CN211859875U - 电机控制装置、电机和自动引导车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种电机控制装置、电机和自动引导车，电机控制装置包括第一磁编码器组件、第二磁编码器组件和控制模块，其中，第一磁编码器组件和第二磁编码器组件均适于检测电机运行的速度和位置信息，控制模块适于控制电机运行，第一磁编码器组件、第二磁编码器组件和电机分别与控制模块电连接。本实用新型设置两个磁编码器组件，通过其中一个磁编码器组件对电机进行控制，两个磁编码器组件分别检测电机运行的速度和位置信息，根据检测到的两组速度和位置信息判断是否发生故障，本实用新型采用双磁编码器冗余技术，避免单个磁编码器故障时导致整个系统发生危险的异常情况，提高了电机的安全性能，保护人员和设备处于安全状态。

Description

电机控制装置、电机和自动引导车

技术领域

本实用新型涉及电机控制的技术领域，具体而言，涉及电机控制装置、电机和自动引导车。

背景技术

相关技术中，自动导引小车驱动用的电机一般只有单个编码器反馈，单编码器方案，在常规应用情况下够用，但在自动导引小车的某些特定应用场景下，可能出现由于编码器的故障导致整个系统发生危险，危及人员和设备安全。

实用新型内容

本实用新型旨在解决上述技术问题的至少之一。

为此，本实用新型的第一目的在于提供一种电机控制装置。

本实用新型的第二目的在于提供一种电机。

本实用新型的第三目的在于提供一种自动引导车。

为实现本实用新型的第一目的，本实用新型的实施例提供了一种电机控制装置，包括第一磁编码器组件、第二磁编码器组件和控制模块，其中，第一磁编码器组件和第二磁编码器组件均适于检测电机运行的速度和位置信息，控制模块适于控制电机运行，第一磁编码器组件、第二磁编码器组件和电机分别与控制模块电连接。

设置两个磁编码器组件，包括第一磁编码器组件和第二磁编码器组件，通过其中一个磁编码器组件对电机进行控制，第一磁编码器组件和第二磁编码器组件分别检测电机的运行的速度和位置信息，根据运行反馈的速度和位置信息判断是否发生故障，通过采用双磁编码器冗余技术，并接入控制模块，来控制单个磁编码器故障时导致整个系统发生危险的异常情况，提高了电机的安全性能，保护人员和设备处于安全状态，并且具有较高的可靠性。

另外，本实用新型上述实施例提供的技术方案还可以具有如下附加技术特征：

上述技术方案中，电机控制装置还包括磁性件，电机包括输出轴，其中，磁性件安装于输出轴的顶端。

磁性件在电机的输出轴转动时，形成磁场，通过一个磁性件形成磁场，磁场分别作用于第一磁编码器组件和第二磁编码器组件，使得电机控制装置安装方便、结构简单紧凑，有利于生产，降低生产成本，并且，由于共用磁场，使得第一磁编码器组件和第二磁编码器组件检测电机运行的速度和位置信息的准确率更高。

上述任一技术方案中，电机控制装置还包括：电路板，其中，电路板分别与第一磁编码器组件和第二磁编码器组件电连接。

第一磁编码器组件和第二磁编码器组件设置在一个电路板上，简化装置结构，减小装置体积。

上述任一技术方案中，第一磁编码器组件包括：第一霍尔元件，其中，第一霍尔元件设于电路板任一面的中心位置。

磁性件安装在电机输出轴顶端，电机轴转动后，形成旋转的磁场，作用到第一霍尔元件，改变第一霍尔元件内部电荷移动路径，产生电势差，基于电压的变化，分别计算出电机轴的旋转角度和方向，经过电路板的进行信号处理和调节电路的综合处理，得到第一霍尔元件输出第一增量方波脉冲。

上述任一技术方案中，第二磁编码器组件包括：第二霍尔元件，其中，第二霍尔元件设于电路板相对于任一面的中心位置。

磁性件安装在电机输出轴顶端，电机轴转动后，形成旋转的磁场，作用到第二霍尔元件，改变第二霍尔元件内部电荷移动路径，产生电势差，基于电压的变化，分别计算出电机轴的旋转角度和方向，经过电路板的进行信号处理和调节电路的综合处理，得到第二霍尔元件输出第二增量方波脉冲。第一霍尔元件和第二霍尔元件的感应芯片放置在电路板正反面，结构紧凑，利于生产，降低生产成本，第一霍尔元件和第二霍尔元件共用一个磁场，分别采集数据，分别通过转化电路对数据进行转化处理，分别输出给控制模块，数据互不干扰。

