專利名稱：一種數字直接驅動雙懸臂微電機系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及微電機技術領域，具體涉及各種工業(yè)儀表用微電機、汽車儀表用微電機、工業(yè)控制微電機以及家電控制微電機等微電機應用領域。
背景技術：
現(xiàn)有無刷電機是線圈繞組固定、磁芯旋轉，其金屬防護外殼一是起防護作用，其次是提供磁場通路。但傳統(tǒng)電機的金屬外殼是固定的，固定的金屬外殼與旋轉的磁鋼產生吸力，阻止磁芯的旋轉，影響了電機效率；而且無刷電機的旋轉是靠位置傳感器來實現(xiàn)閉環(huán)控制的，使得傳統(tǒng)微電機結構復雜，效率低、成本高。

實用新型內容本實用新型的目的是:提供一種高效率的數字直接驅動雙懸臂微電機系統(tǒng)。通過半懸臂線圈繞組固定、半懸臂金屬外圈與磁鋼同步旋轉的微電機實現(xiàn)方式來提高電機的工作效率，單片機系統(tǒng)能以最佳的最大加速度和旋轉速度控制微電機的旋轉特性、能根據外部控制信息控制微電機的正反轉方向和最終轉動位置，使微電機系統(tǒng)工作在最佳工作區(qū)。根據上述目的，本實用新型所采用的技術方案為:—種數字直接驅動雙懸臂微電機系統(tǒng),系統(tǒng)主要包括微電機系統(tǒng)和單片機系統(tǒng)，所述的微電機系統(tǒng)包括半懸臂金屬外圈、磁鋼、軸、半懸臂線圈繞組，所述的單片機系統(tǒng)包括接收外部給定位置數字信號端口、模擬或數字傳感器信號接入端口、信號采集器和單片機驅動輸出端口，所述的半懸臂線圈繞組是一個以半懸臂的形式固定在基座一端的控制線圈，所屬的半懸臂金屬外圈是一個一端端口敞口、另一端以半懸臂的形式與軸和磁鋼剛性連接的一個圓形封閉的金屬導磁體，其轉動方式為半懸臂線圈繞組固定并在單片機系統(tǒng)的控制下產生旋轉電磁 力，磁鋼受旋轉電磁力帶動軸和半懸臂金屬外圈同步轉動。金屬外圈與軸以半懸臂的形式剛性連接嵌入在另一端基座上，所述的軸可以在兩端基座的支撐下自由旋轉。包括雙懸臂微電機系統(tǒng)和單片機系統(tǒng)。所述的微電機系統(tǒng)包括半懸臂金屬外圈、磁鋼、軸、半懸臂線圈繞組，所述的單片機系統(tǒng)包括接收外部給定位置數字信號端口、模擬或數字傳感器信號接入端口、信號采集器和單片機驅動輸出端口。所述的半懸臂線圈繞組是一個以半懸臂的形式固定在基座一端的控制線圈。所屬的半懸臂金屬外圈是一個一端敞口、另一端以半懸臂的形式與軸和磁鋼剛性連接的一個圓形封閉的金屬導磁體，金屬外圈與軸以半懸臂的形式剛性連接嵌入在另一端基座上，所述的軸可以在兩端基座的支撐下自由旋轉。所述的單片機系統(tǒng)能根據電機轉動慣量設定電機轉動最大保持同步加速度，使微電機與單片機系統(tǒng)之間保持同步，使控制不丟步或使丟步控制在允許范圍內，實現(xiàn)無位置傳感器的精確位置控制。所述的單片機系統(tǒng)直接驅動和控制微電機，更進一步地也可以增加驅動電路來驅動功率較大的微電機。所述的單片機系統(tǒng)能通過接收端口接收外部給定位置數字信號，單片機系統(tǒng)以此來控制微電機的轉動實現(xiàn)上位機的數字控制。所述的單片機系統(tǒng)能通過端口直接連接的模擬或數字傳感器信號，使得微電機系統(tǒng)能根據傳感器信號實現(xiàn)對微電機的的傳感控制。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的優(yōu)點和有益效果為:1、在結構上實現(xiàn)了半懸臂金屬外圈與磁鋼的同步旋轉，提高了微電機系統(tǒng)的工作效率。2、在結構上實現(xiàn)了一端固定的半懸臂繞組線圈，簡化了系統(tǒng)結構，提高了微電機的可靠性。3、本系統(tǒng)可以根據電機轉動慣量設定電機轉動最大保持同步加速度和最大旋轉速度，使控制不丟步或使丟步控制在允許范圍內，實現(xiàn)了無位置傳感器的精確位置控制。4、本實用新型充分利用了實用新型內容所述的微電機結構原理和單片機控制的有機融合，實現(xiàn)了一種結構簡單、效率高、智能一體化的數字直接驅動雙懸臂微電機系統(tǒng)，系統(tǒng)使用方便、應用面廣。

圖1為數字直接驅動雙懸臂微電機系統(tǒng)原理不意圖；圖2為本實用新型增設驅動電路后的原理不意圖；其中，
