一种电动机制造技术

本发明专利技术公开了一种电动机，包括电机本体、控制器和磁电式传感器，其特征在于，所述磁电式传感器用于感测电机轴的转动，并将感测到的电压信号传输给控制器，通过控制器的处理，获得电机轴转动的角度或位置，进而实现对电机的精确控制；所述磁电式传感器包括转子和将转子套在内部的定子，所述转子包括第一磁钢环、第二磁钢环；所述第一磁钢环和第二磁钢环分别固定在同一电动机的轴上；在定子上，对应于第二磁钢环设有ｎ个均匀分布的磁感应元件，所述第二磁钢环的磁极磁化顺序使得ｎ个磁感应元件输出呈格雷码格式，相邻两个输出只有一位变化；对应于第一磁钢环设有ｍ个呈一定角度分布的磁感应元件。成本低，系统的可靠性高，系统响应速度快。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电动机，尤其是一种用于精确位置控制的控制用电动机。
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，而对电动机的控制将直接影响 整个系统的运行，因此，电动机的控制系统也被广泛关注。电动机的种类非常多，根据不同的分类标准，可以把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 进行精确地控制，因此，出现了一种伺服电动机。这种电动机与控制器、编码器结合，可以实 现对电动机的闭环控制。因具有高响应特性，宽调速范围等特点受到工农业生产的广泛关 注。而在其输出轴上所使用的用于检测电机位置的位置检测器的精度直接影响到系统的速 度控制和定位精度。目前，位置检测传感器主要采用的是编码器。目前通用的方法是在电机上装置光 电编码器，将角度信息通过线缆传输到控制器。增量式编码器轴旋转时候带动光栅盘旋转，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受，输出相应的脉冲信号，其旋转方向和脉冲数量 需要借助判向电路和计数器来实现。计数起点可任意设定，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，并且工作过程中也不能有干扰而丢失脉冲，否 则，记数设备记忆的零点就会偏移，并且无从知道。为了解决此问题，出现了绝对式编码器。绝对式编码器输出与位置一一对应的代 码，从代码的大小变化能判别出旋转方向和转子当前位置。这样抗干扰性，数据的可靠性大 大提高了，绝对式编码器已经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。但是光电编码器存在一些难以克服的缺点光电编码器由玻璃物质通过刻线而成，其抗 震动和冲击能力不强，不适合于尘埃，结露等恶劣环境，并且结构和定位组装复杂。刻线间 距有极限，要提高分辨率必须增大码盘，难以做到小型化。在生产中必须保证很高的装配精 度，直接影响到生产效率，最终影响产品成本。由于上述光电编码器存在的问题，出现了在电动机上使用的磁电式编码器，这种 编码器主要包括磁钢、磁感应元件和信号处理电路，磁钢随着电动机的轴转动，产生变化的 磁场，磁感应元件感应该变化的磁场，将磁信号转变成电信号输出到给信号处理电路，信号 处理电路将该电信号处理成角度信号输出。但是，对于直流无刷电动机，该磁电式编码器中 使用的磁钢的磁极要与直流无刷电动机的磁极数目相适应。对于不同磁极数的直流无刷电 动机要与与其相适应的编码器相配合才可使用，因此，这种磁电式编码器的通用性很差。另外，目前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，但通信过 程中易受电磁噪声干扰导致信息错误，并且存在通信的滞后性，不能实时反映当前电机转 子的位置信息，从而影响到整个系统的控制效果。再有，传统的电机设计追求的是对单一目标的完成和实现，但是在需要完成任务较多的要求下，对应不同任务就要选择不同的电机。例如，如任务一中要求大负载高转速， 需要选择大转矩高转速的电动机。任务二要求负载较小转速适中，这样任务一中选择出的 电机就不再适用于任务二的工作条件，需要令选择电机，这样必将造成浪费。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，本专利技术提出了一种具有新磁电式传感器的电动 机，成本低，系统的可靠性高，系统响应速度快。本专利技术提供了一种电动机，包括电机本体、控制器和磁电式传感器，所述磁电式传 感器用于感测电机轴的转动，并将感测到的电压信号传输给控制器，通过控制器的处理，获 得电机轴转动的角度或位置，进而实现对电机的精确控制。其中，所述磁电式传感器包括转子和将转子套在内部的定子，所述转子包括第一 磁钢环、第二磁钢环；其中，所述第一磁钢环和第二磁钢环分别固定在同一转动轴上；在定子上，对应于第二磁钢环，以第二磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有n(n =1，2…n)个均勻分布的磁感应元件，所述第二磁钢环的磁极磁化顺序使得n个磁感应元 件输出呈格雷码格式，相邻两个输出只有一位变化；在定子上，对应于第一磁钢环，以第一磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有有 m(m为2或3的整数倍)个呈一定角度分布的磁感应元件，所述第一磁钢环的磁极总对数与 第二磁钢环的磁极总数相等，并且相邻两极的极性相反；当转子相对于定子发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转变 为电压信号，并将该电压信号输出给信号处理装置。