CN1554012A - 旋转式检测器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种容易显著地降低输出脉动的旋转式检测器。旋转式检测器单元C1的输出信号通过一旋转角检测器(45)和一角速度检测器(47)被转换成旋转角和一角速度。在一频率增益调节器内，此旋转角内每转的脉动频率乘以旋转角。通过将来自相位调节器(49)的一预定相位角加上此乘积获得的一角度，通过sine(cosin)操作部分(55)和通过增益调节器(57)乘以一角速度，所述的sine(cosin)操作部分输出sine值或cosin值，所述的增益调节器将sine(cosin)操作部分的输出乘以一预定的增益。从减法器的角速度中减去乘法器的计算结果以产生一角速度信号。

Description

旋转式检测器

技术领域

本发明涉及一种旋转式检测器，该检测器可通过降低输出信号的脉动成分等等来降低转子的转矩脉动。

背景技术

电动机的输出转矩通常包括脉动。因为转矩脉动是由支座电动机的不规则速度及位移所引起的，因此它们对诸如NC(数字控制)设备的加工精度产生了不利的影响，并且由于底座的摇动加大了而损坏了其平稳性。

当检测这类转矩脉动时，转矩脉动可以是内部的或者是外部的，内部的转矩脉动出现在其包括有一加速器的电动机主机壳中，外部的转矩脉动出现在旋转式检测传感器中。内转矩是由电动机定子和转子的工作精确度、转子轴承的偏心率、电动机内部的高频磁场、以及减速器的装配精确度而产生的。已经提出了许多传统的方法来降低前类转矩脉动。例如，申请号为No.7-129251的日本专利申请集中于减速器所产生的转矩脉动，并且计算校正信号Tcomp(＝A·sin(θ+á1))，其中A是转矩脉动调整增益，θ是减速器的转动角，并且á1是初相位；与电动机的旋转周期相同步，将这些信号前馈并添加到目标转矩命令中，从而消除转矩脉动。申请号为No.11-299277的日本专利申请提出了对存储设备中的电动机的转动角与转矩脉动之间的相关性进行存储、读取与电动机的转动角相对应的转矩脉动、并且通过从转矩命令值中减去脉动部分而生成了新的转矩命令值。

因为如上所述的旋转检测传感器中的后类转矩脉动呈现为电动机转矩脉动，因此通过将诸如上述的控制方法应用到用于控制电动机的设备中通常可降低脉动问题。然而，当脉动是所检测到的旋转检测传感器的输出值中的转动角所引起的时，脉动幅度与所检测到的角速度成比例的变大，这导致了这样一个问题，即当控制电动机的转矩以及转速时不可能提高角速度反馈增益；这使控制设备具有巨大的负荷并且提高了该设备的成本。

按照这种方式，各种控制方法已被应用到传统旋转式检测器的旋转电机的控制器和驱动器中，以企图确保输出中的脉动不会变成其上安装有旋转式检测器的旋转电机的转矩脉动以及不规则速度。为此，旋转电机的控制器及驱动器变得很复杂，这降低了其可靠性并且加大了成本。此外，除了旋转式检测器输出中的脉动之外，电动机中的转矩脉动包括由减速器的装配精确度、电动机主机壳的加工精确度、高频磁场等等所产生的那些转矩脉动，这使得难于确定旋转式检测器输出中的脉动的原因，并且破坏了传感器的性能。

发明内容

根据上述环境可实现本发明，并且本发明的目的在于提供一种旋转式检测器，该旋转式检测器可降低输出脉动，消除诸如其上安装有旋转式检测器的旋转电机这样的致动器的转矩脉动及速度不规则性、使致动器的驱动器和控制器简单化、降低成本、并且提高可靠性。