上述任一技术方案中，电机包括壳体端面，电路板设置在电机壳体端面上。

将电路板设置于电机壳体端面上，使得电机控制装置结构紧凑，有效减少装置体积。

上述任一技术方案中，电机控制装置还包括：销钉，其中，电路板上设置安装柱，电机壳体端面上设有销钉孔，销钉穿过安装柱和销钉孔，以使得电路板安装于电机的壳体端面上。

通过销钉进行安装，加工简单，只需要设置安装柱和销钉孔。

上述任一技术方案中，控制模块包括：第一检测电路、第二检测电路、控制电路和比较电路，其中，第一检测电路根据第一磁编码器组件输出的第一增量方波脉冲，获取电机的第一运行的速度和位置信息，第二检测电路根据第二磁编码器组件输出的第二增量方波脉冲，获取电机的第二运行的速度和位置信息，控制电路根据第一运行的速度和位置信息或第二运行的速度和位置信息控制电机运行，比较电路获取第一运行的速度和位置信息和第二运行的速度和位置信息的差值，当差值大于阈值，判断发生故障。

控制模块可以控制电机运行，并且，通过比较第一磁编码器组件和第二磁编码器组件的数据，判断是否发生故障，提高了电机的安全性能，保护人员和设备处于安全状态，并且具有较高的可靠性。

为实现本实用新型的第二目的，本实用新型的实施例提供了一种电机，包括：电机本体和本实用新型任一实施例的电机控制装置，其中，电机控制装置控制电机本体运行。

本实用新型实施例的电机包括如本实用新型任一实施例的电机控制装置，因此其具有如本实用新型任一实施例的电机控制装置的全部有益效果，在此不再赘述。

为实现本实用新型的第三目的，本实用新型的实施例提供了一种自动引导车，包括：车体、电机本体和如本实用新型任一实施例的电机控制装置，其中，电机控制装置控制电机本体运行，电机本体驱动自动引导车运行。

本实用新型实施例的自动引导车包括如本实用新型任一实施例的电机控制装置，因此其具有如本实用新型任一实施例的电机控制装置的全部有益效果，在此不再赘述。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本实用新型一个实施例的电机控制装置结构示意图；

图2为本实用新型一个实施例的霍尔元件与电路板结构示意图；

图3为本实用新型一个实施例的电机结构示意图；

图4为本实用新型一个实施例的自动引导车结构示意图；

图5为本实用新型具体实施例的电机控制装置结构示意图。

其中，图1至图5中附图标记与部件名称之间的对应关系为：

100：电机控制装置，110：第一磁编码器组件，112：第一霍尔元件，120：第二磁编码器组件，122：第二霍尔元件，130：控制模块，132：第一检测电路，134：第二检测电路，136：控制电路，138：比较电路，140：电路板，150：磁性件，200：电机，210：电机本体，300：自动引导车，310：车体。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照附图描述本实用新型一些实施例的一种电机控制装置、电机和自动引导车。

目前，一般常见自动导引小车(Automated Guided Vehicle，AGV)驱动用的电机来自于工业用的低压伺服电机，该种电机一般只有单个编码器反馈。单编码器方案，在常规应用情况下够用，但在自动导引小车这种移动应用的领域，在某些特定应用场景下，比如和人互动工作等情况下，可能出现由于编码器的故障导致整个系统发生危险，危及人员和设备安全。

实施例1：

如图1所示，本实施例提供了一种电机控制装置100，包括：第一磁编码器组件110、第二磁编码器组件120和控制模块130，其中，第一磁编码器组件110和第二磁编码器组件120均适于检测电机200运行的速度和位置信息，控制模块130适于控制电机200运行，第一磁编码器组件110、第二磁编码器组件120和电机200分别与控制模块130电连接。

第一磁编码器组件110和第二磁编码器组件120适于检测电机200的运行速度和位置信息，控制模块130适于根据第一磁编码器组件110或第二磁编码器组件120的检测结果控制电机200运行，控制模块130适于根据第一磁编码器组件110的检测结果和第二磁编码器组件120的检测结果判断是否发生故障，第一磁编码器组件110的检测结果和第二磁编码器组件120的检测结果中电机运行的速度和位置信息的差值大于阈值，判断发生故障。

