控制器1021具有信号集中处理功能，控制器1021生成控制信号，通过该控制信号对电路实现通断控制，以改变伺服电机20的运行状态；可选的，控制器1021根据预设指令或者外部指令能够生成相应的控制信号，该预设指令包含技术人员提前存储的信息，外部指令包含技术人员在移动终端上输入的功能信息，进而控制器1021 根据技术人员的操作信息生成控制信号，通过控制信号来控制制动单元102的制动保护功能，可根据技术人员的实际需求改变伺服电机20的运转状态，提高了伺服电机20的可操控性，技术人员的使用体验更佳。

开关模块1022的控制端与控制器1021连接，开关模块102的第一导通端接地GND，当控制器1021将控制信号传输至开关模块1022时，通过控制信号能够使开关模块1022导通或者关断，当开关模块1022处于导通或者关断状态时，伺服电机20能够处于不同的工作状态。

作为一种可选的实施方式，通过控制信号的电平状态来控制开关模块102 的导通或者关断状态；示例性的，当控制信号为第一电平时，开关模块102导通，当控制信号为第二电平时，开关模块102关断；其中此处所述控制信号的第一电平为高电平或者低电平，对此不做限定；并且控制信号的第一电平和第二电平相位交错；因此本实施例通过控制信号的电平状态可操控制动单元102 的工作状态，以实现对于伺服电机20的快速制动过程，极大地降低了制动单元102对于伺服电机20的制动保护成本。

继电器的线圈KR-1连接在电源供应模块1023与开关模块1022的第二导通端之间，继电器的常闭触点KR-2连接在伺服电机20的任意两相线路之间，通过开关模块102控制所述继电器的线圈KR-1是否得电。

具体的，所述电源供应模块用于输出直流电能，当开关模块102导通时，电源供应模块1023通过开关模块1022的第一导通端和第二导通端接地GND，电源供应模块1023、继电器的线圈KR-1以及开关模块1022形成一条电流导通回路，电源供应模块1023依次通过继电器的线圈KR-1、开关模块1022的第一导通端以及开关模块1022的第二导通端以传输电能，进而继电器的线圈 KR-1得电；当开关模块102关断时，电源供应模块1023与开关模块1022之间断开，电源供应模块1023无法向外输出直流电源，所述继电器的线圈KR-1 失电；所述电源供应模块1023能够输出稳定的直流电能，只有当开关模块1022 导通时，继电器的线圈KR-1才能接入直流电能。

结合上文所述，由于开关模块1022的第二导通端接继电器的线圈KR-1，并且开关模块1022的第一导通端接地GND，若通过控制信号使开关模块1022 导通时，电源供应模块1023、继电器的线圈KR-1以及开关模块1022形成电流导通回路，电源供应模块1023将稳定的直流电能输出至继电器的线圈KR-1，继电器的线圈KR-1得电；若通过控制信号使开关模块1022关断时，开关模块 1022的第一导通端和第二导通端之间断开，电源供应模块1023无法输出直流电能，电源供应模块1023与开关模块1022之间断开，继电器的线圈KR-1失电。

