一种新型谐波电机驱动器制造技术

本发明专利技术属于新型谐波电机柔性钢轮轴伸单元适应性驱动与控制技术领域，提供了一种新型谐波电机驱动器。该新型谐波电机驱动器包括功率驱动电源系统、内核及信号电源系统、以ARM为核心的信号发生与重构单元、信号协调与处理单元、功率放大驱动单元和监测反馈单元；该新型谐波电机驱动器具备多路驱动输出，负载为谐波电机的柔性钢轮轴伸单元的工作线圈，路数由谐波电机的柔性钢轮轴伸单元的工作极数确定。本发明专利技术实现对新型谐波齿轮柔性钢轮多路轴伸单元的驱动，实现了柔性钢轮适应性旋转。从而从根本上解决了，新型谐波齿轮，运行、调速、力矩保持等一系列问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新型谐波电机柔性钢轮轴伸单元适应性驱动与控制
，具体涉及一种新型谐波电机驱动器。
技术介绍
新型谐波电机与传统齿轮传动相比，尤其在低速大扭矩传动中具有诸多优点。新型谐波电机重新优化了原有电机的组成结构,改进了原有钢轮的结构设计。使用了具有轴伸单元的柔性钢轮代替原有的刚轮的凸轮，利用多点轴向长度可控的元件，实现了对凸轮整体轮廓的模拟。当轴伸单元整周协调连续动作时，即可实现柔性钢轮的旋转。这种设计很好的解决了，电机调速、力矩保持的响应问题，同时相对与传统谐波电机轴向尺寸也优化减小了许多。新型谐波电机柔性钢轮的使用，使谐波电机在性能上取得了较大的突破。要实现对谐波电机稳定可靠的控制，就需要专用的驱动器，来驱动轴伸单元使用的多根沿圆周方向均匀排布的磁致伸缩棒。
技术实现思路
本专利技术的目的在于根据新型谐波电机的技术需求，设计一种驱动器实现对电机柔性钢轮可变单元的轴向长度进行适应性控制。本专利技术的技术方案：一种新型谐波电机驱动器，该新型谐波电机驱动器包括功率驱动电源系统、内核及信号电源系统、以ARM为核心的信号发生与重构单元、信号协调与处理单元、功率放大驱动单元和监测反馈单元；该新型谐波电机驱动器具备多路驱动输出，负载为谐波电机的柔性钢轮轴伸单元的工作线圈，路数由谐波电机的柔性钢轮轴伸单元的工作极数确定；功率驱动电源系统包括隔离变压器和整流滤波单元；交流电经过隔离变压器转变为正负100V交流电，输入到整流滤波单元；整流滤波单元包括整流桥堆和多组并联的高压滤波电容，正负100V交流电经过整流桥堆后被整流成脉动直流电，再经过高压滤波电容的滤波，即得到所需要的正负140V直流电，大部分作为功率放大驱动单元的电源，小部分作为信号协调与处理单元的电源；内核及信号电源系统，主要为以ARM为核心的信号发生与重构单元提供电源，同时还为信号协调与处理单元供电；内核及信号电源系统采用DC/DC模块化电源模式；以ARM为核心的信号发生与重构单元，其为新型谐波电机驱动器的核心，谐波电机的柔性钢轮轴伸单元的驱动输出信号发生的源头需要的多路等相差信号均由ARM为核心的信号发生与重构单元源发；信号发生与重构单元包括ARM处理系统、数据隔离通道和波形重构单元，ARM处理系统包括32位的ARM处理器stm32f103、8M晶振以及电容C1和C2组成振源，为处理系统提供所需频率；为保证ARM处理系统的工作稳定，利用数据隔离通道将ARM处理系统与波形重构单元进行隔离；波形重构单元由SPI接口的数模转换芯片和运算放大器构成；信号协调与处理单元，该单元对以ARM为核心的信号发生与重构单元输出的信号进行信号幅度的放大以及电流放大与输出过功率的保护处理；信号协调与处理单元与信号的路数相对应，每一路信号对应一路独立的处理单元；功率放大驱动单元，该单元将信号协调与处理单元输出的信号进行功率放大，使该信号有效地驱动谐波电机的柔性钢轮轴伸单元；监测反馈单元，该单元是以ARM为核心的信号发生与重构单元与负载监测管理的通道；从负载输出中取样，经过隔离后反馈给以ARM为核心的信号发生与重构单元。