为了实现上述目的，根据本发明第一方面的旋转式检测器包括一旋转式检测器单元以及一旋转式计算器单元。该旋转式检测器检测转子的旋转运动。该旋转式计算器单元包括用于检测转子旋转角的一旋转角检测器以及用于根据旋转式检测器单元的输出来检测转子角速度的一角速度检测器。旋转式计算器单元包括一三角计算器、一增益调节器、一乘法器、以及一减法器。该三角计算器计算旋转式检测器所检测到的旋转角的正弦值或者余弦值。该增益调节器使三角计算器所计算的正弦值或者余弦值乘以预定的增益。该乘法器使增益调节器的输出乘以角速度检测器的输出。该减法器从角速度检测器的输出中减去乘法器的输出。

根据本发明的第二方面，在第一方面的旋转式检测器中，三角计算器包括一相位调节单元，该相位调节单元对旋转角检测器所检测到的旋转角的相位进行调节。

根据本发明的第三方面，在第一方面的旋转式检测器中，旋转式检测器单元包括一分解器，该分解器根据转子的旋转角而产生了一输出。

根据本发明的第四方面，在第一方面的旋转式检测器中，旋转式检测器单元包括一产生器，该产生器根据转子的角速度而输出一电压。

根据该发明的第五方面，在第一方面的旋转式检测器中，旋转式检测器单元包括一编码器，该编码器根据转子的旋转角而产生了一输出。

根据本发明的第六方面，在第一方面的旋转式检测器中，旋转式检测器单元与旋转式计算器单元相分离。

根据本发明的第七方面，在第一方面的旋转式检测器中，旋转式检测器单元罩住旋转式计算器单元。

根据本发明的第八方面，在第一方面的旋转式检测器中，旋转式计算器单元包括用于降低角速度的脉动成分的一单元。

根据本发明的第九方面，在第一方面的旋转式检测器中，旋转式计算器单元通过计算下列等式来计算角速度：

ωout＝ω(1-G·sin(nθ+ψ)

其中θ表示旋转角，G表示增益调节部分的增益，ψ表示相位调节部分的调节相位值，并且n表示在转子的一次旋转中旋转角检测器的输出中的脉动周期数。

根据发明的第十方面，在第一方面的旋转式检测器中，旋转式计算器单元包括用于降低旋转角的脉动成分的一单元。

根据本发明的第十一方面，在第一方面的旋转式检测器中，旋转角检测器包括一积分器，该积分器通过对角速度检测器的输出进行积分而获得了旋转角。

根据本发明第十二方面，在第一方面的旋转式检测器中，旋转式计算器单元包括用于对角速度输出ωout进行积分的一积分器。

根据本发明的第十三方面，在第一方面的旋转式检测器中，旋转式计算器单元输出了可降低旋转角的脉动成分的一旋转角信号以及可降低角速度的脉动成分的一角速度信号。

根据本发明的第十四方面，在第一方面的旋转式检测器中，旋转式计算器单元具有多个连续电平。

根据本发明的第十五方面，在第二方面的旋转式检测器中，相位调节部分具有多个调节相位值，并且可根据转子的转矩码来选择性的输出多个调节相位值中的一个。

根据本发明的第十六方面，在第一方面的旋转式检测器中，增益调节部分根据重力方向上的其作用于转子的转子旋转轴的外电源来改变预定增益。

(原则)

本发明可有效的消除旋转式检测器单元的输出中的脉动成分，尤其是可消除由所测量的设备旋转周期而定的脉动成分。当旋转式检测器单元的输出包括多个脉动成分时，通过提供与该脉动相应的多个旋转式计算器可有效的消除脉动成分。也就是说，当θ0表示所检测设备的旋转角时，由旋转角检测器将其具有幅度为a的脉动的旋转式检测器单元的输出转换为下述等式的旋转角输出θ。

θ＝θ0-a·cos(nθ0+φ)                    ...(2)

其中n表示在所检测设备的一次旋转中的脉动周期数，并且φ表示当将旋转式检测器单元连接到所检测设备上时的初相差。

在本发明中，例如，当角速度检测器time-differentiates旋转角输出θ时，可获得下述角速度输出ω。

ω＝dθ0/dt(1+a·n·sin(nθ0+φ))           …(3)