在本实施例中，示例性的，继电器的常闭触点KR-2连接在伺服电机的U 相线路和W相线路之间，或者继电器的常闭触点KR-2连接在伺服电机的V 相线路和W相线路之间。

由于继电器KR具有电源控制的功能，若继电器的线圈KR-1得电，则继电器的常闭触点KR-2断开；若继电器的线圈KR-1失电，则继电器的常闭触点KR-2导通，因此通过控制继电器的线圈KR-1的电源供应状态，可改变电路通断状态；示例性的，结合图1，继电器的常闭触点KR-2连接在伺服电机 20的两相线路之间；若伺服电机20处于正常的运转状态，开关模块1022导通，则电源供应模块1023向继电器的线圈KR-1供电，电源供应模块1023的电流回路导通，继电器的线圈KR-1得电，伺服电机20的两相线路之间并不导通，进而伺服电机20能够持续、稳定地接入电能，以保持正常的运转；若由于某种原因(如工业制作的需求、生产换线等情况)，伺服电机20需要将转速降至某一速度或者尽快停止转动，则通过控制信号使开关模块1022关断，电源供应模块1023的电流回路被断开，电源供应模块1023无法向继电器的线圈KR-1 供电，继电器的线圈KR-1失电，伺服电机20中两相线路短接，伺服电机20 无法接入正常的三相电流，根据本技术领域中的麦克斯韦定理和洛伦兹力定律，伺服电机20将产生阻碍本身转动的力，从而伺服电机20的转速快速降低甚至完全停转，进而本实施例通过继电器KR实现对于伺服电机20的紧急制动或者快速调速的控制效果，电路结构简单，保障了伺服电机20的制动安全。

本实施例中制动单元102利用继电器的线圈KR-1与继电器的常闭触点 KR-2之间的控制规律，实现对于伺服电机20动态制动保护；所述伺服伺服电机制动电路10的内部结构较为简单，易于实现，极大地提高了对于伺服电机 20的调速以及停止转动的响应速度，通过该伺服制动电路10保障了伺服电机 20的运行的安全性和可靠性，伺服电机20的操控更加简便；并且本实施中的伺服制动电路10中的电路模块具有较高的集成化，降低了伺服电机20的制动控制成本；有效地解决了传统技术中控制电路无法对伺服电机进行高效、安全的制动保护，伺服电机的安全性、可控性都较低的问题。

作为一种可选的实施方式，图3示出了本实施例提供的驱动单元101的具体电路结构，如图3所示，驱动单元101包括三相电流变换器，三相电流变换器通过三相线路接伺服电机20；其中，每相电流变换器与伺服电机的每相线路一一对应连接；示例性的，U相电流变换器与伺服电机20的U相线路连接， V相电流变换器与伺服电机20的V相线路连接，W相电流变换器与伺服电机 20的W相线路连接。

每相电流变换器包括：上桥臂201和下桥臂202；上桥臂201连接在直流母线的高压侧H与伺服电机20的线路之间，上桥臂201根据第一驱动信号导通或者关断；下桥臂202连接在伺服电机20的线路与直流母线的低压侧L之间，下桥臂202根据第二驱动信号导通或者关断。

在本实施例中，通过第一驱动信号能够控制上桥臂201的通断状态，通过第二驱动信号能够控制下桥臂202的通断状态；由于直流母线上存在大功率的三相电能，当电流变换器接入三相电能时，通过电流变换器对三相电能进行转换，进而得到具有不同幅值和相位的三相电流；当电流变换器将三相电流输出至伺服电机20时，由于三相电流的相位以及频率发生改变，通过这三相电流能够控制伺服电机20的转速以及伺服电机20的正反转状；因此在每相电流变换器中，通过电流变换器的上桥臂201和电流变换器的下桥臂202之间的导通状态或者关断状态，以改变伺服电机20的输入电源，操控伺服电机20的运行状态。

作为一种可选的实施方式，在每相电流变换器中，所述第一驱动信号和第二驱动信号的相位不相同，示例性的，第一驱动信号和第二驱动信号的相位交错；可选的，本领域技术人员可采用传统技术中的电路结构来生成第一驱动信号和第二驱动信号。

作为一种可选的实施方式，如图3所示，在每相电流变换器中，上桥臂201 包括：第一MOS管M1、第一电阻R1、第二电阻R2以及第一电容C1，下桥臂202包括：第二MOS管M2、第三电阻R3、第四电阻R4以及第二电容C2。

其中，第一电阻R1的第一端用于接入第一驱动信号，第一电阻R1的第二端、第二电阻R2的第一端以及第一电容C1的第一端接第一MOS管M1的栅极，第一MOS管M1的漏极接直流母线的高压侧H，第二MOS管M2的漏极、第一MOS管M1的源极、第二电阻R2的第二端以及第一电容C1的第二端共接形成电流变换器的电流输出端，所述电流变换器的电流输出端用于输出变换后的三相电流；第三电阻R3的第一端用于接入第二驱动信号，第三电阻 R3的第二端、第四电阻R4的第一端以及第二电容C2的第一端共接于第二 MOS管M2的栅极，第二MOS管M2的源极接直流母线的低压侧L，第二电容C2的第二端接直流母线的低压侧L，第四电阻R4的第二端接直流母线的低压侧L。

