CN106451928A - 一种带磁编码器的永磁无刷直流电机 - Google Patents
一种带磁编码器的永磁无刷直流电机 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106451928A CN106451928A CN201610792202.3A CN201610792202A CN106451928A CN 106451928 A CN106451928 A CN 106451928A CN 201610792202 A CN201610792202 A CN 201610792202A CN 106451928 A CN106451928 A CN 106451928A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- permanent magnet
- magnetic coder
- rotor
- magnetic
- permanent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
- H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
- H02K29/08—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
Abstract
本发明公开了一种带磁编码器的永磁无刷直流电机，包括机壳、控制电板、转子及定子；控制电板固定在前端盖内侧中心处，控制电板中心处设置有磁编码器芯片；转子包括中心转轴及转子盘，中心转轴的前端中心处嵌入有圆柱形永磁体，圆柱形永磁体的前端面与磁编码器芯片靠近而不贴和；磁编码器芯片内设置有沿圆周均布的四个霍尔传感器，编码电路将相对的两个霍尔传感器通过微分放大器连接在一起，模数转换器转换成数字信号并通过数字滤波器滤除杂音，而后接入数字信号处理器处理得到角度及数字量。本发明结构简单、装配方便、高效可靠，有效提高了对转子角度的识别精度，且磁编码器具有抗振动、抗腐蚀、抗干扰等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种带磁编码器的永磁无刷直流电机，属于电机技术领域。
背景技术
永磁无刷直流电机是由一块或多块永磁体建立磁场的直流电机，结构上和有刷电机相似，也有转子和定子，不同的是：有刷电机的转子是线圈绕组，和动力输出轴相连，定子是永磁磁钢；无刷电机的转子是永磁磁钢，和输出轴相连，定子是绕组线圈，去掉了有刷电机用来交替变换电磁场的换向电刷，故称之为无刷电机。无刷电机依靠改变输入到定子线圈上的电流的交变频率和波形，在绕组线圈周围形成一个绕电机几何轴心旋转的磁场，从而驱动转子上的永磁磁钢转动。因为输入的是直流电，电流需要将其变成交变电流，即通过控制电板接受位置传感器信号和正反转信号，用来控制各电桥的通断，产生连续转矩。
现有的永磁无刷直流电机通过控制电路上的霍尔位置传感器来识别的转子位置，识别精度不够高，从而定子线圈上交流电产生的转矩不稳定，低速时容易发生抖动，且转速较快时也无法识别。
为解决上述问题，设计出一种带磁编码器的永磁无刷直流电机，通过磁编码器芯片内沿圆周均布的四个霍尔传感器及编码处理，有效地提高了对转子角度的识别精度，使电机输出更顺畅、更可靠；且同传统的光编码器相比，磁编码器具有抗振动、抗腐蚀、抗污染、抗干扰和宽温度的特性。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种带磁编码器的永磁无刷直流电机，具有结构简单、装配方便、高效可靠等优点，有效提高对转子角度的识别精度，且磁编码器具有抗振动、抗腐蚀、抗干扰等特点。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种带磁编码器的永磁无刷直流电机，包括机壳、控制电板、转子及套设在所述转子外侧的定子；
其中，所述机壳包括前端盖、后端盖及外筒，且前端盖及后端盖固定在外筒两端；
所述控制电板固定在前端盖内侧中心处，控制电板中心处设置有磁编码器芯片，且磁编码器芯片与控制电板通过电路连接；
所述定子包括定子铁芯及缠绕在定子铁芯上的线圈绕组，所述定子铁芯固定在外筒内；
所述转子包括中心转轴及转子盘，转子盘上设置有永磁体，且转子盘与中心转轴同中心轴线安装；中心转轴通过轴承安装在前端盖、后端盖上，且同中心轴线安装；中心转轴的前端中心处嵌入有圆柱形永磁体，圆柱形永磁体的前端面与磁编码器芯片靠近而不贴和。
优选的，为保证磁编码器芯片对圆柱形永磁体磁场的感应，所述圆柱形永磁体的前端面与磁编码器芯片之间的间隙在0.6mm～0.9mm内。
