CN117097083A - 电机及输出轴绝对位置的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电机及输出轴绝对位置的检测方法，电机包括：输出轴；主轴齿轮，主轴齿轮与输出轴连接；第一检测齿轮，第一检测齿轮与主轴齿轮啮合；第一编码器，第一编码器的一部分与第一检测齿轮同步转动；第二检测齿轮，第二检测齿轮与主轴齿轮啮合，第一检测齿轮与第二检测齿轮在主轴齿轮上间隔设置；第二编码器，第二编码器的一部分与第二检测齿轮同步转动，第一检测齿轮与第一编码器配合形成第一检测模块；第二检测齿轮与第二编码器配合形成第二检测模块。本发明通过主轴齿轮上的第一编码器和第二编码器就能够检测输出轴的绝对角度，保证电机内部结构布置更加紧凑，减少电机内部结构的占用空间，有利于电机的小型化设计。
Description
技术领域
本发明涉及电机输出轴位置检测技术领域，更具体地，涉及一种电机及输出轴绝对位置的检测方法。
背景技术
机器人电机关节需要在启动时判断输出轴绝对角度位置，再执行回零动作，以便后续工作执行。因此，需要电机传感器能够检测电机减速端输出轴的绝对角度位置。
但目前电机，通常把磁铁布置在轴中心，这会挡住输出轴的中空位置。同时，双编码器进行绝对位置的检测时，需要有一个编码器通过检测齿轮连接电机输入轴，另一个编码器通过检测齿轮直接测量电机输出轴，导致电机内部结构布置复杂，占用空间较大。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种电机及输出轴绝对位置的检测方法的新技术方案，至少能够解决现有技术中的电机内部结构布置复杂且占用空间大等问题。
本发明的第一方面，提供了一种电机，包括：输出轴；主轴齿轮，所述主轴齿轮与所述输出轴连接；第一检测齿轮，所述第一检测齿轮与所述主轴齿轮啮合；第一编码器，所述第一编码器的一部分与第一检测齿轮同步转动；第二检测齿轮，所述第二检测齿轮与所述主轴齿轮啮合，所述第一检测齿轮与所述第二检测齿轮在所述主轴齿轮上间隔设置；第二编码器，所述第二编码器的一部分与所述第二检测齿轮同步转动，所述第一检测齿轮与所述第一编码器配合形成第一检测模块，以检测所述输出轴的第一相对角度；所述第二检测齿轮与所述第二编码器配合形成第二检测模块，以检测所述输出轴的第二相对角度，所述第一检测模块与所述第二检测模块根据所述第一相对角度和所述第二相对角度，得到所述输出轴的绝对位置。
可选地，所述第一检测齿轮与所述第二检测齿轮在所述主轴齿轮的径向上对称设置。
可选地，所述第一检测齿轮的齿数与所述第二检测齿轮的齿数相差奇数个。
可选地，所述第一编码器包括：第一磁吸件和第一磁感应芯片，所述第一磁吸件与所述第一检测齿轮连接，所述第一磁感应芯片与所述第一磁吸件间隔开相对设置，所述第二编码器包括：第二磁吸件和第二磁感应芯片，所述第二磁吸件与所述第二检测齿轮连接，所述第二磁感应芯片与所述第二磁吸件间隔开相对设置。
可选地，所述第一磁吸件和所述第二磁吸件均为环形磁铁，所述第一磁吸件设在所述第一检测齿轮的一端，所述第二磁吸件设在所述第二检测齿轮的一端，且所述第一磁吸件与所述第二磁吸件在所述主轴齿轮的径向上相对布置。
可选地，所述电机还包括：机架，所述机架内设有安装腔，所述输出轴、所述主轴齿轮、所述第一检测齿轮、所述第一编码器、所述第二检测齿轮和所述第二编码器均设在所述安装腔内，所述第一编码器的一部分与所述机架连接，所述第二编码器的一部分与所述机架连接。
可选地，所述电机还包括线路板，所述线路板设在所述机架内，所述第一磁感应芯片和所述第二磁感应芯片分别设在所述线路板上。
