專利名稱：電動縫紉機的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及一種縫紉機，尤其是一種改進了驅(qū)動結(jié)構(gòu)的電動縫紉機。
背景技術(shù)：
工業(yè)用縫紉機一般采用電動機驅(qū)動，所用的電動機有異步電機、直流無刷電機和 交流伺服電機等。 目前的電動縫紉機基本采用單電機驅(qū)動，電動機通過皮帶或聯(lián)軸器與主軸連接驅(qū) 動主軸，主軸通過同步帶或者齒輪傳動軸等與底軸連接，帶動底軸轉(zhuǎn)動。 如圖1所示為一種典型的縫紉機結(jié)構(gòu)示意圖。主要驅(qū)動結(jié)構(gòu)包括主軸2、電動機通 過聯(lián)軸器帶動主軸2旋轉(zhuǎn)，主軸2通過同步帶4帶動底軸3旋轉(zhuǎn)，通過主軸2和底軸3帶動 其他的機構(gòu)運動，從而完成縫紉功能。 由于主軸2需通過同步帶4帶動底軸3旋轉(zhuǎn)，同步帶4的受力大、變形大，容易磨 損。主軸2、底軸3以及連接在主軸2和底軸3上的機構(gòu)連成一個整體，使縫紉機的振動大、 噪聲大，振動也會影響縫紉機的縫紉質(zhì)量。隨著縫紉機高速、高質(zhì)量的要求不斷提高，以及 環(huán)保的需要，振動和噪聲問題急需解決。 專利200810006028. 0、200810005210. 4和95108467. 4針對縫紉機的振動和噪聲 對縫紉機進行了改進，有一定的效果。然而，由于縫紉機本身結(jié)構(gòu)的限制，主軸2必然通過 傳動機構(gòu)帶動底軸3旋轉(zhuǎn)，使整個縫紉機耦合為一個整體，正是由于機構(gòu)耦合、關聯(lián)大，使 得縫紉機振動和噪聲大，這是縫紉機振動和噪聲的根源。 基于上述現(xiàn)有技術(shù)中電動式縫紉機存在的缺陷，有必要提供一種磨損更小，縫紉 質(zhì)量更高的縫紉機以滿足工業(yè)生產(chǎn)和生活的需要。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種電動縫紉機， 振動小、噪聲小、縫紉質(zhì)量更高。 為解決上述的技術(shù)問題，本實用新型提供一種電機縫紉機，包括機頭，在所述機頭 上包括主軸和底軸，還包括兩個分別驅(qū)動主軸和底軸的電動機及控制器，通過控制器控制 兩個電動機同步工作。 優(yōu)選地，在上述的電動縫紉機中，所述控制器也可為兩個，分別用于控制兩個電動
機工作，并且，所述兩個控制器通過數(shù)據(jù)線進行同步通訊。 優(yōu)選地，所述電機與用于控制其工作的控制器可為一體設置。 另外，在上述的電動縫紉集中，在每一電動機的軸上還包括位置檢測裝置，用于檢
測電機軸的位置，并將該位置信息傳送給相應的控制器，用于電機位置的精確控制。 優(yōu)選地，所述位置檢測裝置包括磁鋼環(huán)、導磁環(huán)和磁感應元件，其特征在于，所述
導磁環(huán)由兩段或多段同半徑、同圓心的弧段構(gòu)成，相鄰兩弧段留有縫隙，所述磁感應元件置
于該縫隙內(nèi)，當磁鋼環(huán)與導磁環(huán)發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運動時，所述磁感應元件將感測到的磁信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并將該電壓信號傳輸給相應的信號處理裝置。 優(yōu)選地，所述的導磁環(huán)由兩段同半徑、同圓心的弧段構(gòu)成，分別為1/4弧段和3/4 弧段，對應的磁感應元件為2個；或者，所述的導磁環(huán)由三段同半徑的弧段構(gòu)成，分別為1/3 弧段，對應的磁感應元件為3個；或者，所述的導磁環(huán)由四段同半徑的弧段構(gòu)成，分別為1/4 弧段，對應的磁感應元件為4個；或者，所述的導磁環(huán)由六段同半徑的弧段構(gòu)成，分別為1/6 弧段，對應的磁感應元件為6個。 優(yōu)選地，所述位置檢測裝置包括轉(zhuǎn)子和將轉(zhuǎn)子套在內(nèi)部的定子，所述轉(zhuǎn)子包括第 一磁鋼環(huán)、第二磁鋼環(huán)； 其中，所述第一磁鋼環(huán)和第二磁鋼環(huán)可以分別固定在一電機軸上； 在所述定子上，對應于第二磁鋼環(huán)，以第二磁鋼環(huán)的中心為圓心的同一圓周上設
有n (n = 0， 1， 2…n)個均勻分布的磁感應元件，所述第二磁鋼環(huán)的磁極磁化順序使得n個
磁感應元件輸出呈格雷碼形式，相鄰兩個輸出只有一位變化。 另外，在所述定子上，對應于第一磁鋼環(huán)，以第一磁鋼環(huán)的中心為圓心的同一圓周 上設有有m(m為2或3的整數(shù)倍)個呈一定角度分布的磁感應元件，所述第一磁鋼環(huán)的磁 極總對數(shù)與第二磁鋼環(huán)的磁極總數(shù)相等，并且相鄰兩極的極性相反； 當轉(zhuǎn)子相對于定子發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運動時，所述磁感應元件將感測到的磁信號轉(zhuǎn)變 為電壓信號，并將該電壓信號輸出給一信號處理裝置。 優(yōu)選地，在定子上對應于第一磁鋼環(huán)的相鄰兩個磁感應元件之間的夾角，當m為2 或4時，該夾角為90。 /g;當m為3時，該夾角為120° /g ;當m為6時，該夾角為60° /g， 其中，g為第二磁鋼環(huán)的磁極總數(shù)。 優(yōu)選地，所述位置檢測裝置也包括轉(zhuǎn)子和將轉(zhuǎn)子套在內(nèi)部的定子，所述轉(zhuǎn)子包括 第一磁鋼環(huán)、第二磁鋼環(huán)； 其中，所述第一磁鋼環(huán)和第二磁鋼環(huán)分別固定在電機軸上，所述第一磁鋼環(huán)被均 勻地磁化為N對磁極，N <= 2n(n = 0， 1，2…n)對磁極，并且相鄰兩極的極性相反；所述第 二磁鋼環(huán)的磁極總數(shù)為N，其磁序按照磁序算法確定； 優(yōu)選地，在所述定子上，對應于第一磁鋼環(huán)，以第一磁鋼環(huán)的中心為圓心的同一圓 周上設有m(m為2或3的整數(shù)倍)個呈一定角度分布的磁感應元件；對應于第二磁鋼環(huán)，以 第二磁鋼環(huán)的中心為圓心的同一圓周上設有n(n二0，l，2…n)個呈一定角度分布的磁感應 元件； 當所述轉(zhuǎn)子相對于定子發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運動時，所述磁感應元件將感測到的磁信號 轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，并將該電壓信號輸出給一信號處理裝置。 進一步，在定子上對應于第二磁鋼環(huán)的相鄰兩個磁感應元件之間的夾角為 360° /N。 更進一步地，在定子上對應于第一磁鋼環(huán)相鄰兩個磁感應元件之間的夾角，當m 為2或4時，每相鄰兩個磁感應元件之間的夾角為90° /N，當m為3時，每相鄰兩個磁感應 元件之間的夾角為120° /N ;當m為6時，每相鄰兩個磁感應元件之間的夾角為60° /N。 另外，所述位置檢測裝置還包括兩個內(nèi)置于定子內(nèi)表面、分別與第一磁鋼環(huán)、第一 磁鋼環(huán)對應的導磁環(huán)，每一所述導磁環(huán)是由多個同圓心、同半徑的弧段構(gòu)成，相鄰兩弧段留 有空隙，對應于兩個磁鋼環(huán)的磁感應元件分別設在該空隙內(nèi)。[0028] 在本實用新型中，在所述電動縫紉機中，所述的導磁環(huán)的弧段端部設有倒角。 優(yōu)選地，所述倒角為沿軸向或徑向或同時沿軸向、徑向切削而形成的倒角。 