[实用新型]低功耗步进电机驱动器无效

专利信息
申请号: 93230864.3 申请日: 1993-05-06
公开(公告)号: CN2159083Y 公开(公告)日: 1994-03-16
发明(设计)人: 王志远;刘文;杜坤时 申请(专利权)人: 济南第一机床厂
主分类号: H02P8/00 分类号: H02P8/00
代理公司: 山东省专利服务处 代理人: 孙茂义
地址: 250021 山东*** 国省代码: 山东;37
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摘要:
搜索关键词: 功耗 步进 电机 驱动器
【说明书】:

本实用新型公开了一种主要用于数控机床步进电机的低功耗驱动器。属机床电气控制技术。

用于步进电机的驱动器是将微机的控制信号变成步进电机的驱动电源。其稳定可靠性能是实现微机控制的关键。目前国内现有的这类驱动器稳定性差,温升高,寿命短,故障多诸缺陷,影响了微机控制机床的广泛普及应用。因此,设计出具有良好性能,而且构造简单,成本低的步进电机驱动器,是工业控制技术中急切需要解决的技术课题。

本实用新型的发明目的是提供一种性能稳定可靠、温升低、功耗少、使用寿命长,构造简单的步进电机驱动器。

本实用新型的技术要点是采用了控制数据检测确定机床工作状态,而对驱动器的工作状态进行随机的调整以降低驱动器输出级的功耗,从而降低元器件的温升。增强了驱动器本身的稳定性、可靠性,延长了使用寿命。具体方案是:

1、降低功耗、降低工作温度,来达到稳定可靠和延长寿命,同时也达到了节能的目的。

分析一下机床的工作状态,开机后机床和控制系统处于准备好,等待工作状态,这是机床的工作时间,而真正实施切削状态的切削时间,一般只占工作时间的2/3,其余1/3是辅助工作,上、下料和准备工作时间,在切削时间里,两轴联动的时间又较少,通常是切外园、内孔和切端面分别进行,这样在切削时间里,横轴实际切削(X轴)又是切削时间的1/3;纵轴实际切削(Z轴)又是切削时间的2/3。在整个工作时间中两轴实际工作各占:

X轴=1×2/3×1/3=2/9

Z轴=1×2/3×2/3=4/9

消耗功率瓦/时。

X轴 125W×2/9=27.8W/h

Z轴 125W×4/9=55.6W/h

共计27.8+55.6=83.4W/h

而现有技术开机后全部投入全负荷状态,功耗是300W/h,本实用新型如上述是83.4W/h,若加上锁定时的小电流功耗略有增加,故为原来的1/3。

实现上述指标的方法是:用模块3检测计算机输出的工作信号,有脉冲信号变化就是工作状态,驱动器立即响应,投入额定电流全负荷工作,如果2秒钟没有工作脉冲信号输入,就转入已设定好较小的电流工作,称之为锁定电流,从而降低了功耗,VMOS管在小电流情况下工作,功率P=RI2随电流I的减小功耗就可以成平方比下降,温升当然降低。

模块3是一个积分线路,详如图2。

若步进电机为四相,则A、B、C、D就是四相工作脉冲信号。电机的旋转将以给定的相序进行,若信号停止,旋转也停止。

模块2如图3。是一个单稳线路,设定2秒。电机控制脉冲信号2秒钟不变化,模块2输出低电位,这个电位的高低,改变了模块1中电压比较器的基准电压。驱动器将根据工作信号的输出与否,或立即响应转为额定工作电流,或2秒后自动转入较小的锁定电流,工作电流减小,功耗减少,温升降低,实现了节能。同时,温升降低,寿命也大大延长。

2、采用专用模块形式,结构小巧,用塑料封装,防尘埃、防腐蚀,不易氧化,所以稳定可靠性高。控制模块1的电路如图4。

从采样电阻RO取样,经电压比较器U1去控制VMOS管T1的开关,达到恒流控制。若偶然斩波失败,电流增大,则第二组比较器U12B,起作用关断VMOS管T2,故有双重保护作用。

3、只用一组12V控制电源,实现全部控制,而现在技术多是每相一组控制电源,若四相步时电机要用4组电源,虽然也有用一组或二组电源,但可靠性差。

本实用新型技术,只用一组控制电源的决窍是靠一个贮能电容C12,向主电源高压100伏索取能量,维持VMOS管T1导通后的触发电压,使T1工作在理想的开关状态,T1功耗大大减小,发热量就降低。

电源减少,相应的元器件和联线也减少,增加了稳定可靠性,降低了故障发生率,同时也降低了成本。

4、主线路只使用一组单相整流电源,现有技术多采用三相整流,不可避免的当三相电源缺相时,将带来许多故障,导致元器件的损坏,而且单相变压器比三相成本也明显降低。

同时由于控制模块1中,元件的合理配置,使用工作电压范围宽达20%。

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