可选地，所述输出轴为中空轴。
可选地，所述电机还包括：定子和转子，所述定子与所述机架连接，所述转子与所述定子通过第一轴承形成回转结构，且靠近所述主轴齿轮的一侧设有垫块。
可选地，所述第一检测齿轮与所述转子通过第二轴承连接，所述第二检测齿轮与所述转子通过第三轴承连接。
可选地，所述第一检测齿轮朝向所述转子的一侧设有第一压板，所述第二检测齿轮朝向所述转子的一侧设有第二压板。
可选地，所述电机还包括：太阳齿轮，所述太阳齿轮设在所述输出轴的远离所述主轴齿轮的位置处，所述太阳齿轮的内齿圈与所述机架连接；行星齿轮，所述行星齿轮与所述太阳齿轮啮合；行星架，所述行星齿轮设在所述行星架上。
本发明的第二方面，提供一种输出轴绝对位置的检测方法，应用于上述实施例中所述的电机，所述检测方法包括：
所述第一检测齿轮检测所述输出轴的第一转动角度，所述第二检测齿轮检测所述输出轴的第二转动角度；
根据所述第一编码器和所述第二编码器的磁场变化，得到所述输出轴的第一相对角度和第二相对角度；
根据所述输出轴的第一相对角度和第二相对角度，得到所述输出轴的绝对位置。
可选地，所述第一编码器的第一磁吸件与所述第一检测齿轮同步转动，并行成变化磁场，所述第二编码器的第二磁吸件与所述第二检测齿轮同步转动，并形成变化磁场，且所述第一检测齿轮的齿数与所述第二检测齿轮的齿数相差奇数个；所述第一编码器的第一磁感应芯片用于检测所述第一磁吸件的磁场变化，所述第二编码器的第二磁感应芯片用于检测所述第二磁吸件的磁场变化，所述根据检测的所述第一磁吸件和所述第二磁吸件的磁场变化，得到所述输出轴的第一相对角度和第二相对角度，并根据所述输出轴的第一相对角度和第二相对角度，得到所述输出轴的绝对位置。
本发明的电机，将第一检测齿轮和第二检测齿轮直接布置在主轴齿轮上，在第一检测齿轮和第二检测齿轮上分别布置第一编码器和第二编码器，不会挡住输出轴的位置。通过主轴齿轮上的第一编码器和第二编码器就能够检测输出轴的绝对角度，保证电机内部结构布置更加紧凑，减少电机内部结构的占用空间，有利于电机的小型化设计。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是根据本发明实施例的电机的结构图；
图2是根据本发明实施例的电机的剖面图；
图3是根据本发明实施例的电机的输入端的剖面图
图4是根据本发明实施例的电机的输出端的剖面图；
图5是根据本发明实施例的输出轴检测的位置变化图；
图6是根据本发明实施例的电机旋转角度与编码器识别角度的一个角度变化数值图；
图7是根据本发明实施例的电机旋转角度与编码器识别角度的另一个角度变化数值图。
附图标记：
电机100；
输出轴10；
主轴齿轮20；
第一检测齿轮31；第二检测齿轮32；
第一编码器40；第一磁吸件41；第一磁感应芯片42；
第二编码器50；第二磁吸件51；第二磁感应芯片52；
机架61；线路板62；定子63；转子64；垫块65；第一压板66；第二压板67；
第一轴承71；第二轴承72；第三轴承73；
太阳齿轮81；内齿圈82；行星齿轮83；行星架84。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本发明的说明书和权利要求书中，若涉及到术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本发明的描述中，需要理解的是，若涉及到术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，涉及到的术语“安装”、“相连”、“连接”，应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图具体描述根据本发明实施例的电机100。