另外，在所述電動縫紉機中，所述控制器包括一控制模塊，該控制模塊包括第一、 二電機控制子模塊和同步控制子模塊； 優(yōu)選地，所述第一、二電機控制子模塊分別用于控制兩個電動機工作，所述同步信 號控制子模塊用于根據(jù)接收到的用戶的角度指令，計算使兩個電動機同步工作的用于發(fā)送 給第一或/和二電機控制子模塊的角度指令。 優(yōu)選地，所述第一、二電機控制子模塊分別包括數(shù)據(jù)處理單元、電機驅(qū)動單元和電 流傳感器，所述數(shù)據(jù)處理單元接收用戶輸入的指令信號或同步信號控制子模塊發(fā)送的指令 信息、電流傳感器采集的電機輸入電流信號和位置檢測模塊輸出的電機位置信號，經(jīng)過數(shù) 據(jù)處理，輸出控制信號給所述電機驅(qū)動單元，所述電機驅(qū)動單元根據(jù)所述的控制信號輸出 合適的電壓給電機，從而實現(xiàn)對電機的精確控制。 優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理單元包括機械環(huán)控制子單元、電流環(huán)控制子單元、P麗控制 信號產(chǎn)生子單元和信號處理子單元； 優(yōu)選地，所述傳感器信號處理子單元接收所述電流傳感器檢測到的電流信號，經(jīng) 過A/D采樣后輸出給所述的電流環(huán)控制子單元； 優(yōu)選地，所述機械環(huán)控制子單元根據(jù)接收用戶輸入的指令信號或同步信號計算子 模塊發(fā)送的指令信息和位置檢測模塊發(fā)送的電機軸的轉(zhuǎn)動角度，經(jīng)過運算得到電流指令， 并輸出給所述的電流環(huán)控制子單元； 所述電流環(huán)控制子單元根據(jù)接收到的電流指令和電流傳感器輸出的電流信號，經(jīng) 過運算得到三相電壓的占空比控制信號，并輸出給所述的P麗控制信號產(chǎn)生子單元； 所述P麗控制信號產(chǎn)生子單元根據(jù)接收到的三相電壓的占空比控制信號，生成具 有一定輸出順序的六路P麗信號，分別作用于電機驅(qū)動單元。 優(yōu)選地，在上述電動縫紉機中，所述電機驅(qū)動單元包括六個功率開關管，所述開關 管每兩個串聯(lián)成一組，三組并聯(lián)連接在直流供電線路之間，每一開關管的控制端受P麗控 制信號產(chǎn)生子單元輸出的P麗信號的控制，每一組中的兩個開關管分時導通。 優(yōu)選地，在上述信號處理單元中，所述信號處理子單元包括位置檢測模塊的信號 處理電路，用于根據(jù)所述位置檢測模塊的電壓信號得到電機軸的轉(zhuǎn)動角度，具體包括A/D 轉(zhuǎn)換電路，對位置檢測模塊中磁感應元件發(fā)送來的電壓信號進行A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn) 換為數(shù)字信號；合成電路，對位置檢測模塊發(fā)送來的經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的多個電壓信號進行取 舍，得到一基準信號D ;角度獲取電路，根據(jù)該基準信號D，在一角度存儲表中選擇一與其相 對的角度作為偏移角度e ;和存儲電路，用于存儲處理過程中的數(shù)據(jù)和角度存儲表。 優(yōu)選地，在A/D轉(zhuǎn)換電路和合成電路之間還包括溫度補償電路，用于消除溫度對 位置檢測裝置發(fā)送來的電壓信號的影響。所述溫度補償電路包括多個乘法器，每一所述乘 法器將經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的、位置檢測裝置發(fā)送來的一個電壓信號與輸出信號K相乘，將相乘后 的結(jié)果輸出給合成電路。如果位置檢測裝置發(fā)送來的一個電壓信號為2或3的倍數(shù)，則在 所述溫度補償模塊之前還包括一差動放大電路。 優(yōu)選地，在上述信號處理單元中還包括一系數(shù)矯正電路，其根據(jù)合成模塊的輸出 進行運算，得到一輸出信號K。[0042] 另外，在上述信號處理單元中，所述信號處理子單元也包括位置檢測模塊的信號 處理電路，用于根據(jù)所述位置檢測模塊的電壓信號得到電機軸的轉(zhuǎn)動角度，具體包括A/D 轉(zhuǎn)換電路，對位置檢測裝置發(fā)送來的電壓信號進行A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號； 相對偏移角度9 i計算電路，用于計算位置檢測裝置中對應于第一磁鋼環(huán)的磁感應元件發(fā) 送來的第一電壓信號在所處信號周期內(nèi)的相對偏移量91;絕對偏移量92計算電路，根據(jù) 位置檢測裝置中對應于第二磁鋼環(huán)的磁感應元件發(fā)送來的第二電壓信號，通過計算來確定 第一電壓信號所處的信號周期首位置的絕對偏移量e 2 ;角度合成及輸出電路，用于將上述 相對偏移量ejp絕對偏移量92相加，合成所述第一電壓信號所代表的在該時刻的旋轉(zhuǎn)角
度e ;存儲電路，用于存儲處理過程中的數(shù)據(jù)。 優(yōu)選地，在信號處理模塊中，還包括信號放大模塊，用于在A/D轉(zhuǎn)換模塊進行A/D 轉(zhuǎn)換之前，對來自于位置檢測裝置的電壓信號進行放大。 優(yōu)選地，所述絕對偏移量9 2計算電路包括第二合成單元和第二角度獲取子單元， 所述第二合成單元用于對對應于第二磁鋼環(huán)的位置檢測裝置發(fā)送來的第二電壓信號進行 譯碼，得到一信號E ;所述第二角度獲取子單元根據(jù)該信號E在第二角度存儲表中選擇一與
其相對的角度作為第一電壓信號所處的信號周期首位置的絕對偏移量e 2。 本申請的優(yōu)點 1.振動小、噪聲小?？p紉機采用雙電機驅(qū)動，主軸和底軸分別用一個電機驅(qū)動，并 且兩個電機始終保持同步運行，這樣降低了縫紉機的機構(gòu)耦合，將縫紉機分為上下兩部分， 主軸和底軸不再靠同步帶等的傳動保持同步旋轉(zhuǎn)，而是通過控制器，控制兩臺電機保持同 步運行，從而使主軸和底軸同步旋轉(zhuǎn)。這樣，主軸以及主軸上連接的機構(gòu)為一個獨立的部 分，底軸以及底軸上連接的機構(gòu)為一個獨立的部分，兩部分之間沒有動力傳動，主軸和底軸 的振動不會相互影響，降低了振動和噪聲。 2.連接主軸和底軸的同步帶等傳動部件受力小、變形小，不易磨損。同步帶不再起 主軸和底軸間動力傳遞的作用，因此受力小、變形小，不易磨損。保留同步帶的原因是在縫 紉的時候，有時候需要手動轉(zhuǎn)動主軸使縫紉機工作，因此需要保留同步帶，但只有在手動時 才會起到傳遞力的作用。 3.縫紉質(zhì)量高?，F(xiàn)有縫紉機主軸和底軸動力傳動部件存在變形，同時振動較大，影 響縫紉質(zhì)量。本專利主軸和底軸分別通過兩臺電機帶動，始終保持同步運行，同時振動小，
縫紉質(zhì)量高。 4.故障率低。由于振動小，同步帶等傳動部件不易磨損，因此故障率低。

圖1為一種典型的縫紉機機頭的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本實用新型中第一實施例的電動縫紉機機頭的總體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本實用新型中第一實施例的電動縫紉機的伺服控制框圖； 圖4為本實用新型中第二實施例的電動縫紉機機頭的總體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本實用新型中第三實施例的電動縫紉機的機頭總體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本實用新型中第三實施例的電動縫紉機的伺服控制框圖； 圖7為本實用新型一種位置檢測裝置的的立體分解圖；[0057] 圖8為本實用新型一種位置 圖9A-圖9D為本實用新型-[0059] 圖10為本實用新型位置檢鄰 圖11為本實用新型位置檢鄰 圖12為本實用新型位置檢鄰 圖13為本實用新型位置檢鄰 圖14為本實用新型位置檢鄰 圖15為本實用新型位置檢鄰 圖16為本實用新型位置檢鄰 圖17為本實用新型位置檢3 件時得到的編碼； 圖18為本實用新型位置檢3 件時第二磁鋼環(huán)的充磁順序； 圖19為本實用新型位置檢3 應2個磁感應元件的布置圖； 圖20為本實用新型位置檢鄰 圖21為本實用新型位置檢鄰 圖22為本實用新型位置檢3 件的位置關系圖； 圖23為本實用新型位置檢3