本专利技术的有益效果：本专利技术实现对新型谐波齿轮柔性钢轮多路轴伸单元的驱动，实现了柔性钢轮适应性旋转。从而从根本上解决了，新型谐波齿轮，运行、调速、力矩保持等一系列问题。附图说明图1为谐波电机的驱动器整体功能框图。具体实施方式以下结合附图和技术方案，进一步说明本专利技术的具体实施方式。实施例一种新型谐波电机驱动器，该新型谐波电机驱动器包括功率驱动电源系统、内核及信号电源系统、以ARM为核心的信号发生与重构单元、信号协调与处理单元、功率放大驱动单元和监测反馈单元；该驱动器实现多路驱动信号的频率可变，规律可变，各路信号的相位差可以同步设置，驱动功率可以同步调节，并具有保护功能的驱动系统。谐波电机驱动器具备多路驱动输出能力，负载为轴伸单元的工作线圈，具体的路数由谐波电机柔性钢轮轴伸单元的工作极数确定。各路驱动信号均为等幅的基本规律相同的交变信号，但各路信号在驱动器驱动输出时保持恒定的相位差。信号的基本规律由新型谐波电机工作实际需要决定,理论上驱动器可以输出生成任何规律的驱动信号。改变交变信号的周期，即可改变轴伸单元整周期循环的频率，从而改变电机的转速。改变信号发生的周期，通过ARM处理器的片内定时器配合数字编码电位器实现信号发生周期的实时输入，输入值动态改变交变变信号发生的基本频率，进而实现交变信号周期的改变。该驱动器各路驱动输出的功率可以同步调整，使用同步多联电位器，每一联分别调整信号协调与处理单元的输出，实现功率幅值大小同步调整。各路信号工作时保持恒定的相位差，该相位差需要设定，设定好后不人为改动将永久保存，在不更换轴伸级数不同谐波电机时，通常是不需要二次调整。设定原理使用片内的定时器并结合数字编码电位器，实现多路信号相位差的调整。驱动器校准需要结合示波器及电压电流表，这样才能把各路相位差以及输出功率幅值设置正确。驱动器使用应先将谐波电机轴伸单元的驱动线圈与对应输出各路连接好，由于轴伸单元各路工作具有确定的相位差，所以连接时一定要与驱动器输出的各路对应好，否则谐波电机是不能旋转的。完全连接无误后，才可以上电。启动时浪涌电流较大，确保开关元件有足够的容量。上电时要保证功率输出为最低，否则可能引起保护电路动作，进而不能正常启动。驱动器工作时可以实时动态的改变驱动输出的功率以及输出频率。频率的调整范围可以在1～50HZ之间变化。功率驱动电源系统包括隔离变压器和整流滤波单元；交流电经过隔离变压器变为正负100V交流电，输入到整流滤波单元；整流滤波单元包括整流桥堆和多组并联的高压滤波电容，正负100V交流电经过整流桥堆后被整流成脉动直流电，再经过高压滤波电容的滤波，即得到稳定的正负140V直流电，大部分作为功率放大驱动单元的电源，小部分作为信号协调与处理单元的电源；为保证直流输出的性能，隔离变压器的功率为3000W，整流滤波单元的整流桥堆的电流值为75A，同时为了增加驱动器输出的缓冲，采用了20组2200uf的电容并联滤波储能。内核及信号电源系统，主要为以ARM为核心的信号发生与重构单元提供电源，同时还为信号协调与处理单元提供部分供电；内核及信号电源系统采用DC/DC模块化电源模式，该模块的输入为交流220V，输出为直流5V和直流正负15V，模块的输入接有高压瓷片电容、安规电容以及浪涌吸收元件，用于吸收电网上干扰信号，保障模块以及后续单元工作的稳定性；模块的输出接有多组并联的电解电容，用于增加电容的容值，同时接有小容量的CBB电容，用于吸收直流输出中的高频信号；5V输出还接有3.3V的线性稳压器，以便给ARM处理系统供电。为保证驱动器运行的稳定，内核及信号电源系统与功率驱动电源系统完全隔离。