优选的，所述磁编码器芯片内设置有沿圆周均布的四个霍尔传感器，通过芯片内部的逻辑电路对圆周磁场进行采样。
优选的，四个霍尔传感器所在的圆周直径在2.0mm～2.3mm内。
优选的，所述磁编码器芯片包括编码电路，所述编码电路与四个霍尔传感器相连，从检测出的圆柱形永磁体磁场分布中处理分析出圆柱形永磁体的角度信息。
优选的，所述编码电路将相对的两个霍尔传感器通过微分放大器连接在一起，得到的两个模拟信号分别通过模数转换器(ADC)转换成数字信号并通过数字滤波器滤除杂音，而后将得到的两个数字信号接入数字信号处理器(DSP)处理得到角度(Angle)及数字量(Magnitude)。
有益效果：本发明提供的一种带磁编码器的永磁无刷直流电机，相对于现有技术，具有以下优点：1、结构简单、装配方便、高效可靠，且通过磁编码器芯片内沿圆周均布的四个霍尔传感器及编码处理，有效地提高了对转子角度的识别精度，使电机的输出更顺畅、更可靠；2、同传统的光编码器相比，磁编码器具有抗振动、抗腐蚀、抗污染、抗干扰和宽温度等特点。
附图说明
图1为本发明一种带磁编码器的永磁无刷直流电机的整体结构示意图；
图2为本发明一种带磁编码器的永磁无刷直流电机中编码电路工作原理图；
图中包括：1、前端盖，2、后端盖，3、外筒，4、控制电板，5、磁编码器芯片，6、定子铁芯，7、中心转轴，8、转子盘，9、圆柱形永磁体，10、霍尔传感器，11、微分放大器，12、模数转换器，13、数字滤波器，14、数字信号处理器
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1所示为一种带磁编码器的永磁无刷直流电机，包括机壳、控制电板4、转子及套设在所述转子外侧的定子；
其中，所述机壳包括前端盖1、后端盖2及外筒3，且前端盖1及后端盖2固定在外筒3两端；
所述控制电板4固定在前端盖1内侧中心处，控制电板4中心处设置有磁编码器芯片5，且磁编码器芯片5与控制电板4通过电路连接；
所述定子包括定子铁芯6及缠绕在定子铁芯上的线圈绕组，所述定子铁芯6固定在外筒3内；
所述转子包括中心转轴7及转子盘8，转子盘8上设置有永磁体，且转子盘8与中心转轴7同中心轴线安装；中心转轴7通过轴承安装在前端盖1、后端盖2上，且同中心轴线安装；中心转轴7的前端中心处嵌入有圆柱形永磁体9，圆柱形永磁体9的前端面与磁编码器芯片5靠近而不贴和。
本实施例中，为保证磁编码器芯片5对圆柱形永磁体9磁场的感应，所述圆柱形永磁体9的前端面与磁编码器芯片5之间的间隙为0.8mm。
本实施例中，所述磁编码器芯片5内设置有沿圆周均布的四个霍尔传感器10。
本实施例中，四个霍尔传感器10所在的圆周直径为2.2mm。
本实施例中，所述磁编码器芯片5包括编码电路，所述编码电路将相对的两个霍尔传感器10通过微分放大器11连接在一起，得到的两个模拟信号分别通过模数转换器12(ADC)转换成数字信号并通过数字滤波器13滤除杂音，而后将得到的两个数字信号接入数字信号处理器14(DSP)处理得到角度(Angle)及数字量(Magnitude)。
本实施例中，磁编码器具有增量角度输出和绝对角度输出功能。增量角度输出信号分为A,B两路，磁铁相对磁编码器芯片旋转一周，A,B通道各输出256个周期脉冲，两路信号相位相差1/2个脉冲，可以根据超前或滞后关系判断转动方向，通过4倍频可以获得10位的分辨率。磁编码器芯片将绝对角度定义为磁铁的磁极与霍尔阵列的角度，磁铁每旋转一周，磁编码芯片将输出512个绝对角度的信号，通过SPI通讯可将其读出。在绝对角度为0或1023时，INDEX通道将输出一个零位脉冲，可以利用此信号重置测量值，消除累计误差。
该磁旋转编码器可识别的转子位置精度为±0.35°，而传统的霍尔传感器可识别的转子位置精度是±30°，所以采用磁旋转编码器的永磁同步电机运转更顺畅，将转矩脉动将至最低，由于芯片识别位置精度高，电机在低速时不会发生抖动，并且能输出大扭矩。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种带磁编码器的永磁无刷直流电机，其特征在于，包括机壳、控制电板(4)、转子及套设在所述转子外侧的定子；
其中，所述机壳包括前端盖(1)、后端盖(2)及外筒(3)，且前端盖(1)及后端盖(2)固定在外筒(3)两端；
所述控制电板(4)固定在前端盖(1)内侧中心处，控制电板(4)中心处设置有磁编码器芯片(5)，且磁编码器芯片(5)与控制电板(4)通过电路连接；
所述定子包括定子铁芯(6)及缠绕在定子铁芯(6)上的线圈绕组，所述定子铁芯(6)固定在外筒(3)内；
所述转子包括中心转轴(7)及转子盘(8)，转子盘(8)上设置有永磁体，且转子盘(8)与中心转轴(7)同中心轴线安装；中心转轴(7)通过轴承安装在前端盖(1)、后端盖(2)上，且同中心轴线安装；中心转轴(7)的前端中心处嵌入有圆柱形永磁体(9)，圆柱形永磁体(9)的前端面与磁编码器芯片(5)靠近而不贴和。