如图1和图2所示，根据本发明实施例的电机100包括输出轴10、主轴齿轮20、第一检测齿轮31、第一编码器40、第二检测齿轮32和第二编码器50。
具体而言，主轴齿轮20与输出轴10连接。第一检测齿轮31与主轴齿轮20啮合，第一编码器40的一部分与第一检测齿轮31同步转动。第二检测齿轮32与主轴齿轮20啮合，第一检测齿轮31与第二检测齿轮32在主轴齿轮20上间隔设置。第二编码器50的一部分与第二检测齿轮32同步转动。第一检测齿轮31与第一编码器40配合形成第一检测模块，以检测输出轴10的第一相对角度。第二检测齿轮32与第二编码器50配合形成第二检测模块，以检测输出轴10的第二相对角度。第一检测模块与第二检测模块根据第一相对角度和第二相对角度，得到输出轴10的绝对位置。
换言之，参见图1和图2，根据本发明实施例的电机100主要由输出轴10、主轴齿轮20、第一检测齿轮31、第一编码器40、第二检测齿轮32和第二编码器50组成。其中，参见图2，主轴齿轮20与输出轴10连接。第一检测齿轮31与主轴齿轮20啮合，第二检测齿轮32与主轴齿轮20啮合，第一检测齿轮31与第二检测齿轮32在主轴齿轮20上间隔设置。电机100工作时，主轴齿轮20转动，将动力输送给输出轴10。第一检测齿轮31和第二检测齿轮32分别与主轴齿轮20同步转动。
如图2所示，第一编码器40的一部分与第一检测齿轮31同步转动，第二编码器50的一部分与第二检测齿轮32同步转动。其中，第一检测齿轮31能够与第一编码器40配合形成第一检测模块，检测输出轴10的第一相对角度。第二检测齿轮32能够与第二编码器50配合形成第二检测模块，检测输出轴10的第二相对角度。第一检测模块与第二检测模块根据第一相对角度和第二相对角度，得到输出轴10的绝对位置。
在本发明中，无需将第一编码器40和第二编码器50布置在输出轴10上，遮挡输出轴10的中空位置。也无需将其中一个编码器通过检测齿轮连接电机100的输入轴，另一个编码器通过检测齿轮连接电机100的输出轴10。本发明通过将第一检测齿轮31和第二检测齿轮32分别布置在主轴齿轮20上，在电机100启动后，就能够检测输出轴10的绝对角度，结构布置更加合理，保证电机100内部结构布置更加紧凑，减少电机100内部结构的占用空间，有利于电机100的小型化设计。
由此，根据本发明实施例的电机100，将第一检测齿轮31和第二检测齿轮32直接布置在主轴齿轮20上，在第一检测齿轮31和第二检测齿轮32上分别布置第一编码器40和第二编码器50，不会挡住输出轴10的位置。通过主轴齿轮20上的第一编码器40和第二编码器50就能够检测输出轴10的绝对角度，保证电机100内部结构布置更加紧凑，减少电机100内部结构的占用空间，有利于电机100的小型化设计。
根据本发明的一个实施例，第一检测齿轮31与第二检测齿轮32在主轴齿轮20的径向上对称设置。也就是说，第一检测齿轮31与主轴齿轮20在径向上的一端啮合，第二检测齿轮32与主轴齿轮20在径向上的另一端啮合，第一检测齿轮31和第二检测齿轮32对称设计，保证电机100内部结构布置更加紧凑。
根据本发明的一个实施例，第一检测齿轮31的齿数与第二检测齿轮32的齿数相差奇数个。
换句话说，第一检测齿轮31的齿数与第二检测齿轮32的齿数相差奇数个。例如，第一检测齿轮31的齿数为N，第二检测齿轮32的齿数为N-1，其中N可以所示大于等于2的自然数。第一检测齿轮31上设置有第一编码器40，第二检测齿轮32上设置有第二编码器50。通过将第一检测齿轮31的齿数与第二检测齿轮32的齿数设置成相差奇数个，可以直接得出输出轴10的绝对角度，实现输出轴10转动的绝对角度的检测，检测更加方便且准确。
