CN211018563U - 新型伺服电机及伺服电机控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型伺服电机及伺服电机控制系统，新型伺服电机包括电机本体和驱动外壳，驱动外壳内部设置有一体化驱动板，一体化驱动板上设有伺服驱动模块，驱动外壳上还设置有电连接一体化驱动板的电源接口、光纤收信口和光纤发信口，一体化驱动板电连接电机本体；通过将一体化驱动板设置在与电机本体一体化连接的驱动外壳内，又将用于驱动电机本体的伺服驱动模块、用于各伺服电机与伺服电机间、伺服电机与上位机间通讯的光纤收信口和光纤发信口集成在一体化驱动板上，多个电机联动连接时，采用光纤总线通信，伺服电机只需通过一条光纤串联起来即可，能够便于多个电机联动连接。

Description

新型伺服电机及伺服电机控制系统

技术领域

本实用新型涉及伺服电机领域，特别涉及一种新型伺服电机及伺服电机控制系统。

背景技术

伺服电机在自动控制系统中用作执行元件，可以把所接收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。传统的伺服电机一般由电机本体、编码器和伺服驱动共同组成，由于各部件是独立分离的，引出接线非常多，包括电机的电源接线、电机与伺服驱动间的接线、编码器与伺服驱动间的接线等。这样的接线方式复杂繁琐，且由于接线长，电磁干扰大，容易造成传输信号不稳定。

另外，当电机多达十几轴时，需要连接几十条电线、编码器线、电机线和控制线，采用EtherCAT总线只能解决控制器与驱动器之间的连接问题，但仍然解决不了驱动器与电机之间的连接，解决不了需要大地方安置驱动器的问题，也解决不了电磁干扰的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种新型伺服电机，能够便于多个电机联动连接。

本实用新型还提出一种具有上述新型伺服电机的伺服电机控制系统。

根据本实用新型的第一方面实施例的一种新型伺服电机，包括电机本体和驱动外壳，所述驱动外壳为一内设空腔的壳体，所述驱动外壳前端的盖板上设置有一个开口，所述电机本体的后端部固定在所述开口上，所述驱动外壳内部的所述空腔中设置有一体化驱动板，所述一体化驱动板(220)上设有伺服驱动模块，所述一体化驱动板(220)或所述电机本体(100)内设置有编码器，所述编码器连接所述伺服驱动模块，所述驱动外壳上还设置有电源接口、光纤收信口和光纤发信口，所述电源接口、所述光纤收信口和所述光纤发信口分别电连接所述一体化驱动板，所述一体化驱动板电连接所述电机本体。

根据本实用新型的实施例一种新型伺服电机，至少具有如下有益效果：通过将一体化驱动板设置在与电机本体一体化连接的驱动外壳内，又将用于驱动电机本体的伺服驱动模块、用于各伺服电机与伺服电机间、伺服电机与上位机间通讯的光纤收信口和光纤发信口集成在一体化驱动板上，多个电机联动连接时，采用光纤总线通信，伺服电机只需通过一条光纤串联起来即可，通信速度快，不受电磁干扰，能够便于多个电机联动连接，也简化了对控制器的硬件要求。

根据本实用新型的一些实施例，所述电机本体的输出轴末端设置有磁钢，所述编码器为磁性编码器，所述磁性编码器设置在所述一体化驱动板上并与所述磁钢对应。在电机本体的输出轴末端设置磁钢，并在一体化驱动板上相应设置有磁性编码器，能够实时测量电机本体的的转角、转速等参数，传递给一体化驱动板。

根据本实用新型的一些实施例，所述编码器为光电编码器，所述光电编码器设置在所述电机本体的输出轴上并通过导线电连接所述伺服驱动模块。

根据本实用新型的一些实施例，所述电机本体的后端部还设置有出线口。设置出线口便于电机本体和驱动外壳之间的连接线引出。

根据本实用新型的一些实施例，所述驱动外壳上设有散热器，所述散热器的吸热端紧贴于一体化驱动板上。

根据本实用新型的一些实施例，所述驱动外壳上设置有散热风扇。

根据本实用新型的一些实施例，所述散热器由多片散热筋构成。

根据本实用新型的一些实施例，所述电机本体的尾端设有制动装置，所述电机本体的输出轴穿过所述制动装置。

根据本实用新型的一些实施例，所述制动装置为电磁式制动装置。

根据本实用新型的第二方面实施例的一种伺服电机控制系统，包括如上述第一方面所述的一种新型伺服电机，还包括控制器和电源适配器，所述新型伺服电机设置有若干个，所述控制器通过光纤连接到第一个所述新型伺服电机的光纤收信口，若干所述新型伺服电机之间通过光纤连接，最后一个所述新型伺服电机的光纤发信口通过光纤连接所述控制器，所述电源适配器分别连接每个所述新型伺服电机的电源接口。