2.根据权利要求1所述的一种带磁编码器的永磁无刷直流电机，其特征在于，所述圆柱形永磁体(9)的前端面与磁编码器芯片(5)之间的间隙在0.6mm～0.9mm内。
3.根据权利要求1所述的一种带磁编码器的永磁无刷直流电机，其特征在于，所述磁编码器芯片(5)内设置有沿圆周均布的四个霍尔传感器(10)。
4.根据权利要求3所述的一种带磁编码器的永磁无刷直流电机，其特征在于，四个霍尔传感器(10)所在的圆周直径在2.0mm～2.3mm内。
5.根据权利要求3所述的一种带磁编码器的永磁无刷直流电机，其特征在于，所述磁编码器芯片(5)包括编码电路，所述编码电路与四个霍尔传感器(10)相连，从检测出的圆柱形永磁体(9)磁场分布中处理分析出圆柱形永磁体(9)的角度信息。
6.根据权利要求5所述的一种带磁编码器的永磁无刷直流电机，其特征在于，所述编码电路将相对的两个霍尔传感器(10)通过微分放大器(11)连接在一起，得到的两个模拟信号分别通过模数转换器(12)转换成数字信号并通过数字滤波器(13)滤除杂音，而后将得到的两个数字信号接入数字信号处理器(14)处理得到角度及数字量。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610792202.3A CN106451928A (zh) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | 一种带磁编码器的永磁无刷直流电机 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610792202.3A CN106451928A (zh) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | 一种带磁编码器的永磁无刷直流电机 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106451928A true CN106451928A (zh) | 2017-02-22 |
Family
ID=58164718
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610792202.3A Pending CN106451928A (zh) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | 一种带磁编码器的永磁无刷直流电机 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106451928A (zh) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107026539A (zh) * | 2017-05-22 | 2017-08-08 | 华中科技大学 | 集成磁编码器和霍尔开关确定位置的外转子永磁同步电机 |
| CN107294242A (zh) * | 2017-07-20 | 2017-10-24 | 深圳市雅腾电机有限公司 | 机器人手臂关节电机 |
| CN107317438A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-11-03 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种无刷电机及具有该无刷电机的云台、航拍器 |
| CN107565762A (zh) * | 2017-09-01 | 2018-01-09 | 浙江众邦机电科技有限公司 | 磁性编码器、电机以及其角度计算方法 |
| CN108646571A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-10-12 | 北京航空航天大学 | 一种陀螺框架伺服***高精度位置辨识方法 |
| CN110051247A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-26 | 宫军军 | 一种烹饪机 |
| CN113783367A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-12-10 | 芜湖德力电机有限公司 | 一种智能声控无刷直流电机 |
| CN113783392A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-12-10 | 芜湖德力电机有限公司 | 一种无刷直流电机控制方法 |