根据本发明的一个实施例，第一编码器40包括：第一磁吸件41和第一磁感应芯片42，第一磁吸件41与第一检测齿轮31连接，第一磁感应芯片42与第一磁吸件41间隔开相对设置，第二编码器50包括：第二磁吸件51和第二磁感应芯片52，第二磁吸件51与第二检测齿轮32连接，第二磁感应芯片52与第二磁吸件51间隔开相对设置。
换句话说，参见图2，第一编码器40主要由第一磁吸件41和第一磁感应芯片42组成，其中，第一磁吸件41与第一检测齿轮31连接，第一磁吸件41与第一检测齿轮31同步转动。第一磁感应芯片42与第一磁吸件41间隔开相对设置。在第一检测齿轮31转动时，第一磁吸件41随第一检测齿轮31转动，并且第一磁吸件41在转动过程中磁场发生变化，第一磁感应芯片42能够检测第一磁吸件41的磁场变化。
如图2所示，第二编码器50主要由第二磁吸件51和第二磁感应芯片52组成，其中，第二磁吸件51与第二检测齿轮32连接，第二磁吸件51与第二检测齿轮32同步转动，第二磁感应芯片52与第二磁吸件51间隔开相对设置。在第二检测齿轮32转动时，第二磁吸件51随第二检测齿轮32转动，并且第二磁吸件51在转动过程中磁场发生变化，第二磁感应芯片52能够检测第二磁吸件51的磁场变化。根据第一磁感应芯片42和第二磁感应芯片52检测的磁场变化，能够得到输出轴10转动的绝对角度，便于输出轴10启动时，判断绝对角度位置，执行回零动作，提高输出轴10转动的绝对角度检测的准确度。
根据本发明的一个实施例，第一磁吸件41和第二磁吸件51均为环形磁铁，第一磁吸件41设在第一检测齿轮31的一端，第二磁吸件51设在第二检测齿轮32的一端，且第一磁吸件41与第二磁吸件51在主轴齿轮20的径向上相对布置。
也就是说，参见图2，第一磁吸件41和第二磁吸件51均设置为环形磁铁，第一磁吸件41设置在第一检测齿轮31的一端，第一磁吸件41与第一检测齿轮31固定连接，保证第一磁吸件41与第一检测齿轮31同步转动。第二磁吸件51设置在第二检测齿轮32的一端，第二磁吸件51与第二检测齿轮32固定连接，保证第二磁吸件51与第二检测齿轮32同步转动。第一磁吸件41与第二磁吸件51设置主轴齿轮20的径向上同一侧，且环形磁铁与轴直接连接，不存在间隙，可以保证输出轴10绝对位置读取的准确性。
在第一检测齿轮31转动时，第一磁吸件41随第一检测齿轮31转动，并且第一磁吸件41在转动过程中磁场发生变化，第一磁感应芯片42能够检测第一磁吸件41的磁场变化。
在第二检测齿轮32转动时，第二磁吸件51随第二检测齿轮32转动，并且第二磁吸件51在转动过程中磁场发生变化，第二磁感应芯片52能够检测第二磁吸件51的磁场变化。根据第一磁感应芯片42和第二磁感应芯片52检测的磁场变化，能够得到输出轴10转动的绝对角度，便于输出轴10启动时，判断绝对角度位置，执行回零动作，提高输出轴10转动的绝对角度检测的准确度。
根据本发明的一个实施例，电机100还包括：机架61，机架61内设有安装腔，输出轴10、主轴齿轮20、第一检测齿轮31、第一编码器40、第二检测齿轮32和第二编码器50均设在安装腔内，第一编码器40的一部分与机架61连接，第二编码器50的一部分与机架61连接。
换句话说，如图2所示，电机100还包括机架61，机架61内设置有安装腔，输出轴10、主轴齿轮20、第一检测齿轮31、第一编码器40、第二检测齿轮32和第二编码器50均设置在安装腔内。其中，第一编码器40的第一磁感应芯片42与机架61连接，第二编码器50的磁感应芯片与机架61连接。第一磁感应芯片42和第二磁感应芯片52的位置不变，通过第一磁感应芯片42和第二磁感应芯片52可以分别检测第一磁吸件41和第二磁吸件51转动时的磁场变化。