根据本实用新型的一种伺服电机控制系统，至少具有如下有益效果：控制器采用光纤总线通信，实时控制，可以连接多个电机，实现多轴联动，多个新型伺服电机之间只需一条光线串联起来，连接更简单，控制运动更简单，使用更简单，通信速度快，不受电磁干扰，简化了对控制器的硬件要求。

根据本实用新型的一些实施例，还包括连接所述控制器的触摸显示屏以及串接在最后一个所述新型伺服电机和所述控制器之间的光纤IO扩展模块、光纤采集扩展模块和高速计数器模块。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步地说明；

图1为本实用新型实施例提供的一种新型伺服电机的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种新型伺服电机的另一角度示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种伺服电机控制系统的结构图。

具体实施方式

本部分将详细描述本实用新型的具体实施例，本实用新型之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本实用新型的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

参照图1和图2，本实用新型的一个实施例提供一种新型伺服电机，包括电机本体100和驱动外壳200，驱动外壳200为一内设空腔的壳体，驱动外壳200前端的盖板上设置有一个开口210，电机本体100的后端部固定在开口210上，驱动外壳200内部的空腔中设置有一体化驱动板220，一体化驱动板220上设有伺服驱动模块，电机本体100或者驱动外壳200内置有电连接伺服驱动模块的编码器，驱动外壳200上还设置有电源接口230、光纤收信口240和光纤发信口250，电源接口230、光纤收信口240和光纤发信口250分别电连接一体化驱动板220，一体化驱动板220电连接电机本体100。

根据本实用新型的实施例一种新型伺服电机，通过将一体化驱动板220设置在与电机本体100一体化连接的驱动外壳200内，又将用于驱动电机本体100的伺服驱动模块、用于各伺服电机与伺服电机间、伺服电机与上位机间通讯的光纤收信口240和光纤发信口250集成在一体化驱动板220上，多个电机联动连接时，采用光纤总线通信，伺服电机只需通过一条光纤串联起来即可，通信速度快，不受电磁干扰，能够便于多个电机联动连接，也简化了对控制器的硬件要求。

参照图2，在本实用新型的一些实施例中，电机本体100的输出轴末端设置有磁钢120，编码器采用磁性编码器221，磁性编码器221设置在一体化驱动板220上并与磁钢120对应。在电机本体100的输出轴末端设置磁钢120，并在一体化驱动板220上相应设置有磁性编码器221，能够实时测量电机本体100的的转角、转速等参数，传递给一体化驱动板220。

磁钢120的安装方式可以有多种，例如入图2所示，电机本体100的输出轴末端设置有磁套110，磁套110上设置有磁钢120，可以方便磁钢120的安装和更换；又如在电机本体100的输出轴上开设槽位，将磁钢120直接放置在槽位上，不需要另外设置磁套120。

可以理解的是，除了上述实施例采用的磁性编码器221之外，还可以采用光电编码器，光电编码器设置在电机本体100的输出轴上，并通过导线电连接伺服驱动模块。光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，是目前应用最多的传感器。一般的光电编码器主要由光栅盘和光电探测装置组成。在伺服系统中，由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转.经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号。通过计算每秒光电编码器输出脉冲的个数就能反映当前电动机的转速。此外，为判断旋转方向，码盘还可提供相位相差90°的2个通道的光码输出，根据双通道光码的状态变化确定电机的转向。根据检测原理，编码器可分为光学式、磁式、感应式和电容式。根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混合式3种。

参照图2，在本实用新型的一些实施例中，电机本体100的后端部还设置有出线口130。设置出线口130便于电机本体100和驱动外壳200之间的连接线引出。

参照图1和图2，在本实用新型的一些实施例中，驱动外壳200上设有散热器260，散热器260的吸热端紧贴于一体化驱动板220上。由于将大量的电路集成到了一体化驱动板220上，在工作过程中会产生大量的热量，通过设置散热器260便于及时将一体化驱动板220的热量传递出去，保证其上运算芯片的正常运行及各电路在安全温度范围内工作。

参照图2，在本实用新型的一些实施例中，驱动外壳200上设置有散热风扇270。通过散热风扇270，加快散热器260的空气流动，提升散热冷却效果。

参照图2，在本实用新型的一些实施例中，散热器260由多片散热筋261构成。由于散热筋261增加了与空气的接触面积，因此有良好的冷却散热效果，并且散热筋261结构的存在，也起到了固定筋的作用，加固了伺服电机的驱动外壳200结构。

在本实用新型的一些实施例中，电机本体100的尾端设有制动装置，电机本体100的输出轴穿过制动装置。本实施例中，为了应对某些系统如传送装置、升降装置中要求伺服电机能尽快停车的需求，电机本体100的尾端设有制动装置(图中未示出)，电机本体100的输出轴穿过制动装置。通过增加制动装置，可以克服系统机械惯量较大时导致伺服电机制动不及时的问题，提供了更安全可靠的一体式伺服电机。伺服电机有一下三种制动方式，包括电磁制动、再生制动和动态制动，其中再生制动和动态制动操作复杂，因此，为了进一步缩小体积，制动装置为电磁式制动装置。电磁式制动装置又叫电磁制动器，其运行原理：

