一种音圈电机及其动子位置测量方法技术

本发明专利技术涉及一种音圈电机及其动子位置测量方法，音圈电机包括定子、动子和两个线性霍尔传感器，两个线性霍尔传感器分别轴向对称地固接于动子两侧，且两个线性霍尔传感器的器件敏感面朝向相反；其中，当动子在定子内做往复运动时，通过线性霍尔传感器敏感面的磁场强度发生变化，线性霍尔传感器的输出与动子位置有一一对应的关系。通过测量两个线性霍尔传感器输出可计算出动子的位置；通过测量线圈电流引起的线性霍尔传感器输出的变化，在计算位置时进行补偿，可抵消线圈电流对测量的干扰，提高位置测量精度。在尽可能不改变音圈电机结构的情况下，实现了音圈电机动子位置的高精度测量，同时线性霍尔传感器所占空间较小，可靠性与集成度较高。与集成度较高。与集成度较高。

【技术实现步骤摘要】
一种音圈电机及其动子位置测量方法


[0001]本专利技术涉及音圈电机
，具体为一种音圈电机及其动子位置测量方法。

技术介绍

[0002]音圈电机因其工作原理与音响相似而得名，具有结构简单、出力快、控制方便等优点，是一种较为理想的直线执行器，被广泛应用于光学设备、半导体制造设备、精密加工设备、高精定位平台等领域。
[0003]音圈电机通常包括壳体、固定于壳体内的定子和穿设于定子内的动子，是一种将电能转化为机械能的装置，并实现动子在定子内做直线型运动。
[0004]由于音圈电机的动子与定子在相对运动方向上无任何连接，导致动子易受到外部负载、摩擦等干扰；因此，必须采集动子的位置信息，进行反馈闭环控制，才有可能实现高精度定位伺服控制。
[0005]在现有的音圈电机伺服系统中，动子位置信息的采集通常采用光栅尺或激光位移传感器，成本较高的同时，还占据很大的空间，这使得音圈电机的使用场景受限。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的之一是：提供一种音圈电机，其动子位置方便测量，可靠性与集成度较高。
[0007]本专利技术的目的之二是：提供一种音圈电机动子位置测量方法。
[0008]为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0009]一种音圈电机，包括定子和动子，还包括两个线性霍尔传感器，两个线性霍尔传感器分别轴向对称地固接于动子两侧，且两个线性霍尔传感器的器件敏感面朝向相反；其中，当动子在定子内做往复运动时，通过线性霍尔传感器敏感面的磁场强度发生变化，线性霍尔传感器的输出与动子位置有一一对应的关系。
[0010]进一步，动子包括动子线圈架和音圈电机输出轴，动子线圈架和音圈电机输出轴固定连接，两个线性霍尔传感器分别轴向对称地固定于动子线圈架，动子线圈架上缠绕有线圈。
[0011]进一步，定子包括永磁体、壳体一和壳体二，壳体一和壳体二卡接，永磁体固接于壳体一内侧，动子线圈架同轴设于永磁体内；音圈电机输出轴穿设于壳体一端面，线性霍尔传感器和线圈的线缆穿设于壳体二。
[0012]进一步，壳体二连接有用于固定线性霍尔传感器线缆和线圈线缆的线缆固定块。
[0013]一种音圈电机的动子位置测量方法，包括以下步骤，
[0014]当动子在定子内运动到不同位置时，分别采集动子的位置信息以及两个线性霍尔传感器对应的输出，获得两组关于位置与输出的数据；
[0015]将两组关于位置与输出的数据进行多项式拟合，获得两个线性霍尔传感器的输出与动子位置信息的第一函数关系式；
[0016]测量两个线性霍尔传感器的输出，将测量值代入第一函数关系式便可计算得到动子位置信息。
[0017]进一步，还包括测量线圈电流引起的线性霍尔传感器输出的变化，并在计算动子位置时进行补偿。
[0018]进一步，补偿方法包括以下步骤，
[0019]当动子位于定子内同一位置时，给线圈施加不同的电流，分别采集线圈电流值，以及两个线性霍尔传感器对应的输出相对其在线圈零电流时的输出的变化量，获得两组关于电流与输出变化量的数据；
[0020]将两组关于电流与输出变化量的数据进行多项式拟合，获得两个线性霍尔传感器输出变化量与线圈电流的第二函数关系式；
[0021]由于两个线性霍尔传感器固定在动子上，因此第二函数关系式与动子的位置无关；
[0022]测量线圈电流，将测量值代入第二函数关系式，便可计算出线圈电流引起的线性霍尔传感器的输出变化值，将输出变化值用在第一函数关系式中进行补偿，便可计算出更加精确的动子位置信息。
[0023]进一步，若线性霍尔传感器与用于采集线性霍尔传感器输出的微控制器的供电电压相同，则不需要额外的电平转换电路对线性霍尔传感器的输出进行电压转换。
