CN101875199B - 减速装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种减速装置及其控制方法，该减速装置包括伺服电机和与其连接的减速机构，该减速机构由相互配合的主动件和从动件构成，伺服电机通过联轴器与主动件相连，主动件与从动件配合，将伺服电机的动力输入并减速后输出，所述的伺服电机输入轴和减速机构的输出轴上分别设置有第一、第二位置检测装置，第一、第二位置检测装置输入信号给伺服控制器，伺服控制器控制伺服电机驱动减速机构运转，将伺服电机动力输入减速后输出。本发明减速装置成本低、控制精度高、响应快；减速装置的转矩、转速可控；方便实现网络化、集成化控制；可以接受总控制器的指令，全闭环控制机械手臂动作。

Description

减速装置及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种减速装置以及该减速装置的控制方法。
背景技术
减速器是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速器额定扭矩。速同時降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。大家可以看一下一般电机都有一个惯量数值。一般的减速器有斜齿轮减速器，包括平行轴斜齿轮减速器、蜗轮减速器、锥齿轮减速器、行星齿轮减速器、摆线针轮减速器、蜗轮蜗杆减速器、行星摩擦式机械无级变速机等等。
现有的减速器在传动时存在传动误差，输入与输出的比并不完全等于减速比。普通的交流伺服系统驱动减速器时，只能进行半闭环控制，即只能对电机进行闭环控制，经过减速器传动后，存在传动误差，不适用于控制精度要求比较高的场合。为了实现全闭环控制，需要在减速器的输出轴上装传感器，一般为编码器。高精度的编码器(如光电编码器)价格高，而且对使用环境要求高，否则达不到高的精度或者容易损坏。交流伺服系统的电机上也装有编码器，这样全闭环的减速装置至少需要两个编码器，造成了全闭环减速装置成本高。申请号为200410068821.5的文献，提出了一个全闭环的减速系统，采用了光电编码器和电位器检测角度。光电编码器价格高，并且对使用环境要求高，振动、灰尘对其影响很大。电位器检测角度的精度很低，为接触式传感器，可靠性低，使用也不方便。申请号为200620013049的文献公开了一个全闭环的伺服旋转工作台，在工作轴上安装编码器，成本高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供了一种减速装置以及该减速装置的控制方法。从而使减速装置成本低、控制精度高、响应快；减速装置的转矩、转速可控；方便实现网络化、集成化控制；可以接受总控制器的指令，全闭环控制机械手臂动作。
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
一种减速装置，包括伺服电机和与其连接的减速机构，该减速机构由相互配合的主动件和从动件构成，伺服电机通过联轴器与主动件相连，主动件与从动件配合，将伺服电机的动力输入并减速后输出，所述的伺服电机输入轴和减速机构的输出轴上分别设置有第一、第二位置检测装置，第一、第二位置检测装置通过信号线输入信号给伺服控制器，伺服控制器输出电压给伺服电机，伺服电机驱动减速机构运转，将伺服电机动力输入减速后输出。
所述的减速机构可以采用多重结构形式，可以为蜗轮蜗杆减速机构或圆柱齿轮减速机构或圆锥齿轮减速机构或行星齿轮减速机构或皮带轮减速机构或其组合。
根据实际需要，所述的伺服电机优选为交流伺服电机。
另外，所述的第一位置检测装置、伺服控制器和伺服电机一体设置。
所述伺服控制器包括数据处理单元、电机驱动单元和电流传感器，所述数据处理单元接收输入的指令信号、电流传感器采集的电机输入电流信号和位置检测装置输出的代表电机角度的信息，经过数据处理，输出控制信号给所述的电机驱动单元，所述电机驱动单元根据所述的控制信号输出合适的电压给伺服电机，从而实现对伺服电机的精确控制。
所述数据处理单元包括机械环控制子单元、电流环控制子单元、PWM控制信号产生子单元和传感器信号处理子单元；
所述传感器信号处理子单元接收所述位置检测装置输出的代表电机角度的信息，将电机的角度传输给所述的机械环控制子单元；所述传感器信号处理子单元还接收所述电流传感器的检测到的电流信号，经过A/D采样后输出给所述的电流环控制子单元；
所述机械环控制子单元根据接收到的指令信号和电机轴的转动角度，经过运算得到电流指令，并输出给所述的电流环控制子单元；
所述电流环控制子单元根据接收到的电流指令的电流传感器输出的电流信号，经过运算得到三相电压的占空比控制信号，并输出给所述的PWM控制信号产生子单元；
所述PWM控制信号产生子单元根据接收到的三相电压的占空比控制信号，生成具有一定顺序的六路PWM信号，分别作用于电机驱动单元。
所述电机驱动单元包括六个功率开关管，所述开关管每两个串联成一组，三组并联连接在直流供电线路之间，每一开关管的控制端受PWM控制信号产生子单元输出的PWM信号的控制，每一组中的两个开关管分时导通。
所述数据处理单元为MCU，所述电机驱动单元为IPM模块。
所述的位置检测装置，包括磁钢环、导磁环和磁感应元件，其特征在于，所述导磁环由两段或多段同半径、同圆心的弧段构成，相邻两弧段留有缝隙，所述磁感应元件置于该缝隙内，当磁钢环与导磁环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换为电压信号，并将该电压信号传输给相应的信号处理装置。
所述的导磁环由两段同半径、同圆心的弧段构成，分别为1/4弧段和3/4弧段，对应的磁感应元件为2个；或者，所述的导磁环由三段同半径的弧段构成，分别为1/3弧段，对应的磁感应元件为3个；或者，所述的导磁环由四段同半径的弧段构成，分别为1/4弧段，对应的磁感应元件为4个；或者，所述的导磁环由六段同半径的弧段构成，分别为1/6弧段，对应的磁感应元件为6个。
所述的导磁环的弧段端部设有倒角，为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角。
所述的位置检测装置，还包括骨架，用于固定所述导磁环；所述导磁环设置在骨架成型模具上，在所述骨架一体成型时与骨架固定在一起。
所述传感器信号处理子单元或位置检测装置中包括位置检测装置的信号处理电路，用于根据所述位置检测装置的电压信号得到电机轴的转动角度，具体包括：
A/D转换电路，对位置检测装置中磁感应元件发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号；
合成电路，对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理得到基准信号D；
角度获取电路，根据该基准信号D，在标准角度表中选择与其相对的角度作为偏移角度θ；以及
存储电路，用于存储标准角度表。
所述的位置检测装置，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；
其中，所述第一磁钢环和第二磁钢环分别固定在电机轴上；