设置两个磁编码器组件，包括第一磁编码器组件110和第二磁编码器组件120，通过其中一个磁编码器组件对电机进行控制，第一磁编码器组件110和第二磁编码器组件120分别检测电机200的运行的速度和位置信息，根据运行反馈的速度和位置信息判断是否发生故障，通过采用双磁编码器冗余技术，并接入控制模块130，来控制单个磁编码器故障时导致整个系统发生危险的异常情况，提高了电机的安全性能，保护人员和设备处于安全状态，并且具有较高的可靠性。

实施例2：

如图1所示，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征。

电机控制装置100还包括磁性件150，电机200包括输出轴，其中，磁性件150安装于电机200输出轴顶端。

磁性件150在电机200的输出轴转动时，形成磁场。

举例而言，磁性件150采用磁铁。

本实施例只设置了一个磁性件150，通过一个磁性件150形成磁场，磁场分别作用于第一磁编码器组件110和第二磁编码器组件120，使得电机控制装置100安装方便、结构简单紧凑，有利于生产，降低生产成本，并且，由于共用磁场，使得第一磁编码器组件110和第二磁编码器组件120检测电机200运行的速度和位置信息的准确率更高。

实施例3：

如图1所示，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征。

电机控制装置100还包括：电路板140，其中，电路板140分别与第一磁编码器组件110和第二磁编码器组件120电连接。

第一磁编码器组件110和第二磁编码器组件120设置在一个电路板140上，简化装置结构，减小装置体积。

电路板140上设有电路，适于对第一磁编码器组件110和第二磁编码器组件120中产生的电势差进行信号处理，将电势差转换为增量方波脉冲。

实施例4：

如图1和图2所示，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征。

第一磁编码器组件110包括：第一霍尔元件112，其中，第一霍尔元件112设于电路板140任一面的中心位置，第一霍尔元件112与电路板140电连接。

磁性件150安装在电机输出轴顶端，电机轴转动后，形成旋转的磁场，作用到第一霍尔元件112，改变第一霍尔元件112内部电荷移动路径，产生电势差，基于电压的变化，分别计算出电机轴的旋转角度和方向，经过电路板140的进行信号处理和调节电路的综合处理，得到第一霍尔元件112输出增量方波脉冲。

实施例5：

如图1和图2所示，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征。

第二磁编码器组件120包括：第二霍尔元件122，其中，第二霍尔元件122设于电路板140相对于任一面的中心位置，第二霍尔元件122与电路板140电连接。

磁性件150安装在电机输出轴顶端，电机轴转动后，形成旋转的磁场，作用到第二霍尔元件122，改变第二霍尔元件122内部电荷移动路径，产生电势差，基于电压的变化，分别计算出电机轴的旋转角度和方向，经过电路板140的进行信号处理和调节电路的综合处理，得到第二霍尔元件122输出增量方波脉冲。

第一霍尔元件112和第二霍尔元件122组合使用，共用一个磁场，第一霍尔元件112和第二霍尔元件122的感应芯片放置在电路板正反面，结构紧凑，利于生产，降低生产成本。

第一霍尔元件112和第二霍尔元件122共用一个磁场，分别采集数据，分别通过转化电路对数据进行转化处理，分别输出给控制模块130，数据互不干扰。

实施例6：

如图1所示，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征。

电机200包括壳体端面，电路板140设置在电机200壳体端面上。

霍尔元件体积小，将霍尔元件设于电路板140正反面，再将电路板140设置于电机200壳体端面上，紧凑布置，使得电机控制装置100结构紧凑，有效减少装置体积。

实施例7：

如图1所示，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征。

电机控制装置100还包括：销钉，其中，电路板140上设置安装柱，电机200壳体端面上设有销钉孔，销钉穿过安装柱和销钉孔，以使得电路板安装于电机200的壳体端面上。