当旋转式计算器单元例如根据等式(1)来计算该单元的输出ωout时，如下所述由等式(2)和(3)置换等式(1)来表示输出ωout

ωout＝dθ0/dt(1-G·sin(ψ-a·n·cos(nθ0+φ)+nθ0)

+a·n·sin(nθ0+φ)

-a·n·G·sin(ψ-a·n·cos(nθ0+φ)

+nθ0)sin(nθ0+φ))                        …(4)

这里，dθ0/dt表示所检测设备的角速度。

在等式(4)中，因为脉动幅度通常很小以致a＜＜1，因此当以接近零角度的近乎线性形式开发出三角函数时，等式变为

ωout＝dθ0/dt(1-G·sin(ψ+nθ0)

+a·n·G·cos(ψ+nθ0)COS(nθ0+φ)

+a·n·sin(nθ0+φ)

-a·n·G·sin(ψ-a·n·cos(nθ0+φ)

+nθ0)sin(nθ0+φ))                             …(5)

假定a·G＝0，那么

ωout＝dθ0/dt(1-G·sin(nθ0+ψ)

+a·n·sin(nθ0+φ))                            …(6)

当将等式(1)中的增益G设置为与脉动a·n的比例相等并且将调节相位ψ设置为与初相差φ相等时，等式(6)示出了旋转式计算器单元的输出ωout与所检测设备的角速度dθ0/dt相等，并且可消除旋转角检测器单元的输出中的脉动成分。

此外，可根据等式(6)来确定旋转式计算器单元的输出ωout与角速度dθ0/dt之间的误差：

err＝ω-dθ0/dt

＝(a·n·sin(nθ0+φ)-G·sin(nθ0+ψ))dθ0/dt    …(7)

其可被展开为：

误差err的幅度是一凹函数，该函数具有相对于例如0与2an之间的一增益G而言唯一的零点处的最低点以及-π+φ至π+φ之间的调节相位ψ；根据G和ψ的适当值可很容易的确定零点的最小值。当预先知道脉动an的比例以及初相位φ时，当然自开始时就应将G和ψ设置为其已知值。

按照这种方法，本发明可降低旋转式检测器的输出脉动，并且还可以降低诸如其上安装有旋转式检测器的转子这样的致动器中的转矩脉动以及速度不规则性。另外，因为通过简单的计算等式(1)就可确定输出脉动，因此可使致动器的驱动器设备及控制设备简单化并且可降低成本。从等式(8)中可清楚的得知，当误差err的幅度是零时，可降低脉动成分而无需考虑所检测设备的转速，这可提高旋转式检测器的精确度及可靠性。

附图说明

图1给出了本发明第一实施例的整个结构的透视图；

图2给出了第一实施例的整个结构的方框图；

图3给出了第一实施例中的目标角速度与时间之间的关系的示意图；

图4给出了第一实施例中的转矩命令值与时间之间的关系的示意图；

图5给出了传统设备中的转矩命令值与时间之间的关系的示意图；

图6给出了对第一实施例的旋转式检测器的改进的透视图；

图7给出了对第一实施例的旋转式检测器的另一改进的透视图；

图8给出了本发明第二实施例整个结构的透视图；

图9给出了第二实施例的整个结构的方框图；

图10给出了本发明第三实施例的整个结构的透视图；以及

图11给出了第三实施例的整个结构的方框图。

具体实施方式

参考随后附图对本发明的实施例进行详细的描述。

实施例1

参考图1至图7对本发明的第一实施例进行详细的说明。

在图1和图2中，附图标记1表示第一实施例中的整个旋转式检测器。该旋转式检测器1包括一旋转式检测器单元C1以及旋转式计算器单元C2和C2′。

该实施例的旋转式检测器单元C1与这里的其包括有旋转式电动机11的转子旋转轴13这样的所检测设备相连，并且该旋转式检测器单元C1包括一分解器15、一转动输入轴17、以及一旋转传输单元19。该分解器15输出与转子旋转轴13的旋转角成比例的一电压。该旋转输入轴17直接与未示出的分解器15的转子相连。该旋转传输单元19与转子旋转轴13相连并将转子旋转轴13的转动传送到分解器15的旋转输入轴17。