[0024]总的说来，本专利技术具有如下优点：
[0025]将两个线性霍尔传感器对称地集成于音圈电机内部，当动子在音圈电机定子内做往复运动时，通过线性霍尔传感器敏感面的磁场强度发生变化，进而线性霍尔传感器输出电压相应改变，线性霍尔传感器的输出与音圈电机动子位置有一一对应的关系，从而可通过测量两个线性霍尔传感器的输出，方便计算动子的位置信息。本专利技术在尽量不改变音圈电机结构的情况下，实现了动子位置的方便测量，且集成度与可靠性高。
附图说明
[0026]图1为本实施例的音圈电机的分解结构示意图。
[0027]图2为线性霍尔传感器的输入输出特性图。
[0028]图中：
[0029]1‑
音圈电机输出轴；2
‑
壳体一；3
‑
永磁体；4
‑
动子线圈架；5
‑
线圈；6
‑
线性霍尔传感器；7
‑
壳体二；8
‑
线缆固定块。
具体实施方式
[0030]下面来对本专利技术做进一步详细的说明。
[0031]如图1所示，一种音圈电机，包括定子和动子，还包括两个线性霍尔传感器6，两个线性霍尔传感器6分别轴向对称地固接于动子两侧，且两个线性霍尔传感器6的器件敏感面朝向相反；其中，当动子在定子内做往复运动时，通过线性霍尔传感器6敏感面的磁场强度发生变化，线性霍尔传感器6的输出与动子位置有一一对应的关系。
[0032]具体地，动子包括动子线圈架4和音圈电机输出轴1，动子线圈架4和音圈电机输出轴1固定连接，两个线性霍尔传感器6分别轴向对称地固定于动子线圈架4，动子线圈架4上
缠绕有线圈5。
[0033]定子包括永磁体3、壳体一2和壳体二7，壳体一2和壳体二7卡接，永磁体3固接于壳体一2内侧，动子线圈架4同轴设于永磁体3内；音圈电机输出轴1穿设于壳体一2端面，线性霍尔传感器6和线圈5的线缆穿设于壳体二7，并利用壳体二7外的线缆固定块8进行固定。
[0034]本实施例利用音圈电机工作时永磁体3与线圈5相对运动的特点，将线性霍尔传感器6固定于线圈5上，永磁体3与线圈5相对运动时产生变化的磁场，这样永磁体3与线圈5的相对位置，和线性霍尔传感器6的输出之间，便有一一对应的关系，从而可通过测量两个线性霍尔传感器6的输出，方便计算动子的位置信息。本专利技术在尽量不改变音圈电机结构的情况下，实现了动子位置的方便测量，在保证位置测量精度的同时，缩小了线性霍尔传感器6占用的空间，降低成本，集成度与可靠性高，是紧凑型音圈电机位置伺服控制系统的可行解决方案。
[0035]一种音圈电机的动子位置测量方法，包括以下步骤，
[0036]当动子在定子内运动到不同位置时，分别采集动子的位置信息以及两个线性霍尔传感器6对应的输出，获得两组关于位置与输出的数据；
[0037]将两组关于位置与输出的数据进行多项式拟合，获得两个线性霍尔传感器6的输出与动子位置信息的第一函数关系式；
[0038]测量两个线性霍尔传感器6的输出，将测量值代入第一函数关系式便可计算得到动子位置信息。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种音圈电机，包括定子和动子，其特征在于：还包括两个线性霍尔传感器，两个线性霍尔传感器分别轴向对称地固接于动子两侧，且两个线性霍尔传感器的器件敏感面朝向相反；其中，当动子在定子内做往复运动时，通过线性霍尔传感器敏感面的磁场强度发生变化，线性霍尔传感器的输出与动子位置有一一对应的关系。2.根据权利要求1所述的一种音圈电机，其特征在于：动子包括动子线圈架和音圈电机输出轴，动子线圈架和音圈电机输出轴固定连接，两个线性霍尔传感器分别轴向对称地固定于动子线圈架，动子线圈架上缠绕有线圈。3.根据权利要求2所述的一种音圈电机，其特征在于：定子包括永磁体、壳体一和壳体二，壳体一和壳体二卡接，永磁体固接于壳体一内侧，动子线圈架同轴设于永磁体内；音圈电机输出轴穿设于壳体一端面，线性霍尔传感器和线圈的线缆穿设于壳体二。4.根据权利要求3所述的一种音圈电机，其特征在于：壳体二连接有用于固定线性霍尔传感器线缆和线圈线缆的线缆固定块。5.权利要求1
‑
4任一项所述的一种音圈电机的动子位置测量方法，其特征在于：包括以下步骤，当动子在定子内运动到不同位置时，分别采集动子的位置信息以及两个线性霍尔传感器对应的输出，获得两组关于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王楚博，黄耀明，卢少锋，刘靖远，黄锦波，
申请(专利权)人：湖南长锦成电器有限公司，
类型：发明
国别省市：