[发明专利]一种双传感有限转角无刷直流力矩电机及其控制方法

说明书

本发明涉及一种无刷直流力矩电机，具体涉及一种双传感有限转角无刷直流力矩电机及其控制方法。解决现有有限转角无刷直流力矩电机在单个传感器故障时，导致力矩电机不能正常工作的问题。在传统无刷直流力矩电机中再引入一个传感器，相较于传统的单传感有限转角力矩电机，通过进行双传感反馈，并利用控制器的位置解调算法解算出位置信号，从硬件和软件上提高位置反馈的精度和可靠性。

技术领域

本发明涉及一种无刷直流力矩电机，具体涉及一种双传感有限转角无刷直流力矩电机及其控制方法。

背景技术

有限转角无刷直流力矩电机是一种可在一定角度范围内直接驱动负载作快速运动和准确定位的伺服电机。与带有电刷和换向器的普通有刷直流电机相比，结构较为简单，可靠性高，且不存在因频繁的往复摆动造成电刷剧烈跳动的现象。尤其适用于只作往复摆动、体积小、精度高、寿命长、可靠性高的伺服驱动场合。

有限转角无刷直流力矩电机多采用单个传感器进行位置反馈。结构如图1所示，主要包括电机轴1、端盖2、轴承3、第一传感器定子4、第一传感器转子5、电机定子6、电机转子7及控制器8；端盖2扣设在机壳两端形成密封壳体；电机轴1沿密封壳体轴向中心穿出；电机定子6与电机转子7均位于密封壳体内部，电机定子6安装在机壳上，电机转子7固定在电机轴1上；第一传感器定子4安装在机壳上，第一传感器转子5固定在电机轴1上。单个传感器在振动、冲击、高低温、湿热以及电磁环境影响下，可能出现寿命缩短和失效的情况。如果传感器出现故障，将对系统产生不利影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种双传感有限转角无刷直流力矩电机，解决现有有限转角无刷直流力矩电机在单个传感器故障时，导致力矩电机不能正常工作的问题。

本发明的技术方案是提供一种双传感有限转角无刷直流力矩电机，包括机壳、端盖、电机轴、电机定子、电机转子、第一传感器定子、第一传感器转子与控制器；上述端盖扣设在机壳两端形成密封壳体；电机轴沿密封壳体轴向中心穿过密封壳体，与端盖之间通过轴承固定；上述电机定子、电机转子、第一传感器均位于密封壳体内部；上述电机定子、第一传感器定子安装在机壳上；电机转子、第一传感器转子套装并固定在电机轴上；

其特殊之处在于：

还包括第二传感器，上述第二传感器包括同轴设置的第二传感器定子与第二传感器转子；

上述第二传感器定子与第二传感器转子均位于密封壳体内部；

上述第二传感器定子安装在机壳上；第二传感器转子均套装并固定在电机轴上；

上述控制器用于根据上位机的传感器模式指令驱动相应传感器，并根据相应传感器反馈的位置信号利用位置解调算法解算出位置解调信号，驱动电机转动；

上述传感器模式指令包括单传感模式与双传感模式；上述单传感模式下驱动第一传感器或第二传感器；上述双传感模式下同时驱动第一传感器与第二传感器；

当传感器模式指令为双传感模式时，上述位置解调算法为：

步骤1、判断│X1(1)-X1(0)│ΔX1是否满足，若是，进入步骤2；否则，输出反馈信号，将双传感模式切换为单传感模式，选择第二传感器反馈的位置信号，利用位置解调算法解算出位置解调信号，驱动电机转动；其中X1(1)为第一传感器反馈的位置信号，X1(0)为第一预设值，ΔX1为第一传感器预设偏差值；

步骤2、进行位置解调运算，得到第一传感器的位置解调信号X1(2)＝(X1(0)+2X1(1))/3；同时将X1(1)赋值给X1(0)，更新X1(0)；

步骤3、判断│X2(1)-X2(0)│ΔX2是否满足，若是，进入步骤4，否则输出反馈信号，将双传感模式切换为单传感模式，选择第一传感器反馈的位置信号，利用位置解调算法解算出位置解调信号，驱动电机转动；其中X2(1)为第二传感器反馈的位置信号，X2(0)为第二预设值，ΔX2为第二传感器预设偏差值；