通过销钉进行安装，加工简单，只需要设置安装柱和销钉孔。

举例而言，也可以通过其他方式，将电路板140固定在电机200的壳体断面上，例如螺栓连接等。

实施例8：

如图1所示，除上述实施例的技术特征以外，本实施例进一步地包括了以下技术特征。

控制模块130包括：第一检测电路132、第二检测电路134、控制电路136和比较电路138，其中，第一检测电路132根据第一磁编码器组件110输出的第一增量方波脉冲，获取电机200的第一运行的速度和位置信息，第二检测电路134根据第二磁编码器组件120输出的第二增量方波脉冲，获取电机200的第二运行速度和位置信息，控制电路136根据第一运行的速度和位置信息或第二运行的速度和位置信息控制电机200运行，比较电路138获取第一运行速度和位置信息和第二运行速度和位置信息的差值，当差值大于阈值，判断发生故障。

第一检测电路132与第一磁编码器组件110电连接，对其输出信号进行检测，进而得到电机200的运行的速度和位置信息，第二检测电路134与第二磁编码器组件120电连接，对其输出信号进行检测，进而也得到电机200的运行的速度和位置信息，控制电路136与第一检测电路132或第二检测电路134电连接，控制电路136选择两个检测电路中的一个进行连接，控制电路136与电机200电连接，控制电机200运行，比较电路138与第一检测电路132和第二检测电路134电连接，比较两个检测电路中的速度和位置信息的差值，根据差值与阈值之间的关系，判断是否发生故障。其中，阈值可以根据实际情况的具体要求进行设定。

控制模块130可以控制电机运行，并且，通过比较第一磁编码器组件110和第二磁编码器组件120的数据，判断是否发生故障，提高了电机的安全性能，保护人员和设备处于安全状态，并且具有较高的可靠性。

实施例9：

如图3所示，本实施例提供了一种电机200，包括：电机本体210和包括本实用新型任一实施例的电机控制装置100，其中，电机控制装置100控制电机本体运行。

实施例10：

如图4所示，本实施例提供了一种自动引导车300，包括：车体310、电机本体210和如本实用新型任一实施例的电机控制装置100，其中，电机控制装置100控制电机本体运行，电机本体驱动自动引导车运行。

具体实施例

如图1、图2和图5所示，本实施例提供了一种电机控制系统，包括电机200和控制模块130，还包括第一磁编码器组件110和第二磁编码器组件120，第一磁编码器组件110和第二磁编码器组件120用于检测电机200的运行的速度和位置信息。

第一磁编码器组件110和第二磁编码器组件120分别采用一个霍尔元件，两个霍尔元件分别放置在电路板140正反面同一中心位置，磁铁安装在电机轴顶端，电机轴转动后，形成旋转的磁场，分别作用到电路板140的两个霍尔上，分别改变内部电荷移动路径，分别产生电势差，基于电压的变化，分别计算出电机轴的旋转角度和方向，分别经过电路板140的霍尔元件及相关信号处理和调节电路的综合处理，最终分别输出增量方波脉冲。

磁编码器包括安装在电机轴端部的磁性件150(磁铁)，且磁编码器还包括焊接两个霍尔元件的电路板140，电路板140固定至电机200的壳体上。其中，霍尔元件所在的电路板140上可设有安装柱，电机200壳体的端面上可设有销钉孔，可通过销钉穿过安装柱和销钉孔，将电路板140安装在电机200壳体的端面上。

第一霍尔元件112、磁性件150和电路板140组成第一磁编码器，第二霍尔元件122、磁性件150和电路板140组成第二磁编码器。

第一磁编码器、第二磁编码器和电机200均与控制模块130连接，且控制模块130根据第一磁编码器的检测结果控制电机200的运行状态，控制模块130根据第一磁编码器和第二磁编码器的检测结果判断电机控制系统是否正常工作。

本实施例提供的电机控制系统，包括两个能够检测电机200运行参数的速度和位置信息的磁编码器，并根据其中一个磁编码器的检测结果控制电机200的运行状态，同时，根据两个磁编码器的检测结果之间的比较，判断电机控制系统是否正常工作，举例而言，当两个磁编码器检测的运行参数的速度和位置信息之间的差值大于设定值时，则表明电机控制系统出现异常(如：其中一个磁编码器可能出现故障)，若当两个磁编码器检测的运行参数的速度和位置信息之间的差值不大于设定值时，则表明电机控制系统正常工作。