檢測裝置的安裝于軸上的立體圖； -種位置檢測裝置的導磁環(huán)的倒角設計圖； !U裝置實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖； !U裝置實施例1的信號處理裝置的框圖； !U裝置實施例2的位置檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖； !U裝置實施例2的信號處理裝置的框圖； !U裝置實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖； !U裝置實施例3的信號處理裝置的框圖； !U裝置實施例4和實施例5的立體結(jié)構(gòu)分解圖； 卯裝置實施例4對應于第二磁鋼環(huán)設有3個磁感應元
卯裝置實施例4對應于第二磁鋼環(huán)設有3個磁感應元
卯裝置實施例4的第一磁鋼環(huán)均勻磁化為6對極時對
!U裝置實施例4的信號處理裝置的電路框!U裝置實施例4的另一種結(jié)構(gòu)的立體分解卯裝置實施例5的第一磁鋼環(huán)充磁磁序及與磁感應元
J裝置實施例5中第二磁鋼環(huán)的充磁磁序的算法流禾
'王 圖24為本實用新型位置檢《 件的位置關系圖； 圖25為本實用新型位置檢《 磁環(huán)、定子的分布圖。
J裝置實施例5的第二磁鋼環(huán)充磁磁序及與磁感應元
J裝置實施例5對應于第二磁鋼環(huán)的磁感應元件與導
具體實施方式
下面參照附圖詳細說明本實用新型的實施例。
實施例一 參照圖2為本實用新型中第一實施例的電動縫紉機的總體結(jié)構(gòu)示意圖，所述電動 縫紉機與現(xiàn)有縫紉機一樣，有主軸2、底軸3，主軸2與底軸3之間通過同步帶4等傳動部件 連接，伺服電機9a通過聯(lián)軸器6a與主軸2相連。與現(xiàn)有電機不一樣的地方在于，底軸3由 一個伺服電機9b驅(qū)動，伺服電機9b通過聯(lián)軸器6b與底軸3相連，這樣構(gòu)成了雙電機縫紉 機。伺服電機9a與伺服控制器lla之間能過線纜12a連接，該線纜包括三相動力線和位置 檢測模塊的信號線，由伺服控制器1 la控制伺服電機9a的運行。伺服電機9b與伺服控制器 lib之間通過線纜12b連接，該線纜包括三相動力線和編碼器信號線，由伺服控制器lib控 制伺服電機9b的運行。伺服控制器lla和伺服控制器llb之間通過數(shù)據(jù)線13連接，用于 通訊，保持兩者之間的同步，使伺服電機9a和伺服電機9b始終保持同步運行。在本實用新 型中，同步帶4不再起從主軸2到底軸3的動力傳遞的作用，只是隨著主軸2和底軸3的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動，保留同步帶的原因是在縫紉的時候，有時候需要手動轉(zhuǎn)動主軸2使縫紉機工作。[0078] 如圖3所示為本實施例一的伺服控制框圖。雙電機縫紉機包含兩個交流伺服系統(tǒng)，兩個交流伺服系統(tǒng)的伺服控制器之間通過數(shù)據(jù)線連接，用于數(shù)據(jù)通訊。交流伺服系統(tǒng)由伺服控制器、交流伺服電機和位置檢測裝置組成。伺服控制器lla接收設定指令，根據(jù)設定指令得到角度指令l，作為伺服控制器lla機械環(huán)的輸入，同時伺服控制器lla根據(jù)角度指令1，計算出角度指令2，并將該角度指令2通過數(shù)據(jù)線傳遞給伺服控制器llb，作為伺服控制器llb機械環(huán)的輸入。 其中，角度指令1和角度指令2都是由伺服控制器lla給出，保證了兩個交流伺服控制器角度指令同步，伺服控制器lla需要由角度指令l和同步帶的傳動比進行計算，以計算出主軸2與底軸3同步轉(zhuǎn)動需要的角度指令2。 然后交流伺服控制器lla， lib分別對兩個交流伺服電機進行位置控制，控制精度高，響應快，從而實現(xiàn)雙電機縫紉機同步控制。 在具體實施時，每一伺服控制器中的控制模塊實施為一MCU，其中，該MCU的內(nèi)部有CPU、A/D轉(zhuǎn)換模塊、同步通訊口和P麗信號產(chǎn)生模塊等，A/D轉(zhuǎn)換模塊將電流傳感器輸入到MCU的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，從而得到電流反饋。在第一個系統(tǒng)中，位置檢測模塊將交流伺服電機角度位置信息通過同步口通訊傳遞給MCU。伺服控制器接收輸入的角度指令，將其作為機械環(huán)的輸入。MCU中的CPU根據(jù)電流反饋和角度反饋運行控制程序?？刂瞥绦蛑饕瑱C械環(huán)和電流環(huán)，機械環(huán)根據(jù)角度指令和角度反饋，計算出電流指令，電流環(huán)根據(jù)電流指令和電流反饋，計算出三相電壓占空比。P麗信號產(chǎn)生模塊根據(jù)三相電壓占空比，產(chǎn)生P麗信號，傳遞給IPM。 IPM根據(jù)P麗信號，產(chǎn)生三相電壓給交流伺服電機。CPU在根據(jù)電流反饋和角度反饋運行控制程序時，根據(jù)第一角度指令和主軸與底軸之間的傳動比計算第二角度指令，并將其發(fā)送給第二個系統(tǒng)中的伺服控制器。 在第二個系統(tǒng)中，伺服控制器接收第一個系統(tǒng)中的伺服控制器發(fā)送來的第二角度指令，由MCU中的CPU根據(jù)電流反饋和角度反饋運行控制程序。由于第二個系統(tǒng)中伺服控制器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與第一個系統(tǒng)中的伺服控制器相同，在此不再重說明。[0083] 實施例二 參見圖4為本實用新型第二實施例的電動縫紉機的總體結(jié)構(gòu)示意圖，在本實施例中，大部分結(jié)構(gòu)與實施例一相同，相同的結(jié)構(gòu)在此不再贅述。不同的是，伺服電機與用于控制其工作的伺服控制器一體化設置，通過一體化設置，縮短了位置檢測裝置信號的傳輸路徑，降低了信號干擾，因此，提高了控制的可靠性?；诒緦嵤├奈恢脵z測裝置的信號處理方法與實施例一的方法相同。[0085] 實施例三 參見圖5為本實用新型第三實施例的電動縫紉機的總體結(jié)構(gòu)示意圖，在本實施例中，大部分結(jié)構(gòu)與實施例一相同，相同的結(jié)構(gòu)在此不再贅述。不同的是，本實施例中使用單控制器操控兩臺伺服電機。 參見圖6為本實用新型中第三實施例的電動縫紉機的伺服控制框圖。在該控制器內(nèi)包括MCU和兩個IPM (智能功率模塊)，在MCU的內(nèi)部有兩個電機運行控制模塊，分別為機械環(huán)、電流環(huán)和P麗信號產(chǎn)生模塊。MCU根據(jù)反饋的電流和角度信號，運行控制程序，產(chǎn)生兩組P麗信號，分別控制兩個IPM。兩個IPM將分別將三相電壓加給兩個交流伺服電機，從而實現(xiàn)對兩個交流伺服電機的同步控制。 其中，根據(jù)角度指令1計算角度指令2的方法與實施例一相同。 在上述三個實施例中，位置檢測裝置直接輸出電機的角度信號，因此，伺服控制器
通過同步口接收該角度信號即可，在本實用新型中，位置檢測裝置也可以只輸出電壓信號，
對該電壓信號的處理可以由伺服控制器中的MCU來完成，根據(jù)本實用新型以上的三種實施
例，通過以下詳細描述本實用新型的位置檢測裝置及其信號處理裝置與方法。 圖7是表示本實用新型的一種位置檢測裝置的立體結(jié)構(gòu)分解圖。如圖7所示，本