作为一种可选的实施方式，第一MOS管M1为NMOS管，第二MOS管 M2为NMOS管。

示例性的，以图3中的U相电流变换器为例，U相电流变换器的上桥臂 201接入第一驱动信号Drive_GUH，U相电流变换器的下桥臂202接入第二驱动信号Drive_GUL；在U相电流变换器的上桥臂201中，当第一MOS管M1 的栅极接入第一驱动信号Drive_GUH，通过第一驱动信号Drive_GUH能够控制第一MOS管M1导通或者关断，当第一MOS管M1导通时，直流母线的高压侧H通过第一MOS管M1的漏极和源极接U相线路，以输出交流电能；同理在U相电流变换器的下桥臂202中，通过第二驱动信号Drive_GUL能够控制第二MOS管M2导通或者关断，当第二MOS管M2的漏极和源极之间导通时，直流母线的低压侧L能够将交流电能传输至U相线路，通过该交流电能驱动伺服电机20运转；因此本实施例通过第一MOS管M1和第二MOS管 M2之间的导通或者关断，以使得每相电流变换器能够输出具有不同流向的电流，控制伺服电机20的正反转；因此本实施例中的电流变换器能够精确、迅速地控制伺服电机20正转或者反转，伺服电机20的控制成本较低。

作为一种可选的实施方式，在所述每相电流变换器中，直流母线的高压侧 H和直流母线的低压侧L接入直流电能；该直流电能可采用传统技术中的蓄电池等各种电源供应装置提供；在本实施例中伺服电机制动电路10能够应用在各种电路系统中，当三相电流变换器接入直流信号时，通过三相电流变换器将直流信号转换为三相电流，通过该三相电流将电能输出至伺服电机20，以实现对于伺服电机20运行状态的控制；因此本实施例中驱动单元101具有较为简化的电路结构，兼容性较强，有助于提高了上述伺服电机制动电路10的适用范围。

作为一种可选的实施方式，所述控制器1021为单片机、PLC(Programmable LogicController，可编程逻辑控制器)、HMI(Human Machine Interface，人机接口)或者运动控制卡；示例性的，控制器1021为单片机，单片机为MCS-51 系列单片机，单片机接入控制指令，可选的，该控制指令可来源于单片机内部本身预先存储的预设指令，或者该控制指令来源于移动终端的外部指令；该控制指令包含技术人员的控制信息，单片机根据控制指令生成相应的控制信号，通过控制信号能够控制制动单元102的工作状态，以实现对于伺服电机20的制动保护，提高了对于伺服电机20控制的响应速度；本实施例中的伺服电机制动电路10具有较高的兼容性和普适性。

作为一种可选的实施方式，图4示出了本实施例提供的制动单元102的具体电路结构，如图4所示，开关模块1022包括：第五电阻R5、第六电阻R6、第三电容C3以及第一三极管Q1；其中，第五电阻R5的第一端接控制器1021，第五电阻R5的第二端、第三电容C3的第一端以及第六电阻R6的第一端共接于第一三极管Q1的基极，第三电容C3的第二端、第六电阻R6的第二端以及第一三极管Q1的发射极共接于地GND，第一三极管Q1的集电极接电源供应模块1023。

作为一种可选的实施方式，第一三极管Q1为NPN型三极管；在本实施例中，所述第五电阻R5的第一端为开关模块1032的控制端，所述第一三极管 Q1的集电极为开关模块1022的第二导通端，第一三极管Q1的发射极为开关模块1022的第一导通端。