旋转传输单元19包括诸如万向接头和耦合器并且分解器15的转动输入轴17在理论上绕着与转子旋转轴13相配的轴芯旋转。分解器15包括未示出的一转子以及一定子21。一绕组旋绕着该转子。该定子21具有一个类似的绕组；此外，分解器15包括一信号处理器23，该信号处理器可从预定的原点输出与旋转输入轴17的0至2π(rad)中的每个旋转角相对应的一电压，诸如0到5V的一电压。利用预定的方法通过支承构件27将分解器15的定子21固定在板25上。

在旋转式电动机11的情况下，对所检测的设备进行说明。通过停止装置31将旋转式电动机11安装在基座29上，并且其结果是该旋转式电动机11与基座29成为一体。除了转子旋转轴13之外，旋转式电动机11包括一定子壳体33、一孔口35、一滑轮37、一速度控制设备39、以及一驱动设备43。该定子壳体33罩住了旋转式电动机11的定子。该孔口35可旋转式的将转子旋转轴13支撑在33的圆柱型底面中心部分上。该滑轮37与转子旋转轴13的输出侧相连并且通过未示出的预定方法将电源传送到旋转式电动机11的负荷载。该速度控制设备39根据旋转式检测器1的输出来计算用于控制转子旋转轴13的转速的转矩命令值。该驱动设备43是由三相交流电源来供以动力的并且根据速度控制设备39的输出而产生了与转子旋转轴13的转矩命令值相等的一转矩。

将旋转式检测器单元C1的输出信号输入到旋转式计算器单元C2。该输出信号包括第一脉动成分和第二脉动成分，第一脉动成分是在转子旋转轴13的旋转周期时波动并且是由旋转传输单元19的安装位移差等等所造成的。第二脉动成分是在转子旋转轴13的整数倍(例如四个)旋转周期时波动并且是由未示出的分解器15的绕组的奇数绕线的电磁作用所引起的。提供了旋转式计算器单元C2和旋转式计算器单元C2′以便降低这些脉动并获得与所检测到的旋转角准确对应的信号。旋转式计算器单元C2包括一旋转角检测器45、一角速度检测器47、一相位调节器49、一周期数增益乘法器51、一加法器53、一正弦计算器55、一增益调节器57、一乘法器59、以及一减法器61。该旋转角检测器45将信号处理器23所输出的信号转换成转子旋转轴13的信号。该角速度检测器47将旋转角信号转换成转子旋转轴13的角速度信号。该相位调节器49根据旋转角检测器45的输出信号来调节相位角。该周期数增益乘法器51使将从转子旋转轴13的一次旋转中旋转角检测器45的输出中所消除的脉动的周期数(例如四个)乘以输入信号。该加法器53将相位调节器49的输出添加到周期数增益乘法器51的输出中。该正弦计算器55输入加法器53的输出并且计算输入值的正弦值。该增益调节器57使正弦计算器55的输出乘以可调节的增益。该乘法器59使增益调节器57输出乘以角速度检测器47的输出。该减法器61从角速度检测器47的输出中减去乘法器59的输出。相位调节器49、周期数增益乘法器51、加法器53、以及正弦计算器55一起构成了三角计算器C3。

旋转式计算器单元C2′包括一旋转角检测器45′、一相位调节器49′、一加法器53′、一正弦计算器55′、一增益调节器57′、一乘法器59′、一减法器61′、以及一积分器63′。该旋转角检测器45′作为一积分器对包括有旋转式计算器单元C2的输出的角速度进行积分。该相位调节器49′根据旋转角检测器45′的输出信号来调节相位角。该加法器53′将相位调节器49′的输出添加到旋转角检测器45′的输出。该正弦计算器55′输入来自加法器53′的输出并且计算输入值的正弦值。该增益调节器57′使正弦计算器55′的输出乘以可调节的增益。该乘法器59′使增益调节器57′的输出乘以旋转式计算器单元C2的输出。该减法器61′从旋转式计算器单元C2的输出中减去乘法器59′的输出。该积分器63′对包括有减法器61′的输出的角速度进行积分。相位调节器49′、加法器53′、以及正弦计算器55′一起构成了三角计算器C3′。

