CN109510377A - 一种防抖动的电机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种防抖动的电机，涉及电机技术领域，包括电机转子、电机定子、磁铁、控制板、控制模块、角度测量传感器和惯性测量传感器；电机转子可转动的套设在电机定子上，电机定子上还设有和控制板；控制板上还设有角度测量传感器、惯性测量传感器和控制模块；电机转子、电机定子、磁铁和角度测量传感器沿同一轴线设置；控制模块分别与角度测量传感器和惯性测量传感器通讯连接；磁铁用于角度测量传感器进行角度测量的基准；角度测量传感器用于检测电机转子和电机定子之间的角度值，并将检测到的角度值发送给控制模块；与现有技术相比，提高了电机的增稳精度，进而使得电机所在的平台的稳定性能得到提高。
Description
技术领域
本发明涉及电机技术领域，尤其涉及一种防抖动的电机。
背景技术
随着科技技术发展，各种智能相关设备的普及和应用，人们对在各种环境下的防抖增稳精度也有着越来越高的要求。
例如人工智能机器人运动关节，车用、船用、空用和民用的各类稳定平台等等场合。
目前大多数增稳结构都是基于类似弹簧结构减震，例如有些摄像多轴电子稳定器也仅仅是在平台执行负载端做传感器测量，进行电子补偿，这样虽然能修正大多数的抖动，但是增稳之后每个轴电机本身的抖动依然存在。无法进行更高级别精度的防抖动。
再例如中国发明CN107968517A公开的本发明公开了一种电机减震基座，包括第一减震区、第二减震区、第三减震区和第四减震区，第一减震区、第二减震区、第三减震区和第四减震区的端面均固定连接有减震柱，减震柱的顶端固定连接有减震顶块，减震柱之间开设有缓冲槽，中层减震板的下端面固定连接有底层减震板，中层减震板的端面开设有通孔，底层减震板的底端面中心位置开设有第二圆槽，第二圆槽的外围开设有设置在底层减震板底端面的第一圆槽；该发明通过减震基座减少电机抖动带来的影响，但是体积较大，不适于手持设备。
发明内容
针对现有技术所存在的上述缺陷，现有的电机无法对自身进行消除抖动。
为解决上述问题，特提供一种防抖动的电机，电机包括电机转子、电机定子、磁铁、控制板、控制模块、角度测量传感器和惯性测量传感器；
电机转子可转动的套设在电机定子上，电机定子上还设有控制板；控制板上还设有角度测量传感器、惯性测量传感器和控制模块；
电机转子、电机定子、磁铁、控制板和角度测量传感器沿同一轴线依次设置；
控制模块分别与角度测量传感器和惯性测量传感器通讯连接；
磁铁设置在电机转子上，磁铁用于作为角度测量传感器进行角度测量的基准；角度测量传感器用于以预设频率检测电机转子和电机定子之间的角度值，角度测量传感器还用于将角度值信号发送给控制模块，控制模块通过下述公式计算转子角速度：转子角速度＝角度变化值/检测周期，检测周期为预设频率的倒数，角度变化值为电机转子和电机定子在检测周期内所检测到的角度值的差值；
惯性测量传感器用于检测电机定子在圆周方向的定子旋转方向和定子角速度；并将定子旋转方向信号和定子角速度信号发送给控制模块；
控制模块接收到定子旋转方向信号和定子角速度信号后，控制电机转子以定子角速度且与定子旋转方向相反的方向旋转；
控制模块还用于比较转子角速度与定子角速度：
当转子角速度小于定子角速度时，控制模块控制电机转子提高转子角速度，直至转子角速度等于定子角速度；
当转子角速度大于定子角速度时，控制模块控制电机转子降低转子角速度，直至转子角速度等于定子角速度。
通过检测电机本身的抖动速度和和方向，然后控制电机反向运动运动抵消电机抖动带来的影响，提高了电机的增稳精度，进而使得电机所在的平台的稳定性能得到提高；
还通过控制模块根据转子角速度与定子角速度进行比较，实时调节转子角速度，减少了转子角度与定子角速度之间的差值，进一步提高了防抖的精度；
因为电机自身完成消抖，所以应用本电机的平台摆脱了或者减少了对减震基座等外部减震设备的依赖性，使得本电机应用于手持摄影稳定器之类的小型平台时，这类小型平台的重量更加轻便。
其中，磁铁为径向二极充磁磁铁。
其中，角度测量传感器为绝对值角度测量传感器。
其中，角度测量传感器为相对值角度测量传感器。
其中，惯性测量传感器为MEMS陀螺仪加速度传感器。
其中，绝对值角度测量传感器为磁编码传感器。
附图说明
图1是本发明的立体图1；
图2是本发明的爆炸图；
图3是本发明的立体图2；
图中1为电机转子；2为电机定子；3为磁铁；4为控制板；5为角度测量传感器；6为惯性测量传感器；7为运算处理模块；8为驱动模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。
实施例1：
如图1和图2所示，电机包括电机转子1、电机定子2、磁铁3、控制板4、控制模块、角度测量传感器5和惯性测量传感器6；
电机转子1可转动的套设在电机定子2上，电机定子2上还设有控制板4；控制板4上还设有角度测量传感器5、惯性测量传感器6和控制模块；
控制模块包括运算处理模块7和驱动模块8；
电机转子1、电机定子2、磁铁3和角度测量传感器5沿同一轴线设置；
