一种一体化步进电机的连接方法与流程

本发明涉及步进电机控制技术领域，特别涉及一种一体化步进电机的连接方法。

技术背景

步进电机是一种将电脉冲信号转换成角位移或线位移的精密执行元件。由于步进电机具有成本低、易用性高、控制精度高、体积小等特点，在计算机外围设备、自动生产线、数控机床、自动化仪表等领域，得到广泛应用；

如今，随着生产效率要求的不断提高，原始设备生产厂家对步进电机创新的需求也在不断提高，集成一体化步进电机的优势开始凸显。集成一体化步进电机具有易用性高、连线少、外观整洁、空间占用少、EMC性能好、易于实现可扩展模块化设计等优点；

一般的步进电机控制系统包括步进电机、编码器（闭环控制情境下）、电机驱动器、控制器、通信接口等。按照传统的连接方式，一个步进电机、编码器、驱动器、控制器的连接线可能需要10根甚至更多，这样不仅容易导致连接错误，影响整机的外观简洁，而且会因为过长的线缆造成EMC问题。将步进电机、编码器、驱动器、控制器的连接线与接头内置在一体化的步进电机内，能极大地减少出错概率，减轻用户工作量，并提高整机的EMC性能。因此，设计出一种最小化连接线的一体化步进电机具有广泛的应用前景。

根据力矩大小的不同，步进电机的尺寸各有不同，需设计出一种一体化步进电机方案，使得固定尺寸的驱动控制器适配更多型号不同尺寸的步进电机，同时方便用户装配。

步进电机控制分为不带编码器的开环控制和带编码器的闭环控制，因此一体化步进电机需支持编码器是否选装。带编码器的步进电机可实现转动的精密控制，减少失步，达到伺服电机的控制精度。目前市场上，有很多旋转编码器可用于步进电机的闭环控制，但是需要耦合器连接旋转编码器转轴与步进电机转轴，且需要额外连接编码器的电源线和信号线，用户装配复杂。因此需设计出一种编码器可与步进电机同轴安装、无需耦合器、装配简单的编码器模块，实现可扩展模块化的一体化步进电机。

步进电机的实际应用中会遇到多种安装空间尺寸，如果遇到空间长度有限，就需考虑将驱动控制器安装在步进电机侧面，尽量减少一体化步进电机的长度。带闸步进电机的应用也很广泛，当电源断电，电磁闸会抱死步进电机转轴。如果驱动控制器安装在步进电机后端，电磁闸将无法安装，也需要将驱动控制器安装在电机侧面，保证这种情况下需要将驱动控制器安装在电机侧面，保证电磁阀可安装在步进电机后端转轴上。因此需设计出适应更多安装尺寸空间，同时便于安装电磁刹车闸的一体化步进电机。

近年来，得益于微电子学的迅速发展与微型计算机的普及和应用，由庞大复杂的传统硬件电路构成的驱动器、控制器得以用微型化集成电路加以软件的方式实现，这极大地缩小了体积，降低了成本，同时也提高了控制的灵活性，可靠性及多功能性。随着步进电机驱动控制器逐渐一体化、微型化、智能化，驱动控制器通信接口一般会支持网络IP或CAN等主流通信协议。所以，将驱动控制器与步进电机集成在一起，将有利于用户分布式控制和远程监控。

综上所述，有必要设计出一种最小化连接线，满足固定尺寸的驱动控制器适配更多型号不同尺寸的步进电机，更易于装配，更节省空间，适用多种安装空间尺寸，便于带闸控制，实现模块可扩展化，便于用户分布式控制的一体化步进电机连接方法。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是：提供一种一体化步进电机的连接方法，该方法装配简单且灵活，更加节省空间，实现可扩展模块化和最小化连接线的步进电机一体化设计。

本发明提供了一种一体化步进电机的连接方法，包括：

通用编码器盘与步进电机同轴安装，并由法兰框包围，在法兰框后端加装一个法兰片，驱动控制器安装在法兰片上，实现闭环控制一体化步进电机。

可根据实际需求，选择不安装编码器、法兰框，实现开环一体化步进电机。

可根据实际空间尺寸，选择加装一个L型法兰片，驱动控制器可安装在步进电机侧面，减少一体化步进电机的长度。如需带闸控制一体化步进电机，可将电磁闸安装在步进电机后端转轴上。

