特种电动机及其控制方法和控制装置制造方法及图纸

本申请提出一种特种电动机。所述特种电动机，包括电动机本体、控制器和多对极组合磁电编码器；所述控制器包括外壳和控制模块，所述控制模块设置于所述外壳内，通过连接件与所述电动机本体连接；所述多对极组合磁电编码器，与所述电动机本体同轴设置，包括同轴环形设置的第一多对极磁体以及第二多对极磁体，所述第一多对极磁体包括m对磁极，所述第二多对极磁体包括n对磁极，m和n为大于2的自然数且彼此互质。通过所述电动机本体与所述多对极磁电式传感器和控制器的匹配灵活，使控制精度、系统响应速度、可靠性大大提高。

【技术实现步骤摘要】
特种电动机及其控制方法和控制装置
本申请属于电动机领域，具体涉及一种特种电动机。
技术介绍
电动机是工业领域中使用非常广泛的一种动力源。电动机包含有很多种类，根据不同的分类标准，可以将电动机分为异步电动机、同步电动机；交流电动机、直流电动机等。在现有的一些系统中，需要对电动机的位置、转速等进行精确的控制，伺服电动机系统应运而生。这种电动机与控制器、编码器相结合，通过编码器检测电动机的位置并反馈给控制器，从而实现对电动机的闭环控制。此种电动机具有高响应特性、宽调速范围等特点，受到了工农业生产的广泛关注。在伺服电动机系统，编码器的精度直接影响到系统的速度控制和定位精度。目前，光电编码器的应用较为广泛，将其安装在转轴上，可将角度信息通过线缆传输到控制器。光电编码器分为增量式编码器和绝对式编码器。增量式编码器轴旋转时带动光盘旋转，发光元件发出的光被光栅盘，指示光栅的狭缝切割成断续光线被接收元件接收，输出相应的脉冲信号。其旋转方向和脉冲数量需要借助判向电路与计数器来实现。计数起点可以任意设定。旋转增量编码器转动时输出脉冲，通过计数设备的内部记忆来记住位置，并且工作过程中不允许存在干扰而使得脉冲丢失，否则计数设备的记忆零点会发生偏移，使得编码器精度降低。为了解决增量式光电编码器的弊端，出现了绝对式光电编码器。绝对式编码器输出与位置是呈一一对应关系的，绝对式编码器每一个位置对应一组二进制码，从代码的变化即可判断出旋转方向与绝对位置。其抗干扰性、数据可靠性大大提高，绝对式编码器越来越多的应用于各种工业系统的角度、长度测量和位置控制。但是，光电编码器还存在一些难以克服的缺点。光电编码器由于由玻璃物质通过刻线而成，其抗震动和抗冲击能力不高，不适合用于尘埃、结露等恶劣环境，并且其结构与定位组装复杂。刻线间距有极限，要提高其分辨率必须增大码盘，难以做到小型化。在生产中还必须要保证很高的装配精度，这直接影响到生产效率，最终影响产品的成本。为了克服上述编码器的不足，出现了用于电动机系统的磁电式编码器。此种编码器包括磁体、磁感应元件和信号处理电路。磁体随着电动机轴旋转，产生变化的磁场。磁感应元件感应到该变化的磁场，将磁信号转变成电信号输出到信号处理电路。信号处理电路将该电信号处理成角度信号输出。对于直流无刷电动机，该磁电式编码器中使用的磁体的磁极要与直流无刷电动机的磁极数目相适应才可以正常使用。而对于交流永磁同步电动机，磁电式编码器的使用没有此种限制。根据磁电编码器磁信号发生源的不同可分为单对极磁电编码器和单多对极组合式磁电编码器以及多对极与多对极组合式磁电编码器。单多对极组合式磁电编码器即在传统的单对极磁电编码器的基础之上增加一个多对极磁场信号源，通过单对极磁体的信号来实现对多对极磁体的信号进行编码细分，达到提高分辨率的目的。多对极与多对极组合式磁电编码器在单多对极组合式磁电编码器的基础上，将单对极磁体变为多对极磁体，提高了单多对极组合式磁电编码器的可靠性和精度。同时，电动机的控制直接影响整个系统的运行。因此，电动机的控制系统被广泛关注。传统的电动机一般采用线缆方式将位置信息传输到控制器的CPU中，但是其通信过程中容易受到电磁噪声干扰从而导致信息错误，并且存在通信的滞后性，不能实时反应电动机转子的位置信息，从而影响到系统整体的控制效果。而且传统电动机均是针对单一目标进行设计，但是在需要完成任务较多的要求下就需要更换电动机，不能够实现通用性，造成了巨大的浪费。
技术实现思路