为了便于理解，对速度控制设备39和驱动设备43进行描述。速度控制设备39包括一角速度目标图形产生器65和一转矩命令计算器67。该角速度目标图形产生器65输出其因循转子旋转轴13的角速度的一角速度目标图形。该转矩命令计算器67根据角速度目标图形产生器65的输出以及旋转式计算器单元C2′的减法器61′的角速度输出来计算转子旋转轴13的转速的转矩命令值以追从目标图形at。驱动设备43包括一转换器69和一换流器71。该转换器69将三相交流电源41的交流电源转换成直流电源。该换流器71输入来自转换器69的直流电源并且输出预定的三相交流电源，以便旋转式电动机11根据转矩命令计算器67的输出以及积分器63′的输出可产生与转矩命令值相等的转矩。换流器71包括一引燃角控制器73和一可控硅整流器部分75。该引燃角控制器73根据转矩命令计算器67和积分器63′的输出来控制可控硅整流器的引燃角，以便将可产生期望转矩的三相交流电流提供给旋转式电动机11。该可控硅整流器部分75依照引燃角控制器73的输出来将三相交流电流提供给旋转式电动机11。

在旋转式检测器1中，将来自单相交流电源77的为操作这些设备所需的电源提供给速度控制设备39和驱动设备43。顺便说一下，在下面的方框图中，箭头线表示信号通路，并且实线示出了直达旋转式电动机11和旋转式检测器1的电源路径。

随后，对根据上述实施例的旋转式检测器的操作进行说明。

当该设备处于备用时(也就是说，当引入了三相交流电源41和单相交流电源77并且旋转式检测器1、速度控制设备39、以及驱动设备43处于操作状态，但是角速度目标图形产生器65输出零值)，转子旋转轴13保持角速度为零。最后，当角速度目标图形产生器65产生了诸如图3中所示的山形图形并且目标角速度开始增加时，转矩命令计算器67根据减法器61′所输出的转子旋转轴13所具有的角速度以及角速度目标图形产生器65的角速度目标值来计算旋转式电动机11所产生的转矩命令值，并且将所计算的结果输出到驱动器设备43。此后，引燃角控制器73将引燃角控制为j75以便旋转式电动机11产生由该命令值所表示的转矩，并且换流器71的输出电流使旋转式电动机11以预定的转速旋转到该命令值所表示的转矩上。按照这种方法，旋转式电动机11所产生的转矩使滑轮37和转子旋转轴13开始旋转。

通过旋转传输单元19和旋转输入轴17来传送转子旋转轴13的旋转，并且信号处理器23的输出电压与转子旋转轴13的旋转角的增加相对应的增加。根据信号处理器23的输出电压，旋转角检测器45检测转子旋转轴13的旋转角，并且角速度检测器47通过诸如微分器等等来检测角速度。在这时候，信号处理器23的输出电压包括第一脉动和由于上述原因的第二脉动。

根据旋转角检测器45所获得的旋转角，周期数增益乘法器51使转子旋转轴13一次旋转中的脉动周期数乘以这个例子中的四，并且加法器53将其添加到相位调节器49的预定相位角并且将其输入到正弦计算器55，该正弦计算器55计算加法器53所输出的值的正弦值。增益调节器57使正弦计算器55的输出乘以预定增益，并且乘法器59使增益调节器57的输出乘以角速度检测器47的角速度。将乘法器59的输出以及来自速度检测器47的角速度提供给减法器61，该减法器61从角速度检测器47的输出中减去乘法器59的输出；其结果成为旋转式计算器单元C2的输出。也就是说，根据转子旋转轴13的旋转角及角速度，从旋转式计算器单元C2输出等式(1)所计算的结果以作为角速度。因此，在旋转式计算器单元C2所输出的角速度时消除了第二脉动成分。

