CN213279429U - 直线电机位置检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种直线电机位置检测装置，包括一用于实时检测电机动子位置信息的位置检测模块、一用于提取电机动子位移信号的信号提取检测模块和一位置多路复用模块，位置检测模块和信号提取检测模块均分别连接于位置多路复用模块，位置多路复用模块能够对接收到的电机动子位置信息及位移信号进行拼接合成处理、得到一电机位置合成信号，同时，位置多路复用模块还将所得电机位置合成信号传送给电机驱动器。该直线电机位置检测装置可有效实现对直线电机进行高速度、高精度、高可靠性的运行控制，大大拓展了直线电机的工业应用场合。

Description

直线电机位置检测装置

技术领域

本实用新型涉及电机控制技术领域，具体提供一种直线电机位置检测装置。

背景技术

传统的直线电机位置反馈操控主要是通过光栅、磁栅、容栅等传感器来实现的。但在现有技术中，上述电机位置传感器在工作时都需要配置传感器读数头，且读数头拖线等都需要安装在动子上，因此，现有这种电机位置传感器机构无法有效的适用于诸如：动子移出、定子模组化拼接出等需要无线反馈的特殊场合，因为在无线反馈技术中，如采用蓝牙或者wifi等无线通讯技术中，是无法兼容保证伺服控制的可靠性和高速度。因而，业界亟需发展一种能够保障直线电机高速、高精度、高可靠性运行的伺服无线位置控制系统。

有鉴于此，特提出本实用新型。

发明内容

为了克服上述缺陷，本实用新型提供了一种直线电机位置检测装置，可有效实现对直线电机进行高速度、高精度、高可靠性的运行控制，大大拓展了直线电机的工业应用场合。

本实用新型为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种直线电机位置检测装置，直线电机具有电机定子和活动安装于所述电机定子上的电机动子，该直线电机位置检测装置包括一用于实时检测所述电机动子位置信息的位置检测模块、一用于提取所述电机动子位移信号的信号提取检测模块和一位置多路复用模块，所述位置检测模块和所述信号提取检测模块均分别连接于所述位置多路复用模块，所述位置多路复用模块能够对接收到的电机动子位置信息及位移信号进行拼接合成处理、得到一电机位置合成信号，同时，所述位置多路复用模块还将所得电机位置合成信号传送给电机驱动器。

作为本实用新型的进一步改进，所述位置检测模块具有多个开关霍尔传感器，该多个开关霍尔传感器沿所述电机动子的直线移动方向并排安装于所述电机定子上，且当所述电机动子相对于所述电机定子作直线移动时，所述电机动子朝向所述电机定子的投影始终能覆盖住三个所述开关霍尔传感器；

所述信号提取检测模块具有多个三相位置传感器模块，该多个三相位置传感器模块沿所述电机动子的直线移动方向并排安装于所述电机定子上；

另外，该多个开关霍尔传感器还与该多个三相位置传感器模块工作配合，即当所述电机动子相对于所述电机定子作直线移动时，被所述电机动子覆盖住的三个所述开关霍尔传感器中的中间一个开关霍尔传感器作为确定哪一个所述三相位置传感器模块工作的判断基准，以此来实时检测所述电机动子的位置信息。

作为本实用新型的进一步改进，所述三相位置传感器模块的数量N满足关系式：N≥X/L，式中，X为所述电机定子长度，L为所述电机动子上的磁钢长度；

每一所述三相位置传感器模块的工作范围Y满足关系式：Y＝M*K，式中，M为整数，K为直线电机的极距。

作为本实用新型的进一步改进，每一所述三相位置传感器模块各具有一个三相双极霍尔传感器，且每一所述三相双极霍尔传感器中的三个霍尔彼此间隔120°电角度。

作为本实用新型的进一步改进，所述位置多路复用模块集成有信号处理模块A、信号处理模块B、复用器模块和信号传输模块，其中，所述信号处理模块A与所述信号提取检测模块相连接、并能够对接收到的电机动子位移信号进行调制滤波处理，所述信号处理模块B与所述位置检测模块相连接、并能够对接收到的电机动子位置信息进行信号转换处理，所述复用器模块分别与所述信号处理模块A和所述信号处理模块B相连接，并能够对接收到的所述电机动子位移信号及所述电机动子位置信息进行拼接合成处理、得到一电机位置合成信号，同时，所述复用器模块还与所述信号传输模块相连接，以实现通过所述信号传输模块将上述电机位置合成信号传送给所述电机驱动器。