本申请提出了一种使用多对极与多对极组合磁电编码器的特种电动机，通过使用所述编码器并集成控制系统，提高电动机的控制精度、响应速度和可靠性。本申请提出了一种特种电动机，包括：电动机本体；控制器，包括外壳和控制模块，所述控制模块设置于所述外壳内，通过连接件与所述电动机本体连接；多对极组合磁电编码器，与所述电动机本体同轴设置，包括同轴环形设置的第一多对极磁体以及第二多对极磁体和电路板，所述第一多对极磁体包括m对磁极，所述第二多对极磁体包括n对磁极，m和n为大于2的自然数且彼此互质。通过使用磁体极数互质的组合式磁电编码器，在安装过程中不需要将磁极的一端对齐，简化了安装工艺；同时使得编码器能够应用于轴向尺寸较小、径向尺寸较大的工作情况，扩大了磁电编码器的应用范围。在本申请的一些实施例中，所述电动机本体为永磁同步电动机。在本申请的一些实施例中，所述第一多对极磁体位于外环，所述第二多对极磁体位于内环，m大于n。在本申请的一些实施例中，m和n为质数。在本申请的一些实施例中，所述第一多对极磁体设置为磁化方向与环的径向或轴向一致。在本申请的一些实施例中，所述第二多对极磁体设置为磁化方向与环的径向或轴向一致。在本申请的一些实施例中，所述电路板上包括第一组磁电传感器，与第一多对极磁极相对设置；所述电路板上包括第二组磁电传感器，与第二多对极磁极相对设置；包括第三组磁电传感器，与第一或第二多对极磁极相对设置。进一步地，所述第一组磁电传感器的数量p等于或大于n，所述第二组磁电传感器的数量q等于或大于m。在上述编码其中，所述第一组磁电传感器和所述第二组开磁电传感器在一端对齐。在本申请的一些实施例中，所述第一组磁电传感器以360/2mp的间隔角度设置，所述第二组磁电传感器以360/2nq的间隔角度设置。附图说明下面结合附图详细说明本申请。通过结合以下附图所作的详细描述，本申请的上述或其他方面的内容将变得更清楚和更容易理解。附图中：图1示出根据本申请示例实施例的特种电动机结构组成示意图。图2A示出根据本申请示例实施例的多对极组合磁电编码器磁体结构平面图。图2B示出根据本申请示例实施例的多对极组合磁电编码器磁体结构立体图。图3示出根据本申请示例实施例的特种电动机工作原理图。图4示出根据本申请示例实施例的特种电动机控制系统原理图。图5示出根据本申请示例实施例的特种电动机控制方法流程图。图6示出根据本申请示例实施例的特种电动机控制方法第一子流程图。图7示出根据本申请示例实施例的特种电动机控制方法第二子流程图。图8示出根据本申请示例实施例的特种电动机控制装置框图。图9示出根据本申请示例实施例的特种电动机控制装置数据处理模块子框图。具体实施方式下面结合附图详细说明本申请的具体实施方式。在此记载的具体实施方式/实施例为本申请的特定的具体实施方式，用于说明本申请的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本申请实施方式及本申请范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案，都在本申请的保护范围之内。本专利技术人发现，在电动机的径向尺寸较大，轴向尺寸较小的情况下，采用现有的单对极和多对极组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种特种电动机，其特征在于，包括：/n电动机本体；/n控制器，包括外壳和控制模块，所述控制模块设置于所述外壳内，通过连接件与所述电动机本体连接；/n多对极组合磁电编码器，与所述电动机本体同轴设置，包括同轴环形设置的第一多对极磁体以及第二多对极磁体和电路板，所述第一多对极磁体包括m对磁极，所述第二多对极磁体包括n对磁极，m和n为大于2的自然数且彼此互质。/n

【技术特征摘要】
1.一种特种电动机，其特征在于，包括：
电动机本体；
控制器，包括外壳和控制模块，所述控制模块设置于所述外壳内，通过连接件与所述电动机本体连接；
多对极组合磁电编码器，与所述电动机本体同轴设置，包括同轴环形设置的第一多对极磁体以及第二多对极磁体和电路板，所述第一多对极磁体包括m对磁极，所述第二多对极磁体包括n对磁极，m和n为大于2的自然数且彼此互质。


2.根据权利要求1所述的特种电动机，其特征在于，所述电动机本体为永磁同步电动机。


3.根据权利要求1所述的特种电动机，其特征在于，所述第一多对极磁体位于外环，所述第二多对极磁体位于内环，m大于n。


4.根据权利要求1所述的特种电动机，其特征在于，m和n为质数。


5.根据权利要求1所述的特种电动机，其特征在于，所述第一多对极磁体设置为磁化方向与环的径向或轴向一致。

【专利技术属性】
技术研发人员：孙佳男，孔得琳，陈文镥，冯同，郝双晖，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23