当有电流通过电磁制动器磁性线圈时，电磁力吸合刹车片，使用刹车片释放制动盘，这时电机本体100的输出轴带着制动盘正常运转或者启动。当切断电磁制动器的电流时，那么刹车片脱离制动盘，制动盘与刹车片及法兰盘之间生产摩擦力矩，使用电机本体100的输出轴快速停止。

参照图3，根据本实用新型的第二方面实施例的一种伺服电机控制系统，包括如上述第一方面的一种新型伺服电机，还包括控制器和电源适配器。控制器上设置有发射口和接收口，新型伺服电机设置有若干个，控制器的发射口通过光纤连接到第一个新型伺服电机的光纤收信口240，若干新型伺服电机之间通过光纤连接，最后一个新型伺服电机的光纤发信口250通过光纤连接控制器的接收口，，电源适配器分别连接每个新型伺服电机的电源接口230。

在本实施例中，控制器优选PLC控制器。但是可以理解的是，各种类型的控制器都可以选用，例如单片机控制器等。

可以理解的是，在本实施例的种伺服电机控制系统中，并不限定只能有新型伺服电机，也可以将具有光纤通信接口的永磁同步电机或者步进电机串联进来，以实现不同的功能需求。

根据本实用新型的一种伺服电机控制系统，控制器采用光纤总线通信，实时控制，可以连接多个电机，实现多轴联动，多个新型伺服电机之间只需一条光线串联起来，连接更简单，控制运动更简单，使用更简单，通信速度快，不受电磁干扰，简化了对控制器的硬件要求。

参照图3，在本实用新型的一些实施例中，还包括连接控制器的触摸显示屏以及串接在最后一个新型伺服电机和控制器之间的光纤IO扩展模块、光纤采集扩展模块和高速计数器模块。

可以理解的是，光纤IO扩展模块、光纤采集扩展模块和高速计数器模块并不限定只有一块，可以根据新型伺服电机的数量设置有多块。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (10)

1.一种新型伺服电机，其特征在于，包括电机本体和驱动外壳，所述驱动外壳为一内设空腔的壳体，所述驱动外壳前端的盖板上设置有一个开口，所述电机本体的后端部固定在所述开口上，所述驱动外壳内部的所述空腔中设置有一体化驱动板，所述一体化驱动板上设有伺服驱动模块，所述一体化驱动板或所述电机本体内设置有编码器，所述编码器连接所述伺服驱动模块，所述驱动外壳上还设置有电源接口、光纤收信口和光纤发信口，所述电源接口、所述光纤收信口和所述光纤发信口分别电连接所述一体化驱动板，所述一体化驱动板电连接所述电机本体。

2.根据权利要求1所述的一种新型伺服电机，其特征在于，所述电机本体的输出轴末端设置有磁钢，所述编码器为磁性编码器，所述磁性编码器设置在所述一体化驱动板上并与所述磁钢对应。

3.根据权利要求1所述的一种新型伺服电机，其特征在于，所述编码器为光电编码器，所述光电编码器设置在所述电机本体的输出轴上并通过导线电连接所述伺服驱动模块。

4.根据权利要求1所述的一种新型伺服电机，其特征在于，所述电机本体的后端部还设置有出线口。

5.根据权利要求1所述的一种新型伺服电机，其特征在于，所述驱动外壳上设有散热器，所述散热器的吸热端紧贴于一体化驱动板上，所述散热器由多片散热筋构成。

6.根据权利要求1所述的一种新型伺服电机，其特征在于，所述驱动外壳上设置有散热风扇。

7.根据权利要求1所述的一种新型伺服电机，其特征在于，所述电机本体的尾端设有制动装置，所述电机本体的输出轴穿过所述制动装置。

8.根据权利要求7所述的一种新型伺服电机，其特征在于，所述制动装置为电磁式制动装置。

9.一种伺服电机控制系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任一所述的一种新型伺服电机，还包括控制器和电源适配器，所述新型伺服电机设置有若干个，所述控制器通过光纤连接到第一个所述新型伺服电机的光纤收信口，若干所述新型伺服电机之间通过光纤连接，最后一个所述新型伺服电机的光纤发信口通过光纤连接所述控制器的，所述电源适配器分别连接每个所述新型伺服电机的电源接口。

10.根据权利要求9所述的一种伺服电机控制系统，其特征在于，还包括连接所述控制器的触摸显示屏以及串接在最后一个所述新型伺服电机和所述控制器之间的光纤IO扩展模块、光纤采集扩展模块和高速计数器模块。

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