优选地，在定子上对应于第一磁钢环的相邻两个磁感应元件之间的夹角，当m为2 或4时，该夹角为90° /g;当m为3时，该夹角为120° /g ；当m为6时，该夹角为60° /g， 其中，g为第二磁钢环的磁极总数。优选地，所述磁感应元件直接表贴在定子的内表面。所述电动机还包括两个导磁环，每一所述导磁环是由多个同圆心、同半径的弧段 构成，相邻两弧段留有空隙，对应于两个磁钢环的磁感应元件分别设在该空隙内。优选地，所述的导磁环的弧段端部设有倒角。优选地，所述倒角为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角。优选地，所述的磁感应元件为霍尔应应元件。优选地，所述电机本体和控制器一体化设置。优选地，所述控制器包括外壳和控制模块，所述外壳将控制模块罩在外壳内，并通 过连接件与电机固定在一起。优选地，所述磁电式传感器设于外壳内，并位于电机和控制模块之间或者位于控 制模块之后。所述电动机还包括风扇，用于对电机及控制器进行散热。优选地，所述风扇位于外壳内，并置于远离电机的外壳的最外端部或位于电机、控 制模块和磁电式传感器中任何两个部件之间。所述控制模块包括数据处理单元、电机驱动单元和电流传感器，所述数据处理单元接收输入的指令信号、电流传感器采集的电机输入电流信号和磁电式传感器输出的代表 电机角度的信息，经过数据处理，输出控制信号给所述的电机驱动单元，所述电机驱动单元 根据所述的控制信号输出合适的电压给电机，从而实现对电机的精确控制。其中，所述数据处理单元包括机械环控制子单元、电流环控制子单元、PWM控制信 号产生子单元和传感器信号处理子单元；所述传感器信号处理子单元接收所述磁电式传感器输出的代表电机角度的信息， 将电机的角度传输给所述的机械环控制子单元；所述传感器信号处理子单元还接收所述电 流传感器的检测到的电流信号，经过A/D采样后输出给所述的电流环控制子单元；所述机械环控制子单元根据接收到的指令信号和电机轴的转动角度，经过运算得 到电流指令，并输出给所述的电流环控制子单元；所述电流环控制子单元根据接收到的电流指令的电流传感器输出的电流信号，经 过运算得到三相电压的占空比控制信号，并输出给所述的PWM控制信号产生子单元；所述PWM控制信号产生子单元根据接收到的三相电压的占空比控制信号，生成具 有一定顺序的六路PWM信号，分别作用于电机驱动单元。其中，所述电机驱动单元包括六个功率开关管，所述开关管每两个串联成一组，三 组并联连接在直流供电线路之间，每一开关管的控制端受PWM控制信号产生子单元输出的 PWM信号的控制，每一组中的两个开关管分时导通。优选地，所述传感器信号处理子单元或磁电式传感器中还包括磁电式传感器的信 号处理电路，用于根据所述磁电式传感器的电压信号得到电机轴的转动角度，具体包括A/D转换电路，对磁电式传感器发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换 为数字信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机，包括电机本体、控制器和磁电式传感器，其特征在于，所述磁电式传感器用于感测电机轴的转动，并将感测到的电压信号传输给控制器，通过控制器的处理，获得电机轴转动的角度或位置，进而实现对电机的精确控制；其中，所述磁电式传感器包括转子和将转子套在内部的定子，所述转子包括第一磁钢环、第二磁钢环；其中，所述第一磁钢环和第二磁钢环分别固定在同一电机轴上；在定子上，对应于第二磁钢环，以第二磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有ｎ（ｎ＝１，２…ｎ）个均匀分布的磁感应元件，所述第二磁钢环的磁极磁化顺序使得ｎ个磁感应元件输出呈格雷码格式，相邻两个输出只有一位变化；在定子上，对应于第一磁钢环，以第一磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有ｍ（ｍ为２或３的整数倍）个呈一定角度分布的磁感应元件，所述第一磁钢环的磁极总对数与第二磁钢环的磁极总数相等，并且相邻两极的极性相反；当转子相对于定子发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转变为电压信号，并将该电压信号输出给控制器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：叶劲峰，
申请(专利权)人：北京敬业北微节能电机有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]