分析segway的直流无刷电机的线性霍尔器件替代编码盘的方案

solyp · 发表于 2010-8-17 09:11

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本帖最后由 solyp 于 2010-8-17 09:15 编辑

最近在研究无刷电机的伺服服反馈控制，一般常见的都是霍尔信号另外加编码盘信号的做法，但是这样结构比较复杂，成本和体积也较大。
搞到了一个segway的驱动电机，研究了一段时间发现其电机结构及控制方式非常特殊。电机的实物照片如下

上图是电机尾部的接口，可以看到有两组一样的接口，是因为segway的电机内部构造特殊，将两套绕组同时做在一个电机本体里面，在电气上有冗余备份
（如何实现同步驱动尚不可知）

上图是拆开后电机内部的结构。可以看到周围的是绕组的线圈，中间是一个大的盘状磁铁

众所周知，segway为了做到动态平衡，必须对电机进行精确的伺服控制，但是拆开它的电机，却发现结构异常简单，并没有安装编码器。有的只是线性霍尔传感器SS495B。

可以看到6个霍尔传感器程圆周分布，对于一套电机绕组来看就是用到了一侧的三个霍尔传感器。首先这三个传感器肯定能够提供正确的换向信号，但是为了得到更好的伺服控制性能，需要得到精确的速度信息。猜想的是霍尔传感器获得的正弦波被通过AD采样换算成高分辨率的位置信息，从而达到替代编码器的效果。但是这里面的变数也很多，比如磁铁如何能够产生完美的正弦波，磁力强弱和芯片安装的偏斜都会影响波形的幅值，所以仍然无法理解。

希望大家都来探讨一下该另类的用法，望高手指点迷津。

国外做的技术确实是非常考究非常精良，不得不佩服，任何一个细节都值得我们国内的年轻设计师认真学习。
如果能够将这种技术吃透，看上去是比较理想的低成本无刷电机伺服控制的解决方案！

附SS495B的细节照片

SS496.pdf (208.52 KB, 下载次数: 37)

amonghappy · 发表于 2010-8-18 23:19

segway是一个叫好不叫卖的产品，我觉得线性霍尔的方式就是一种磁编码器，这个东西的优点是耐油污，灰尘啥的，感觉和旋转变压器很像的，一路正弦一路余弦出来，要经过AD转换。你说的工艺上的问题确实存在，所以说这个的精度也不可能做的很高，据说可以到11bit，而光电编码器是可以到超高的。

amonghappy · 发表于 2010-8-18 23:21

磁编码器在直流无刷电机换相与控制中的应用.pdf (230.93 KB, 下载次数: 90) 供大家参考吧。

mountain7 · 发表于 2010-8-23 22:13

这个编码器很有意思，时间长了不知道会不会消磁什么的。这些个文档到了我这里就说没有中文字体，

tianbisifang1 · 发表于 2010-9-1 08:33

以前听说过这种方法，不过精度应该没有编码器高。

buxk · 发表于 2011-3-31 15:21

旋转变压器特点很像,

kandyboy24 · 发表于 2011-12-19 13:41

谁知道这款电机的型号啊

zhangming · 发表于 2012-4-28 11:31

回复 7# kandyboy24

没有型号，是科尔摩根给segway定制的，产地墨西哥

sanshan_temp · 发表于 2012-5-19 16:14

电机很小的阿

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