此后将从旋转式计算器单元C2所输出的角速度输入到旋转式计算器单元C2′。这里，包括有积分器的旋转角检测器45′对角速度进行积分并将其转换为旋转角。相位调节器49′获得了与第一脉动成分的初相角相对应的预定相位角，并且旋转角检测器45′和相位调节器49′都输出到加法器53′。位于旋转角检测器45′与加法器53′之间的周期数增益乘法器51没有位于旋转式计算器单元C2中，这是因为所消除的第一脉动成分与转子轴的旋转相同步。正弦计算器55′计算加法器53′所输出的旋转角的正弦值，并且增益调节器57′使正弦计算器55′所输出的值乘以与第一脉动成分的幅度相对应的预定增益。乘法器59′使增益调节器57′的输出乘以旋转式计算器单元C2所输出的角速度，并且减法器61′从旋转式计算器单元C2所输出的角速度中减去乘法器59′的输出。也就是说，减法器61′输出第一等式(1)所计算的结果以作为第一脉动成分的角速度。因此，在减法器61′所输出的角速度时消除了所有的脉动成分。减法器61′所输出的角速度作为旋转式计算器单元C2的第一输出以提供给速度控制设备39，并且将其提供给积分器63′且将其转换为一旋转角。积分器63′的旋转角输出作为旋转式计算器单元C2′的输出以输入到驱动设备43。当角速度目标值增加时，转子旋转轴13的旋转角及角速度增加了，并且将其准确的输入到转矩命令计算器67和引燃角控制器73，以便在旋转式电动机11的输出中产生了其与角速度的增加同时发生的无异常振动或者当角速度是常数时的转矩脉动，并且滑轮37以一定的角速度旋转，该角速度紧紧的沿着图3所示的角速度目标图形。当目标角速度最后到达零时，滑轮37的角速度也成为零，并且旋转式电动机11返回到备用状态。

在这种情况下，转矩命令计算器67的转矩命令值具有如图4所示的波形(对应图3的速度图形的微分值)，但是当旋转式检测器单元C1直接将转子旋转轴13的旋转信息输入到传统设备的速度控制设备39时，因为图3的角速度增加了，因此在转矩命令中产生了脉动，如图5所示。脉动的频率和幅度增加了，直到转子旋转轴13的角速度增加到其最大值，并且当角速度最终减弱时脉动消失了。当从零值直到以最大角速度进行操作的频率这段转矩命令中存在脉动时，在与旋转式电动机11相连的系统中可以特定的频率激发出共鸣。虽然在该系统中激发出共鸣，但是当转子旋转轴13到达特定的角速度时，该系统产生了可能破坏系统本身的噪音和振动。为了防止这个并且增加该系统的可靠性，提高其包括有旋转式电动机的整个系统的稳定性以提高共振频率。然而，因为要增加该系统的稳定性需要非常坚硬的材料和加固物，因此其结果是与旋转式电动机11相连的整个系统的成本增加了。相反，如图4所示，该实施例的转矩中没有脉动，并且因此不存在有成本增加的问题。

顺便说一下，虽然第一实施例的旋转式检测器包括分解器15，但是并不局限于这种结构并且可做出各种改进。例如，可获得与旋转输入轴17的角速度成比例的一输出电压的产生器同样是可接受的。此外，虽然通过旋转传输单元19和旋转输入轴17来传送旋转式电动机11的旋转，但是这不意味着对所使用的旋转传输单元19和旋转输入轴17进行限制。如图6中的例子所示，旋转式检测器单元C1可包括一光学编码器，其中在转子旋转轴13的端部周围具有等间隔的色条信号图79，并且通过包含于信号处理器23中的光学元件81来读取。或者，如图7所示，可通过包括有滚子85的旋转传输单元来将转子旋转轴13的旋转传送到旋转式编码器。