| CN113794409A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-12-14 | 广东麦珂威尔健康科技有限公司 | 基于磁编码器的健身器材驱动装置及其控制方法 |
| CN114089231A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-02-25 | 湖南大学 | 一种磁传感器模组、印制永磁同步电机及其应用方法 |
| WO2024001647A1 (zh) * | 2022-06-29 | 2024-01-04 | 杭州海康机器人股份有限公司 | 电机及自动导引运输车 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201348929Y (zh) * | 2008-12-31 | 2009-11-18 | 深圳航天科技创新研究院 | 霍尔旋转变压器及由其制成的霍尔转角编码器 |
| CN101789672A (zh) * | 2010-03-26 | 2010-07-28 | 江门市蒙德电气有限公司 | 一种电动门电机用磁编码器 |
| CN202019274U (zh) * | 2011-04-11 | 2011-10-26 | 上海贝思特门机有限公司 | 电梯门机的磁编码器 |
| CN103956878A (zh) * | 2014-05-21 | 2014-07-30 | 哈尔滨理工大学 | 2极无刷直流电机位置传感器及其检测方法 |
| CN104567945A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-04-29 | 北京龙邱智能科技有限公司 | 一种磁编码器 |
| CN206099665U (zh) * | 2016-08-31 | 2017-04-12 | 江苏大电机电有限公司 | 一种带磁编码器的永磁无刷直流电机 |
-
2016
- 2016-08-31 CN CN201610792202.3A patent/CN106451928A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201348929Y (zh) * | 2008-12-31 | 2009-11-18 | 深圳航天科技创新研究院 | 霍尔旋转变压器及由其制成的霍尔转角编码器 |
| CN101789672A (zh) * | 2010-03-26 | 2010-07-28 | 江门市蒙德电气有限公司 | 一种电动门电机用磁编码器 |
| CN202019274U (zh) * | 2011-04-11 | 2011-10-26 | 上海贝思特门机有限公司 | 电梯门机的磁编码器 |
| CN103956878A (zh) * | 2014-05-21 | 2014-07-30 | 哈尔滨理工大学 | 2极无刷直流电机位置传感器及其检测方法 |
| CN104567945A (zh) * | 2015-01-07 | 2015-04-29 | 北京龙邱智能科技有限公司 | 一种磁编码器 |
| CN206099665U (zh) * | 2016-08-31 | 2017-04-12 | 江苏大电机电有限公司 | 一种带磁编码器的永磁无刷直流电机 |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107026539A (zh) * | 2017-05-22 | 2017-08-08 | 华中科技大学 | 集成磁编码器和霍尔开关确定位置的外转子永磁同步电机 |
| CN107026539B (zh) * | 2017-05-22 | 2024-04-19 | 华中科技大学 | 集成磁编码器和霍尔开关确定位置的外转子永磁同步电机 |
| CN107317438A (zh) * | 2017-07-17 | 2017-11-03 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 一种无刷电机及具有该无刷电机的云台、航拍器 |
| CN107294242A (zh) * | 2017-07-20 | 2017-10-24 | 深圳市雅腾电机有限公司 | 机器人手臂关节电机 |
| CN107565762A (zh) * | 2017-09-01 | 2018-01-09 | 浙江众邦机电科技有限公司 | 磁性编码器、电机以及其角度计算方法 |
| CN108646571B (zh) * | 2018-07-12 | 2020-10-30 | 北京航空航天大学 | 一种陀螺框架伺服***高精度位置辨识方法 |
