[發(fā)明專利]電機(jī)、微型云臺以及微型云臺的電機(jī)控制方法

在審

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• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN107070102A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃立;李享;薛源;王效杰;顧興;劉華斌
• 申請（專利權(quán)）人: 普宙飛行器科技（深圳）有限公司
• 主分類號: H02K11/215
• 分類號: H02K11/215;H02P21/12
• 代理公司: 北京市安倫律師事務(wù)所11339
• 代理人: 楊永波

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電機(jī)及一種微型云臺，尤其涉及一種電機(jī)的電角度測量部件內(nèi)置的電機(jī)以及相應(yīng)的一體化微型云臺和電機(jī)控制方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的云臺基本上都是將電機(jī)驅(qū)動部件放在電機(jī)外部，使用高級電機(jī)控制算法—磁場定向控制（Field Oriented Control，F(xiàn)OC）對電機(jī)進(jìn)行控制。FOC控制算法的前提條件是需要獲取電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電角度和電機(jī)三相電流。通常采用采樣電阻測量方法獲取電機(jī)三相電流；同時采用角度傳感器或磁編碼器的測量方法獲取電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電角度。

采用角度傳感器測量電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電角度時，角度傳感器需套在電機(jī)軸上，獲取電機(jī)的物理角度，然后利用該物理角度換算出電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電角度。通常在使用角度傳感器測量電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電角度時，角度傳感器與電機(jī)軸之間存在較多的物理摩擦，傳感器的壽命短。而且角度傳感器的體積比較大，無法將電機(jī)驅(qū)動板集成在電機(jī)內(nèi)部，導(dǎo)致其驅(qū)動的云臺整體的體積較大，從而無法實現(xiàn)云臺的小型化、微型化。

采用磁編碼器測量電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電角度時，因為磁編碼為非接觸式傳感器，故不存在物理摩擦，故壽命比角度傳感器長。但是磁編碼器在工作過程中需要與外部磁鐵相配合，因此，無法將磁編碼器集成在電機(jī)內(nèi)部，導(dǎo)致其驅(qū)動的云臺整體的體積較大，從而也無法實現(xiàn)云臺的小型化、微型化。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種電機(jī)，包括：定子部件、轉(zhuǎn)子部件以及至少兩個霍爾元件；所述轉(zhuǎn)子部件包括一個可旋轉(zhuǎn)環(huán)形磁鐵，所述定子部件包括若干電線圈繞組；所述霍爾元件設(shè)置在靠近定子部件的位置處，且在所述電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸的徑向方向上間隔排布，能夠獲取所述轉(zhuǎn)子部件的磁場信號信息。

優(yōu)選地，所述霍爾元件以相差120度固有電角度的位置設(shè)置。

優(yōu)選地，所述定子部件上設(shè)置有若干凹槽，所述轉(zhuǎn)子部件環(huán)繞所述定子部件設(shè)置，且所述霍爾元件設(shè)置所述凹槽內(nèi)。

優(yōu)選地，所述環(huán)形磁鐵采用正弦波充磁的方式充磁。

優(yōu)選地，還包括電機(jī)驅(qū)動部件；所述電機(jī)驅(qū)動部件為一電機(jī)驅(qū)動電路板，所述電機(jī)驅(qū)動電路板與所述電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸垂直設(shè)置，具有容納所述旋轉(zhuǎn)軸的通孔結(jié)構(gòu)，所述霍爾元件固定設(shè)置于所述電機(jī)驅(qū)動電路板的通孔結(jié)構(gòu)的外側(cè)。

優(yōu)選地，還包括一驅(qū)動板壓片和一定子底座；所述驅(qū)動板壓片設(shè)置于所述定子部件和所述電機(jī)驅(qū)動部件之間；所述電機(jī)驅(qū)動部件通過驅(qū)動板壓片安裝于所述定子底座上。

優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)軸貫穿所述定子部件、所述轉(zhuǎn)子部件、所述定子底座以及所述電機(jī)驅(qū)動部件的通孔結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明還提供一種微型云臺，包括至少一個所述的電機(jī)、云臺控制模塊和IMU模塊；所述電機(jī)和IMU模塊分別與所述云臺控制模塊連接；其中所述IMU模塊安裝在所述云臺的負(fù)載上，并向所述云臺控制模塊輸入所述負(fù)載的姿態(tài)數(shù)據(jù)；所述云臺控制模塊根據(jù)所述姿態(tài)數(shù)據(jù)和所述霍爾元件獲取的所述轉(zhuǎn)子部件的磁場信號信息控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明還提供一種微型云臺的電機(jī)控制方法，包括以下步驟：電機(jī)控制信號的獲取步驟，根據(jù)所述IMU模塊輸入的姿態(tài)數(shù)據(jù)獲取電機(jī)的控制信號；電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電角度的獲取步驟，通過對兩個霍爾元件獲取的轉(zhuǎn)子部件的磁場信號信息解碼獲取電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電角度；三相正弦波的獲取步驟，根據(jù)所述電機(jī)的控制信號和所述電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電角度生成控制電機(jī)的三相正弦波。

優(yōu)選地，所述電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電角度的獲取步驟如下：通過兩個霍爾元件分別直接獲取所述轉(zhuǎn)子部件的磁場信號信息，所述兩個霍爾元件設(shè)置為120°固有電角度的位置；通過所述兩個霍爾元件所獲取的磁場信號信息計算：如果在與所述兩個霍爾元件呈120°固有電角度的位置設(shè)置有第三個霍爾元件，所述第三個霍爾元件的磁場信號信息；對三個霍爾元件的磁場信號信息解碼獲取電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電角度。

優(yōu)選地，在獲取電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電角度時，將獲取的三個霍爾元件的磁場信號信息對應(yīng)的360°的固有電角度平均劃分為6個扇區(qū)，根據(jù)所述的三個霍爾元件的磁場信號信息解碼每個扇區(qū)的旋轉(zhuǎn)電角度。

優(yōu)選地，在三相正弦波的獲取步驟中，先將所述電機(jī)的控制信號和所述電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電角度進(jìn)行PARK逆變換和空矢量脈沖寬度調(diào)制，獲取三路脈沖寬度調(diào)制的占空比；然后將所述三路脈沖寬度調(diào)制的占空比進(jìn)行逆變換生成所述的三相正弦波。