[发明专利]一种自主可控的高精度高响应机电伺服组件

权利要求书

1.一种机电伺服组件，其特征在于，

所述机电伺服组件中，无刷永磁力矩电机模块转动后的当前位置由轴角传感器采集；所述无刷永磁力矩电机模块包含电机定子(6)、电机转子(7)，所述轴角传感器包含读头(2)、码盘(3)、盘套(12)；

所述机电伺服组件还包含底座(1)、主轴(10)；所述电机定子(6)固定在底座(1)的内壁中部，所述电机转子(7)固定在主轴(10)外壁上部；所述读头(2)的顶部与底座(1)外壁中部相固定；所述码盘(3)底部与盘套(12)顶部相固定，所述盘套(12)内壁与主轴(10)底部相固定；

所述读头(2)作为静光栅，码盘(3)作为动光栅，两块光栅具有形成莫尔条纹的间隙，读头(2)内有光电转换装置，将两块光栅的相对转动转化为相应的电信号的变化，对电信号处理得到与转动位置所对应的数字信息。

2.如权利要求1所述机电伺服组件，其特征在于，

所述机电伺服组件进一步包含台面盖板(8)、角接触球轴承(4)、深沟球轴承(9)；所述上端盖板(8)的中心安装所述主轴(10)，所述主轴(10)上端存在一处轴肩，与所述深沟球轴承(9)内圈的底部和内壁相固定，所述上端盖板(8)与所述深沟球轴承(9)外圈的顶部相固定，所述角接触球轴承(4)的外圈与底座(1)内壁下部相固定。

3.如权利要求1所述机电伺服组件，其特征在于，

所述码盘(3)上的莫尔条纹由光栅的大量刻线共同形成；光栅相对移动一个光栅周期，莫尔条纹移动一个周期，电信号变化一个周期，是一一对应关系；

所述码盘(3)的直径为170mm，厚度为3.5mm，安装采用胶接加弹性压紧的方式，每个角位移有唯一的输出。

4.如权利要求1所述机电伺服组件，其特征在于，

所述电机定子(6)包含定子铁芯和定子铁芯上安装的定子绕组，定子铁芯由定子冲片叠压而成；

所述电机转子(7)包含安装在主轴(10)上的转子铁芯，转子铁芯外围包覆有永磁体；

所述电机定子(6)和电机转子(7)上各设有内外一圈均匀分布的通孔，用于与底座(1)和主轴(10)安装。

5.如权利要求4所述机电伺服组件，其特征在于，

所述电机转子(7)采用表贴式40极48槽磁钢结构；

所述定子绕组采用三相Y型连接，分数槽集中绕组。

6.如权利要求1所述机电伺服组件，其特征在于，

所述主轴(10)是中空的轻质合金结构。

7.如权利要求1所述机电伺服组件，其特征在于，

控制模块接收上位机发送的指令位置后，经计算得到无刷永磁力矩电机模块的当前位置与指令位置的误差值，由控制模块的功率放大后，驱动无刷永磁力矩电机模块转动。

8.如权利要求7所述机电伺服组件，其特征在于，

所述控制模块包括外置的伺服控制器，所述伺服控制器具有以DSP、FPGA为核心的主从式微处理器架构，具备电流、速度、位置三闭环控制功能，并通过RS422串口与轴角传感器连接实现转动位置实时采集。

9.如权利要求8所述机电伺服组件，其特征在于，

所述伺服控制器设有驱动电路板、数字控制板；驱动电路板将经过放大滤波后的无刷永磁力矩电机相电流送入数字控制板的A/D采样芯片，同时数字控制板通过RS422接口芯片读取轴角传感器的角度信息，量化后的电流值和角度信息在FPGA时序控制下送入DSP，DSP完成控制算法，输出六路PWM波信号给驱动电路板，PWM信号经过光耦隔离后送入逆变电路和三相桥驱动控制器，用于驱动指向无刷永磁力矩电机。