作为本实用新型的进一步改进，所述位置多路复用模块亦安装于所述电机定子上。

作为本实用新型的进一步改进，所述信号处理模块A为多个，分别与多个所述三相位置传感器模块一一对应连接；

相应的，所述复用器模块具有多个输入接口A，且该多个输入接口A分别与多个所述信号处理模块A的输出端一一对应连接；

所述信号传输模块通过差分形式或者通讯协议形式将反馈信号传送给所述电机驱动器。

本实用新型的有益效果是：相较于现有技术，借由本实用新型所提供的直线电机位置检测装置，可行之有效的对直线电机进行无线控制，即可实现对直线电机进行高速度、高精度、高可靠性的低成本运行控制，从而可使直线电机广泛适用于半导体产业、数控机床、自动化装备等多种高速高精度工业应用场合。

附图说明

图1为本实用新型所述直线电机位置检测装置的结构原理示意图；

图2为本实用新型所述位置多路复用模块的工作原理方框示意图。

结合附图，作以下说明：

1—电机定子；2—电机动子；31—位置检测模块；310—开关霍尔传感器；32—信号提取检测模块；320—三相双极霍尔传感器；33—位置多路复用模块；330—信号处理模块A；331—信号处理模块B；332—复用器模块；333—信号传输模块。

具体实施方式

以下借由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技艺的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。于本说明书中所述的“A”、“B”等仅为便于叙述明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

实施例：

请参阅附图1所示，其为本实用新型所述直线电机位置检测装置的结构原理示意图。

直线电机具有电机定子1和活动安装于所述电机定子1上的电机动子2，本实用新型所述直线电机位置检测装置包括一用于实时检测所述电机动子位置信息的位置检测模块31、一用于提取所述电机动子位移信号的信号提取检测模块32和一位置多路复用模块33，所述位置检测模块31和所述信号提取检测模块32均分别连接于所述位置多路复用模块33，所述位置多路复用模块33能够对接收到的电机动子位置信息及位移信号进行拼接合成处理、得到一电机位置合成信号，同时，所述位置多路复用模块33还将所得电机位置合成信号传送给电机驱动器，所述电机驱动器借此电机位置合成信号来控制直线电机工作。

在本实施例中，优选的，所述位置检测模块31具有多个开关霍尔传感器310，该多个开关霍尔传感器310沿所述电机动子2的直线移动方向并排安装于所述电机定子1上，且当所述电机动子2相对于所述电机定子1作直线移动时，所述电机动子2朝向所述电机定子1的投影始终能覆盖住三个所述开关霍尔传感器310；

所述信号提取检测模块32具有多个三相位置传感器模块，该多个三相位置传感器模块沿所述电机动子2的直线移动方向并排安装于所述电机定子1上；

另外，该多个开关霍尔传感器310还与该多个三相位置传感器模块工作配合，即当所述电机动子2相对于所述电机定子1作直线移动时，被所述电机动子2覆盖住的三个所述开关霍尔传感器310中的中间一个开关霍尔传感器作为确定哪一个所述三相位置传感器模块工作的判断基准，以此来实时检测所述电机动子2的位置信息。

进一步优选的，所述三相位置传感器模块的数量N满足关系式：N≥X/L，式中，X为所述电机定子长度(所述电机定子的长度方向即为所述电机动子的直线移动方向)，L为所述电机动子上的磁钢长度；

每一所述三相位置传感器模块的工作范围Y满足关系式：Y＝M*K，式中，M为整数，K为直线电机的极距；即每一所述三相位置传感器模块的工作范围Y为直线电机极距K的整数倍。

进一步优选的，每一所述三相位置传感器模块各具有一个三相双极霍尔传感器320，且每一所述三相双极霍尔传感器320中的三个霍尔彼此间隔120°电角度。

在本实施例中，优选的，所述位置多路复用模块33集成有信号处理模块A330、信号处理模块B331、复用器模块332和信号传输模块333，其中，所述信号处理模块A330与所述信号提取检测模块32相连接、并能够对接收到的电机动子位移信号进行调制滤波处理，所述信号处理模块B331与所述位置检测模块31相连接、并能够对接收到的电机动子位置信息进行信号转换处理(如高低电平信号转换)，所述复用器模块332分别与所述信号处理模块A330和所述信号处理模块B331相连接，并能够对接收到的所述电机动子位移信号及所述电机动子位置信息进行拼接合成处理、得到一电机位置合成信号，同时，所述复用器模块332还与所述信号传输模块333相连接，以实现通过所述信号传输模块333将上述电机位置合成信号传送给所述电机驱动器。本实用新型所述位置多路复用模块的工作原理可参阅附图2所示。

另外补充：所述复用器模块332对接收到的所述电机动子位移信号及所述电机动子位置信息进行拼接合成处理的具体操控方法为：先根据所述位置检测模块31检测到的电机动子位置信息来判断出是哪一个所述三相位置传感器模块工作，然后再切换、并控制该三相位置传感器模块中的三相双极霍尔传感器320进行位置检测，即得到电机位置合成信号。