实施例2

随后，参考图8和9对本发明的第二实施例进行说明。

在第一实施例中，通过串行的旋转式计算单元C2和C2′来处理旋转式检测器单元C1的输出信号。然而，这不限制旋转式计算单元的数目和结构，可根据旋转式检测器所输出的信号中的脉动成分的特性来对其进行修改。例如，在其包括有旋转编码器87以代替j15的旋转式检测器单元C1中，不可能存在有由该j15所引起的第二脉动成分。另一方面，当其包括有偶连的旋转传输单元19中存在后冲时，调节相位根据旋转式电动机11的转矩方向而波动。当旋转式电动机11的负荷载在轴芯弯曲的方向上向转子旋转轴13施加一外力，在转子旋转轴13的轴芯与和旋转编码器87的未示出旋转轴相连的j17的轴芯之间出现了视负荷载的尺寸而定的偏差，由此使脉动成分的幅度波动。在这种情况下，使用其包括相位调节器49″和一增益调节器57″的旋转式计算器单元C2″。该相位调节器49″可通过利用转矩命令计算器67的输出的正反码来改变调节相位值。该增益调节器57″可检测轴芯经向上的外力并且通过对应的量改变补充的增益。图8和图9给出了该实施例的一个例子。

该旋转式计算器单元C2″包括一相位调节器49″、一增益调节器57″、以及一码确定单元89。该码确定单元89输入来自转矩命令计算器单元67的信号并且确定其是负的还是正的。码确定单元89输出到相位调节器49″，该相位调节器49″根据转矩命令计算器67的输出是正的还是负的来输出预定的初相位。当重力方向上的外力使转子旋转轴13的轴芯弯曲时，增益调节器57″的增益根据外力检测单元93的输出而增加或者降低，并且将增益调节为与上述第一脉动成分的幅度相等的一值。外力检测单元93包括四个计力传感器91和一外力计算器单元95。该计力传感器91位于未示出的地板表面与基座29的四个角之间并且根据视重力方向上的力而输出电压信号。该外力计算器单元95计算来自计力传感器91输出的重力方向上的外力；外力计算器单元95输出所计算的外力。也就是说，旋转式检测器1的操作环境无论如何，码确定单元89和外力检测单元93可保证等式(8)中的误差err是零。当然将旋转式计算器单元C2″中的周期数增益乘法器51的增益设置为1。在该实施例中，三角测量计算单元C3″包括相位调节器49″、周期数增益乘法器51、加法器53、以及正弦计算器55。

实施例3

参考图10和图11对本发明的第三实施例进行说明。

在第一和第二实施例中，旋转式检测单元(C1和C1′)与旋转式计算单位(C2、C2′、以及C2″)相邻接，并且一起构成了整个旋转式检测器1，但是这不是限制旋转式检测单元和旋转式计算单元的距离及位置。如图10和11所示，可将旋转式计算器单元C2并入到速度控制设备39和驱动设备43中。因为驱动设备43′需要旋转角信息，因此通过积分器63′将旋转式计算器单元C2的输出输入到引燃角控制器73。这里不使用旋转式计算器单元C2′，因为可以忽略由旋转式传输单元所造成的第一脉动成分。在该实施例中，旋转式检测器单元C1可安装在旋转式电动机11中，这可实现安装简单的优点。

在上述实施例中，旋转式计算单元C2、C2′、以及C2″是模拟计算系统，但是该结构并不局限于模拟计算，数字计算也是可接受的。

在上述实施例中，检测设备是旋转式电动机，但是并不局限于由旋转式检测器所检测的设备。例如，该检测设备可以是一转子、一电源产生器、以及一线性电动机，该线性电动机使用旋转编码器以通过转轮将活动元件所移动的直线距离转换为旋转角。

除了上述之外，在本发明的范围内可做出各种修改。

如上所述，根据本发明的旋转式检测器，可大大的降低由旋转式检测器本身所造成的输出信号中的脉动成分，这可降低电动机和各种致动器的由旋转角检测器单元所产生的转矩脉动，并且提高这些致动器的控制性能。