在定子上，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＝1，2…n)个均匀分布的磁感应元件，所述第二磁钢环的磁极磁化顺序使得n个磁感应元件输出呈格雷码格式，相邻两个输出只有一位变化；
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，所述第一磁钢环的磁极总对数与第二磁钢环的磁极总数相等，并且相邻两极的极性相反；
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一信号处理装置。
在定子上对应于第一磁钢环的相邻两个磁感应元件之间的夹角，当m为2或4时，该夹角为90°/g；当m为3时，该夹角为120°/g；当m为6时，该夹角为60°/g，其中，g为第二磁钢环的磁极总数。
所述的磁感应元件直接表贴在定子的内表面。
所述的位置检测装置，还包括两个导磁环，每一所述导磁环是由多个同圆心、同半径的弧段构成，相邻两弧段留有空隙，对应于两个磁钢环的磁感应元件分别设在该空隙内。
所述的导磁环的弧段端部设有倒角，为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角。
所述的位置检测装置，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；
其中，所述第一磁钢环和第二磁钢环分别固定在电机轴上，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2n，其磁序按照磁序算法确定；
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一信号处理装置。
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。
在定子上对应于第一磁钢环相邻两个磁感应元件之间的夹角，当m为2或4时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为90°/2n，当m为3时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为120°/2n；当m为6时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为60°/2n。
所述磁感应元件直接表贴在定子的内表面。
所述的位置检测装置，还包括两个导磁环，每一所述导磁环是由多个同圆心、同半径的弧段构成，相邻两弧段留有空隙，对应于两个磁钢环的磁感应元件分别设在该空隙内。
所述的导磁环的弧段端部设有倒角，为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角。
所述的磁感应元件为霍尔感应元件。
所述传感器信号处理子单元或位置检测装置中包括位置检测装置的信号处理电路，用于根据所述位置检测装置的电压信号得到电机轴的转动角度，具体包括：
A/D转换电路，对位置检测装置发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号；
相对偏移角度θ1计算电路，用于计算位置检测装置中对应于第一磁钢环的磁感应元件发送来的第一电压信号在所处信号周期内的相对偏移量θ1；
绝对偏移量θ2计算电路，根据位置检测装置中对应于第二磁钢环的磁感应元件发送来的第二电压信号，通过计算来确定第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移量θ2；
角度合成及输出模块，用于将上述相对偏移量θ1和绝对偏移量θ2相加，合成所述第一电压信号所代表的在该时刻的旋转角度θ；
存储模块，用于存储数据。
所述传感器信号处理子单元或位置检测装置中，还包括：
信号放大电路，用于在A/D转换电路进行A/D转换之前，对来自于磁电式传感器的电压信号进行放大。
所述相对偏移角度θ1计算电路包括第一合成电路和第一角度获取电路，所述第一合成电路对位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理，得到一基准信号D；所述第一角度获取电路根据该基准信号D，在第一标准标准角度表中选择一与其相对的角度作为偏移角度θ1。
所述相对偏移角度θ1计算电路内或在合成电路之前还包括温度补偿电路，用于消除温度对磁电式传感器发送来的电压信号的影响。
所述合成电路或所述第一合成电路的输出还包括信号R；
所述温度补偿单元包括系数矫正器和乘法器，所述系数矫正器对所述合成模块的输出的信号R和对应该信号的标准状态下的信号R0进行比较得到输出信号K；所述乘法器为多个，每一所述乘法器将从位置检测装置发送来的、经过A/D转换的一个电压信号与所述系数矫正模块的输出信号K相乘，将相乘后的结果输出给第一合成电路。
所述绝对偏移量θ2计算电路包括第二合成电路和第二角度获取电路，所述第二合成电路用于对对应于第二磁钢环的位置检测装置发送来的第二电压信号进行合成，得到一信号E；所述第二角度获取电路根据该信号E在第二标准角度表中选择一与其相对的角度作为第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移量θ2。
一种如上所述的减速装置的控制方法，该方法包括如下步骤：
步骤1：检测减速机构的输出轴的角度位置，并将感应的电压信号传递给MCU；
步骤2：检测伺服电机输入轴的角度位置，并将感应的电压信号传递给MCU；
步骤3：MCU运行角度求解算法和控制程序；
步骤4：根据步骤3所述的控制程序，产生六路PWM信号控制IPM，IPM根据六路PWM信号，产生三相电压给伺服电机，控制伺服电机运行。
所述的步骤1和步骤2中检测的具体步骤为：所述的伺服控制器每隔一个固定周期，读取第一、第二位置检测装置的电压信号。
所述的步骤4具体为：CPU接收第一、第二位置检测装置的电压信号和电流传感器感应的电机三相电流信号，并运行角度求解算法和进行相应控制计算，计算出PWM信号给智能功率模块，控制智能功率模块输出三相电压的占空比，智能功率模块接受CPU的控制，输出三相电压给电机，驱动电机运动。
综上所述，本发明具有以下优点：
1、成本低。用霍尔感应模块取代了传统的编码器，霍尔感应模块的成本非常低，远远低于传统的编码器，并且精度高。一体化伺服系统将电机、控制器和霍尔感应模块集为一体，成本更低。
2、对减速器的输出轴进行全闭环控制，包含两个闭环控制：减速装置闭环控制和交流伺服电机闭环控制，控制精度高，响应快。
3、可靠性高，使用寿命长。霍尔感应模块为非接触式传感器，防尘、抗振、防水，即使在恶劣的使用环境下也能正常工作。交流伺服电机没有电刷，并且控制器对交流伺服电机具有多重保护，可靠性高，使用寿命长。由于采用的是交流伺服系统，减速装置的转矩、转速可控。
4、伺服控制器不仅能控制电机，而且可以和其他控制器通讯，接受其他控制器的控制，方便实现网络化、集成化控制。如本减速装置用于机械手臂时，可以接受总控制器的指令，全闭环控制机械手臂动作。
5、通过对输出轴进行位置控制，并将位置信息实时保存在MCU的内部存储芯片中，可以轻易解决输出轴多圈控制时，掉电后当前位置信息丢失的问题。
