[发明专利]一种利用霍尔传感器精确测量电机动子位移的方法及系统

说明书

本发明公开了一种利用霍尔传感器精确测量电机动子位移的方法及系统，该方法包括如下步骤：步骤S1，于电机动子上固定N个霍尔传感器形成的阵列；步骤S2，获取所述N个霍尔传感器的输出，判断当前时刻霍尔传感器阵列所工作在的与磁极对的相对区域，确定该区域工作在线性区的传感器输出，从而计算出霍尔传感器阵列与定子的位移，通过本发明，可实现利用最少的霍尔传感器实现低成本高精度的电机动子位移测量目的。

技术领域

本发明涉及伺服驱动控制领域，特别是涉及一种利用霍尔传感器精确测量电机动子位移的方法及系统。

背景技术

工业机器人、各种数控设备和自动化产线的根本在于各种伺服/直线电机的实时运动控制，而电机定子和动子之间的现对位移的精确测量是实现电机转矩、速度和位置精确控制的根本，因此，电机定子与动子的测量在电机的运动控制中至关重要。

在伺服电机和直线电机上，目前的位置测量方法一般是通过光编码器（光尺，光读头）或磁编码器（磁尺，磁读头）两种方式来获得动子和定子的相对位置。然而上述两种方式都是通过离散化的光刻度或磁刻度作为额外尺子，均具有如下缺点：

1、不能测得动子和定子的初始相对位置，为了能测的动子和定子的初始相对位置，或需增加额外传感器，或增加额外刻度和读头转换成绝对值编码器以及磁偏角整定；

2、在直线电机上，随着行程的增加，光尺或磁尺也要相应增长从而增加成本；

3、测量精度直接取决于刻度，成本随着精度的提高而显著增加；

4、受限于尺子和读头的安装需求，很难安装在超小型伺服电机或直线电机上。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种利用霍尔传感器精确测量电机动子位移的方法及系统，以实现利用最少的霍尔传感器实现低成本高精度的电机动子位移测量目的。

为达上述及其它目的，本发明提出一种利用霍尔传感器精确测量电机动子位移的方法，包括如下步骤：

步骤S1，于电机动子上固定N个霍尔传感器形成的阵列；

步骤S2，获取所述N个霍尔传感器的输出，判断当前时刻霍尔传感器阵列所工作在的与磁极对的相对区域，确定该区域工作在线性区的传感器输出，从而计算出霍尔传感器阵列与定子的位移。

优选地，于步骤S1中，，τ为所述电机的磁极距，为霍尔传感器输出的线性区在X轴上的长度，相邻传感器之间的距离为(N-1)/N×τ。

优选地，所述霍尔传感器阵列的长度限制在所述电机的磁极距的两倍之内。

优选地，如果第n个霍尔传感器与第一个霍尔传感器的距离，则第n个霍尔传感器放置的位置如下：

×τ。

优选地，步骤S2进一步包括：

步骤S200，对霍尔传感器阵列的输出进行区域分割，确定当前时刻霍尔传感器阵列所在的区域及对应区域中工作在线性区的霍尔传感器，并由此确定霍尔阵列和当前磁极对的相对位置；

步骤S201，根据该霍尔传感器阵列在当前磁极对的相对位置以及该霍尔传感器阵列跨越过的磁极对数解析出电机动子的位移。

优选地，所述区域分割的基本原则为在每个区域有且只有一个霍尔传感器工作在线性区。

优选地，于步骤S200中，所述霍尔传感器阵列和磁极对的相对位置为：

pos=Zone_No×Cross_Value×2+sel_h。

其中Zone_No为当前霍尔传感器阵列所在的区域号，为两两霍尔传感器线性区交叉点值，为工作在线性区的霍尔传感器在当前区域所在位置。