根据本发明的一个实施例，电机100还包括线路板62，线路板62设在机架61内，第一磁感应芯片42和第二磁感应芯片52分别设在线路板62上。
也就是说，参见图2，电机100还包括线路板62，线路板62安装在机架61内，线路板62位于机架61的内部上，且线路板62朝向第一检测齿轮31和第二检测齿轮32。第一磁感应芯片42和第二磁感应芯片52分别安装在线路板62上。第一磁感应芯片42和第二磁感应芯片52分别与线路板62电连接，通过线路板62将检测信号传输给外部控制器，实现检测信号的传输和转化。
根据本发明的一个实施例，输出轴10为中空轴。换句话说，输出轴10可以采用中空设计，便于输出轴10内的线束走线，防止线束缠绕且占用输出轴10外的部分空间。
根据本发明的一个实施例，电机100还包括：定子63和转子64，定子63与机架61连接，转子64与定子63通过第一轴承71形成回转结构，且靠近主轴齿轮20的一侧设有垫块65。
也就是说，参见图2，电机100还包括定子63和转子64，其中，定子63包括线圈、硅钢片层叠等结构。定子63与机架61连接，转子64与定子63可以通过第一轴承71形成回转结构，并且定子63靠近主轴齿轮20的一侧设置有垫块65，垫块65上设置主轴齿轮20。第一轴承71的个数可以为两个，两个第一轴承71可以分别采用深沟球轴承，提高转子64与定子63连接的稳固性。
根据本发明的一个实施例，参见图2，第一检测齿轮31与转子64通过第二轴承72连接，第二检测齿轮32与转子64通过第三轴承73连接。换句话说，第一检测齿轮31与转子64可以通过第二轴承72连接，第二检测齿轮32与转子64可以通过第三轴承73连接。其中，第二轴承72和第三轴承73均可以采用深沟球轴承，保证第一检测齿轮31和第二检测齿轮32与定子63的稳固连接。
在本发明的一些具体实施方式中，参见图2，第一检测齿轮31朝向转子64的一侧设有第一压板66，第二检测齿轮32朝向转子64的一侧设有第二压板67。也就是说，第一检测齿轮31朝向转子64的一侧设置有第一压板66，第二检测齿轮32朝向转子64的一侧设置有第二压板67。通过设置第一压板66和第二压板67能够对第一检测齿轮31和第二检测齿轮32进行位置限制，防止第一检测齿轮31和第二检测齿轮32在转动时，与主轴齿轮20在轴向上发生位置偏移，进一步提高输出轴10绝对角度检测的准确定。
根据本发明的一个实施例，电机100还包括太阳齿轮81、行星齿轮83和行星架84。
具体地，太阳齿轮81设在输出轴10的远离主轴齿轮20的位置处，太阳齿轮81的内齿圈82与机架61连接。行星齿轮83与太阳齿轮81啮合，行星齿轮83设在行星架84上。
换句话说，如图2至图4所示，电机100还包括太阳齿轮81、行星齿轮83和行星架84。其中，太阳齿轮81安装在输出轴10的远离主轴齿轮20的位置处，太阳齿轮81的内齿圈82与机架61固定连接。行星齿轮83与太阳齿轮81啮合，行星齿轮83安装在行星架84上。在太阳齿轮81因电机100动力转动时，行星齿轮83能够驱动行星架84旋转，实现动力输出。
总而言之，根据本发明实施例的电机100，将第一检测齿轮31和第二检测齿轮32直接布置在主轴齿轮20上，在第一检测齿轮31和第二检测齿轮32上分别布置第一编码器40和第二编码器50，不会挡住输出轴10的位置。通过主轴齿轮20上的第一编码器40和第二编码器50就能够检测输出轴10的绝对角度，保证电机100内部结构布置更加紧凑，减少电机100内部结构的占用空间，有利于电机100的小型化设计。
