[發(fā)明專(zhuān)利]磁性編碼器、電機(jī)以及其角度計(jì)算方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710780771.0
• 申請(qǐng)日: 2017-09-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107565762A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 白政巧
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 浙江眾邦機(jī)電科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H02K11/215
• 分類(lèi)號(hào): H02K11/215;H02P6/16;G01D5/14
• 代理公司: 上海光華專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙)31219
• 代理人: 陸蕾

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電機(jī)用的編碼器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種磁性編碼器、電機(jī)及其角度計(jì)算方法。

背景技術(shù)

磁性編碼器是近些年發(fā)展起來(lái)的新型編碼器。與光電編碼器相比，在微型化、抗振動(dòng)、高頻響、低成本等方面有明顯的優(yōu)勢(shì)。目前市場(chǎng)上低價(jià)位的磁性編碼器主要都是低精度，低分辨率，編碼器是一個(gè)獨(dú)立的器件，與控制器集成度不高，對(duì)于機(jī)械安裝位置要求非常高，因此，其難于適用于具有高精度要求的縫紉機(jī)系統(tǒng)。

中國(guó)專(zhuān)利201611205360.0涉及一種縫紉機(jī)驅(qū)動(dòng)器和縫紉機(jī)。縫紉機(jī)驅(qū)動(dòng)器的磁性編碼器系統(tǒng)包括被磁化的磁盤(pán)以及交替的北極元件和南極元件，所述北極元件和南極元件用作增量標(biāo)記。后者被設(shè)計(jì)為包括：全環(huán)增量軌道，所述全環(huán)增量軌道圍繞鐵素體圓盤(pán)的圓周延伸；以及環(huán)形部分增量軌道，所述環(huán)形部分增量軌道被設(shè)計(jì)為鐵素體圓盤(pán)上的環(huán)形部分。結(jié)果是用于縫紉機(jī)的伺服電動(dòng)機(jī)的磁性編碼器系統(tǒng)。本申請(qǐng)中采用磁性編碼器系統(tǒng)作為編碼器使用，但是其精度仍然有限，難以滿(mǎn)足縫紉機(jī)的高精度要求。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種磁性編碼器、電機(jī)及其角度計(jì)算方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中磁性編碼器安裝精度低難以適用于高精度要求的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種磁性編碼器，其包括：導(dǎo)磁盤(pán)、固定在導(dǎo)磁盤(pán)內(nèi)的環(huán)形磁鋼，以及編碼器板，編碼器板的表面設(shè)置四個(gè)環(huán)向均勻分布的線性霍爾元件，所有線性霍爾元件位于由所述環(huán)形磁鋼圍成的腔內(nèi)；所述編碼器板上設(shè)有與所有線性霍爾元件相連的編碼器算法控制電路。

優(yōu)選的，所述編碼器板的表面設(shè)有四個(gè)定位座，每個(gè)定位座內(nèi)嵌設(shè)一個(gè)所述線性霍爾元件。

優(yōu)選的，所述定位座為塑料底座。

優(yōu)選的，所述編碼算法控制電路包括cordic算法單元和角度修正單元。

優(yōu)選的，所述編碼器板上還設(shè)有信號(hào)處理電路，信號(hào)處理電路與所述編碼器算法控制電路相連，每個(gè)所述線性霍爾元件通過(guò)信號(hào)處理電路與所述編碼器算法控制電路相連。

優(yōu)選的，所述環(huán)形磁鋼為徑向充磁的單對(duì)極磁鋼。

本發(fā)明還提供一種帶磁性編碼器的電機(jī)，其包括：電機(jī)、與電機(jī)相連的電機(jī)外殼，電機(jī)外殼與電機(jī)形成容置電機(jī)軸尾端的空腔，空腔內(nèi)固定設(shè)有如上所述的磁性編碼器，所述導(dǎo)磁盤(pán)固定在電機(jī)軸尾端上，所述編碼器板設(shè)在電機(jī)外殼內(nèi)側(cè)面

本發(fā)明還提供一種電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度的計(jì)算方法，所述電機(jī)為以上所述的帶磁性編碼器的電機(jī)，其計(jì)算方法具體為：電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)環(huán)形磁鋼轉(zhuǎn)動(dòng)，四個(gè)所述線性霍爾元件感應(yīng)所述環(huán)形磁鋼的位置變化，四個(gè)線性霍爾元件輸出兩路正交差分電壓信號(hào)，編碼器算法控制電路接收兩路正交差分電壓信號(hào)后，對(duì)其進(jìn)行CORDIC算法得到反正切角度θ1，反正切角度θ1即電機(jī)當(dāng)前的旋轉(zhuǎn)角度。

優(yōu)選的，所述編碼算法控制電路內(nèi)設(shè)有角度修正單元，當(dāng)?shù)玫剿龇凑薪嵌圈?后，再將反正切角度θ1輸入角度修正單元內(nèi)進(jìn)行角度修正，具體修正方法為：角度修正單元內(nèi)預(yù)存一角度修正表格，根據(jù)該角度修正表格對(duì)所述反正切角度θ1進(jìn)行標(biāo)定，最終輸出修正后的電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度θ2。

如上所述，本發(fā)明的磁性編碼器、電機(jī)以及其角度計(jì)算方法，具有以下有益效果：本發(fā)明將環(huán)形磁鋼固定在導(dǎo)磁盤(pán)內(nèi)部，并且將線性霍爾元件置于環(huán)形磁鋼內(nèi)，實(shí)現(xiàn)最大的抗干擾性，提高線性霍爾元件的信號(hào)輸出精度；另外本發(fā)明采用四個(gè)線性霍爾元件環(huán)向均勻分布，即相鄰兩個(gè)間隔90°，電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出兩路正交差分電壓信號(hào)，克服了因環(huán)形磁鋼安裝偏心等引起的機(jī)械誤差，提高信號(hào)輸出精度，且能抑制共模信號(hào)間的干擾，本發(fā)明帶磁性編碼器便于安裝使用，且提高了信號(hào)輸出精度。

附圖說(shuō)明

圖1顯示為本發(fā)明的帶磁性編碼器的電機(jī)示意圖。

圖2顯示為本發(fā)明的線性霍爾元件的安裝示意圖。

圖3顯示為本發(fā)明的單對(duì)極磁鋼的安裝示意圖。

圖4顯示為本發(fā)明的電機(jī)的角度計(jì)算方法的流程示意圖。

元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明

1電機(jī)外殼

2編碼器板

201信號(hào)處理電路

202cordic算法單元

203角度修正單元

3線性霍爾元件

4環(huán)形磁鋼

5導(dǎo)磁盤(pán)

6電機(jī)

7定位座

具體實(shí)施方式

以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。