在图4所示出制动单元102的电路结构中，控制器1021通过第五电阻R5 将控制信号输出至第一三极管Q1的基极，通过控制信号能够控制第一三极管 Q1导通或者关断；当第一三极管Q1的集电极和发射极之间导通时，则开关模块1022导通；当第一三极管Q1的集电极和发射极之间关断时，则开关模块 1022关断，进而本实施例第一三极管Q1的通断状态可调节电源供应模块1023 的电源传输情况，电路结构简单，易于实现，具有较高的控制响应速度。

作为一种可选的实施方式，如图4所示，电源供应模块1023包括第一直流电源VCC1和续流支路401，其中所述第一直流电源VCC1用于输出直流电能，通过该直流电能实现继电器的线圈KR-1的上电过程；续流支路401用于在继电器的线圈KR-1失电瞬间，对继电器的线圈KR-1进行续流保护；由于在继电器KR失电瞬间，继电器的线圈KR-1突然失去外界电能，存储在继电器的线圈KR-1中的电能可通过续流支路401被释放，以防止电路打火现象对继电器的线圈KR-1造成损害；因此本实施例利用续流支路401来释放继电器的线圈KR-1中的剩余电荷，极大地提高制动单元102对于伺服电机20的制动响应速度。

继电器的线圈KR-1连接在第一直流电源VCC1与开关模块1022的第二导通端之间，续流支路401与继电器的线圈KR-1并联；因此本实施例中制动单元102具有较为简化的电路结构，兼容性极强。

其中，所述续流支路401包括依次串联的第一二极管D1和第七电阻R7；具体的，所述第一二极管D1的阳极接继电器的线圈KR-1的一端和开关模块 1022的第二导通端，第一二极管D1的阴极接第七电阻R7的第一端，第七电阻R7的第二端接第一直流电源VCC1和继电器的线圈KR-1的另一端；其中第七电阻R7能够起到消耗电能的作用，当开关模块1032断开时，通过第七电阻R7能够消耗继电器的线圈KR-1中的电能，提高了对于继电器的线圈KR-1的续流保护能力，以防止开关模块1032断开瞬间剩余电荷对继电器的线圈 KR-1造成损害；第一二极管D1能够防止电源供应模块1023中的电流反向导通，只有当继电器的KR-1失电瞬间，继电器的线圈KR-1才能通过第一二极管D1释放电能；若开关模块1032导通，第一直流电源VCC1输出直流电能，根据第一二极管D1的单向导电性，所述续流支路401并不会导通，继电器的线圈KR-1能够处于正常上电阶段，从而本实施例通过第一二极管D1保障了继电器的线圈KR-1的控制安全性，避免了制动单元102对伺服电机20造成制动误差。

其中，开关模块1032通过继电器的线圈KR-1接第一直流电源VCC1，通过第一直流电源VCC1能够输出稳定的直流电能，当开关模块1032、继电器的线圈KR-1以及开关模块1022形成电流导通回路时，第一直流电源VCC1 输出稳定的直流电能，继电器的线圈KR-1得电；通过开关模块1022能够改变电源供应模块1023的电源输出情况；如上所述，当开关模块1022导通时，电源供应模块1023通过继电器的线圈KR-1连接到地GND，电流流经继电器的线圈KR-1，继电器的常闭触点KR-2打开，系统不处于制动状态，使得伺服电机20可根据控制信号正常转动；当开关模块1022关断时，电源供应模块1023 无法通过继电器的线圈KR-1与开关模块1022形成电流导通回路，继电器的常闭触点KR-2保持闭合，伺服电机UVW三相短接，系统处于制动状态，伺服电机20的内部产生电磁力，以阻碍伺服电机20运转；进而本实施例通过开关模块1022能够极大地提高了对于伺服电机20的制动响应速度，控制的响应速度较快。

作为一种可选的实施方式，第一直流电源VCC1为+5V或者+10V直流电源。

作为一种可选的实施方式，如图4所示，制动单元102包括三个继电器 KR1、KR2以及KR3；其中，在所述三个继电器中，所有继电器的线圈并联，并且每一个继电器的线圈串接在电源供应模块1023与开关模块1022的第二导通端之间，每一个继电器的常闭触点连接在伺服电机20的任意两相线路之间，并且任意两个继电器的常闭触点之间不并联。

