电动机、电动机位置感知装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电动机技术，更详细而言，涉及一种电动机、电动机位置感知装置及方 法，通过图形传感器及倾斜度传感器体现3-自由度电动机的位置感知，去除追加的机械结 构物，使控制性能提高。
【背景技术】
[0002] 随着系统的复杂化，为了实现电动机的小型化及/或高效率，需要摆脱1自由度 (degree of freedom)电动机的特性，导入新概念的多自由度电动机。
[0003] 用于驱动这种多自由度电动机的驱动装置在包括多重框架结构的同时，还可以 包括使用了用于在各个框架产生动力的多个电动机的系统或使用球形电动机（spherical motor)体现多自由度的系统等多种系统。
[0004] 另一方面，在驱动1自由度或多自由度的电动机方面，掌握转子的位置信息对电 动机控制而言非常重要。这是因为根据转子的位置信息，可以适宜地控制电动机的驱动速 度、旋转角度等，获得需要的结果值。
[0005] -般而言，为了掌握这种转子的位置信息而使用编码器。在图1中图示了对此进 行显示的图。如图1所示，在电动机110的旋转轴上，使用了作为位置传感器的编码器。
[0006] 如果拓展说明，在电动机旋转时，编码器感知电动机的位置信息。就1自由度电动 机而言，只需要在驱动轴上安装编码器。因此，不需要仅用于感知的追加性机械结构。
[0007] 但是，多自由度的情形则不同。如果以3自由度电动机的情形为例，为了感知3自 由度，要求3个作为位置传感器的第一至第三编码器211、212、213。第一编码器211与1自 由度电动机（参照1) 一样，安装于驱动轴并感知位置。
[0008] 第二编码器212及第三编码器213用于测量并非电动机旋转方向的倾斜角及旋进 角。但是，编码器为接触式传感器，因而为了感知倾斜角和旋进角，需要追加的机械结构物 220。
[0009] 由于这种追加的械结构物220而使系统变得复杂，因而存在难以适用于多种应用 (application)的缺点。
[0010] 另外，电动机的运动方程式表示如下。
[0011] 【数学式1】
【主权项】
1. 一种电动机，在包括转子及定子的多自由度的电动机中，其特征在于，包括： 光学传感器，其为一对，感知所述电动机的运动，生成位置信息；及 倾斜度传感器，其从所述位置信息感知用于弥补位置感知误差的倾斜位置信息。
2. 根据权利要求1所述的电动机，其特征在于， 所述运动是电动机旋转运动、旋进旋转运动及倾斜旋转运动。
3. 根据权利要求1所述的电动机，其特征在于， 所述多自由度为3自由度。
4. 根据权利要求1所述的电动机，其特征在于， 所述一对光学传感器由安装于一轴的第一光学传感器；及安装于另一轴的第二光学传 感器构成。
5. 根据权利要求1所述的电动机，其特征在于， 所述一对光学传感器为非接触方式的光学传感器。
6. -种电动机位置感知装置，其特征在于，包括： 权利要求2所述的多自由度的电动机； 旋转角演算部，其将所述电动机旋转运动演算成旋转角； 旋进角演算部，其将所述旋进旋转运动演算成旋进角； 倾斜角演算部，其演算基于所述倾斜度传感器输出值的所述转子的倾斜角，生成倾斜 位置信息；及 位置信息生成部，其利用所述倾斜位置信息，生成根据旋转角及旋进角生成的电动机 位置信息中的位置感知误差得到弥补的转子位置信息。
7. 根据权利要求6所述的电动机位置感知装置，其特征在于， 所述电动机旋转运动以所述电动机的直线变位量表现。
8. 根据权利要求6所述的电动机位置感知装置，其特征在于， 所述多自由度为3自由度。
9. 根据权利要求6所述的电动机位置感知装置，其特征在于， 所述旋转角利用所述一对光学传感器的输出值及从所述电动机的转子中心至测量表 面的距离而算出。
10. 根据权利要求6所述的电动机位置感知装置，其特征在于， 所述电动机为球形电动机（spherical motor)。
11. 一种电动机位置感知方法，其特征在于，包括： 旋转角演算步骤，利用一对光学传感器，把关于多自由度电动机的电动机旋转运动演 算成旋转角； 旋进角演算步骤，利用所述一对光学传感器，把旋进旋转运动演算成旋进角； 位置信息生成步骤，利用所述旋转角及旋进角，生成电动机的位置信息； 倾斜位置信息生成步骤，利用倾斜度传感器的倾斜角，生成倾斜位置信息；及 转子位置信息生成步骤，利用所述倾斜位置信息，生成电动机位置信息中的位置感知 误差得到弥补的转子位置信息。
12. 根据权利要求11所述的电动机位置感知方法，其特征在于， 所述电动机旋转运动以所述电动机的直线变位量表现。
13. 根据权利要求11所述的电动机位置感知方法，其特征在于， 所述多自由度为3自由度。
14. 根据权利要求11所述的电动机位置感知方法，其特征在于， 所述旋转角利用所述一对光学传感器的输出值及从所述电动机的转子中心至测量表 面的距离而算出。
【专利摘要】本发明一个实施例的电动机，涉及包括转子及定子的多自由度的电动机，其特征在于，包括：光学传感器，其为一对，感知所述电动机的旋转运动，生成位置信息；及倾斜度传感器，其从感知的位置信息感知用于弥补位置感知误差的倾斜位置信息。根据本发明，通过使用光学传感器及倾斜度传感器的组合，从而能够去除测量位置所需的追加的机械结构物。
【IPC分类】G01C9-00, G01D5-26
【公开号】CN104634368
【申请号】CN201410362529
【发明人】吴礼俊
【申请人】现代摩比斯株式会社
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2014年7月28日