CN219554822U - 基于三相线性电流放大器的三相永磁电机***、音圈电机***和双有刷直流电机*** - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于三相线性电流放大器的三相永磁电机***、音圈电机***和双有刷直流电机***，包括构成电流放大器的三相功率放大单元以及与该电流放大器相连接的三相永磁电机***。本实用新型的有益效果是：解决了传统电机驱动器为开关型功率器件输出、电磁干扰严重的问题；电流闭环控制为硬件实现，***带宽高；驱动低电感电机时无电流纹波，能够精确定位；综上所述，本实用新型解决了传统电机驱动器的电磁干扰和定位精度低等问题，线性放大器无力矩纹波、无电磁开关噪音、高带宽且稳态转矩波动小，速度精度高。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电机***，具体为一种基于三相线性电流放大器的三相永磁、音圈和双有刷直流电机***，属于精密类制造设备技术领域。
背景技术
对于一些纳米高精度类产品或工件的加工制造，其因加工要求精度高，现有的普通数控车床无法满足加工需求，因此需要采用超精密金刚石车床进行加工制造，精密机床的导轨运动应用的电机为低电感电机，线性伺服放大器是适合驱动低电感电机进行超精密运动控制的伺服驱动器，其特点是驱动平滑、无力矩纹波、无电磁开关噪音、高带宽。
而在现有技术中，线性伺服放大器往往会受到电磁干扰、进而导致模拟正弦电流和高带宽等缺点，致使稳速精度不搞，且电机转矩波动也较大，进而造成低电感电机驱动时，定位精度偏低，无法较好的适用于高精度超精密类产品或工件的加工制造。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述至少一个技术问题而提供一种基于三相线性电流放大器的三相永磁电机***、音圈电机***和双有刷直流电机***，本实用新型提出的三相线性放大器，其突出优点是无电磁干扰、模拟正弦电流和高带宽等缺点，稳速精度高，电机转矩波动小。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：一种基于三相线性电流放大器的三相永磁电机***，包括构成电流放大器的三相功率放大单元以及与该电流放大器相连接的三相永磁电机***，三相功率放大单元包括线性功率单元一、线性功率单元二、线性功率单元三，三相永磁电机***包括三相永磁电机，该电流放大器还包括电流检测单元、电流闭环控制器、直流电压源以及外部接口；
线性功率单元一、线性功率单元二以及线性功率单元三的输入端连接直流电压源，其输出端连接三相永磁电机，并由三个电流传感器构成的电流检测单元检测每相电流，电流闭环控制器采用模拟比例积分控制器构成，外部接口通过连接上位机控制器接收电流及控制指令。
一种基于三相线性电流放大器的音圈电机***，包括构成电流放大器的三相功率放大单元以及与该电流放大器相连接的音圈电机***，三相功率放大单元包括线性功率单元一、线性功率单元二、线性功率单元三，音圈电机***包括音圈电机，该电流放大器还包括电流检测单元、电流闭环控制器、直流电压源以及外部接口；
线性功率单元一、线性功率单元二以及线性功率单元三的输入端连接直流电压源，其输出端连接音圈电机，并由二个电流传感器构成的电流检测单元检测每相电流，电流闭环控制器采用模拟比例积分控制器构成，外部接口通过连接上位机控制器接收电流及控制指令。
一种基于三相线性电流放大器的双有刷直流电机***，包括构成电流放大器的三相功率放大单元以及与该电流放大器相连接的双有刷直流电机***，三相功率放大单元包括线性功率单元一、线性功率单元二、线性功率单元三，双有刷直流电机***包括音圈电机一以及音圈电机二，该电流放大器还包括电流检测单元、电流闭环控制器、直流电压源以及外部接口；
线性功率单元一、线性功率单元二以及线性功率单元三的输入端连接直流电压源，其输出端由线性功率单元一和线性功率单元三分别连接音圈电机一和音圈电机二，并由两个电流传感器构成的电流检测单元检测每相电流，电流闭环控制器采用模拟比例积分控制器构成，外部接口通过连接上位机控制器接收电流及控制指令。
作为本实用新型再进一步的方案：线性功率单元一、线性功率单元二以及线性功率单元三所构成的三相功率放大单元为线性模拟放大。
作为本实用新型再进一步的方案：线性功率单元一、线性功率单元二以及线性功率单元三所构成的三相功率放大单元为模拟比例积分控制器实现电流闭环控制。
作为本实用新型再进一步的方案：线性功率单元一、线性功率单元二以及线性功率单元三所构成的三相功率放大单元电流幅值和频率由上位机给出。