当然，对于本领域技术人员来说，电机100的其他结构及其工作原理是可以理解并且能够实现的，在本发明中不再详细赘述。
根据本发明的第二方面，提供一种输出轴10绝对位置的检测方法，应用于上述实施例中的电机100，检测方法包括：
第一检测齿轮31检测输出轴10的第一转动角度，第二检测齿轮32检测输出轴10的第二转动角度；
根据第一编码器40和第二编码器50的磁场变化，得到输出轴10的第一相对角度和第二相对角度；
根据输出轴10的第一相对角度和第二相对角度，得到输出轴10的绝对位置。
也就是说，在本发明的输出轴10绝对位置的检测方法中，首先，第一检测齿轮31能够检测输出轴10的第一转动角度，第二检测齿轮32能够检测输出轴10的第二转动角度。然后，根据第一编码器40和第二编码器50的磁场变化，可以得到输出轴10的第一相对角度和第二相对角度。最后，根据输出轴10的第一相对角度和第二相对角度，可以得到输出轴10的绝对位置。
本发明的检测方法简单且准确度高，能够准确得到输出轴10的绝对位置，实现电机100的输出轴10的绝对角度的准确检测。
根据本发明的一个实施例，第一编码器40的第一磁吸件41与第一检测齿轮31同步转动，并行成变化磁场。第二编码器50的第二磁吸件51与第二检测齿轮32同步转动，并形成变化磁场。第一检测齿轮31的齿数与第二检测齿轮32的齿数相差奇数个。第一编码器40的第一磁感应芯片42用于检测第一磁吸件41的磁场变化，第二编码器50的第二磁感应芯片52用于检测第二磁吸件51的磁场变化。根据检测的第一磁吸件41和第二磁吸件51的磁场变化，得到输出轴10的第一相对角度和第二相对角度。并根据输出轴10的第一相对角度和第二相对角度，得到输出轴10的绝对位置。
在本发明的输出轴10绝对位置的检测方法的实际检测过程中，第一检测齿轮31和第二检测齿轮32均设置有环形磁铁(第一磁吸件41和第二磁吸件51)。主轴齿轮20旋转时，环形磁铁同步转动形成变化磁场。该磁场被上方磁感应芯片(第一磁感应芯片42和第二磁感应芯片52)检测，同时输出磁铁绝对位置角度，通过安装在线路板62上的2个磁感应编码芯片(第一磁感应芯片42和第二磁感应芯片52)进行识别。
在本发明中，该环形磁铁(第一磁吸件41和第二磁吸件51)均为径向磁铁，因为其旋转点在磁铁的N极(北极)和S极(南极)中间，第一磁感应芯片42和第二磁感应芯片52可以检测不同的磁场情况，并换为数字量。
例如，N极对应为编码值0，S极对应为编码值65535，旋转1圈360度过程就可以读取到0-65535的数值变化。因为是这样的单极磁铁，所以每旋转一圈，数值对应变化一个周期。
在本发明的检测方法中，把电机100的旋转角度作为横轴，角度对应的数值作为纵轴，同时检测2个芯片(第一磁感应芯片42和第二磁感应芯片52)识别磁场后得到的数值，可以得到一个角度-传感器数值图。
参见图5至图7，其中，图6和图7中X轴表示电机轴的实际转动角度，Y轴表示编码器的识别角度。在图5至图7中，实线线条是代表安装在主轴上的磁环的角度，代表电机100的实际角度值变化数值图。虚线线条，是经过N比N-1或者A*N比A*(N-1)的齿轮比变速以后识别到的角度变化数值图。
由图5和图6可知，通过齿轮变速后的数值，在前面周期里，因为一圈转速比安装在主轴上的要快1/n倍，所以波形上会前置，在N圈的旋转中，到最后会出现一次波峰的重叠。
参见图7，将标准转动角度值(实线线条)N1，减去变速后的转动角度值N2，我们可以得到一个差值波形N1-N2波形，可以从波形看到2个周期的重复，已知电机100减速比为N，实际输出轴10转动1圈，实际电机100转动角度为N*360。