附图说明
图1是本发明实施例1的减速装置的结构示意图；
图2是本发明实施例1的第一位置检测装置的立体分解图；
图3是本发明实施例1的导磁环安装于骨架上的立体图；
图4是本发明实施例1的将导磁环从骨架上取下后的立体图；
图5A～图5D是本发明实施例1的导磁环的倒角设计示意图；
图6是本发明实施例1的第一位置检测装置的结构示意图；
图7A和图7B分别是本发明实施例1的另一种情况的第一位置检测装置的立体分解图、结构示意图；
图8A和图8B分别是本发明实施例1的又一种情况的第一位置检测装置的立体分解图、结构示意图；
图9A和图9B分别是本发明实施例1的又一种情况的第一位置检测装置的立体分解图、结构示意图；
图10A～图10D是本发明实施例1第一位置检测装置的信号处理装置的框图；
图11是本发明实施例1的第二位置检测装置的立体分解图(连续)；
图12A～图12D本发明实施例1的第二位置检测装置的第一磁钢环、导磁环和磁感应元件的结构图；
图13A～图13D分别是本发明实施例1的第二位置检测装置的第一磁钢环充磁磁序图；
图14是本发明实施例1的第二位置检测装置的第二磁钢环的充磁磁序的算法流程图；
图15是本发明实施例1的第二位置检测装置的第二磁钢环充磁磁序图；
图16A～图16D是本发明实施例1第二位置检测装置的信号处理装置的框图；
图17是本发明实施例1的另一种结构第二位置检测装置的立体分解图(均匀)；
图18是本发明实施例1的另一种结构第二位置检测装置对应于第二磁钢环设有3个磁感应元件时得到的编码；
图19是实施例1的另一种结构第二位置检测装置对应于第二磁钢环设有3个磁感应元件时第二磁钢环的充磁顺序；
图20A～图20D本发明实施例1的另一种结构第二位置检测装置的第一磁钢环、导磁环和磁感应元件的结构图；
图21是本发明实施例1的另一种结构第二位置检测装置的第二磁钢环充磁磁序图；
图22是本发明实施例1的减速装置的控制方法的结构图；
图23是本发明实施例1的减速装置的控制方法的结构原理图；
图24是本发明实施例2的减速装置的结构图；
图25是本发明实施例3的减速装置的结构图；
图26是本发明实施例4的减速装置的结构图；
图27是本发明实施例5的减速装置的结构图；
图28是本发明实施例6的减速装置的结构图；
图29是本发明实施例7的减速装置的结构图；
图30是本发明实施例8的减速装置的结构图；
图31是本发明实施例9的减速装置的结构图；以及
图32是本发明实施例10的减速装置的结构图。
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的各实施例，各实施例中相同的元件用相同的附图标记表示。
减速装置实施例1
图1是本发明实施例1的减速装置的结构示意图。如图1所示，减速装置包括伺服控制器1、伺服电机2和与其连接的减速机构，该减速机构由相互配合的主动件和从动件构成，本实施例中主动件指蜗杆4，从动件为蜗轮8，伺服电机通过联轴器3与蜗杆4相连，蜗杆4与蜗轮8配合，将伺服电机2的动力输入并减速后输出，伺服电机2输入轴和减速机构的输出轴即蜗轮轴7上分别设置有第一位置检测装置5和第二位置检测装置6，第一位置检测装置5、第二位置检测装置6通过信号线9和信号线10输入信号给伺服控制器1，伺服控制器1通过电机动力线11将输出电压给伺服电机2，伺服电机2驱动减速机构运转，将伺服电机动力输入减速后输出。
下面根据上述减速装置详述第一位置检测装置5和第二位置检测装置6。图2是本发明实施例1的第一位置检测装置的立体分解图。如图2所示，本发明的第一位置检测装置由磁感应元件板102、磁钢环103、导磁环104、骨架105组成；磁感应元件板102由PCB板和磁感应元件106组成，磁感应元件板102上还装有接插件108。
磁钢环103装在轴(未图示)上，导磁环104固定在骨架105上，骨架105固定在电机的合适位置。当轴转动时，磁钢环103转动，产生正弦磁场，而导磁环104起聚磁作用，磁钢环103产生的磁通通过导磁环104。PCB板上固定的磁感应元件106把通过导磁环104的磁场转换成电压信号并输出，该电压信号直接进入主控板芯片。由主控板上芯片对电压信号进行处理，最后得到位角位移。
其中，在制作所述的位置检测装置时，导磁环104设置在骨架成型模具上，在所述骨架一体成型时与骨架105固定在一起。
图3是本发明实施例1的导磁环安装于骨架上的立体图，图4是本发明实施例1的将导磁环从骨架上取下后的立体图，图5A～图5D是本发明实施例1的导磁环的倒角设计示意图。导磁环104安装于骨架105上，磁钢环103安装轴上，导磁环104与磁钢环103可以相对转动。本发明通过合理安排各部件的布局，可以减少位置检测装置的尺寸。
图5A到图5D以由1/4弧段和3/4弧段构成的导磁环为例，图示了本发明的导磁环的倒角设计。如图5A～图5D所示，导磁环由两段或多段同半径、同圆心的弧段构成，图5A所示的导磁环没有设计倒角，图5B到图5D所示的弧段端部设有倒角，所述倒角为沿轴向(图5B)或径向(图5C)或同时沿轴向、径向(图5D)切削而形成的倒角，151、153表示轴向切面，152、154表示径向切面。相邻两弧段间留有缝隙，磁感应元件置于该缝隙内，当磁钢环与导磁环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换为电压信号，并将该电压信号传输给相应的控制器。
根据磁密公式B＝φ/S可以知道，当φ一定时候，可以通过减少S，增加B。
图6是本发明实施例1的第一位置检测装置的结构示意图。如图6所示，导磁环由两段同半径的弧段构成，分别为1/4弧段111和3/4弧段112，位置A和B相距角度为90°，并开有狭缝，分别以109和110表示的两个磁感应元件H1、H2放置于A和B处的狭缝中，采用此结构有利于减少磁场泄露，提高磁感应元件感应的磁通量，并且由于磁表面感应的磁通是磁场的积分，因此有利用降低信号噪声以和信号中的高次谐波。在电机轴上，由两段同半径的弧段111、112构成的导磁环与磁钢环113同心安装。
图7A和图7B分别是本发明实施例1的另一种情况的第一位置检测装置的立体分解图、结构示意图。如图7A和图7B所示，导磁环由四段同半径的1/4弧段118、119、120和121构成，A，B，C，D四个位置角度依次相隔为90°，并且都有一狭缝。分别以114、115、116和117表示的4个磁感应元件H1、H2、H3、H4分别放置于狭缝A、B、C和D处，采用此结构有利于减少磁场泄露，提高磁感应元件感应的磁通量，并且由于磁表面感应的磁通是磁场的积分，因此有利用降低信号噪声以和信号中的高次谐波。四段同半径的1/4弧段118、119、120和121构成的导磁环和磁钢环122同心安装。
图8A和图8B分别是本发明实施例1的又一种情况的第一位置检测装置的立体分解图、结构示意图。如图8A和图8B所示，导磁环由三段同半径的1/3弧段126、127和128构成，A，B，C三个位置依次相距120°，并且开有一狭缝，分别以123、124和125表示的3个传感器H1、H2、H3分别放置狭缝处，采用此结构有利于减少磁场泄露，提高传感器感应的磁通量，并且由于传感器表面感应的磁通是磁场的积分，因此有利用降低信号噪声以和信号中的高次谐波。三段同半径的1/3弧段126、127和128构成的导磁环和磁钢环129同心安装。