作为本实用新型再进一步的方案：线性功率单元一、线性功率单元二以及线性功率单元三所构成的三相功率放大单元具备使能和保护功能。
本实用新型的有益效果是：解决了传统电机驱动器为开关型功率器件输出、电磁干扰严重的问题；电流闭环控制为硬件实现，***带宽高；驱动低电感电机时无电流纹波，能够精确定位。
综上所述，本实用新型解决了传统电机驱动器的电磁干扰和定位精度低等问题，线性放大器无力矩纹波、无电磁开关噪音、高带宽且稳态转矩波动小，速度精度高。
附图说明
图1为本实用新型三相线性放大器的三相永磁电机***结构示意图；
图2为本实用新型三相线性放大器的音圈电机***结构示意图；
图3为本实用新型三相线性放大器的双有刷直流电机***结构示意图。
图中：1-1、线性功率单元一，1-2、线性功率单元二，1-3、线性功率单元三，2-1、三相永磁电机，2-2、音圈电机，2-3、音圈电机一，2-4、音圈电机二，3、电流检测单元，4、电流闭环控制器，5、直流电压源，6、外部接口。
具体实施方式
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。
实施例一
如图1所示，一种基于三相线性电流放大器的三相永磁电机***，包括构成电流放大器的三相功率放大单元以及与该电流放大器相连接的三相永磁电机***，三相功率放大单元包括线性功率单元一1-1、线性功率单元二1-2、线性功率单元三1-3，三相永磁电机***包括三相永磁电机2-1，该电流放大器还包括电流检测单元3、电流闭环控制器4、直流电压源5以及外部接口6；
线性功率单元一1-1、线性功率单元二1-2以及线性功率单元三1-3的输入端连接直流电压源5，其输出端连接三相永磁电机2-1，并由三个电流传感器构成的电流检测单元3检测每相电流，电流闭环控制器4采用模拟比例积分控制器构成，外部接口6通过连接上位机控制器接收电流及控制指令。
三个线性功率放大单元，连接三相永磁电动机，每个线性功率单元通以相位各差120°的正弦电流，幅值和频率由电机***的转矩和转速决定。三个电流检测单元测量每相电流，通过模拟比例积分控制器实现电流闭环控制。
实施例二
如图2所示，一种基于三相线性电流放大器的音圈电机***，包括构成电流放大器的三相功率放大单元以及与该电流放大器相连接的音圈电机***，三相功率放大单元包括线性功率单元一1-1、线性功率单元二1-2、线性功率单元三1-3，音圈电机***包括音圈电机2-2，该电流放大器还包括电流检测单元3、电流闭环控制器4、直流电压源5以及外部接口6；
线性功率单元一1-1、线性功率单元二1-2以及线性功率单元三1-3的输入端连接直流电压源5，其输出端连接音圈电机2-2，并由二个电流传感器构成的电流检测单元3检测每相电流，电流闭环控制器4采用模拟比例积分控制器构成，外部接口6通过连接上位机控制器接收电流及控制指令。
三个线性功率放大单元，其中两个单元连接音圈电动机，两个线性功率单元构成H桥，通以直流电流，幅值由电机***的速度决定，两个电流检测单元测量音圈电流，通过模拟比例积分控制器实现电流闭环控制。
实施例三
如图3所示，一种基于三相线性电流放大器的双有刷直流电机***，包括构成电流放大器的三相功率放大单元以及与该电流放大器相连接的双有刷直流电机***，三相功率放大单元包括线性功率单元一1-1、线性功率单元二1-2、线性功率单元三1-3，双有刷直流电机***包括音圈电机一2-3以及音圈电机二2-4，该电流放大器还包括电流检测单元3、电流闭环控制器4、直流电压源5以及外部接口6；
线性功率单元一1-1、线性功率单元二1-2以及线性功率单元三1-3的输入端连接直流电压源5，其输出端由线性功率单元一1-1和线性功率单元三1-3分别连接音圈电机一2-3和音圈电机二2-4，并由两个电流传感器构成的电流检测单元3检测每相电流，电流闭环控制器4采用模拟比例积分控制器构成，外部接口6通过连接上位机控制器接收电流及控制指令。
三个线性功率放大单元，其中两个单元连接直流有刷电动机，两个线性功率单元构成半桥直流放大，通以两路给定直流电流，幅值由电机***的速度决定，两个电流检测单元测量直流电机电流，通过模拟比例积分控制器实现电流闭环控制。
实施例四
本实施例中除包括实施例一中的所有技术特征之外，还包括：
线性功率单元一1-1、线性功率单元二1-2以及线性功率单元三1-3所构成的三相功率放大单元为线性模拟放大。
线性功率单元一1-1、线性功率单元二1-2以及线性功率单元三1-3所构成的三相功率放大单元为模拟比例积分控制器实现电流闭环控制。