`[0022]1、微電機系統(tǒng)101、半懸臂金屬外圈，102、半懸臂線圈繞組，103、磁鋼，104、軸，105、基座，106、線
圈輸出引線2、單片機系統(tǒng)201、外部給定位置數字信號端口，202、本地傳感器輸入信號端口(模擬或數字)，203、信號采集器3、驅動電路
具體實施方式
圖1為數字直接驅動雙懸臂微電機系統(tǒng)的原理結構示意圖。其具體實現(xiàn)方面有以下內容:(I)、微電機系統(tǒng)I包括:半懸臂線圈繞組102以半懸臂的形式固定在基座105上，半懸臂金屬外圈101 —端端口敞口，另一端端口封閉并以半懸臂的形式與軸104和磁鋼103剛性連接，軸104穿過磁鋼103由基座105支撐。(2)、單片機系統(tǒng)2包括:接收外部給定位置數字信號端口(201)、模擬或數字傳感器信號接入端口(202)、信號采集器203和單片機驅動端口 204。其中204端口根據微電機線圈繞制的形式和需求可以是3根、4根或更多根驅動線，還包括線圈輸出引線106。(3)、微電機轉動方式為半懸臂線圈繞組102在單片機系統(tǒng)2的控制下產生旋轉電磁力，磁鋼103受旋轉電磁力的作用帶動軸104和半懸臂金屬外圈101同步轉動。[0031](4)、微電機控制系統(tǒng)的工作模式為:單片機系統(tǒng)2能通過接收端口 201接收外部給定的位置數字信號或通過傳感器信號端口 202接收傳感信號，單片機系統(tǒng)2以此信號按照預先程序設定的控制規(guī)律來控制微電機系統(tǒng)2的轉動方向、最大轉動加速度、轉動速度和最終轉動位置。(5)、單片機系統(tǒng)2能根據微電機系統(tǒng)I的轉動慣量在控制程序內設置有微電機系統(tǒng)I的最大保持同步加速度和最大運行速度，使單片機控制系統(tǒng)2控制線圈旋轉磁場的轉動速度與微電機系統(tǒng)I的實際有效轉動速度之間保持同步，這樣微電機系統(tǒng)I就會不丟步或使丟步控制在允許的范圍內。實現(xiàn)了無位置傳感器的精確位置控制。(6)、本實用新型的數字直接驅動雙懸臂微電機系統(tǒng)是針對微電機設計的，適合驅動電流在20mA以下的微電機系統(tǒng)。本系統(tǒng)原理可以擴充到更大功率的微電機系統(tǒng)實現(xiàn)，這時單片機系統(tǒng)2就要通過驅動電路3 來驅動線圈繞組。如圖2。
權利要求1.一種數字直接驅動雙懸臂微電機系統(tǒng)，系統(tǒng)主要包括微電機系統(tǒng)和單片機系統(tǒng)，所述的微電機系統(tǒng)包括半懸臂金屬外圈、磁鋼、軸、半懸臂線圈繞組，所述的單片機系統(tǒng)包括接收外部給定位置數字信號端口、模擬或數字傳感器信號接入端口、信號采集器和單片機驅動輸出端口，所述的半懸臂線圈繞組是一個以半懸臂的形式固定在基座一端的控制線圈，所屬的半懸臂金屬外圈是一個一端端口敞口、另一端以半懸臂的形式與軸和磁鋼剛性連接的一個圓形封閉的金屬導磁體，其轉動方式為半懸臂線圈繞組固定并在單片機系統(tǒng)的控制下產生旋轉電磁力，磁鋼受旋轉電磁力帶動軸和半懸臂金屬外圈同步轉動。
2.根據權利要求1所述的數字直接驅動雙懸臂微電機系統(tǒng)，其特征在于:金屬外圈與軸以半懸臂的形式剛性連接嵌入在另一端基座上，所述的軸可以在兩端基座的支撐下自由旋 轉。
專利摘要本實用新型公開了一種數字直接驅動雙懸臂微電機系統(tǒng)，系統(tǒng)主要包括微電機系統(tǒng)和單片機系統(tǒng)，所述的微電機系統(tǒng)包括半懸臂金屬外圈、磁鋼、軸、半懸臂線圈繞組，所述的單片機系統(tǒng)包括接收外部給定位置數字信號端口、模擬或數字傳感器信號接入端口、信號采集器和單片機驅動輸出端口，所述的半懸臂線圈繞組是一個以半懸臂的形式固定在基座一端的控制線圈，所屬的半懸臂金屬外圈是一個一端端口敞口、另一端以半懸臂的形式與軸和磁鋼剛性連接的一個圓形封閉的金屬導磁體。本實用新型的數字直接驅動雙懸臂微電機系統(tǒng)效率高、制造簡單、使用方便，智能一體化結構，可廣泛應用與各微電機領域。
文檔編號H02P6/08GK203135773SQ201320030488
公開日2013年8月14日 申請日期2013年1月21日 優(yōu)先權日2013年1月21日
發(fā)明者袁廷華, 李德友, 潘家清 申請人:合肥創(chuàng)源車輛控制技術有限公司