运算处理模块7分别与角度测量传感器5和惯性测量传感器6通讯连接；
磁铁3为径向二极充磁磁铁，本领域普通技术人员可根据实际需求选择磁铁3的形状，在本实施例中，磁铁3为环形磁铁，磁铁3设置在电机转子1上，磁铁3用于角度测量传感器5进行角度测量的基准；角度测量传感器5用于检测电机转子1和电机定子2之间的角度值，并将检测到的角度值发送给运算处理模块7，
在本实施例中，角度测量传感器5为磁极绝对值角度传感器，采用磁编码传感器；运算处理模块7通过如下公式计算转子角速度：
角度变化值/检测周期；
例如角度测量传感器5的预设频率设置为1K，则检测周期为0.001s，角度变化值为这0.001s内电机转子相对于电机定子旋转的角度，电机转子在这0.001秒内相对于电机定子旋转了0.005°，则转子角速度为0.005°/0.001s＝5°/s；
惯性测量传感器6用于检测电机定子2在圆周方向的定子旋转方向和定子角速度；并将检测到的定子旋转方向和定子角速度发送给运算处理模块7；
如图3所示，当惯性测量传感器6检测到电机定子2在圆周方向的抖动时，惯性测量传感器6将定子旋转方向和定子角速度发送给运算处理模块7，为了方便说明，在本实施例中假定定子旋转方向为顺时针，定子角速度为a°/s，
运算处理模块7接收到惯性测量传感器6发出的定子旋转方向和定子角速度后，运算处理模块7发出内容为电机转子以a°/s的角速度逆时针旋转的驱动信号；
驱动模块8接收到驱动信号后，驱动模块8驱动电机转子以a°/s的角速度逆时针旋转；
但是因为摩擦或者元件精度等原因，即使运算处理模块7发出了电机转子以a°/s的角速度旋转的指令，实际电机转子的转子角度会高于或者低于a°/s；
因此为了进一步提高电机消抖的精度，运算处理模块7还将转子角速度与定子角速度进行比较：
当转子角速度小于定子角速度时，运算处理模块7提高转子角速度，使得转子角速度等于定子角速度；
当转子角速度大于定子角速度时，运算处理模块7降低转子角速度，使得转子角速度等于定子角速度；
当定子角速度等于0时，运算处理模块7控制电机转子停止旋转。
通过检测电机本身的抖动速度和和方向，然后控制电机反向运动运动抵消电机抖动带来的影响，提高了电机的增稳精度，进而使得电机所在的平台的稳定性能得到提高。
实施例2：
本实施例与实施例1的不同点是惯性测量传感器6设置在电机定子2上，惯性测量传感器6通过导线与处理模块7电连接，角度测量传感器5为相对值角度测量传感器，也可达到电机的增稳的效果。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。
Claims (6)
1.一种防抖动的电机，其特征在于，所述电机包括电机转子(1)、电机定子(2)、磁铁(3)、控制板(4)、控制模块、角度测量传感器(5)和惯性测量传感器(6)；
所述电机转子(1)可转动的套设在所述电机定子(2)上，所述电机定子(2)上还设有控制板(4)；所述控制板(4)上还设有角度测量传感器(5)、惯性测量传感器(6)和控制模块；
所述电机转子(1)、所述电机定子(2)、所述磁铁(3)、所述控制板(4)和所述角度测量传感器(5)沿同一轴线依次设置；
所述控制模块分别与所述角度测量传感器(5)和所述惯性测量传感器(6)通讯连接；
所述磁铁(3)设置在所述电机转子(1)上，所述磁铁(3)用于作为所述角度测量传感器(5)进行角度测量的基准；所述角度测量传感器(5)用于以预设频率检测所述电机转子(1)和所述电机定子(2)之间的角度值，所述角度测量传感器(5)还用于将角度值信号发送给所述控制模块，所述控制模块通过下述公式计算转子角速度：转子角速度＝角度变化值/检测周期，所述检测周期为所述预设频率的倒数，所述角度变化值为所述电机转子(1)和所述电机定子(2)在所述检测周期内所检测到的角度值的差值；
所述惯性测量传感器(6)用于检测所述电机定子(2)在圆周方向的定子旋转方向和定子角速度；并将定子旋转方向信号和定子角速度信号发送给所述控制模块；
所述控制模块接收到定子旋转方向信号和定子角速度信号后，控制电机转子(1)以定子角速度且与定子旋转方向相反的方向旋转；
所述控制模块还用于比较转子角速度与定子角速度：
当转子角速度小于定子角速度时，所述控制模块控制所述电机转子(1)提高转子角速度，直至转子角速度等于定子角速度；
当转子角速度大于定子角速度时，所述控制模块控制所述电机转子(1)降低转子角速度，直至转子角速度等于定子角速度。
2.如权利要求1所述的一种防抖动的电机，其特征在于，所述磁铁(3)为径向二极充磁磁铁。
3.如权利要求1所述的一种防抖动的电机，其特征在于，所述角度测量传感器(5)为绝对值角度测量传感器。
4.如权利要求1所述的一种防抖动的电机，其特征在于，所述角度测量传感器(5)为相对值角度测量传感器。
5.如权利要求1所述的一种防抖动的电机，其特征在于，所述惯性测量传感器(6)为MEMS陀螺仪加速度传感器。
6.如权利要求3所述的一种防抖动的电机，其特征在于，所述绝对值角度测量传感器为磁编码传感器。
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