[发明专利]一种电动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动机，尤其是一种用于精确位置控制的控制用电动机。

背景技术

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。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，本发明提出了一种具有新磁电式传感器的电动机，从而低成本、提高系统的可靠性、提高系统响应速度快。

为了解决上述问题，本发明提供了一种电动机，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；所述第一磁钢环和第二磁钢环分别固定在电动机的输出轴上，所述第一磁钢环被均匀地磁化为N[N＜＝2ⁿ(n＝0，1，2…n)]对磁极，并且相邻两极的极性相反；所述第二磁钢环的磁极总数为N，其磁序按照特定磁序算法确定；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；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＝0，1，2…n)个呈一定角度分布的磁感应元件；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所述控制器。

优选地，在定子上对应于第二磁钢环的相邻两个磁感应元件之间的夹角为360°/2ⁿ。