线性功率单元一1-1、线性功率单元二1-2以及线性功率单元三1-3所构成的三相功率放大单元电流幅值和频率由上位机给出。
线性功率单元一1-1、线性功率单元二1-2以及线性功率单元三1-3所构成的三相功率放大单元具备使能和保护功能。
本实用新型实施例可以拓展到多相电机、步进电机以及其它种类电机***，本实用新型提供的线性电流放大器电机***，电流为线性模拟信号，从而提高了电机电流和速度精度，可实现低谐波高定位精度电机控制***
工作原理：提供的三个线性功率单元输入端连接直流电压源，输出连接永磁电动机，由电流传感器检测每相电流，比例积分控制器构成电流闭环控制，外部接口单元连接上位机控制器，接收电流及控制指令。线性放大器满足电机***电压和电流设计要求。本实用新型提供的线性放大器由多个线性功率单元模块构成，可驱动音圈电机、有刷直流电机和三相永磁交流电动机。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (7)
1.一种基于三相线性电流放大器的三相永磁电机***，其特征在于：包括构成电流放大器的三相功率放大单元以及与该电流放大器相连接的三相永磁电机***，所述三相功率放大单元包括线性功率单元一(1-1)、线性功率单元二(1-2)、线性功率单元三(1-3)，所述三相永磁电机***包括三相永磁电机(2-1)，该电流放大器还包括电流检测单元(3)、电流闭环控制器(4)、直流电压源(5)以及外部接口(6)；
所述线性功率单元一(1-1)、线性功率单元二(1-2)以及线性功率单元三(1-3)的输入端连接直流电压源(5)，其输出端连接三相永磁电机(2-1)，并由三个电流传感器构成的电流检测单元(3)检测每相电流，所述电流闭环控制器(4)采用模拟比例积分控制器构成，所述外部接口(6)通过连接上位机控制器接收电流及控制指令。
2.一种基于三相线性电流放大器的音圈电机***，其特征在于：包括构成电流放大器的三相功率放大单元以及与该电流放大器相连接的音圈电机***，所述三相功率放大单元包括线性功率单元一(1-1)、线性功率单元二(1-2)、线性功率单元三(1-3)，所述音圈电机***包括音圈电机(2-2)，该电流放大器还包括电流检测单元(3)、电流闭环控制器(4)、直流电压源(5)以及外部接口(6)；
所述线性功率单元一(1-1)、线性功率单元二(1-2)以及线性功率单元三(1-3)的输入端连接直流电压源(5)，其输出端连接音圈电机(2-2)，并由二个电流传感器构成的电流检测单元(3)检测每相电流，所述电流闭环控制器(4)采用模拟比例积分控制器构成，所述外部接口(6)通过连接上位机控制器接收电流及控制指令。
3.一种基于三相线性电流放大器的双有刷直流电机***，其特征在于：包括构成电流放大器的三相功率放大单元以及与该电流放大器相连接的双有刷直流电机***，所述三相功率放大单元包括线性功率单元一(1-1)、线性功率单元二(1-2)、线性功率单元三(1-3)，所述双有刷直流电机***包括音圈电机一(2-3)以及音圈电机二(2-4)，该电流放大器还包括电流检测单元(3)、电流闭环控制器(4)、直流电压源(5)以及外部接口(6)；
所述线性功率单元一(1-1)、线性功率单元二(1-2)以及线性功率单元三(1-3)的输入端连接直流电压源(5)，其输出端由线性功率单元一(1-1)和线性功率单元三(1-3)分别连接音圈电机一(2-3)和音圈电机二(2-4)，并由两个电流传感器构成的电流检测单元(3)检测每相电流，所述电流闭环控制器(4)采用模拟比例积分控制器构成，所述外部接口(6)通过连接上位机控制器接收电流及控制指令。
4.根据权利要求1、2或3任一项所述的电机***，其特征在于：所述线性功率单元一(1-1)、线性功率单元二(1-2)以及线性功率单元三(1-3)所构成的三相功率放大单元为线性模拟放大。
5.根据权利要求4所述的电机***，其特征在于：所述线性功率单元一(1-1)、线性功率单元二(1-2)以及线性功率单元三(1-3)所构成的三相功率放大单元为模拟比例积分控制器实现电流闭环控制。
6.根据权利要求4所述的电机***，其特征在于：所述线性功率单元一(1-1)、线性功率单元二(1-2)以及线性功率单元三(1-3)所构成的三相功率放大单元电流幅值和频率由上位机给出。
7.根据权利要求4所述的电机***，其特征在于：所述线性功率单元一(1-1)、线性功率单元二(1-2)以及线性功率单元三(1-3)所构成的三相功率放大单元具备使能和保护功能。
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