图9A和图9B分别是本发明实施例1的又一种情况的第一位置检测装置的立体分解图、结构示意图。如图9A和图9B所示，导磁环由六段同半径的1/6弧段136、137、138、139、140和141构成，A，B，C，D，E，F六个位置依次相距60°，并且都开有一狭缝，分别以130、131、132、133、134和135表示的6个传感器H1、H2、H3、H4、H5、H6分别放置狭缝内，采用此结构有利于减少磁场泄露，提高传感器感应的磁通量，并且由于传感器表面感应的磁通是磁场的积分，因此有利用降低信号噪声以和信号中的高次谐波。电机非负载输出端轴上装有永磁环，由六段同半径的1/6弧段136、137、138、139、140和141构成的导磁环和磁钢环142同心安装。
图10A～图10D分别是本发明实施例1的信号处理装置的框图，如图10A所示，磁感应元件H1和H2的输出信号接MCU的内置A/D转换器模拟输入口，经模数转换后得到输出信号接乘法器1、2，系数矫正器7的输出信号K接乘法器1、2的输入端，乘法器1、2的输出信号接合成器3的输入端，合成器3输出信号D和R，系数矫正器7接收合成器3输出的信号D和R，通过运算得到信号K，通过使磁感应元件H1和H2的信号与该信号K进行相乘，以此来进行温度补偿，消除温度对信号的影响。存储器4中存储有一角度存储表，MCU根据信号D在角度存储表中选择与其相对的角度作为偏移角度θ。
K = R 0 R
关于角度存储表，可以通过标定得到。利用本施例的检测装置和一高精度位置传感器，将本施例中的磁感应元件输出的信号和该高精度位置传感器输出的角度进行一一对应，以此建立出一磁感应元件输出的信号与角度之间的关系表。
如图10B所示，信号处理装置与图10A所示的相类似，不同在于，图10B中有4个互成90度的磁感应元件，因此，在信号处理装置上增加了减法器模块，通过该减法器模块抑制温度和零点漂移，以此来提高数据精度，最终输出给合成器的信号仍为2个。
如图10C所示，信号处理装置与图10A所示的相类似，不同在于，磁感应元件有三个，输出给合成器的信号为三个。
如图10D所示，信号处理装置与图10C所示的相类似，不同在于，磁感应元件有六个，因此，在信号处理装置上增加了减法器模块，通过该减法器模块抑制温度和零点漂移，以此来提高数据精度，最终输出给合成器的信号仍为3个。
图11是本发明实施例1的第二位置检测装置的立体分解图(连续)。如图11所示，本发明的位置检测装置由磁钢环302、磁钢环303、导磁环304、导磁环305、支架306和多个磁感应元件组成。具体地，磁钢环302、303的直径小于导磁环304、305的直径，因而导磁环304、305分别套设在磁钢环302、303外侧，磁钢环302、303固定在转轴301上，且导磁环304、305与磁钢环302、303可以相对转动，从而使设置在支架306内表面上的多个传感器元件307处于磁钢环的空隙内。为下文说明方便，将第一列磁感应元件即对应磁钢环302和导磁环304的多个磁感应元件都用磁感应元件308表示，而将第二列磁感应元件即对应磁钢环303和导磁环305的多个磁感应元件都用磁感应元件309表示。为了说明方便，这里将磁钢环302定义为第一磁钢环，将磁钢环303定义为第二磁钢环，将导磁环304限定为对应于第一磁钢环302，将导磁环305限定为对应于第二磁钢环305，然后本发明不限于上述的限定。
第一磁钢环302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，第二磁钢环的磁极总数为N，其磁序按照磁序算法确定；在支架306上，对应于第一磁钢环302，以第一磁钢环302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308；对应于第二磁钢环303，以第二磁钢环303的中心为圆心的同一圆周上设有n(n＝0，1，2…n)个呈360°/N角度分布的磁感应元件309。
图12A～图12D本发明实施例1的第二位置检测装置的第一磁钢环、导磁环和磁感应元件的结构图。如图12A所示，对应于第一磁钢环302的第一列磁感应元件308为2个，即m＝2，用H1和H2表示，这两个磁感应元件H1和H2分别放置于对应导磁环304的两个夹缝中。对应于第二磁钢环303的第二列磁感应元件309为3个，即n＝3，用H3、H4和H5表示。取磁极数N＝8，这样，对应于第二磁钢环303的相邻两个磁感应元件309之间的夹角为360°/8。对应于第一磁钢环302的相邻两个磁感应元件308之间的夹角为90°/8。
图13A～图13D分别是本发明实施例1的第二位置检测装置的第一磁钢环充磁磁序图。从图13A可以看出磁钢环302的充磁顺序以及H1和H2的磁极排布。图14是本发明实施例1的第二位置检测装置的第二磁钢环的充磁磁序的算法流程图。如图14所示，首先进行初始化a[0]＝“0……0”；然后将当前编码入编码集，即编码集中有“0……0”；接着检验入编码集的集合元素是否达到8，如果是则程序结束，反之将当前编码左移一位，后面补0；然后检验当前编码是否已入编码集，如果未入编码集则将当前编码入编码集继续进行上述步骤，如果已入编码集则将当前码末位去0补1；接着检验当前编码是否已入编码集，如果未入编码集则将当前编码入编码集继续进行上述步骤，如果已入编码集则检验当前码是否为“0……0”，是则结束，否则将当前编码的直接前去码末位去0补1；接着检验当前编码是否已入编码集，如果未入编码集则将当前编码入编码集继续进行上述步骤，如果已入编码集则检验当前码是否为“0……0”，然后继续进行下面的程序。其中0磁化为“N/S”，1磁化为“S/N”。这样得到了图15所示的磁钢环303充磁结构图以及H3、H4和H5的排布顺序。
第二位置检测装置的信号处理装置，其包括A/D转换电路、相对偏移角度θ1计算电路、绝对偏移量θ2计算电路、角度合成及输出模块和存储模块，其中，所述A/D转换电路对位置检测装置发送来的电压信号进行A/D转换，并将模拟信号转换为数字信号；所述相对偏移角度θ1计算电路用于计算位置检测装置中对应于第一磁钢环的磁感应元件发送来的第一电压信号在所处信号周期内的相对偏移量θ1；所述绝对偏移量θ2计算电路根据位置检测装置中对应于第二磁钢环的磁感应元件发送来的第二电压信号，通过计算来确定第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移量θ2；所述角度合成及输出模块用于将上述相对偏移量θ1和绝对偏移量θ2相加，合成所述第一电压信号所代表的在该时刻的旋转角度θ；所述存储模块用于存储标定过程中得到的角度和系数K矫正用数据。
图16A是本发明实施例1第二位置检测装置的信号处理装置的框图，磁感应元件H1和H2的输出信号接放大器，放大器的输出信号输入给A/D转换器模拟输入口，经模数转换后得到输出信号接乘法器4、5，系数矫正器10的输出信号接乘法器4、5的输入端，乘法器4、5的输出信号A，B接合成器6的输入端，合成器6的输出信号D作为存储器8和存储器9的输入信号，存储器9的输出信号接系数矫正器10，存储器8的输出信号θ1作为加法器12的输入端。
传感器H3、H4和H5的输出信号分别接三个放大器2_3、2_4和2_5进行放大，然后接A/D转换器进行模数转换后通过译码器7进行译码，然后接存储器11得到θ2。θ1和θ2通过加法器12得到测量的绝对角位移θ输出。
如图12B所示，对应于第一磁钢环302的第一列磁感应元件308为4个，即m＝4，用H1、H2、H3和H4表示，这两个磁感应元件H1、H2、H3和H4分别放置于对应第一导磁环304的四个夹缝中。对应于第二磁钢环303的第二列磁感应元件309为3个，即n＝3，用H5、H6和H7表示。取N＝8，这样，对应于第二磁钢环303的相邻两个磁感应元件309之间的夹角为360°/8。对应于第一磁钢环302的相邻两个磁感应元件308之间的夹角为90°/8。
从图13B可以看出磁钢环302的充磁顺序以及H1、H2、H3和H4的磁极排布。第一磁钢环302的充磁结构及算法流程上述情况的相同，在此省略对它们的说明。
如图16B所示，信号处理装置与图16A所示的相类似，不同在于，由于有4个磁感应元件，磁感应元件H1和H2的输出信号接放大电路2-1进行差动放大，磁感应元件H3和H4的输出信号接放大电路2-2进行差动放大，最终输出给合成器的信号仍为2个。
如图12C所示，对应于第一磁钢环302的第一列磁感应元件308为3个，即m＝3，用H1、H2和H3表示，这两个磁感应元件H1、H2和H3分别放置于对应第一导磁环304的三个夹缝中。对应于第二磁钢环303的第二列磁感应元件309为3个，即n＝3，用H4、H5和H6表示。取N＝8，这样，对应于第二磁钢环303的相邻两个磁感应元件309之间的夹角为360°/8。对应于第一磁钢环302的相邻两个磁感应元件308之间的夹角为120°/8。
从图13C可以看出磁钢环302的充磁顺序以及H1、H2和H3的磁极排布。第一磁钢环302的充磁结构及算法流程与上述情况的相同，在此省略对它们的说明。
如图16C所示，与图16A所示的不同的是，磁感应元件有三个，输出给合成器的信号为三个。
如图12D所示，对应于第一磁钢环302的第一列磁感应元件308为6个，即m＝6，用H1、H2、H3、H4、H5和H6表示，这两个磁感应元件H1、H2、H3、H4、H5和H6分别放置于对应第一导磁环304的六个夹缝中。对应于第二磁钢环303的第二列磁感应元件309为3个，即n＝3，用H7、H8和H9表示。取N＝8，这样，对应于第二磁钢环303的相邻两个磁感应元件309之间的夹角为360°/8。对应于第一磁钢环302的相邻两个磁感应元件308之间的夹角为60°/8。
从图13D可以看出磁钢环302的充磁顺序以及H1、H2、H3、H4、H5和H6的排布。第一磁钢环302的充磁结构及算法流程与上述情况相同，在此省略对它们的说明。
图16D是本发明实施例4的信号处理装置的框图。与图16C所示的不同的是，磁感应元件有六个，因此，磁感应元件H1和H2的输出信号接放大电路2-1进行差动放大，磁感应元件H3和H4的输出信号接放大电路2-2进行差动放大，磁感应元件H5和H6的输出信号接放大电路2-3进行差动放大，最终输出给合成器的信号仍为3个。
上述四种情况是在n＝3的情况下，m值变化的各种实施例，本发明不限于此，第二磁钢环上的磁感应元件n可以是任意整数(n＝0，1，2…n)。其各自的磁化顺序及算法流程分别与图14、15类似，在此省略对它们的详细说明。
图17是本发明实施例1的另一种结构第二位置检测装置的立体分解图(均匀)。如图17所示，该位置检测装置包括转子和将转子套在内部的定子，转子包括第一磁钢环201a和第二磁钢环201b以及第一导磁环205a和第二导磁环205b，第一磁钢环201a和第二磁钢环201b分别固定在电机轴200上，其中定子为支架203。第一导磁环205a和第二导磁环205b分别由多个同圆心、同半径的弧段构成，相邻两个弧段之间留有空隙，对应于两个磁钢环的磁感应元件204分别设在该空隙内。
如图18、19所示，对应于第二磁钢环201b，以第二磁钢环201b的中心为圆心的同一圆周上设有n(n＝1，2…n)个均匀分布的磁感应元件，第二磁钢环的磁极磁化顺序使得n个磁感应原件输出呈格雷码形式。磁极的极性为格雷码的首位为“0”对应于“N/S”极，首位为“1”对应于“S/N”极。
第一磁钢环201a均匀的磁化为g(g的取值等于第二磁钢环中的磁极总数)对极(N极和S极交替排列)，当第二磁钢环中的磁极总数为6时，第一磁钢环201a的极对数为6对。以第一磁钢环201a的中心为圆心的同一圆周上，设置有m个磁感应元件，如2个，如图11所示，二个磁感应元件H1、H2之间的夹角为90°/6。第一磁钢环均匀地磁化为6对极时磁感应元件的布置如图10所示。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一信号处理装置。
定义第一磁钢环中相邻一对“N-S”为一个信号周期，因此，任一“N-S”对应的机械角度为360°/g(g为“N-S”个数)，假定转子在t时刻旋转角度θ位于第nth信号周期内，则此时刻角位移θ可认为由两部分构成：1.在第nth信号周期内的相对偏移量，磁感应元件H1和H2感应第一磁钢环的磁场来确定在此“N-S”信号周期内的偏移量θ1(值大于0小于360°/g)；2.第nth信号周期首位置的绝对偏移量θ2，用传感器H3，H4，...Hn感应磁环2的磁场来确定此时转子究竟是处于哪一个“N-S”来得到θ2。
基于该位置检测装置及原理的信号处理装置包括：A/D转换电路、相对偏移量θ1计算电路、绝对偏移量θ2计算电路和存储模块。其信号处理流程如图8-11所示，对位置检测装置中第一磁钢环和第二磁钢环发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号；由相对偏移量θ1计算电路对位置检测装置发送来的对应于第一磁钢环的第一电压信号进行角度θ1求解，计算对应于第一磁钢环的信号在所处信号周期内的相对偏移量θ1；由绝对偏移量θ2计算电路对位置检测装置发送来的对应于第二磁钢环的第一电压信号进行角度θ2求解，来确定第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移量θ2；通过角度合成及输出模块，如加法器用于将上述相对偏移量θ1和绝对偏移量θ2相加，合成所述第一电压信号所代表的在该时刻的旋转角度θ。
如图20A所示，由于第二磁钢环的磁极磁化顺序使得n个磁感应原件输出呈格雷码形式。磁极的极性为格雷码的首位为“0”对应于“N/S”极，首位为“1”对应于“S/N”极。因此，在本实施例中，由于n为3时，得到如图18所示的编码，得到6个码，即得到6个极，充磁顺序如图19所示，个磁感应元件均布周围进行读数。第二磁钢环、导磁环和磁感应元件的位置关系如图21所示。
如图20B所示，与图20A所示的不同的是对应于第一磁钢环设置有4个磁感应元件，四个磁感应元件H1、H2、H3、H4之间的夹角为90°/6。
如图20C所示，与图20A所示的不同的是对应于第一磁钢环设置有3个磁感应元件，三个磁感应元件H1、H2、H3之间的夹角为120°/6。
如图20D所示，与图20C所示的不同的是对应于第一磁钢环设置有6个磁感应元件，六个磁感应元件之间的夹角为60°/6。
在图17所示的第二位置检测装置的结构下，四种情况的第二位置检测装置的信号处理装置的框图与图11所示的第二位置检测装置的信号处理装置的框图完全相同，在此不做具体的描述。
然而上述第一、第二位置检测装置的顺序不限于此，可使用这三种位置检测装置的任意组合。
图22是本发明实施例1的减速装置的控制方法的结构图。如图23所示，该方法包括如下步骤：步骤1：检测减速机构的输出轴的角度位置，并将感应的电压信号传递给MCU；步骤2：检测伺服电机输入轴的角度位置，并将感应的电压信号传递给MCU；步骤3：MCU运行角度求解算法和控制程序；步骤4：根据步骤3所述的控制程序，产生六路PWM信号控制IPM，IPM根据六路PWM信号，产生三相电压给伺服电机，控制伺服电机运行。
步骤1和步骤2中检测的具体步骤为：所述的伺服控制器每隔一个固定周期，读取第一、第二位置检测装置的电压信号。
步骤4具体为：CPU接收第一、第二位置检测装置的电压信号和电流传感器感应的电机三相电流信号，并运行角度求解算法和进行相应控制计算，计算出PWM信号给智能功率模块，控制智能功率模块输出三相电压的占空比，智能功率模块接受CPU的控制，输出三相电压给电机，驱动电机运动。
图24是本发明实施例2的减速装置的结构图，与实施例1的相类似，不同在于，所用的减速器为圆柱齿轮减速器，该圆柱齿轮减速器的主动轮主要包括齿轮12、13，齿轮轴14、15，齿轮12与齿轮13配合，将伺服电机2的动力输入并减速后输出。本发明实施例2的减速装置的工作方式及减速装置的控制方法与实施例1的相同，因此，不予赘述。
图25是本发明实施例3的减速装置的结构图，与实施例1的相类似，不同在于，所用的减速器为圆锥齿轮减速器，该圆锥齿轮减速器的主要包括锥齿轮16、17，锥齿轮轴18、19，其中锥齿轮18与锥齿轮19配合，将伺服电机2的动力输入并减速后输出。本发明实施例3的减速装置的工作方式及减速装置的控制方法与实施例1的相同，因此，不予赘述。
图26是本发明实施例4的减速装置的结构图，与实施例1的相类似，不同在于，所用的减速器为行星齿轮减速器，该行星齿轮减速器的主要包括中心轮轴20、行星齿轮21、中心齿轮22、外齿轮23和输出轴24，其中行星齿轮21与中心齿轮22配合，将伺服电机2的动力输入并减速后输出。本发明实施例4的减速装置的工作方式及减速装置的控制方法与实施例1的相同，因此，不予赘述。
图27是本发明实施例5的减速装置的结构图，与实施例1的相类似，不同在于，所用的减速器为带轮减速器，该带轮减速器主要包括带轮25、带轮26、皮带27、电机轴28和带轮26的轴29，其中通过皮带27使带轮25与带轮26相互配合，将伺服电机2的动力输入并减速后输出。本发明实施例5的减速装置的工作方式及减速装置的控制方法与实施例1的相同，因此，不予赘述。
图28是本发明实施例6的减速装置的结构图，与实施例1的相类似，不同在于，所用的减速器为圆锥齿轮减速器和圆柱齿轮减速器，该圆锥齿轮减速器和圆柱齿轮减速器主要包括齿轮12、13，分别与各齿轮12、13对应的齿轮轴14、15、锥齿轮16、17和分别与各锥齿轮16、17对应的锥齿轮轴18、19。本发明实施例6的减速装置的工作方式及减速装置的控制方法与实施例1的相同，因此，不予赘述。
除上述除了实施例1～6提到的这些减速器外，减速器也可以为这些减速器的组合或者其它的减速器。
图29是本发明实施例7的减速装置的结构图，与实施例1的相类似，不同在于，所用的伺服控制系统为一体化系统，因此信号线只有一条即信号线29，服控制器、交流伺服电机和霍尔感应模块为一体结构，进一步降低了成本。本发明实施例7的减速装置的工作方式及减速装置的控制方法与实施例1的相同，因此，不予赘述。
图30是本发明实施例8的减速装置的结构图，与实施例7的相类似，不同在于，所用的减速器为圆柱齿轮减速器，本发明实施例8的减速装置的工作方式及减速装置的控制方法与实施例2的相同，因此，不予赘述。
图31是本发明实施例9的减速装置的结构图，与实施例7的相类似，不同在于，所用的减速器为圆锥齿轮减速器。本发明实施例9的减速装置的工作方式及减速装置的控制方法与实施例3的相同，因此，不予赘述。
图32是本发明实施例10的减速装置的结构图，与实施例7的相类似，不同在于，所用的减速器为带轮减速器和圆柱齿轮减速器，本发明实施例10的减速装置的工作方式及减速装置的控制方法与实施例1的相同，因此，不予赘述。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本发明的技术方案进行修改和等同替换，而不脱离本技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (12)

1.一种减速装置，包括伺服电机和与其连接的减速机构，该减速机构由相互配合的主动件和从动件构成，伺服电机通过联轴器与主动件相连，主动件与从动件配合，将伺服电机的动力输入并减速后输出，其特征在于，所述的伺服电机的输入轴和减速机构的输出轴上分别设置有第一、第二位置检测装置，第一、第二位置检测装置通过信号线输入信号给伺服控制器，伺服控制器输出电压给伺服电机，伺服电机驱动减速机构运转，将伺服电机动力输入减速后输出；
所述的第一位置检测装置，包括磁钢环、第一导磁环和第一磁感应元件，所述第一导磁环由两段以上的同半径、同圆心的弧段构成，相邻两弧段间留有缝隙，所述第一磁感应元件置于该缝隙内，当磁钢环与第一导磁环发生相对旋转运动时，所述第一磁感应元件将感测到的磁信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给相应的信号处理装置；
所述的第一导磁环由两段同半径、同圆心的弧段构成，分别为1/4弧段和3/4弧段，对应的第一磁感应元件为2个；或者，所述的第一导磁环由三段同半径的弧段构成，分别为1/3弧段，对应的第一磁感应元件为3个；或者，所述的第一导磁环由四段同半径的弧段构成，分别为1/4弧段，对应的第一磁感应元件为4个；或者，所述的第一导磁环由六段同半径的弧段构成，分别为1/6弧段，对应的第一磁感应元件为6个；
所述的第一导磁环的弧段端部设有倒角，为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角；
所述的第一位置检测装置还包括骨架，用于固定所述第一导磁环；所述第一导磁环设置在骨架成型模具上，在所述骨架一体成型时与骨架固定在一起；
所述的第一磁感应元件为霍尔感应元件。
2.如权利要求1所述的减速装置，其特征在于，所述的减速机构为蜗轮蜗杆减速机构或圆柱齿轮减速机构或圆锥齿轮减速机构或行星齿轮减速机构或皮带轮减速机构或其组合。
3.如权利要求1所述的减速装置，其特征在于，所述的伺服电机为交流伺服电机。
4.如权利要求1所述的减速装置，其特征在于，所述的第一位置检测装置、伺服控制器和伺服电机一体设置。
5.如权利要求1所述的减速装置，其特征在于，所述伺服控制器包括数据处理单元、电机驱动单元和电流传感器，所述数据处理单元接收输入的指令信号、电流传感器采集的电机输入电流信号和第一、第二位置检测装置输出的代表电机角度的信息，经过数据处理，输出控制信号给所述的电机驱动单元，所述电机驱动单元根据所述的控制信号输出合适的电压给伺服电机，从而实现对伺服电机的精确控制；
所述数据处理单元包括机械环控制子单元、电流环控制子单元、PWM控制信号产生子单元和传感器信号处理子单元；
所述传感器信号处理子单元接收所述第一、第二位置检测装置输出的代表电机角度的信息，将电机的角度传输给所述的机械环控制子单元；所述传感器信号处理子单元还接收所述电流传感器检测到的电流信号，经过A/D采样后输出给所述的电流环控制子单元；
所述机械环控制子单元根据接收到的指令信号和电机轴的转动角度，经过运算得到电流指令，并输出给所述的电流环控制子单元；
所述电流环控制子单元根据接收到的电流指令和电流传感器输出的电流信号，经过运算得到三相电压的占空比控制信号，并输出给所述的PWM控制信号产生子单元；
所述PWM控制信号产生子单元根据接收到的三相电压的占空比控制信号，生成具有一定顺序的六路PWM信号，分别作用于电机驱动单元；
所述电机驱动单元包括六个功率开关管，所述开关管每两个串联成一组，三组并联连接在直流供电线路之间，每一开关管的控制端受PWM控制信号产生子单元输出的PWM信号的控制，每一组中的两个开关管分时导通；
所述数据处理单元为MCU，所述电机驱动单元为IPM模块。
6.如权利要求1所述的减速装置，其特征在于，所述第一位置检测装置的信号处理装置具体包括：
A/D转换电路，对第一位置检测装置中第一磁感应元件发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号；
合成电路，对第一位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理得到基准信号D；
角度获取电路，根据该基准信号D，在标准角度表中选择与其相对的角度作为偏移角度θ；以及
存储电路，用于存储标准角度表。
7.如权利要求5所述的减速装置，其特征在于，所述的第二位置检测装置，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；
其中，所述第一磁钢环和第二磁钢环分别固定在电机轴上；
在定子上，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个均匀分布的第二磁感应元件，其中，n＝1，2……；所述第二磁钢环的磁极磁化顺序使得n个第二磁感应元件输出呈格雷码格式，相邻两个第二磁感应元件输出只有一位变化；
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有m个呈一定角度分布的第二磁感应元件，其中，m为2或3的整数倍；所述第一磁钢环的磁极总对数与第二磁钢环的磁极总数相等，并且相邻两磁极的极性相反；
当转子相对于定子发生相对旋转运动时，所述第二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一信号处理装置；
在定子上对应于第一磁钢环的相邻两个第二磁感应元件之间的夹角，当m为2或4时，该夹角为90°/g；当m为3时，该夹角为120°/g；当m为6时，该夹角为60°/g，其中，g为第二磁钢环的磁极总数；
所述第二磁感应元件直接表贴在定子的内表面；
所述的第二位置检测装置还包括两个第二导磁环，每一所述第二导磁环是由多个同圆心、同半径的弧段构成，相邻两弧段间留有空隙，对应于第一、第二磁钢环的第二磁感应元件分别设在该空隙内；
所述的第二导磁环的弧段端部设有倒角，为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角；
所述的第二磁感应元件为霍尔感应元件。
8.如权利要求5所述的减速装置，其特征在于，所述的第二位置检测装置，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；
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个呈一定角度分布的第二磁感应元件，其中m为2或3的整数倍；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个呈一定角度分布的第二磁感应元件，其中，n＝0，1，2……；
其中，所述第一磁钢环和第二磁钢环分别固定在电机轴上，所述第一磁钢环被均匀地磁化为N对磁极，其中，N＜＝2n；并且相邻两磁极的极性相反；所述第二磁钢环的磁极总数为N，其磁序按照磁序算法确定；
当转子相对于定子发生相对旋转运动时，所述第二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一信号处理装置；
在定子上对应于第二磁钢环的相邻两个第二磁感应元件之间的夹角为360°/N；
在定子上对应于第一磁钢环的相邻两个第二磁感应元件之间的夹角，当m为2或4时，每相邻两个第二磁感应元件之间的夹角为90°/2n，当m为3时，每相邻两个第二磁感应元件之间的夹角为120°/2n；当m为6时，每相邻两个第二磁感应元件之间的夹角为60°/2n；
所述第二磁感应元件直接表贴在定子的内表面；
所述的第二位置检测装置还包括两个第二导磁环，每一所述第二导磁环是由多个同圆心、同半径的弧段构成，相邻两弧段间留有空隙，对应于第一、第二磁钢环的第二磁感应元件分别设在该空隙内；
所述的第二导磁环的弧段端部设有倒角，为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角；
所述的第二磁感应元件为霍尔感应元件。
9.如权利要求7或8所述的减速装置，第二位置检测装置的信号处理装置具体包括：
A/D转换电路，对第二位置检测装置发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号；
相对偏移角度θ1计算电路，用于计算第二位置检测装置中对应于第一磁钢环的第二磁感应元件发送来的第一电压信号在所处信号周期内的相对偏移量θ1；
绝对偏移量θ2计算电路，根据第二位置检测装置中对应于第二磁钢环的第二磁感应元件发送来的第二电压信号，通过计算来确定第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移量θ2；
角度合成及输出模块，用于将上述相对偏移量θ1和绝对偏移量θ2相加，合成所述第一电压信号所代表的在该时刻的旋转角度θ；
存储模块，用于存储数据；
该第二位置检测装置的信号处理装置还包括：
信号放大电路，用于在A/D转换电路进行A/D转换之前，对来自于磁电式传感器的电压信号进行放大；
所述相对偏移角度θ1计算电路包括第一合成电路和第一角度获取电路，所述第一合成电路对第二位置检测装置发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理，得到一基准信号D；所述第一角度获取电路根据该基准信号D，在第一标准角度表中选择一与其相对的角度作为偏移角度θ1；
所述相对偏移角度θ1计算电路内还包括温度补偿电路，用于消除温度对磁电式传感器发送来的电压信号的影响；
所述第一合成电路的输出还包括信号R；
所述温度补偿电路包括系数矫正器和乘法器，所述系数矫正器对所述第一合成电路的输出的信号R和对应该信号的标准状态下的信号R0进行比较得到输出信号K；所述乘法器为多个，每一所述乘法器将从第二位置检测装置发送来的、经过A/D转换的一个电压信号与所述系数矫正模块的输出信号K相乘，将相乘后的结果输出给第一合成电路；
所述绝对偏移量θ2计算电路包括第二合成电路和第二角度获取电路，所述第二合成电路用于对对应于第二磁钢环的第二位置检测装置发送来的第二电压信号进行合成，得到一信号E；所述第二角度获取电路根据该信号E在第二标准角度表中选择一与其相对的角度作为第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移量θ2。
10.一种如权利要求1-9任一项所述的减速装置的控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤1：检测减速机构的输出轴的角度位置，并将感应的电压信号传递给MCU；
步骤2：检测伺服电机输入轴的角度位置，并将感应的电压信号传递给MCU；
步骤3：MCU运行角度求解算法和控制程序；
步骤4：根据步骤3所述的控制程序，产生六路PWM信号控制智能功率模块，智能功率模块根据六路PWM信号，产生三相电压给伺服电机，控制伺服电机运行。
11.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述的步骤1和步骤2中检测的具体步骤为：所述的伺服控制器每隔一个固定周期，读取第一、第二位置检测装置的电压信号。
12.如权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述的步骤4具体为：CPU接收第一、第二位置检测装置的电压信号和电流传感器感应的电机三相电流信号，并运行角度求解算法和进行相应控制计算，计算出PWM信号给智能功率模块，控制智能功率模块输出三相电压的占空比，智能功率模块接受CPU的控制，输出三相电压给伺服电机，驱动伺服电机运动。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102386820B (zh) * 2011-11-22 2013-06-26 陕西航空电气有限责任公司 一种带补偿能力的电机转子位置测量方法及其装置
TWI514100B (zh) * 2014-12-24 2015-12-21 Delta Electronics Inc 馬達驅動系統
KR102021461B1 (ko) * 2015-12-18 2019-09-16 한국원자력연구원 모터 제어 장치 및 방법
CN106451929A (zh) * 2016-08-31 2017-02-22 徐州南普机电科技有限公司 一种搭载磁编传感器正弦波控制电机
CN106376999B (zh) * 2016-11-07 2017-12-01 阮文仁 一种钉扣机及控制方法
CN106903796B (zh) * 2017-03-14 2019-04-05 新昌县凌智机械有限公司 一种交通道路石灰粉煤灰碎石基层生产用混料装置
CN108414166A (zh) * 2018-01-25 2018-08-17 哈尔滨工业大学 一种用于机器人柔性关节的平面弹性体刚度测量装置
CN109509588B (zh) * 2018-11-26 2024-03-19 佛山职业技术学院 一种自带发电系统的漆包线生产产量采集装置
CN117949611B (zh) * 2024-03-22 2024-06-07 吉林省白城市农业科学院(吉林省向日葵研究所) 一种快速测定燕麦脂肪氧化稳定性的仪器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1026560A1 (en) * 1998-08-21 2000-08-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Robot controller and control method
US6201389B1 (en) * 1997-04-23 2001-03-13 Ab Eletronik Gmbh Device for determining the angular position of a rotating shaft
CN201154548Y (zh) * 2008-02-02 2008-11-26 广东宏兴机械有限公司 多功能伺服曲柄压力机
CN201410664Y (zh) * 2009-04-30 2010-02-24 浙江关西电机有限公司 减速装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69027648T2 (de) * 1989-04-10 1997-02-27 Yaskawa Denki Seisakusho Kk Anordnung zur regelung eines servomotors
JPH0415345A (ja) * 1990-05-09 1992-01-20 Canon Inc ロボットアームの回転駆動装置
US6650078B1 (en) * 2002-04-24 2003-11-18 Rockwell Automation Technologies, Inc. Method and system for controlling mechanical systems exhibiting discontinuity in inertial loading
CN1290679C (zh) * 2004-07-08 2006-12-20 北京理工大学 机器人关节的双闭环控制系统
CN200940062Y (zh) * 2006-07-25 2007-08-29 宁波申菱电梯配件有限公司 永磁同步电机驱动的电梯门机控制装置
CN201133182Y (zh) * 2007-12-12 2008-10-15 中国科学院自动化研究所 全数字门机控制系统
CN101571723B (zh) * 2008-04-30 2010-12-08 南京理工大学 高精度驱动与控制一体化电机

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6201389B1 (en) * 1997-04-23 2001-03-13 Ab Eletronik Gmbh Device for determining the angular position of a rotating shaft
EP1026560A1 (en) * 1998-08-21 2000-08-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Robot controller and control method
CN201154548Y (zh) * 2008-02-02 2008-11-26 广东宏兴机械有限公司 多功能伺服曲柄压力机
CN201410664Y (zh) * 2009-04-30 2010-02-24 浙江关西电机有限公司 减速装置

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