另外，因为可消除由旋转式检测器单元所造成的转矩脉动，因此很容易识别由其他因素所造成的转矩脉动的原因。

此外，因为可通过简单的计算来确定旋转式检测器单元的输出脉动，因此可使致动器的驱动和控制设备简单化并且可降低其成本。

另外，因为无需考虑检测设备的转速即可降低脉动成分，因此可提高旋转式检测器检测器的精确度和可靠性。

Claims (16)

1.一种旋转式检测器，其特征在于，包括：

一旋转式检测器单元，该旋转式检测器检测转子的旋转运动；以及

一旋转式计算器单元，该旋转式计算器单元包括用于检测所述转子旋转角的一旋转角检测器以及用于根据所述旋转式检测器单元的输出来检测所述转子角速度的一角速度检测器；

所述旋转计算器单元的特征在于，其包括：

一三角计算器，该三角计算器计算由所述旋转式检测器所检测到的旋转角的正弦值或者余弦值；

一增益调节器，该增益调节器使所述三角计算器所计算的正弦值或者余弦值乘以预定的增益；

一乘法器，该乘法器使所述增益调节器的输出乘以所述角速度检测器的输出；以及

一减法器，该减法器从所述角速度检测器的输出中减去所述乘法器的输出。

2.根据权利要求1所述的的旋转式检测器，其特征在于，所述三角计算器包括一相位调节单元，该相位调节单元对所述旋转角检测器所检测到的旋转角的相位进行调节。

3.根据权利要求1所述的旋转式检测器，其特征在于，所述旋转式检测器单元包括一分解器，该分解器根据所述转子的旋转角而产生了一输出。

4.根据权利要求1所述的的旋转式检测器，其特征在于，所述旋转式检测器单元包括一产生器，该产生器根据所述转子的角速度而输出一电压。

5.根据权利要求1所述的的旋转式检测器，其特征在于，所述旋转式检测器单元包括一编码器，该编码器根据所述转子的旋转角而产生了一输出。

6.根据权利要求1所述的的旋转式检测器，其特征在于，所述旋转式检测器单元与所述旋转式计算器单元相分离。

7.根据权利要求1所述的的旋转式检测器，其特征在于，所述旋转式检测器单元罩住所述旋转式计算器单元。

8.根据权利要求1所述的的旋转式检测器，其特征在于，所述旋转式计算器单元包括用于降低所述角速度的脉动成分的一单元。

9.根据权利要求1所述的的旋转式检测器，其特征在于，所述旋转式计算器单元通过计算下列等式来计算角速度ωout：

ωout＝ω(1-G·sin(nθ+ψ)

其中θ表示旋转角，G表示增益调节部分的增益，ψ表示相位调节部分的调节相位值，并且n表示在所述转子的一次旋转中旋转式角检测器的输出中的脉动周期数。

10.根据权利要求1所述的的旋转式检测器，其特征在于，所述旋转式计算器单元包括用于降低所述旋转角的脉动成分的一单元。

11.根据权利要求1所述的的旋转式检测器，其特征在于，所述旋转角检测器包括一积分器，该积分器通过对所述角速度检测器输出进行积分而获得了旋转角。

12.根据权利要求1所述的的旋转式检测器，其特征在于，所述旋转式计算器单元包括用于对所述角速度输出ωout进行积分的一积分器。

13.根据权利要求1所述的的旋转式检测器，其特征在于，所述旋转式计算器单元输出了可降低所述旋转角的脉动成分的一旋转角信号以及可降低所述角速度的脉动成分的一角速度信号。

14.根据权利要求1所述的的旋转式检测器，其特征在于，所述旋转式计算器单元具有多个连续电平。

15.根据权利要求2所述的的旋转式检测器，其特征在于，所述相位调节部分具有多个调节相位值，并且可根据所述转子的转矩码来选择性的输出多个调节相位值中的一个。

16.根据权利要求1所述的的旋转式检测器，其特征在于，所述增益调节部分根据重力方向上的其作用于转子的转子旋转轴的外电源来改变预定增益。

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