示例性的，如图4所示，继电器KR1的线圈KR1-1连接在电源供应模块 1023与开关模块1022的第二导通端之间，继电器KR1的线圈KR1-1、继电器 KR2的线圈KR1-2以及继电器KR3的线圈KR1-3相互并联，继电器KR1的常闭触点KR1-2连接在U相线路和V相线路之间，继电器KR2的常闭触点 KR2-2连接在U相线路和W相线路之间，继电器KR3的常闭触点KR3-2连接在V相线路和W相线路之间，因此通过电源供应模块1023输出的直流电能能够控制三个继电器的线圈的得电或者失电。

示例性的，当通过控制信号使开关模块1022导通时，电源供应模块1023、继电器的线圈以及开关模块1022形成电流导通回路，电源供应模块1023输出稳定的直流电能，通过该直流电能对三个继电器的线圈上电，则继电器的常闭触点断开，伺服电机20的三相线路UVW断开，伺服电机20能够通过三相线路UVW稳定地接入三相电流，通过该三相电流能够驱动伺服电机20进行正常运转；当通过控制信号使开关模块1022断开，电源供应模块1023、继电器的线圈以及开关模块1022无法形成电流导通回路，继电器的线圈无法接入电能，三个继电器的线圈失电，继电器的常闭触点保持为闭合，伺服电机20的任意两相线路之间短路，进而伺服电机20无法安全、稳定地接入三相电流，且伺服电机20将产生阻碍自身转动的电磁力，则伺服电机20的转速迅速降低直至停止运转；因此本实施例通过三个继电器的常闭触点使伺服电机20的两相电流电路之间短路，实现了对于伺服电机20的动态制动保护，即提高了伺服电机20的制动控制响应速度，也保障了伺服电机20运转的安全性能、可靠性能及其性价比。

图5示出了本实施例提供的伺服电机制动系统40的模块结构，如图5所示，伺服电机制动系统40包括如上所述的伺服电机制动电路10；参考图1至图4的实施例，由于伺服电机制动电路10能够实现对于伺服电机20的快速的制动保护，以提高伺服电机20的运转的安全性和稳定性；因此本实施例中伺服电机制动系统40提高伺服电机20的制动响应速度，使伺服电机20的转速下降或者停止运转，伺服电机20具有更高的实用价值。

图6示出了本实施例提供的机器人50的模块结构，如图6所示，机器人 50包括如上所述的伺服电机制动系统40；参考图5的实施例，由于伺服电机制动系统40能够实现对于伺服电机的制动保护，因此当伺服电机制动系统40 应用在机器人50中时，通过伺服电机制动系统40能够保障机器人50中伺服电机的运行安全，以使机器人50中各个部件实现相应的电路功能，提高了机器人50的运动安全性和可靠性，该机器人50能够应用于各个不同的工业领域中；有效地解决了传统技术中机器人的伺服电机无法实现制动保护，进而机器人容易出现物理故障，机器人无法普遍适用的问题。

图7示出了本实施例提供的伺服电机的制动方法的实现流程，其中该伺服电机的制动方法应用于图2和图4中的伺服电机制动电路10，其中所述伺服电机的制动电路的具体电路结构可参照图2和图4的实施例，此处将不再赘述；所述伺服电机的制动方法具体包括以下步骤：

步骤S701：根据预设指令或者外部指令生成控制信号；其中该预设指令和外部指令包含技术人员的操作信息，进而本实施例可直接通过技术人员的操作信息来控制伺服电机的运行状态，保障伺服电机的运行安全，技术人员的使用体验较高。