實用新型的位置檢測裝置由磁感應元件板102、磁鋼環(huán)103、導磁環(huán)104、骨架105組成；磁
感應元件板102由PCB板和磁感應元件106組成，，磁感應元件板102上還裝有接插件108。 磁鋼環(huán)103裝在軸107上，導磁環(huán)104固定在骨架105上，骨架105固定在電機的
合適位置。當軸107轉(zhuǎn)動時，磁鋼環(huán)103轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生正弦磁場，而導磁環(huán)104起聚磁作用，磁
鋼環(huán)103產(chǎn)生的磁通通過導磁環(huán)104。 PCB板上固定的磁感應元件106把通過導磁環(huán)104
的磁場轉(zhuǎn)換成電壓信號并輸出，該電壓信號直接進入主控板芯片。由主控板上芯片對電壓
信號進行處理，最后得到位角位移。 其中，在制作所述的位置檢測裝置時，導磁環(huán)104設置在骨架成型模具上，在所述骨架一體成型時與骨架105固定在一起。 圖8是本實用新型的位置檢測裝置安裝于軸上的總體的立體圖。導磁環(huán)104安裝于骨架105上，磁鋼環(huán)103安裝軸107上，導磁環(huán)104與磁鋼環(huán)103可以相對轉(zhuǎn)動。本實用新型通過合理安排各部件的布局，可以減少位置檢測裝置的尺寸。 圖9A到圖9D以由l/4弧段和3/4弧段構(gòu)成的導磁環(huán)為例，圖示了本實用新型的導磁環(huán)的倒角設計。如圖9A到圖9D所示，導磁環(huán)由兩段或多段同半徑、同圓心的弧段構(gòu)成，圖9A所示的導磁環(huán)沒有設計倒角，圖9B到圖9D所示的弧段端部設有倒角，所述倒角為沿軸向(圖9B)或徑向(圖9C)或同時沿軸向、徑向(圖9D)切削而形成的倒角，151、154表示軸向切面，152、153表示徑向切面。相鄰兩弧段間留有縫隙，磁感應元件置于該縫隙內(nèi)，當磁鋼環(huán)與導磁環(huán)發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運動時，所述磁感應元件將感測到的磁信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并將該電壓信號傳輸給相應的控制器。 根據(jù)磁密公式5 = |可以知道，當小 一定時候，可以通過減少S，增加B。 因為永磁體產(chǎn)生的磁通是一定的，在導磁環(huán)中S較大，所以B比較小，因此可以減少因為磁場交變而導致的發(fā)熱。而通過減少導磁環(huán)端部面積能夠增大端部的磁場強度，使得磁感應元件的輸出信號增強。這樣的信號拾取結(jié)構(gòu)制造工藝簡單，拾取的信號噪聲小，生產(chǎn)成本低，可靠性高，而且尺寸小。 以下通過實施例詳細描述本實用新型的位置檢測裝置及其信號處理裝置與方法。[0098] 位置檢測裝置的實施例1 : 根據(jù)本位置檢測裝置的第一實施例，提供了設有兩個磁感應元件的位置檢測裝置。 圖IO是本實用新型位置檢測裝置第1實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖IO所示，導磁環(huán)由兩段同半徑的弧段構(gòu)成，分別為1/4弧段111和3/4弧段112，位置A和B相距角度為90° ，并開有狹縫，分別以109和110表示的兩個磁感應元件Hla、 H2a放置于A和B處的狹縫中，采用此結(jié)構(gòu)有利于減少磁場泄露，提高磁感應元件感應的磁通量，并且由于磁表面感應的磁通是磁場的積分，因此有利用降低信號噪聲以和信號中的高次諧波。在電機軸上，由兩段同半徑的弧段111、112構(gòu)成的導磁環(huán)與磁鋼環(huán)113同心安裝。 圖11是本實用新型第一實施例的信號處理裝置的框圖，磁感應元件Hh和H^的輸出信號接MCU的內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器模擬輸入口 ，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到輸出信號接乘法器20a、21a，系數(shù)矯正器5a的輸出信號K接乘法器20a、21a的輸入端，乘法器20a、21a的輸出信號接合成器3a的輸入端，合成器3a輸出信號D和R，系數(shù)矯正器5a接收合成器3a輸出的信號D和R，通過運算得到信號K，通過使磁感應元件Hla和H2a的信號與該信號K進行相乘，以此來進行溫度補償，消除溫度對信號的影響。存儲器40a中存儲有一角度存儲表，MCU根據(jù)信號D在角度存儲表中選擇與其相對的角度作為偏移角度9 。[0102] ^靴測鵬白嫂翻2 根據(jù)本實用新型位置檢測裝置的實施例2，提供了設有四個磁感應元件的位置檢測裝置。 圖12是本實用新型位置檢測裝置的實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖12所示，導磁環(huán)由四段同半徑的1/4弧段118、 119、 120和121構(gòu)成，A， B， C， D四個位置角度依次相隔為90° ，并且都有一狹縫。分別以H4、115、116和117表示的4個磁感應元件H化、H2b、H3b、H4b分別放置于狹縫A、B、C和D處，采用此結(jié)構(gòu)有利于減少磁場泄露，提高磁感應元件感應的磁通量，并且由于磁表面感應的磁通是磁場的積分，因此有利用降低信號噪聲以和信號中的高次諧波。四段同半徑的1/4弧段118、 119、 120和121構(gòu)成的導磁環(huán)和磁鋼環(huán)122同心安裝。 圖13是本實用新型第二實施例的信號處理裝置的框圖。 信號處理裝置與處理方法與實施例1相類似，不同在于，由于本實施例2中有4個互成90度的磁感應元件，因此，在信號處理裝置上增加了減法器，即數(shù)字差分模塊，通過該減法器模塊抑制溫度和零點漂移，以此來提高數(shù)據(jù)精度，最終輸出給合成器的信號仍為2個，處理過程及方法與實施例l相同。因此，在此不再贅述。[0107] 位置檢測裝置的實施例3 根據(jù)本位置檢測裝置的實施例3，提供了設有三個磁感應元件的位置檢測裝置。[0109] 圖14是本實用新型第三實施例的位置檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖14所示，導磁環(huán)由三段同半徑的1/3弧段126、 127和128構(gòu)成，A， B， C三個位置依次相距120° ，并且開有一狹縫，分別以123、 124和125表示的3個傳感器Hk、H^、H3。分別放置狹縫處，采用此結(jié)構(gòu)有利于減少磁場泄露，提高傳感器感應的磁通量，并且由于傳感器表面感應的磁通是磁場的積分，因此有利用降低信號噪聲以和信號中的高次諧波。三段同半徑的1/3弧段126、127和128構(gòu)成的導磁環(huán)和磁鋼環(huán)129同心安裝。[0110] 圖15是本實用新型第三實施例的信號處理裝置的框圖。 與實施例1不同的是，磁感應元件有三個，輸出給合成器的信號為三個，合成器在處理信號時與實施例1不同，其余與實施例1相同。在這里，僅說明合成器如何處理信號。[0112] 在本實施例中，對信號的處理，即合成器3c對信號的處理原則是先判斷三個信號的符合位，并比較符合位相同的信號的數(shù)值的大小，數(shù)值小的用于輸出的信號D，信號D的結(jié)構(gòu)為{第一個信號的符合位，第二個信號的符合位，第三個信號的符合位，較小數(shù)值的信號的數(shù)值位K以本實施例為例 約定 當數(shù)據(jù)X為有符號數(shù)時，數(shù)據(jù)X的第0位(二進制左起第1位)為符號位，XJ)=1表示數(shù)據(jù)X為負，X_0 = 0表示數(shù)據(jù)X為正。 X_D表示數(shù)據(jù)X的數(shù)值位(數(shù)據(jù)的絕對值)，即去除符號位剩下數(shù)據(jù)位。 如果{A_0 ;B_0 ;C_0} = 010并且A_D >= C—D D = {A—0 ;B_0 ;C_0 ;C_D} 如果{A—0 ;B_0 ;C_0} = 010并且A_D < C_D D = (A一O ;B—0 ;C_0 ;A—D} 如果{A—0 ;B_0 ;C_0} = 101并且A—D >= C—D D =仏一O ;B_0 ;C_0 ;C_D} 如果{A_0 ;B_0 ;C_0} = 101并且A_D < C_D D = {A—0 ;B_0 ;C_0 ;A_D} 如果{A—0 ;B_0 ;C_0} =011并且B_D >= C一D D =仏一O ;B_0 ;C_0 ;C—D} 如果{A—0 ;B_0 ;C_0} = Oil并且B_D < C—D D = {A—0 ;B_0 ;C_0 ;B_D} 如果{A—0 ;B_0 ;C_0} = 100并且B_D >= C一D D = (A一O ;B_0 ;C_0 ;C_D} 如果{A—0 ;B—0 ;C_0} = 100并且B_D < C—D D =仏一O ;B_0 ;C_0 ;B—D} 如果{A—0 ;B_0 ;C_0} = 001并且B_D >= A一D D = {A—0 ;B_0 ;C_0 ;A_D} 如果{A—0 ;B_0 ;C_0} = 001并且B_D < A_D D = (A一O ;B—0 ;C_0 ;B—D} 如果仏—0 ;B—0 ;C_0} = 110并且B_D 〉= A一D D = {A—0 ;B_0 ;C_0 ;A—D} 如果{A_0 ;B_0 ;C_0} = 110并且B_D < A_D <formula>formula see original document page 14</formula><formula>formula see original document page 14</formula> <formula>formula see original document page 14</formula> <formula>formula see original document page 14</formula> 位置柃測裝置實施例4 參照附圖，圖16是本實用新型的位置檢測裝置實施例4的立體結(jié)構(gòu)分解圖。該位置檢測裝置包括轉(zhuǎn)子和將轉(zhuǎn)子套在內(nèi)部的定子，轉(zhuǎn)子包括第一磁鋼環(huán)201a和第二磁鋼環(huán)201b以及第一導磁環(huán)205a和第二導磁環(huán)205b，第一磁鋼環(huán)201a和第二磁鋼環(huán)201b分別固定在電機軸200上，其中定子為支架203。[0145] 如圖16，第一導磁環(huán)205a和第二導磁環(huán)205b分別由多個同圓心、同半徑的弧段構(gòu)成，相鄰兩個弧段之間留有空隙，對應于兩個磁鋼環(huán)的磁感應元件204分別設在該空隙內(nèi)。[0146] 對應于第二磁鋼環(huán)201b，以第二磁鋼環(huán)201b的中心為圓心的同一圓周上設有n(n=1，2…n)個均勻分布的磁感應元件，第二磁鋼環(huán)的磁極磁化順序使得n個磁感應原件輸出呈格雷碼形式。磁極的極性為格雷碼的首位為"0"對應于"N/S"極，首位為"1"對應于"S/N"極。 第一磁鋼環(huán)201a均勻的磁化為g(g的取值等于第二磁鋼環(huán)中的磁極總數(shù))對極(N極和S極交替排列)，當?shù)诙配摥h(huán)中的磁極總數(shù)為6時，第一磁鋼環(huán)201a的極對數(shù)為6對。以第一磁鋼環(huán)201a的中心為圓心的同一圓周上，設置有m個磁感應元件，如2個，當轉(zhuǎn)子相對于定子發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運動時，所述磁感應元件將感測到的磁信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘枺⒃撾妷盒盘栞敵鼋o一信號處理裝置。 定義第一磁鋼環(huán)中相鄰一對"N-S"為一個信號周期，因此，任一"N-S"對應的機械角度為36(T /g(g為"N-S"個數(shù))，假定轉(zhuǎn)子在t時刻旋轉(zhuǎn)角度e位于第nth信號周期內(nèi)，則此時刻角位移9可認為由兩部分構(gòu)成l.在第nth信號周期內(nèi)的相對偏移量，磁感應元件&和H2感應第一磁鋼環(huán)的磁場來確定在此"N-S"信號周期內(nèi)的偏移量9工(值大于0小于360° /g) ;2.第nth信號周期首位置的絕對偏移量92，用傳感器感應第二磁鋼環(huán)的磁場來確定此時轉(zhuǎn)子究竟是處于哪一個"N-S"來得到e 2。 基于該位置檢測裝置及原理的信號處理裝置包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、相對偏移量9工
計算模塊、絕對偏移量e 2計算模塊和存儲模塊。其信號處理流程如圖8-11所示，對位置檢
測裝置中第一磁鋼環(huán)和第二磁鋼環(huán)發(fā)送來的電壓信號進行A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；由相對偏移量9 i計算模塊對位置檢測裝置發(fā)送來的對應于第一磁鋼環(huán)的第一電
壓信號進行角度e i求解，計算對應于第一磁鋼環(huán)的信號在所處信號周期內(nèi)的相對偏移量e i ;由絕對偏移量e 2計算模塊對位置檢測裝置發(fā)送來的對應于第二磁鋼環(huán)的第一電壓信
號進行角度92求解，來確定第一電壓信號所處的信號周期首位置的絕對偏移量92;通過
角度合成及輸出模塊，如加法器用于將上述相對偏移量e工和絕對偏移量92相加，合成所述第一電壓信號所代表的在該時刻的旋轉(zhuǎn)角度e 。上述方案是電壓信號非常好的情況下的方案，但是，如果信號不好，則可以在前述方案的基礎上增加的信號放大模塊，具體如放大
器，用于在A/D轉(zhuǎn)換模塊進行A/D轉(zhuǎn)換之前，對來自于位置檢測裝置的電壓信號進行放大。
再有，在進行角度e i求解之前，還包括溫度補償?shù)倪^程，溫度補償?shù)木唧w過程為，先進行系
數(shù)矯正，而后再將A/D轉(zhuǎn)換器輸出的信號與系數(shù)矯正的輸出通過乘法器進行相乘的具體方
式來進行溫度補償。當然，溫度補償?shù)木唧w方式還有很多種，在此就不一一介紹。
相對偏移量e工計算模塊包括信號合成單元、第一角度獲取單元和溫度補償單元，
信號合成單元對不同位置檢測裝置發(fā)送來的經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的電壓信號進行處理，得到一基準信號D ;所述第一角度獲取單元根據(jù)該基準信號D，在第一標準角度表中選擇一與其相對的角度作為偏移角度9 i ;其中，在得到基準信號D之前，先對輸入給信號合成單元的信號由溫度補償單元進行溫度補償，再將溫度補償后的信號進行處理得到信號D。這里所述的處
理將在后面詳細說明。絕對偏移量e 2計算模塊包括第二合成器和所述第二角度獲取單元，
用于對對應于第二磁鋼環(huán)的位置檢測裝置發(fā)送來的第二電壓信號進行合成，得到軸轉(zhuǎn)過信
號周期數(shù)，從而確定第一電壓信號所處的信號周期首位置的絕對偏移量e 2，具體實現(xiàn)方式是所述第二合成器對對應于第二磁鋼環(huán)的位置檢測裝置發(fā)送來的第二電壓信號進行合成， 得到一信號E ;所述第二角度獲取單元根據(jù)該信號E在第二標準角度表中選擇一與其相對 的角度作為第一電壓信號所處的信號周期首位置的絕對偏移量e 2。 在實施例4中，對應于第二磁鋼環(huán)設有3磁感應元件，對應于第一磁鋼環(huán)設有2磁 感應元件。 由于第二磁鋼環(huán)的磁極磁化順序使得n個磁感應原件輸出呈格雷碼形式。磁極的 極性為格雷碼的首位為"0"對應于"N/S"極，首位為"1"對應于"S/N"極。因此，在本實施 例中，由于n為3時，得到如圖17所示的編碼，得到6個碼，即得到6個極，充磁順序如圖18 所示，各磁感應元件均布周圍進行讀數(shù)。 由于第二磁鋼環(huán)的磁極總數(shù)為6，因此，第一磁鋼環(huán)被均勻的磁化為6對極，其與2 個磁感應元件的布置圖及磁序如圖19所示。 圖20示出了本實施例中對應于第一磁鋼環(huán)設有2個磁感應元件、第二磁鋼環(huán)設 有3個磁感應元件時信號處理裝置的電路框圖。傳感器lja和1—2a的輸出信號接放大器 2_la、2_2a進行放大，然后接A/D轉(zhuǎn)換器3_la、3_2a，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到輸出信號接乘法器 4_la、5_la，系數(shù)矯正器10_la輸出信號接乘法器4_la、5_la的輸入端，乘法器4_la、5_la 的輸出信號A、 B接第一合成器6_la的輸入端，第一合成器6_la對信號A、 B進行處理，得 到信號D、 R，根據(jù)信號D從存儲器8_la中存儲的標準角度表中選擇一與其相對的角度作 為偏移角度^。其中，第一合成器6ja的輸出信號R輸送給系數(shù)矯正器10Ja，系數(shù)矯正 器10_la根據(jù)信號R和從存儲器9_la中查表得到信號R。得到信號K，該信號K作為乘法器 4_la、5_la的另一輸入端，與從放大器2_la、2_2a輸出的信號Cl、 C2分雖相乘得到信號A、 B作為第一合成器6_la的輸入。 傳感器l_3a、l_4a、 l_na的輸出信號分別接放大器2_3a、2_4a、 2_na進行 放大，然后接A/D轉(zhuǎn)換器3_3a、3_4a、 . . . 3_na進行模數(shù)轉(zhuǎn)換后通過第二合成器7_la進行 合成，得到一信號E ;根據(jù)該信號E在存儲器ll_la中的第二標準角度表中選擇一與其相對 的角度作為第一電壓信號所處的信號周期首位置的絕對偏移量92， 9i和92通過加法器 12ja得到測量的絕對角位移輸出e。 其中，第二合成器7_la的功能是，通過對傳感器l_3a、l_4a、 . . . l_na的信號進行 合成，得到此時刻轉(zhuǎn)子處于哪一個"N-S"信號周期內(nèi)。 第二合成器7_la的處理是當數(shù)據(jù)X為有符號數(shù)時，數(shù)據(jù)X的第0位(二進制左 起第1位)為符號位，X_0 = 1表示數(shù)據(jù)X為負，X_0 = 0表示數(shù)據(jù)X為正。也即當感應的 磁場為N時，輸出為X_0 = O，否則為X_0 = 1。 則對于本實施例，E = {C3_0 ;C4_0 ;Cn_0}。 其中，第一合成器6ja對信號的處理是比較兩個信號的數(shù)值的大小，數(shù)值小的 用于輸出的信號D，信號D的結(jié)構(gòu)為{第一個信號的符合位，第二個信號的符合位，較小數(shù)值 的信號的數(shù)值位K具體如下 這里約定(后文各合成器均使用該約定)，當數(shù)據(jù)X為有符號數(shù)時，數(shù)據(jù)X的第O 位(二進制左起第1位)為符號位，X_0 = 1表示數(shù)據(jù)X為負，X_0 = 0表示數(shù)據(jù)X為正。 X_D表示數(shù)據(jù)X的數(shù)值位(數(shù)據(jù)的絕對值)，即去除符號位剩下的數(shù)據(jù)位。 如果A—D〉二B—D[0162] D = {A_0 ;B_0 ;B_D} R= ^2+52 ; 否則 D = {A_0 ;B_0 ;A_D} R= ^2+i 2 ; 信號K 一般是通過將信號R。和R進行除法運算得到。 對于第一、二標準角度表，在存儲器中存儲了兩個表，每個表對應于一系列的碼， 每一個碼對應于一個角度。該表是通過標定得到的，標定方法是，利用本施例的檢測裝置和 一高精度位置檢測模塊，將本施例中的磁感應元件輸出的信號和該高精度位置檢測模塊輸 出的角度進行一一對應，以此建立出一磁感應元件輸出的信號與角度之間的關系表。也就
是，對應于信號D存儲了一個第一標準角度表，每一個信號D代表一個相對偏移量e1()對
應于信號E，存儲了一個第二標準角度表，每一個信號E代表一個絕對偏移量9 2。 圖21是本實用新型位置檢測裝置的實施例4的位置檢測裝置的另一種結(jié)構(gòu)的立 體分解圖。該位置檢測裝置包括轉(zhuǎn)子和將轉(zhuǎn)子套在內(nèi)部的定子，轉(zhuǎn)子包括第一磁鋼環(huán)201a 和第二磁鋼環(huán)201b，第一磁鋼環(huán)201a和第二磁鋼環(huán)201b分別固定在電機軸200上，其中定 子為支架203。磁感應元件204直接表貼在支架203的內(nèi)表面。 上述實施例4是在n = 2的情況下，m值變化的實施例，本位置檢測裝置不限于此， 第二磁鋼環(huán)上的磁感應元件n可以是任意整數(shù)(n = 0，1，2…n)，當n = 4時，其磁化順序 及算法流程與上述位置檢測裝置的實施例2相同；當n = 3時，其磁化順序及算法流程與上 述位置檢測裝置的實施例3相同。 位置檢測裝置的實施例5 在本實施例中，結(jié)構(gòu)與實施例4基本相同，相同之處不再贅述，不同之處在于，所 述第一磁鋼環(huán)被均勻地磁化為N對磁極，其中，N < = 2n(n = 0， 1，2…n)，并且相鄰兩極的 極性相反；所述第二磁鋼環(huán)的磁極總數(shù)為N，其磁序按照如圖23所示的磁序算法確定；對應 于第一磁鋼環(huán)，以第一磁鋼環(huán)的中心為圓心的同一圓周上設有m(m為2或3的整數(shù)倍)個 呈一定角度分布的磁感應元件；對應于第二磁鋼環(huán)，以第二磁鋼環(huán)的中心為圓心的同一圓 周上設有n(n = 0， 1，2…n)個呈一定角度分布的磁感應元件。如圖22、24為例，圖22為本 實用新型位置檢測裝置的實施例5的第一磁鋼環(huán)充磁磁序及與磁感應元件的位置關系圖， 圖24為檢測裝置的實施例5的第二磁鋼環(huán)充磁磁序及與磁感應元件的位置關系圖。根據(jù) 對應第二磁鋼環(huán)的磁感應元件的個數(shù)，在本實施例中，n = 3，可以確定第一磁鋼環(huán)的極對 數(shù)，最大為2n = 8，當然也可以小于8，在本實施例為8，第一磁鋼環(huán)的總極數(shù)為8，其磁序由 圖23所示的算法確定。 如圖22、24所示，對應于第一磁鋼環(huán)201a的第一列磁感應元件204為2個，即m =2，用&和H2表示，這兩個磁感應元件&和H2分別放置于對應導磁環(huán)205a的兩個夾縫 中。對應于第二磁鋼環(huán)201b的第二列磁感應元件204為3個，即n = 3，用H3、 H4和H5表 示。取磁極數(shù)N = 8，這樣，對應于第二磁鋼環(huán)201b的相鄰兩個磁感應元件204之間的夾角 為360° /8。對應于第一磁鋼環(huán)201a的相鄰兩個磁感應元件308之間的夾角為90° /8。 圖23所示的算法如下 首先進行初始化a[O] ="0……O";然后將當前編碼入編碼集，即編碼集中有"0……0";接著檢驗入編碼集的集合元素是否達到2n，如果是則程序結(jié)束，反之將當前編碼 左移一位，后面補0 ;然后檢驗當前編碼是否已入編碼集，如果未入編碼集則將當前編碼入 編碼集繼續(xù)進行上述步驟，如果已入編碼集則將當前碼末位去O補1 ;接著檢驗當前編碼是 否已入編碼集，如果未入編碼集則將當前編碼入編碼集繼續(xù)進行上述步驟，如果已入編碼 集則檢驗當前碼是否為"O……O"，是則結(jié)束，否則將當前編碼的直接前去碼末位去O補1 ; 接著檢驗當前編碼是否已入編碼集，如果未入編碼集則將當前編碼入編碼集繼續(xù)進行上述
步驟，如果已入編碼集則檢驗當前碼是否為"o……o"，然后繼續(xù)進行下面的程序。其中o磁
化為"N/S"， 1磁化為"S/N"。這樣得到了圖24所示的磁鋼環(huán)201b充磁結(jié)構(gòu)圖以及H3、 H4 和4的排布順序。 上述實施例4是在n = 2的情況下，m值變化的實施例，本位置檢測裝置不限于此， 第二磁鋼環(huán)上的磁感應元件n可以是任意整數(shù)(n = 0，1，2…n)，如圖25所示，分別為當n =3、4、5時的第二磁鋼環(huán)、導磁環(huán)和磁感應元件的分布分。其各自的磁化順序及算法流程 分別與圖23、24類似，在此省略對它們的詳細說明。 上述的位置檢測裝置采用磁電式，由于元件放置方式及信號處理方式使得磁場分 布均勻，泄露小，原始信號質(zhì)量好、幅值大、信號噪聲小，提高了檢測精度，在其信號處理上， 減少了因為模擬器件導致的溫度和零點漂移，且磁感應元件可直接固定在電路板上，無需 轉(zhuǎn)接件，提高了電路的可靠性和穩(wěn)定性。 本實用新型通過使用上述檢測精度更高的位置檢測裝置，使得本實用新型能更加 精確地實現(xiàn)同步控制，因而減小了縫紉機的振動和噪音。 最后應說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制。盡管 參照上述實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術(shù)人員應當理解，依然可 以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改和等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的精神和范圍，其 均應涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求一種電動縫紉機，包括機頭，在所述機頭上包括主軸和底軸，其特征在于，還包括控制器及兩個分別驅(qū)動主軸和底軸的電動機，由控制器控制兩個電動機同步工作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動縫紉機，其特征在于，所述控制器為兩個，分別用于控制 兩個電動機工作，并且，所述兩個控制器通過數(shù)據(jù)線進行同步通訊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動縫紉機，其特征在于，所述電機與用于控制其工作的控 制器一體設置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l-3任一所述的電動縫紉機，其特征在于，在每一電動機的軸上還包 括位置檢測裝置，用于檢測電機軸的位置，并將該位置信息傳送給相應的控制器，用于電機 位置的精確控制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動縫紉機，其特征在于，所述位置檢測裝置包括磁鋼環(huán)、導 磁環(huán)和磁感應元件，其特征在于，所述導磁環(huán)由兩段或多段同半徑、同圓心的弧段構(gòu)成，相 鄰兩弧段留有縫隙，所述磁感應元件置于該縫隙內(nèi)，所述磁鋼環(huán)固定在電機軸上，所述導磁 環(huán)和磁感應元件固定在電動機本體上，當磁鋼環(huán)與導磁環(huán)發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運動時，所述磁感 應元件將感測到的磁信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并將該電壓信號傳輸給相應的信號處理裝置。
6. 如權(quán)利要求5所述的電動縫紉機，其特征在于，所述的導磁環(huán)由兩段同半徑、同圓心 的弧段構(gòu)成，分別為1/4弧段和3/4弧段，對應的磁感應元件為2個；或者，所述的導磁環(huán)由 三段同半徑的弧段構(gòu)成，分別為1/3弧段，對應的磁感應元件為3個；或者，所述的導磁環(huán)由 四段同半徑的弧段構(gòu)成，分別為1/4弧段，對應的磁感應元件為4個；或者，所述的導磁環(huán)由 六段同半徑的弧段構(gòu)成，分別為1/6弧段，對應的磁感應元件為6個。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的電動縫紉機，其特征在于，所述位置檢測裝置包括固定在電 動機軸上的轉(zhuǎn)子和將轉(zhuǎn)子套在內(nèi)部、固定在電動機本體上的定子，所述轉(zhuǎn)子包括第一磁鋼 環(huán)、第二磁鋼環(huán)；其中，所述第一磁鋼環(huán)和第二磁鋼環(huán)分別固定在同一電機軸上；在定子上，對應于第二磁鋼環(huán)，以第二磁鋼環(huán)的中心為圓心的同一圓周上設有n(n = 1， 2…n)個均勻分布的磁感應元件，所述第二磁鋼環(huán)的磁極磁化順序使得n個磁感應元件 輸出呈格雷碼格式，相鄰兩個輸出只有一位變化；在定子上，對應于第一磁鋼環(huán)，以第一磁鋼環(huán)的中心為圓心的同一圓周上設有有m(m 為2或3的整數(shù)倍)個呈一定角度分布的磁感應元件，所述第一磁鋼環(huán)的磁極總對數(shù)與第 二磁鋼環(huán)的磁極總數(shù)相等，并且相鄰兩極的極性相反；當轉(zhuǎn)子相對于定子發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運動時，所述磁感應元件將感測到的磁信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡?壓信號，并將該電壓信號輸出給一信號處理裝置。
8. 如權(quán)利要求7所述的電動縫紉機，其特征在于，在定子上對應于第一磁鋼環(huán)的相鄰 兩個磁感應元件之間的夾角，當m為2或4時，該夾角為90。 /g;當m為3時，該夾角為 120° /g;當m為6時，該夾角為60。 /g，其中，g為第二磁鋼環(huán)的磁極總數(shù)。
9. 如權(quán)利要求4所述的電動縫紉機，其特征在于，所述位置檢測裝置包括固定在電動 機軸上的轉(zhuǎn)子和將轉(zhuǎn)子套在內(nèi)部、固定在電動機本體上的定子，所述轉(zhuǎn)子包括第一磁鋼環(huán)、 第二磁鋼環(huán)；其中，所述第一磁鋼環(huán)和第二磁鋼環(huán)分別固定在同一電機軸上，所述第一磁鋼環(huán)被均 勻地磁化為N對磁極，在這里，N <= 2n， (n = 0， 1，2…n)，并且相鄰兩極的極性相反；所述第二磁鋼環(huán)的磁極總數(shù)為N，其磁序按照特定磁序算法確定；在定子上，對應于第一磁鋼環(huán)，以第一磁鋼環(huán)的中心為圓心的同一圓周上設有m個呈 一定角度分布的磁感應元件，在這里，m為2或3的整數(shù)倍；對應于第二磁鋼環(huán)，以第二磁鋼 環(huán)的中心為圓心的同一圓周上設有n個呈一定角度分布的磁感應元件；當轉(zhuǎn)子相對于定子發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運動時，所述磁感應元件將感測到的磁信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡?壓信號，并將該電壓信號輸出給一信號處理裝置。
10. 如權(quán)利要求9所述的電動縫紉機，其特征在于，在定子上對應于第二磁鋼環(huán)的相鄰 兩個磁感應元件之間的夾角為360° /N。
11. 如權(quán)利要求9所述的電動縫紉機，其特征在于，在定子上對應于第一磁鋼環(huán)相鄰兩 個磁感應元件之間的夾角，當m為2或4時，每相鄰兩個磁感應元件之間的夾角為90° /N， 當m為3時，每相鄰兩個磁感應元件之間的夾角為120° /N ;當m為6時，每相鄰兩個磁感 應元件之間的夾角為60。 /N。
12. 如權(quán)利要求7或9所述的電動縫紉機，其特征在于，所述位置檢測裝置還包括兩個 內(nèi)置于定子內(nèi)表面、分別與第一磁鋼環(huán)、第一磁鋼環(huán)對應的導磁環(huán)，每一所述導磁環(huán)是由多 個同圓心、同半徑的弧段構(gòu)成，相鄰兩弧段留有空隙，對應于兩個磁鋼環(huán)的磁感應元件分別 設在該空隙內(nèi)。
13. 如權(quán)利要求5或6或12所述的電動縫紉機，其特征在于，所述的導磁環(huán)的弧段端部 設有倒角。
14. 如權(quán)利要求13所述的電動縫紉機，其特征在于，所述倒角為沿軸向或徑向或同時 沿軸向、徑向切削而形成的倒角。
15. 如權(quán)利要求4所述的電動縫紉機，其特征在于，所述控制器包括一控制模塊，該控 制模塊包括第一、二電機控制子模塊和同步控制子模塊；其中，所述第一、二電機控制子模塊分別用于控制兩個電動機工作，所述同步信號控制 子模塊用于根據(jù)接收到的用戶的角度指令，計算使兩個電動機同步工作的用于發(fā)送給第一 或/和二電機控制子模塊的角度指令。
16. 如權(quán)利要求15所述的電動縫紉機，其特征在于，所述第一、二電機控制子模塊分別 包括數(shù)據(jù)處理單元、電機驅(qū)動單元和電流傳感器，所述數(shù)據(jù)處理單元接收用戶輸入的指令 信號或同步信號控制子模塊發(fā)送的指令信息、電流傳感器采集的電機電流信號和位置檢測 模塊輸出的電機位置信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，輸出控制信號給所述電機驅(qū)動單元，所述電機驅(qū) 動單元根據(jù)所述的控制信號輸出合適的電壓給電動機，從而實現(xiàn)對電動機的精確控制。
17. 如權(quán)利要求16所述的電動縫紉機，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元包括機械環(huán)控 制子單元、電流環(huán)控制子單元、P麗控制信號產(chǎn)生子單元和信號處理子單元；所述傳感器信號處理子單元接收所述電流傳感器檢測到的電流信號，經(jīng)過A/D采樣后 輸出給所述的電流環(huán)控制子單元；所述機械環(huán)控制子單元根據(jù)接收用戶輸入的指令信號或同步信號計算子模塊發(fā)送的 指令信息和位置檢測模塊發(fā)送的代表電機軸的位置信息，經(jīng)過運算得到電流指令，并輸出 給所述的電流環(huán)控制子單元；所述電流環(huán)控制子單元根據(jù)接收到的電流指令和電流傳感器輸出的電流信號，經(jīng)過運 算得到三相電壓的占空比控制信號，并輸出給所述的P麗控制信號產(chǎn)生子單元；所述P麗控制信號產(chǎn)生子單元根據(jù)接收到的三相電壓的占空比控制信號，生成具有一 定輸出順序的六路P麗信號，分別作用于電機驅(qū)動單元。
18. 如權(quán)利要求16所述的電動縫紉機，其特征在于，所述電機驅(qū)動單元包括六個功率 開關管，所述開關管每兩個串聯(lián)成一組，三組并聯(lián)連接在直流供電線路之間，每一開關管的 控制端受P麗控制信號產(chǎn)生子單元輸出的P麗信號的控制，每一組中的兩個開關管分時導 通。
19. 如權(quán)利要求17所述的電動縫紉機，其特征在于，所述信號處理子單元還包括位置 檢測模塊的信號處理電路，用于根據(jù)所述位置檢測模塊的電壓信號得到電機軸的轉(zhuǎn)動角度，具體包括A/D轉(zhuǎn)換電路，對位置檢測模塊中磁感應元件發(fā)送來的電壓信號進行A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；合成電路，對位置檢測模塊發(fā)送來的經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的多個電壓信號進行取舍，得到一 基準信號D ;角度獲取電路，根據(jù)該基準信號D，在一角度存儲表中選擇一與其相對的角度作為偏移 角度9 ;和存儲電路，用于存儲處理過程中的數(shù)據(jù)和角度存儲表。
20. 如權(quán)利要求19所述的電動縫紉機，其特征在于，在A/D轉(zhuǎn)換電路和合成電路之間還 包括溫度補償電路，用于消除溫度對位置檢測裝置發(fā)送來的電壓信號的影響。
21. 如權(quán)利要求20所述的電動縫紉機，其特征在于，所述溫度補償電路包括系數(shù)矯正 電路和乘法器，每一所述乘法器將經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的、位置檢測裝置發(fā)送來的一個電壓信號 與所述系數(shù)矯正電路的輸出信號K相乘，將相乘后的結(jié)果輸出給合成電路。
22. 如權(quán)利要求21所述的電動縫紉機，其特征在于，合成電路的輸出還包括一輸出信 號R，所述系數(shù)矯正模塊對所述合成模塊的輸出的信號R和從存儲器中經(jīng)查表得到的信號 R。進行除法運算得到輸出信號K。
23. 如權(quán)利要求20所述的電動縫紉機，其特征在于，如果位置檢測裝置發(fā)送來的一個 電壓信號為2或3的倍數(shù)，則在所述溫度補償模塊之前還包括一差動放大電路。
24. 如權(quán)利要求17所述的電動縫紉機，其特征在于，所述信號處理子單元包括位置檢 測模塊的信號處理電路，用于根據(jù)所述位置檢測模塊的電壓信號得到電機軸的轉(zhuǎn)動角度， 具體包括A/D轉(zhuǎn)換電路，對位置檢測裝置發(fā)送來的電壓信號進行A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù) 字信號；相對偏移角度9 i計算電路，用于計算位置檢測裝置中對應于第一磁鋼環(huán)的磁感應元 件發(fā)送來的第一電壓信號在所處信號周期內(nèi)的相對偏移量9 i ;絕對偏移量e 2計算電路，根據(jù)位置檢測裝置中對應于第二磁鋼環(huán)的磁感應元件發(fā)送來的第二電壓信號，通過計算來確定第一電壓信號所處的信號周期首位置的絕對偏移量9 2 ;角度合成及輸出電路，用于將上述相對偏移量e工和絕對偏移量02相加，合成所述第 一電壓信號所代表的在該時刻的旋轉(zhuǎn)角度e ;存儲電路，用于存儲處理過程中的數(shù)據(jù)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的電動縫紉機，其特征在于，還包括信號放大模塊，用于在A/D轉(zhuǎn)換模塊進行A/D轉(zhuǎn)換之前，對來自于位置檢測裝置的電壓 信號進行放大。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的電動縫紉機，其特征在于，所述絕對偏移量92計算電路包括第二合成單元和第二角度獲取子單元，所述第二合成單元用于對位置檢測裝置發(fā)送來的 對應于第二磁鋼環(huán)的第二電壓信號進行合成，得到一信號E;所述第二角度獲取子單元根 據(jù)該信號E在第二角度存儲表中選擇一與其相對的角度作為第一電壓信號所處的信號周 期首位置的絕對偏移量e2。
專利摘要本實用新型公開了一種電動縫紉機，主要包括機頭、機架及電動機，所述縫紉機采用雙電機驅(qū)動，主軸和底軸分別由一個電動機驅(qū)動，通過控制器，控制兩臺電動機保持同步運行，從而使主軸和底軸同步旋轉(zhuǎn)。本實用新型提供的電動縫紉機，主軸和底軸的振動不會相互影響，降低了縫紉機的機構(gòu)耦合，減小了振動和噪聲，從而降低了故障率。
文檔編號D05B69/30GK201473728SQ20092015003
公開日2010年5月19日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者郝雙暉, 郝明暉 申請人:浙江關西電機有限公司