进一步优选的，所述位置多路复用模块33亦安装于所述电机定子1上。

进一步优选的，所述信号处理模块A330为多个，分别与多个所述三相位置传感器模块一一对应连接；

相应的，所述复用器模块332具有多个输入接口A，且该多个输入接口A分别与多个所述信号处理模块A330的输出端一一对应连接；因所述复用器模块的多个输入接口A与多个所述信号处理模块A一一对应，而多个所述信号处理模块A又与多个所述三相位置传感器模块一一对应，因此，所述复用器模块的输入接口A的数量也满足上述关系式N≥X/L；

所述信号传输模块333通过差分形式或者通讯协议形式将反馈信号传送给所述电机驱动器。

综上所述，相较于现有技术，借由本实用新型所提供的直线电机位置检测装置，可行之有效的对直线电机进行无线控制，即可实现对直线电机进行高速度、高精度、高可靠性的低成本运行控制，从而可使直线电机广泛适用于半导体产业、数控机床、自动化装备等多种高速高精度工业应用场合。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，但并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为在本实用新型的保护范围内。

Claims (7)

1.一种直线电机位置检测装置，直线电机具有电机定子(1)和活动安装于所述电机定子(1)上的电机动子(2)，其特征在于：该直线电机位置检测装置包括一用于实时检测所述电机动子位置信息的位置检测模块(31)、一用于提取所述电机动子位移信号的信号提取检测模块(32)和一位置多路复用模块(33)，所述位置检测模块(31)和所述信号提取检测模块(32)均分别连接于所述位置多路复用模块(33)，所述位置多路复用模块(33)能够对接收到的电机动子位置信息及位移信号进行拼接合成处理、得到一电机位置合成信号，同时，所述位置多路复用模块(33)还将所得电机位置合成信号传送给电机驱动器。

2.根据权利要求1所述的直线电机位置检测装置，其特征在于：所述位置检测模块(31)具有多个开关霍尔传感器(310)，该多个开关霍尔传感器(310)沿所述电机动子(2)的直线移动方向并排安装于所述电机定子(1)上，且当所述电机动子(2)相对于所述电机定子(1)作直线移动时，所述电机动子(2)朝向所述电机定子(1)的投影始终能覆盖住三个所述开关霍尔传感器(310)；

所述信号提取检测模块(32)具有多个三相位置传感器模块，该多个三相位置传感器模块沿所述电机动子(2)的直线移动方向并排安装于所述电机定子(1)上；

另外，该多个开关霍尔传感器(310)还与该多个三相位置传感器模块工作配合，即当所述电机动子(2)相对于所述电机定子(1)作直线移动时，被所述电机动子(2)覆盖住的三个所述开关霍尔传感器(310)中的中间一个开关霍尔传感器作为确定哪一个所述三相位置传感器模块工作的判断基准，以此来实时检测所述电机动子(2)的位置信息。

3.根据权利要求2所述的直线电机位置检测装置，其特征在于：所述三相位置传感器模块的数量N满足关系式：N≥X/L，式中，X为所述电机定子长度，L为所述电机动子上的磁钢长度；

每一所述三相位置传感器模块的工作范围Y满足关系式：Y＝M*K，式中，M为整数，K为直线电机的极距。

4.根据权利要求3所述的直线电机位置检测装置，其特征在于：每一所述三相位置传感器模块各具有一个三相双极霍尔传感器(320)，且每一所述三相双极霍尔传感器(320)中的三个霍尔彼此间隔120°电角度。

5.根据权利要求3所述的直线电机位置检测装置，其特征在于：所述位置多路复用模块(33)集成有信号处理模块A(330)、信号处理模块B(331)、复用器模块(332)和信号传输模块(333)，其中，所述信号处理模块A(330)与所述信号提取检测模块(32)相连接、并能够对接收到的电机动子位移信号进行调制滤波处理，所述信号处理模块B(331)与所述位置检测模块(31)相连接、并能够对接收到的电机动子位置信息进行信号转换处理，所述复用器模块(332)分别与所述信号处理模块A(330)和所述信号处理模块B(331)相连接，并能够对接收到的所述电机动子位移信号及所述电机动子位置信息进行拼接合成处理、得到一电机位置合成信号，同时，所述复用器模块(332)还与所述信号传输模块(333)相连接，以实现通过所述信号传输模块(333)将上述电机位置合成信号传送给所述电机驱动器。

6.根据权利要求5所述的直线电机位置检测装置，其特征在于：所述位置多路复用模块(33)亦安装于所述电机定子(1)上。

7.根据权利要求5所述的直线电机位置检测装置，其特征在于：所述信号处理模块A(330)为多个，分别与多个所述三相位置传感器模块一一对应连接；

相应的，所述复用器模块(332)具有多个输入接口A，且该多个输入接口A分别与多个所述信号处理模块A(330)的输出端一一对应连接；

所述信号传输模块(333)通过差分形式或者通讯协议形式将反馈信号传送给所述电机驱动器。

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