步骤S702：根据控制信号调节开关模块的导通或者关断状态；可选的，通过控制信号的电平状态能够改变开关模块的通断状态，控制响应速度极高。

步骤S703：通过开关模块控制电源供应模块是否向继电器的线圈供电，以使伺服电机的两相以上线路短接或者断开，对伺服电机进行制动保护。

需要说明的是，由于图7中伺服电机的制动方法中各个步骤与图2以及图 4中伺服电机制动电路10相对应，因此关于本实施例中伺服电机的制动方法的实施方式可参照图2以及图4的实施例，此处将不再详细赘述。

可选的，当电源供应模块不向继电器的线圈供电时，继电器的常闭触点闭合，以使伺服电机的两相以上线路连接，实现对伺服电机的制动保护；当电源供应模块向继电器线圈供电时，继电器的常闭触点断开，伺服电机的三相电流线路正常、稳定地接入三相电流，以保持伺服电机为安全、稳定运行。

其中在本实施例中，当开关模块导通时，电源供应模块输出直流电能，继电器的线圈得电；当开关模块关断时，电源供应模块无法输出稳定的直流电能，继电器的线圈失电。结合上文所述，本实施例中伺服电机的制动方法通过使开关模块断开，继电器的线圈失电，闭合继电器的常闭触点，伺服电机输入端的两相以上线路会直接短接，伺服电机无法接入稳定的电能，伺服电机的内部将产生阻碍本身转动的电磁力，伺服电机的转速会快速地下降甚至停止运转；因此本实施例通过继电器实现了对于伺服电机的制动保护，保障了伺服电机的稳定、可靠运行，伺服电机的制动响应速度极快，提高了伺服电机的安全性；有效地解决了传统技术无法实现伺服电机的制动保护，控制响应速度较慢，操作复杂的问题。

在本文对各种器件、电路、装置、系统和/或方法描述了各种实施方式。阐述了很多特定的细节以提供对如在说明书中描述的和在附图中示出的实施方式的总结构、功能、制造和使用的彻底理解。然而本领域中的技术人员将理解，实施方式可在没有这样的特定细节的情况下被实施。在其它实例中，详细描述了公知的操作、部件和元件，以免使在说明书中的实施方式难以理解。本领域中的技术人员将理解，在本文和所示的实施方式是非限制性例子，且因此可认识到，在本文公开的特定的结构和功能细节可以是代表性的且并不一定限制实施方式的范围。

在整个说明书中对“各种实施方式”、“在实施方式中”、“一个实施方式”或“实施方式”等的引用意为关于实施方式所述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施方式中。因此，短语“在各种实施方式中”、“在一些实施方式中”、“在一个实施方式中”或“在实施方式中”等在整个说明书中的适当地方的出现并不一定都指同一实施方式。此外，特定特征、结构或特性可以在一个或多个实施方式中以任何适当的方式组合。因此，关于一个实施方式示出或描述的特定特征、结构或特性可全部或部分地与一个或多个其它实施方式的特征、结构或特性进行组合，而没有假定这样的组合不是不合逻辑的或无功能的限制。任何方向参考(例如，加上、减去、上部、下部、向上、向下、左边、右边、向左、向右、顶部、底部、在…之上、在…之下、垂直、水平、顺时针和逆时针)用于识别目的以帮助读者理解本公开内容，且并不产生限制，特别是关于实施方式的位置、定向或使用。

虽然上面以某个详细程度描述了某些实施方式，但是本领域中的技术人员可对所公开的实施方式做出很多变更而不偏离本公开的范围。连接参考(例如，附接、耦合、连接等)应被广泛地解释，并可包括在元件的连接之间的中间构件和在元件之间的相对运动。因此，连接参考并不一定暗示两个元件直接连接 /耦合且彼此处于固定关系中。“例如”在整个说明书中的使用应被广泛地解释并用于提供本公开的实施方式的非限制性例子，且本公开不限于这样的例子。意图是包含在上述描述中或在附图中示出的所有事务应被解释为仅仅是例证性的而不是限制性的。可做出在细节或结构上的变化而不偏离本公开。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种伺服电机制动电路，与伺服电机连接，其特征在于，所述伺服电机制动电路包括：