以ARM为核心的信号发生与重构单元，其为新型谐波电机驱动器的核心，也是谐波电机的柔性凸轮轴伸单元所需要多路等相差驱动电源信号的发生源头；信号发生与重构单元包括ARM处理系统、数据隔离通道和波形重构单元，ARM处理系统包括32位的ARM处理器stm32f103、8M晶振和电容C1和C2组成振源，为系统提供所需频率；多路信号发生采用直接数字合成原理；利用ARM内部的存储RAM，根据所需要的规本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型谐波电机驱动器，其特征在于，该新型谐波电机驱动器包括功率驱动电源系统、内核及信号电源系统、以ARM为核心的信号发生与重构单元、信号协调与处理单元、功率放大驱动单元和监测反馈单元；该新型谐波电机驱动器具备多路驱动输出，负载为谐波电机的柔性钢轮轴伸单元的工作线圈，路数由谐波电机的柔性钢轮轴伸单元的工作极数确定；功率驱动电源系统包括隔离变压器和整流滤波单元；交流电经过隔离变压器转变为交流电，输入到整流滤波单元；整流滤波单元包括整流桥堆和多组并联的高压滤波电容，交流电经过整流桥堆后被整流成脉动直流电，再经过高压滤波电容的滤波，即得到所需的直流电，大部分作为功率放大驱动单元的电源，小部分作为信号协调与处理单元的电源；内核及信号电源系统，主要为以ARM为核心的信号发生与重构单元提供电源，同时还为信号协调与处理单元供电；内核及信号电源系统采用DC/DC模块化电源模式；以ARM为核心的信号发生与重构单元，其为新型谐波电机驱动器的核心，谐波电机的柔性钢轮轴伸单元的驱动输出信号发生的源头需要的多路等相差信号均由ARM为核心的信号发生与重构单元源发；信号发生与重构单元包括ARM处理系统、数据隔离通道和波形重构单元，ARM处理系统包括32位的ARM处理器stm32f103、8M晶振以及电容C1和C2组成振源，为处理系统提供所需频率；为保证ARM处理系统的工作稳定，利用数据隔离通道将ARM处理系统与波形重构单元进行隔离；波形重构单元由SPI接口的数模转换芯片和运算放大器构成；信号协调与处理单元，该单元对以ARM为核心的信号发生与重构单元输出的信号进行信号幅度的放大以及电流放大与输出过功率的保护处理；信号协调与处理单元与信号的路数相对应，每一路信号对应一路独立的处理单元；功率放大驱动单元，该单元将信号协调与处理单元输出的信号进行功率放大，使该信号有效地驱动谐波电机的柔性钢轮轴伸单元；监测反馈单元，该单元是以ARM为核心的信号发生与重构单元与负载监测管理的通道；从负载输出中取样，经过隔离后反馈给以ARM为核心的信号发生与重构单元。...

【技术特征摘要】
1.一种新型谐波电机驱动器，其特征在于，该新型谐波电机驱动器包括功率驱动电源系统、内核及信号电源系统、以ARM为核心的信号发生与重构单元、信号协调与处理单元、功率放大驱动单元和监测反馈单元；该新型谐波电机驱动器具备多路驱动输出，负载为谐波电机的柔性钢轮轴伸单元的工作线圈，路数由谐波电机的柔性钢轮轴伸单元的工作极数确定；功率驱动电源系统包括隔离变压器和整流滤波单元；交流电经过隔离变压器转变为交流电，输入到整流滤波单元；整流滤波单元包括整流桥堆和多组并联的高压滤波电容，交流电经过整流桥堆后被整流成脉动直流电，再经过高压滤波电容的滤波，即得到所需的直流电，大部分作为功率放大驱动单元的电源，小部分作为信号协调与处理单元的电源；内核及信号电源系统，主要为以ARM为核心的信号发生与重构单元提供电源，同时还为信号协调与处理单元供电；内核及信号电源系统采用DC/DC模块化电源模式；以ARM为核心的信号发生与重构单元，其为新型谐波电机驱动器的核心，谐波电机的柔性钢轮轴伸单元的...

【专利技术属性】
技术研发人员：包海涛，朱林剑，徐志祥，胡延平，曹向峥，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21