综上，本实用新型实施例的有益效果为：

1.通过两个磁编码器组件来检测控制电机200的运行，可靠性高，安全，降低由于电机控制用传感器编码器故障造成的风险。

2.两个霍尔元件组合使用，共用一个磁场，两个霍尔元件感应芯片放置在电路板正反面，结构紧凑，利于生产，降低生产成本。

3.两个磁编码器组件共用一个磁场，分别采集数据，分别通过内部转化电路对数据进行转化处理，分别输出给控制模块130，数据互不干扰。

4.相关技术采用单磁编码器和光电编码器组合的方案，单磁编码器和光电编码器组合的双编结构编码器厚度约30mm，体积较大，而且，双编结构编码器的机械结构安装调试繁琐，用时长，组装繁琐，不利于生产装配，同时，光电编码器对粉尘敏感，本实施例采用两个磁编码器组件，两个磁编码器组件的厚度约为10mm，进而使得电机长度减少20mm，因为自动引导车结构紧凑，所以通过电机长度的减少，使得自动引导车达到更佳的性能，两个磁编码器组件结构简单，安装便捷，易于调试，有利于生产装配，同时，磁编码器组件对粉尘不敏感，并且磁编码器组件对于环境温度要求低，能够适应于高温和低温，通过磁编码器组件上述特性，使得自动引导车的伺服电机的环境使用范围大大扩大。

在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电机控制装置(100)，其特征在于，包括：

第一磁编码器组件(110)，适于检测电机(200)运行的速度和位置信息；

第二磁编码器组件(120)，适于检测所述电机(200)运行的速度和位置信息；

控制模块(130)，适于控制所述电机(200)运行；

其中，所述第一磁编码器组件(110)、所述第二磁编码器组件(120)和所述电机(200)分别与所述控制模块(130)电连接。

2.根据权利要求1所述的电机控制装置(100)，其特征在于，还包括：

磁性件(150)；

其中，所述电机(200)包括输出轴，所述磁性件(150)安装于所述输出轴的顶端。

3.根据权利要求2所述的电机控制装置(100)，其特征在于，还包括：

电路板(140)；

其中，所述电路板(140)分别与所述第一磁编码器组件(110)和所述第二磁编码器组件(120)电连接。

4.根据权利要求3所述的电机控制装置(100)，其特征在于，所述第一磁编码器组件(110)包括：

第一霍尔元件(112)；

其中，所述第一霍尔元件(112)设于所述电路板(140)任一面的中心位置。

5.根据权利要求4所述的电机控制装置(100)，其特征在于，所述第二磁编码器组件(120)包括：

第二霍尔元件(122)；

其中，所述第二霍尔元件(122)设于所述电路板(140)相对于所述任一面的另一面的中心位置。

6.根据权利要求3所述的电机控制装置(100)，其特征在于，所述电机(200)包括：

壳体端面；

其中，所述电路板(140)设置在所述壳体端面上。

7.根据权利要求4所述的电机控制装置(100)，其特征在于，还包括：

销钉；

其中，所述电路板(140)上设置安装柱，所述电机(200)壳体端面上设有销钉孔，所述销钉穿过所述安装柱和所述销钉孔，以使得所述电路板安装于所述电机(200)的壳体端面上。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的电机控制装置(100)，其特征在于，所述控制模块(130)包括：

第一检测电路(132)；

第二检测电路(134)；

控制电路(136)；

比较电路(138)；

其中，所述第一检测电路(132)根据所述第一磁编码器组件(110)输出的第一增量方波脉冲，获取所述电机(200)第一运行的速度和位置信息，所述第二检测电路(134)根据所述第二磁编码器组件(120)输出的第二增量方波脉冲，获取所述电机(200)第二运行的速度和位置信息，所述控制电路(136)根据所述第一运行的速度和位置信息或第二运行的速度和位置信息控制所述电机(200)运行，所述比较电路(138)获取第一运行的速度和位置信息和第二运行的速度和位置信息的差值，当差值大于阈值，判断发生故障。

9.一种电机，其特征在于，包括：

电机本体；

如权利要求1至8中任一项所述的电机控制装置(100)；

其中，所述电机控制装置(100)控制所述电机本体运行。

10.一种自动引导车，其特征在于，包括：

车体；

电机本体；

如权利要求1至8中任一项所述的电机控制装置(100)；

其中，所述电机控制装置(100)控制所述电机本体运行，所述电机本体驱动所述自动引导车运行。

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