通过三相线路接所述伺服电机，被配置为输出三相交流电，以控制所述伺服电机运转的驱动单元；

与所述三相线路耦合连接，被配置为使所述伺服电机的两相以上线路短接或者断开，以对所述伺服电机进行制动保护的制动单元。

2.根据权利要求1所述的伺服电机制动电路，其特征在于，所述驱动单元包括三相电流变换器，所述三相电流变换器通过所述三相线路接所述伺服电机；

其中，每相电流变换器与所述伺服电机的每相线路一一对应连接；

每相电流变换器包括：

连接在直流母线的高压侧与所述伺服电机的线路之间，被配置为根据第一驱动信号导通或者关断的上桥臂；

连接在所述伺服电机的线路与所述直流母线的低压侧之间，被配置为根据第二驱动信号导通或者关断的下桥臂。

3.根据权利要求2所述的伺服电机制动电路，其特征在于，在每相所述电流变换器中，所述上桥臂包括：第一MOS管、第一电阻、第二电阻以及第一电容，所述下桥臂包括：第二MOS管、第三电阻、第四电阻以及第二电容；

其中，所述第一电阻的第一端用于接入所述第一驱动信号，所述第一电阻的第二端、所述第二电阻的第一端以及所述第一电容的第一端接所述第一MOS管的栅极，所述第一MOS管的漏极接所述直流母线的高压侧，所述第二MOS管的漏极、所述第一MOS管的源极、所述第二电阻的第二端以及所述第一电容的第二端共接形成所述电流变换器的电流输出端，所述第三电阻的第一端用于接入所述第二驱动信号，所述第三电阻的第二端、所述第四电阻的第一端以及所述第二电容的第一端共接于所述第二MOS管的栅极，所述第二MOS管的源极接所述直流母线的低压侧，所述第二电容的第二端接所述直流母线的低压侧，所述第四电阻的第二端接所述直流母线的低压侧。

4.根据权利要求1所述的伺服电机制动电路，其特征在于，所述制动单元包括：

被配置为生成控制信号的控制器；

控制端与所述控制器连接，第一导通端接地，被配置为根据所述控制信号导通或者关断的开关模块；

至少一个继电器；

以及电源供应模块；

其中，所述继电器的线圈连接在所述电源供应模块与所述开关模块的第二导通端之间，所述继电器的常闭触点连接在所述伺服电机的任意两相线路之间，通过开关模块控制所述继电器的线圈是否得电。

5.根据权利要求4所述的伺服电机制动电路，其特征在于，所述控制器为单片机、PLC、HMI或者运动控制卡。

6.根据权利要求4所述的伺服电机制动电路，其特征在于，所述开关模块包括：第五电阻、第六电阻、第三电容以及第一三极管；

其中，所述第五电阻的第一端接所述控制器，所述第五电阻的第二端、所述第三电容的第一端以及所述第六电阻的第一端共接于所述第一三极管的基极，所述第三电容的第二端、所述第六电阻的第二端以及所述第一三极管的发射极共接于地，所述第一三极管的集电极接所述电源供应模块。

7.根据权利要求4所述的伺服电机制动电路，其特征在于，所述电源供应模块包括：

第一直流电源，以及

被配置为在所述继电器的线圈失电瞬间对所述继电器的线圈进行续流保护的续流支路；

所述继电器的线圈连接在所述第一直流电源与所述开关模块的第二导通端之间，所述续流支路与所述继电器的线圈并联；

其中，所述续流支路包括依次串联连接的第一二极管和第七电阻。

8.根据权利要求4所述的伺服电机制动电路，其特征在于，所述制动单元包括三个继电器；

其中，在所述三个继电器中，所有继电器的线圈并联，并且每一个继电器的线圈串接在所述电源供应模块与所述开关模块的第二导通端之间，每一个继电器的常闭触点连接在所述伺服电机的任意两相线路之间，并且任意两个继电器的常闭触点之间不并联。

9.一种伺服电机制动系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的伺服电机制动电路。

10.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求9所述的伺服电机制动系统。