而这个周期正好就是以N*360度作为一个完整的识别周期，等效的就知道实际电机100输出轴10的角度值。
同时，需要说明的是，在现有技术中的单编码器的识别问题中，在没有使用双编码器时，只能知道电机100轴当前角度值为X(0<X<360)，对于电机100减速后的输出轴10，这个值实际对应的角度，可能为(360/n)*B+X/n(B＝1/2/3....n)。电机100减速比越大，实际电机100可能的角度位置可能值就越多。因此，没有办法准确定位。
而本发明的方法，可以识别N*360的角度，在N*360角度范围获得的差值波形N1-N2波形是唯一的。以此实现了角度的间接检测。
磁编码器(第一编码器40和第二编码器50)的识别作用在于检测对应轴的绝对角度位置。电路板上的驱动电路给无刷电机100的三相线进行供电，绕在定子63上的线圈与定子63一起产生旋变磁场。磁场与镶嵌在转子64上的磁铁产生作用力，转子64收到力矩作用，开始转动。转子64转动，带动行星齿轮83或者其他减速机构运动，实现机械动力输出。并且转子64转动，轴上的齿轮带动被检测齿轮旋转，由于齿数比不同，被测齿轮的转速会有差异。镶嵌在上面的磁铁跟随齿轮转动，磁编码器实时监测磁铁和磁环对应反馈的位置以及圈数的波形。
参见图5，根据波形差异，由于减速比与后面齿轮齿数存在对应比例关系，可以知道当前电机100的输出轴10，对应磁环检测，磁感应1是在什么角度区间，或者说属于n倍减速后n个可能位置，对应磁感应2在什么角度区间，2者叠加位置就是电机100实际所在位置。不用在输出轴10连接轴检测，就间接实现了电机100输出轴10角度判断的功能。
同时，双编码器情况下，在开机以后，即使有1个传感器因为其他原因损坏，另一个传感器正常工作，也能保证电机100的角度被正确识别。
在一个具体实施例中，以N值为5计算，横坐标为电机100旋转角度，纵坐标为编码器读取角度，2个角度区间相减，即可获得一个周期性波形，通过该波形可以判断电机100减速后输出轴10端的角度位置。
总而言之，本发明的检测方法简单且准确度高，能够准确得到输出轴10的绝对位置，实现电机100的输出轴10的绝对角度的准确检测。
当然，对于本领域技术人员来说，编码器的检测原理是可以理解并且能够实现的，在本发明中不再详细赘述。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (14)
1.一种电机，其特征在于，包括：
输出轴；
主轴齿轮，所述主轴齿轮与所述输出轴连接；
第一检测齿轮，所述第一检测齿轮与所述主轴齿轮啮合；
第一编码器，所述第一编码器的一部分与第一检测齿轮同步转动；
第二检测齿轮，所述第二检测齿轮与所述主轴齿轮啮合，所述第一检测齿轮与所述第二检测齿轮在所述主轴齿轮上间隔设置；
第二编码器，所述第二编码器的一部分与所述第二检测齿轮同步转动，所述第一检测齿轮与所述第一编码器配合形成第一检测模块，以检测所述输出轴的第一相对角度；所述第二检测齿轮与所述第二编码器配合形成第二检测模块，以检测所述输出轴的第二相对角度，所述第一检测模块与所述第二检测模块根据所述第一相对角度和所述第二相对角度，得到所述输出轴的绝对位置。
2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述第一检测齿轮与所述第二检测齿轮在所述主轴齿轮的径向上对称设置。
3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述第一检测齿轮的齿数与所述第二检测齿轮的齿数相差奇数个。