| CN108646571A (zh) * | 2018-07-12 | 2018-10-12 | 北京航空航天大学 | 一种陀螺框架伺服***高精度位置辨识方法 |
| CN110051247A (zh) * | 2019-03-29 | 2019-07-26 | 宫军军 | 一种烹饪机 |
| CN113783367A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-12-10 | 芜湖德力电机有限公司 | 一种智能声控无刷直流电机 |
| CN113783392A (zh) * | 2021-09-09 | 2021-12-10 | 芜湖德力电机有限公司 | 一种无刷直流电机控制方法 |
| CN113794409A (zh) * | 2021-09-24 | 2021-12-14 | 广东麦珂威尔健康科技有限公司 | 基于磁编码器的健身器材驱动装置及其控制方法 |
| CN113794409B (zh) * | 2021-09-24 | 2024-03-15 | 广东麦珂威尔健康科技有限公司 | 基于磁编码器的健身器材驱动装置及其控制方法 |
| CN114089231A (zh) * | 2021-11-02 | 2022-02-25 | 湖南大学 | 一种磁传感器模组、印制永磁同步电机及其应用方法 |
| WO2024001647A1 (zh) * | 2022-06-29 | 2024-01-04 | 杭州海康机器人股份有限公司 | 电机及自动导引运输车 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106451928A (zh) | 一种带磁编码器的永磁无刷直流电机 | |
| CN206099665U (zh) | 一种带磁编码器的永磁无刷直流电机 | |
| US7049776B2 (en) | Rotor-position sensor assembly and method for detecting a rotor position | |
| US9829501B2 (en) | Rotational sensing based on inductive sensing | |
| CN103222168B (zh) | 一种伺服电机和伺服控制*** | |
| ATE305129T1 (de) | Bürstenloser elektrischer motor mit zwei senkrechten hall wandlern | |
| CN114858192B (zh) | 一种基于双轮结构双霍尔磁电编码器及其角度解算方法 | |
| CN201860242U (zh) | 电机转子位置及速度的检测装置 | |
| CN102930966B (zh) | 一种无刷线性旋转变压器 | |
| CN107026539A (zh) | 集成磁编码器和霍尔开关确定位置的外转子永磁同步电机 | |
| CN101552122A (zh) | 双转子磁阻式旋转变压器 | |
| CN203574521U (zh) | 三相无刷直流电机 | |
| CN103222020B (zh) | 一种旋转变压器 | |
| CN202816634U (zh) | 一种无刷线性旋转变压器 | |
| CN109842245A (zh) | 一种永磁电机转子位置测量装置及方法 | |
| CN209375383U (zh) | 一种永磁电机转子位置测量装置 | |
| CN204115746U (zh) | 一种多圈旋转变压器 | |
| CN203180724U (zh) | 使用于电动自行车的轮毂马达的磁性编码器 | |
| CN104197965A (zh) | 一种多圈旋转变压器 | |
| CN202094834U (zh) | 一种交流永磁同步电机控制***的位置检测器 | |
| CN108398569A (zh) | 滚动式永磁旋转加速度传感器及其测量方法和装配方法 | |
| CN106330013A (zh) | 一种用于电动汽车驱动的磁编码永磁同步方法 | |
| CN206775333U (zh) | 一种新型马达 | |
| US8853983B2 (en) | Rotary position encoding method and unit | |
| CN216672886U (zh) | 一种基于ad2s1205的旋变解码*** |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170222 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |