CN105099291A - 一种磁性编码器及电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电梯编码器技术领域，特别是涉及一种磁性编码器，包括存有电机的零点位置参数的OTP寄存器；与OTP寄存器相连，利用零点位置参数，对编码器信号的零点位置进行调整的修正器；以及与修正器相连，向外输出修正后的编码器信号的对外接口。以上技术方案将电机的零点位置参数预先存储在OTP寄存器中，以供修正器使用，有效利用了磁性编码器本身固有的OTP寄存器，相较现有技术中添加额外的存储器，显著降低了磁性编码器的制造成本和电机的使用成本。同时，本发明还提供了一种电机，包括上述磁性编码器，有益效果同上。

Description

一种磁性编码器及电机

技术领域

本发明涉及电梯编码器技术领域，特别是涉及一种磁性编码器及电机。

背景技术

当今，由于磁性编码器具有小体积、低成本及超强的环境适应能力等优点，其在电梯门机行业得到了广泛的应用，具体地，在电机控制器对电梯永磁同步电机运转的控制过程中，利用磁性编码器作为永磁同步电机伺服控制的反馈元件。电机控制器利用获得的编码器信号，进行差分获取速度，进行累计获取多圈的位置。

现有技术中，由于磁性编码器不能保持其零点(磁性编码器的绝对位置为0的点或者Z信号的上升沿)与电机的U相反电动势的固定关系，即零点与U相反电动势之间不成固定规律，因此，每台电机均需要进行磁极学习，以获得电机的零点位置等相关信息。同时由于磁极学习算法难以满足所有种类的电机，存在新电机不能匹配的情况；即使程序匹配，由于磁极学习时额外要求(要求电机空载、或电机转动空间)不易满足，导致电机的零点学习不准确，影响电机的效率和可靠性。为了避免磁极学习，有方案采用在磁性编码器中添加一个额外的存储器，用来存储电机的零点位置等相关信息，当需要这些信息时，电机控制器通过专用的硬件接口和专用程序从这个存储器中提取进而实现调零，然而，添加额外的存储器、硬件接口电路、专用的读取程序，导致磁性编码器制造成本高，进而也增加了电机的使用成本，难以实现与各个厂家电机控制器匹配。其中，调零指利用零点位置参数，对编码器信号的零点位置进行调整，以保证零点与电机的U相反电动势关系固定。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种磁性编码器及电机，以降低磁性编码器的制造成本和电机的使用成本。

为解决上述技术问题，本发明提供一种磁性编码器，应用于电机，所述磁性编码器包括：

存有所述电机的零点位置参数的OTP寄存器；

与所述OTP寄存器相连，利用所述零点位置参数，对编码器信号的零点位置进行调整的修正器；

与所述修正器相连，向外输出修正后的所述编码器信号的对外接口；

其中，所述零点位置参数包括所述电机的零点与U相之间的夹角相关量，所述编码器信号包括所述电机转子的当前位置。

优选的，还包括：

与所述OTP寄存器相连，由编程器写入所述零点位置参数的编程接口。

优选的，还包括：

向所述编程器输出获取到的所述零点位置参数的读取接口。

优选的，还包括：

检测所述编码器信号的检测器。

本发明还提供了一种电机，包括磁性编码器，所述磁性编码器为上述任意一项所述的磁性编码器。

以上本发明提供的磁性编码器，包括OTP寄存器，与该OTP寄存器相连的修正器，以及与该修正器相连的对外接口；具体地，OTP寄存器中存有电机的零点位置参数的OTP寄存器，修正器利用零点位置参数，对编码器信号的零点位置进行调整的修正器，最后通过对外接口向外输出修正后的所述编码器信号。上述技术方案将电机的零点位置参数预先存储在OTP寄存器中，以供修正器使用，有效利用了磁性编码器本身固有的OTP寄存器，相较现有技术中添加额外的存储器，显著降低了磁性编码器的制造成本和电机的使用成本。另外，由于磁性编码器中包含能够对编码器信号的零点位置进行调整的修正器，使得从磁性编码器的对外接口输出的信号即为修正后的编码器信号，相较现有技术中有电机控制器来修正，显著提高了工作效率。

以上本发明提供的电机，包括上述所述的磁性编码器，上述磁性编码器的制造成本低，从而使得包括该磁性编码器的电机的使用成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种磁性编码器的结构框图示意图；

图2为本发明实施例提供的一种电机的结构框图示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种磁性编码器及电机，以降低磁性编码器的制造成本和电机的使用成本。

在实际应用中，影响U相与零点脉冲关系的相关因素如下：a定子线圈与机壳间的相位置(安装后，位置固定)；b转子上磁钢与编码器磁钢之间的关系(安装后固定)；c编码器电机板与机壳间的关系(安装后，位置固定)。由于无法从磁性编码器磁铁的外观判定N极的位置，因此b项的变动最大(磁铁的安装时N极的位置是随机的)，所以调整前(确定零点位置参数前)零点与反电势U相之间夹角位置不能保证一致(随机的)，本发明所提供的磁性编码器中，通过将电机的零点位置参数存储到OTP寄存器中解决了这一问题。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

参考图1，图1示出了本发明实施例提供的一种磁性编码器的结构框图示意图，该磁性编码器10应用于如图2所示的电机20，其具体可以包括OTP寄存器100，与该OTP寄存器100相连的修正器101，以及与该修正器101相连的对外接口102，具体内容如下：

存有电机20的零点位置参数的OTP寄存器100；其中，零点位置参数也称修正量，其为磁性编码器10的零点与电机U相反电动势的位置差值(即零点位置参数)。设置零点位置参数到OTP寄存器中，可以保证零点与电机20的U相反电动势的关系固定。

与OTP寄存器100相连，利用零点位置参数，自动对编码器信号的零点位置进行调整的修正器101；

与修正器101相连，向外输出修正后的编码器信号的对外接口102；具体地，对外接口102的电平类型：1可以为5V或3.3V的TTL输出；2差分5V输出；3单端24V输出。其信号类型：1SSI；2ABZ；3ABPWM。

其中，零点位置参数包括电机20的零点与U相之间的夹角相关量，编码器信号包括电机转子的当前位置。实际应用中，修正器101从OTP寄存器100中获取存储的零点位置参数，然后根据零点位置参数对编码器信号的零点位置进行调整，进而实现对电机20运转控制过程中的零点补偿。进一步地，磁性编码器10还包括检测电机20的当前位置的检测器。

利用本发明实施例所提供的磁性编码器10实现偏差补偿，即将零点与电机20反电势的U相(0度)对齐，在产品应用现场(电梯门机厂家，电机20与电机控制器30之间匹配；电梯安装后现场调试；当电机20发生故障，更换新电机的更换时)均不需要进行磁极学习，极大方便了电机的用户。

上述技术方案将电机20的零点位置参数预先存储在OTP寄存器100中，以供修正器101使用，有效利用了磁性编码器10本身固有的OTP寄存器100，相较现有技术中添加额外的存储器，显著降低了磁性编码器10的制造成本和电机20的使用成本。并且，本发明中的对外接口102为磁性编码器10本身所具有的标准接口，并不需要在磁性编码器10内额外设置专门的接口或者专用的读取程序，相较现有技术中电机控制器通过专用的硬件接口和专用程序从存储器中提取电机的零点位置等相关信息，本发明进一步降低了磁性编码器10的制造成本和电机20的使用成本。

另外，由于磁性编码器中包含能够对编码器信号的零点位置进行调整的修正器101，使得从磁性编码器的对外接口102输出的信号即为修正后的编码器信号，相较现有技术中有电机控制器来修正，显著提高了工作效率。

基于上述实施例公开的磁性编码器10，本发明另一实施例中，参见图2，磁性编码器10可以通过与外部的编程器30配合，完成对零点位置参数的存储，具体地，该磁性编码器10具有编程接口，该编程接口与OTP寄存器100相连，编程器30通过该编程接口向OTP寄存器100写入零点位置参数，OTP寄存器100存储这个零点位置参数。

进一步地，在向OTP寄存器100写入零点位置参数之前，需要先从磁性编码器的检测器获取电机的零点位置参数，由于磁性编码器10中的检测器可以检测电机转子的位置，所以将电机20转子固定在零点，由检测器获取当前位置(即零点位置参数)，本实施例中，磁性编码器10还包括读取接口，磁性编码器10中的检测器通过这个读取接口向编程器30输出获取到的零点位置参数。

具体地，在将零点位置参数存储至OTP寄存器100的过程中，编程器30需要与磁性编码器10的接口(编程接口、读取接口)连接，以此实现信号的写入和输出，通常这些线一般不会引出到电机20机壳外面。因此零点调整，在保护磁性编码器10的后端盖安装前进行(即在电机20生产厂进行)，最为合适。

更进一步，本发明所提供的磁性编码器10，可以基于SSI型编码器进行实现，也可以基于SPI型编码器，还可以是其他类型的编码器，此处不做严格限定。对于SSI型的编码器如AS5045，AS5145，读取接口(读取端口)包括CS，CLK，DAT，或PWM口，或其它可以读取信号的接口；编程接口(也称写入端口)包括CS，CLK，PROG。对于SPI型的编码器如AS5047，读取接口为CS，MCLK,MOSI，编程接口为CS，MCLK，MISO。其中，接口的形式可以为插件，也可以测试焊盘等可以实现电气连接部件或接口。针对有PROG管脚的编码器，PROG管脚连接下拉电阻。

由于磁性编码器10的输出信号为修正后信号，因此在电机控制器中无需增加额外零点读取程序，更进一步地降低了电机20的使用成本。

基于上述各实施例所公开的磁性编码器10，本发明实施例公开了一种电机，该电机包括上述各实施例中的任一磁性编码器10，相关内容参见上述内容，此处不再赘述。

以上对本发明所提供的一种磁性编码器及电机进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种磁性编码器，其特征在于，应用于电机，所述磁性编码器包括：

存有所述电机的零点位置参数的OTP寄存器；

与所述OTP寄存器相连，利用所述零点位置参数，对编码器信号的零点位置进行调整的修正器；

与所述修正器相连，向外输出修正后的所述编码器信号的对外接口；

其中，所述零点位置参数包括所述电机的零点与U相之间的夹角相关量，所述编码器信号包括所述电机转子的当前位置。

2.如权利要求1所述的磁性编码器，其特征在于，还包括：

与所述OTP寄存器相连，由编程器写入所述零点位置参数的编程接口。

3.如权利要求2所述的磁性编码器，其特征在于，还包括：

向所述编程器输出获取到的所述零点位置参数的读取接口。

4.如权利要求1所述的磁性编码器，其特征在于，还包括：

检测所述编码器信号的检测器。

5.一种电机，包括磁性编码器，其特征在于，所述磁性编码器为权利要求1至4任意一项所述的磁性编码器。