4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述第一编码器包括：第一磁吸件和第一磁感应芯片，所述第一磁吸件与所述第一检测齿轮连接，所述第一磁感应芯片与所述第一磁吸件间隔开相对设置，所述第二编码器包括：第二磁吸件和第二磁感应芯片，所述第二磁吸件与所述第二检测齿轮连接，所述第二磁感应芯片与所述第二磁吸件间隔开相对设置。
5.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，所述第一磁吸件和所述第二磁吸件均为环形磁铁，所述第一磁吸件设在所述第一检测齿轮的一端，所述第二磁吸件设在所述第二检测齿轮的一端，且所述第一磁吸件与所述第二磁吸件在所述主轴齿轮的径向上相对布置。
6.根据权利要求4所述的电机，其特征在于，还包括：机架，所述机架内设有安装腔，所述输出轴、所述主轴齿轮、所述第一检测齿轮、所述第一编码器、所述第二检测齿轮和所述第二编码器均设在所述安装腔内，所述第一编码器的一部分与所述机架连接，所述第二编码器的一部分与所述机架连接。
7.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，还包括线路板，所述线路板设在所述机架内，所述第一磁感应芯片和所述第二磁感应芯片分别设在所述线路板上。
8.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述输出轴为中空轴。
9.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，还包括：定子和转子，所述定子与所述机架连接，所述转子与所述定子通过第一轴承形成回转结构，且靠近所述主轴齿轮的一侧设有垫块。
10.根据权利要求9所述的电机，其特征在于，所述第一检测齿轮与所述转子通过第二轴承连接，所述第二检测齿轮与所述转子通过第三轴承连接。
11.根据权利要求9所述的电机，其特征在于，所述第一检测齿轮朝向所述转子的一侧设有第一压板，所述第二检测齿轮朝向所述转子的一侧设有第二压板。
12.根据权利要求6所述的电机，其特征在于，还包括：
太阳齿轮，所述太阳齿轮设在所述输出轴的远离所述主轴齿轮的位置处，所述太阳齿轮的内齿圈与所述机架连接；
行星齿轮，所述行星齿轮与所述太阳齿轮啮合；
行星架，所述行星齿轮设在所述行星架上。
13.一种输出轴绝对位置的检测方法，应用于权利要求1-12中任一项所述的电机，其特征在于，所述检测方法包括：
所述第一检测齿轮检测所述输出轴的第一转动角度，所述第二检测齿轮检测所述输出轴的第二转动角度；
根据所述第一编码器和所述第二编码器的磁场变化，得到所述输出轴的第一相对角度和第二相对角度；
根据所述输出轴的第一相对角度和第二相对角度，得到所述输出轴的绝对位置。
14.根据权利要求13所述的输出轴绝对位置的检测方法，其特征在于，所述第一编码器的第一磁吸件与所述第一检测齿轮同步转动，并行成变化磁场，所述第二编码器的第二磁吸件与所述第二检测齿轮同步转动，并形成变化磁场，且所述第一检测齿轮的齿数与所述第二检测齿轮的齿数相差奇数个；所述第一编码器的第一磁感应芯片用于检测所述第一磁吸件的磁场变化，所述第二编码器的第二磁感应芯片用于检测所述第二磁吸件的磁场变化，所述根据检测的所述第一磁吸件和所述第二磁吸件的磁场变化，得到所述输出轴的第一相对角度和第二相对角度，并根据所述输出轴的第一相对角度和第二相对角度，得到所述输出轴的绝对位置。
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