[实用新型]一种保持绕组断电后转子稳定的步进电机

说明书

本实用新型公开了一种保持绕组断电后转子稳定的步进电机，包括步进电机，所述的步进电机的各相绕组两端或直流母线上并联有可控开关控制的回路；或者，在步进电机的各相绕组两端并联带有电容的支路。本实用新型能在步进电机绕组断电后实现转子振动的快速衰减，使得步进电机能够通过自定位力矩与摩擦力，或者附加电容或直流电源放电电流产生的保持力矩，实现步进电机断电后转子锁定，防止步进电机转子在断电后自由转动。本实用新型无需对步进电机内部器件进行改造，成本低，适用于各种类型和结构的步进电机，可控性高。

技术领域

本实用新型涉及步进电机领域，具体涉及一种保持绕组断电后转子稳定的步进电机。

背景技术

步进电机是一种可以开环控制，具备较高可靠性，且控制简单的线位移、角度旋转执行机构。步进电机控制器通过发出一系列驱动信号，通过驱动信号的脉冲数量和脉冲频率，实现对步进电机位移、转速的控制。由于步进电机具备多种优点，被广泛地应用于工业制造、航空航天、医疗卫生等领域。

步进电机应用于某些高可靠性要求的场景时，往往需要具备冗余功能。例如，当步进电机运行时由于系统停电或者电线脱落等情况导致步进电机绕组与主电源断开，或者步进电机的一套驱动器与绕组出现故障时，需要及时切断故障驱动器，启动备份驱动器与备份绕组。

在绕组断电的这段时间内转子处于无控制器控制状态。转子在绕组断电后中只会受到负载转矩的作用力，以及自身的自定位力矩和摩擦阻力。

由于步进电机通常带有负载且负载在原运行状态下具有一定惯性，步进电机在绕组断电后无法立即停转，导致其在断电后中均不受主、备份控制器控制，步进电机自由运行，不利于对负载的稳定控制。

步进电机断电后转子运动可控方面的研究较少，没有提出高效可行的策略以解决步进电机断电后转子自由运动问题。对于应具备冗余功能的高可靠性场合，实现步进电机断电后转子稳定具有重要意义。

公开号为CN 206041776 U的专利说明书公开了一种嵌入式闭环步进电机，包括步进电机和控制单元，所述控制单元包括PLC控制器和霍尔传感器，所述霍尔传感器配备A霍尔传感器和有效滞后角度90度的B霍尔传感器同步侦测。此实用新型采用双通道霍尔传感器检测来判定丢步或失步，再由脉冲发射器补所丢失的步数，以达到通过霍尔传感器精准控制步进电机的目的。此实用新型虽然可以准确计算转子丢失步数并及时补正，但是仍具有滞后性。

公开号为CN 103378708 B的专利说明书公开了一种步进电机，包括一定子和一转子，所述转子包括一永久磁体，所述定子包括一外壳及若干绕组组件，所述定子还包括至少一止动件，所述止动件的中央形成一中心孔用于容置所述转子，所述中心孔的周围设有若干朝中心孔中央眼神的凸齿，所述凸齿用于与转子的磁极相吸从而对转子提供一止动转矩。此发明在断电后可以将转子保持在一个固定位置，防止转子失步。此发明虽然可以应用于断电后保持转子迅速稳定，但必须对步进电机进行改造，成本较高，应用范围较窄，普适性不高。

实用新型内容

针对本领域存在的不足之处，本实用新型提供了一种保持绕组断电后转子稳定的步进电机。

一种保持绕组断电后转子稳定的步进电机，包括步进电机，所述的步进电机的各相绕组两端或直流母线上并联有可控开关控制的回路；或者，在步进电机的各相绕组两端并联带有电容的支路。

当步进电机带有若干套绕组时，每一个可控开关控制同一相的主绕组和备用绕组。

步进电机的各相绕组两端或直流母线上并联有可控开关控制的回路，这样在绕组断电时可控开关闭合，绕组与可控开关回路形成短路，这样当转子旋转的时候会产生一个反电动势，由于存在一个闭合回路，绕组中存在电流，会产生一个与电机旋转方向相反的转矩，类似于增加一个电磁阻尼系统，使转子运动快速停止。最后，通过转子的自定位力矩和摩擦力实现转子在绕组断电后的自锁。