进一步，所述法兰框可通过螺丝等连接工具直接安装在步进电机后端，以包围编码器盘。；

进一步，所述法兰框尺寸可根据步进电机尺寸选取；

进一步，所述法兰片可通过螺丝等连接工具直接安装在法兰框或步进电机上，中间有采用通孔设计，并留有固定位置的驱动控制器连接孔；

进一步，所述法兰片尺寸可根据步进电机尺寸选取。通过改变法兰片的尺寸，驱动控制器即可适配更多尺寸的步进电机；

进一步，所述驱动控制器底部开口设计，留有步进电机驱动线、编码器连接线焊点；

进一步，所述编码器连接线可通过法兰孔，直接焊接在驱动控制器的底部编码器连接线焊点上。；

进一步，所述步进电机驱动线可连接在驱动控制器的电机接口上。对于底部出线类型的步进电机，驱动线可通过法兰框、法兰孔，直接焊接在驱动控制器的底部焊点上；对于侧面出线类型的步进电机，驱动线可通过短线连接器插在驱动控制器的侧面连接器口上。实现一种最小化连接线的步进电机、编码器、驱动控制器闭环一体化步进电机。如需对步进电机进行开环控制，可不安装编码器、法兰框，也可实现最小化连接线的开环一体化步进电机；

进一步，所述L型法兰片，其功能与作用与法兰片一致，其形状为L型，可将驱动控制器安装于步进电机侧面；

进一步，如需带闸控制一体化步进电机，可选装L型法兰片，电磁闸可安装在步进电机后端转轴上。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。

图 1 为本发明的闭环一体化步进电机结构示意图。

图 2 为本发明的开环一体化步进电机结构示意图。

图 3 为本发明的法兰框示意图。

图 4 为本发明的法兰片示意图。

图 5 为本发明的驱动控制器底部示意图。

图 6 为本发明的闭环一体化步进电机电气连接图。

图 7 为本发明的闭环一体化步进电机效果图。

图 8 为本发明的开环一体化步进电机效果图。

图9 为本发明的L型法兰片示意图。

图10 为本发明的L型一体化步进电机效果图。

图11 为本发明的带闸一体化步进电机效果图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明：

本发明的一体化步进电机的连接方法，通用编码器盘与步进电机同轴安装，无需耦合器，并由法兰框包围，在法兰框后端加装一个法兰片，驱动控制器安装在法兰片上，实现闭环控制一体化。闭环一体化步进电机的结构示意图如图1所示。

可根据实际需求，选择不安装编码器、法兰框，实现开环一体化步进电机，装配更加灵活。结构示意图如图2所示。

如图3所示，法兰框留有与步进电机位置尺寸相同的螺孔，可通过螺丝等连接工具直接安装在步进电机后端，用于包围编码器盘。

法兰框尺寸可根据步进电机尺寸选取。

如图4所示，法兰片留有与步进电机位置尺寸相同的螺孔，如图4中螺孔1所示，可通过螺丝等连接工具直接安装在法兰框或步进电机上。中间采用通孔设计，如图4中通孔所示，用于编码器和步进电机连接线从通孔中穿过，减少留在外部的连接线。并留有固定位置的驱动控制器连接孔，如图4中螺孔2所示。

法兰片尺寸可根据步进电机尺寸选取。通过改变法兰片的尺寸来匹配不同尺寸的步进电机时，由于如图4中螺孔2的位置不变，同样型号尺寸的驱动控制器仍可适配多种尺寸的步进电机。

驱动控制器底部开口设计，如图5所示，留有步进电机驱动线、编码器连接线焊点，如图5中步进电机、编码器连接线焊点孔所示，用于尽量减少连接线长度，提高EMC性能。

编码器连接线可通过法兰孔，直接焊接在驱动控制器的底部编码器连接线焊点上；

步进电机驱动线可连接在驱动控制器的电机接口上。对于底部出线类型的步进电机，驱动线可通过法兰框、法兰孔，直接焊接在驱动控制器的底部焊点上，电气线路连接图如图6所示；对于侧面出线类型的步进电机，驱动线可通过短线连接器插在驱动控制器的侧面连接器口上。实现一种最小化连接线的步进电机、编码器、驱动控制器闭环一体化步进电机，如图7所示。

如需对步进电机进行开环控制，可不安装编码器、法兰框，也可实现最小化连接线的开环一体化步进电机，如图8所示。具有装配简单、模块可扩展化、便于分布式控制和远程监控等优点。

选配的L型法兰片，如图9所示，其功能和作用与法兰片一致，其形状为L型，可将驱动控制器安装于步进电机侧面，如图10所示。以适配不同的安装空间和安装需求。

如需带闸控制一体化步进电机，可选装L型法兰片，电磁闸可安装在步进电机后端转轴上，如图11所示，实现一种带闸控制步进电机的一体化。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。