用于缝纫机的磁编码电机的制作方法

1.本实用新型涉及电机领域，尤其是涉及一种用于缝纫机的磁编码电机。


背景技术：

2.步进电机在自动化缝纫领域行业应用十分普遍，在一些自动化的机器上，使用步进电机控制某个执行机构旋转，以满足机构的运动要求；而大多数都是使用以光电编码器为主的闭环步进电机，或者使用旋转气缸代替亦或者使用开环步进电机，但是气缸精度低，一些场合无法使用，而开环步进电机一旦失步系统无法知道，容易造成定位不准。
3.闭环步进电机是带有反馈装置的一款步进电机，控制精度高，能保证系统上的精确定位。针对闭环步进电机，传统的一种步进电机是需要安装像传统编码器所需的起过渡作用的联轴器，是接触式的位置测量功能，当步进电机运行时的振动引起编码器产生错误或者失效等问题发生，使得步进电机运行不稳定。另一种是，使用光电编码器，既一种将输出轴上的机械几何位移量，利用光电转换原理转换成脉冲或数字量的传感器，是目前应用最多的传感器。光电编码器的组成主要有两部分：光栅盘和光电探测装置机构。在电机轴上固定光栅盘，让其与电机同步转动，当电动机旋转时，以发光二极管为主要元件构成的检测装置便会检测，然后输出若干脉冲信号。系统计算光电编码器输出的每秒脉冲的个数，就会转换成电机的即时转动速度。但是光电编码器使用条件比较严苛，必须保证码盘环境的绝对干净，较高的密封性，否则影响获得的所述磁体转动的角度的准确性。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种用于缝纫机的磁编码电机，可以不使用联动轴，提高步进电机运行的稳定性。同时，不受脏污环境的影响，提高获得步进电机转动的所述磁体转动的角度的准确性。
5.为了达到上述目的，本实用新型提供了一种用于缝纫机的磁编码电机，包括：
6.步进电机本体；
7.磁体，位于所述步进电机本体的尾部，跟随所述步进电机本体同步转动；以及
8.磁体角度编码器芯片，通过电路板固定在所述步进电机本体的尾部，并且所述磁体角度编码器芯片与所述磁体之间具有一定的距离，所述磁体角度编码器芯片获取所述磁体转动的角度并反馈给所述步进电机本体。
9.可选的，在所述的用于缝纫机的磁编码电机中，所述步进电机本体具有电机轴，所述磁体安装在位于所述步进电机本体的尾部的所述电机轴上。
10.可选的，在所述的用于缝纫机的磁编码电机中，所述电机轴的截面为圆形，所述磁体的截面为圆形，所述磁体的中心和所述电机轴的中心在同一直线上。
11.可选的，在所述的用于缝纫机的磁编码电机中，所述磁体角度编码器芯片的表面到所述磁体的表面的距离小于3mm。
12.可选的，在所述的用于缝纫机的磁编码电机中，所述磁体转动的角度为0
°
～360
°
。
13.可选的，在所述的用于缝纫机的磁编码电机中，所述电路板上还安装有差分驱动器芯片，与所述磁体角度编码器芯片电性连接，所述磁体角度编码器芯片将获取的所述磁体转动的角度反馈给所述差分驱动器芯片。
14.可选的，在所述的用于缝纫机的磁编码电机中，所述磁体角度编码器芯片将所述磁体转动的角度转换为三相信号，包括a相信号、b相信号和z相信号，所述a相信号和b相信号互为正交信号，所述z相信号为零脉冲信号。
15.可选的，在所述的用于缝纫机的磁编码电机中，所述a相信号、b相信号和z相信号分别通过a通道、b通道和z通道与所述差分驱动器芯片连通。
16.可选的，在所述的用于缝纫机的磁编码电机中，当所述电机轴顺时针旋转时，a相信号在b相信号之前产生，当电机轴逆时针旋转时，a相信号在b相信号之后产生，所述电机转旋转一圈后，产生一个z相信号。
17.可选的，在所述的用于缝纫机的磁编码电机中，还包括步进电机驱动器，所述差分驱动器芯片将所述磁体转动的角度反馈给所述步进电机驱动器，并根据所述磁体转动的角度控制所述步进电机本体的转动。
18.在本实用新型提供的用于缝纫机的磁编码电机中，通过在步进电机本体上安装磁体，通过磁体角度编码器芯片获取磁体的旋转角度从而获取步进电机本体的旋转角度，磁体角度编码器芯片与磁体非接触，不需要安装起过渡作用的联轴器，当步进电机本体转动时，避免了振动引起的编码器产生错误或者失效的问题，还提升了电机运行的稳定性。同时，磁体角度编码器芯片表面脏污也不会影响获得的信号。磁体角度编码器芯片还将磁体转动的角度反馈给步进电机本体，实现对步进电机本体的闭环控制，提高了步进电机的精度。
附图说明
19.图1是本实用新型实施例的步进电机的结构示意图；
20.图2是本实用新型实施例的步进电机的结构示意图磁体角度编码器芯片与差分驱动器芯片连接的电路图；
21.图中：110-步进电机本体、111-电机轴、120-磁体、130-磁体角度编码器芯片、u1-磁体角度编码器芯片、u2-差分驱动器芯片、jp1-对外接口。
具体实施方式
22.下面将结合示意图对本实用新型的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。
23.在下文中，术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤的顺序并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些本文未描述的其他步骤可被添加到该方法。
24.请参照图1，本实用新型提供了一种用于缝纫机的磁编码电机，包括：
25.步进电机本体110；
26.磁体120，位于步进电机本体110的尾部，跟随步进电机本体110同步转动；以及
27.磁体角度编码器芯片130，通过电路板固定在步进电机本体110的尾部，并且磁体角度编码器芯片130与磁体110之间具有一定的距离，磁体角度编码器芯片130获取磁体120转动的角度并反馈给步进电机本体130。
28.进一步的，步进电机本体110具有电机轴111，磁体120安装在位于步进电机本体110的尾部的电机轴111上。磁体120可以和电机轴111一体形成，也可以是，磁体120固定安装在电机轴111上。
29.进一步的，电机轴111的截面为圆形，磁体120的截面为圆形，磁体120的中心和电机轴111的中心在同一直线上，磁体120的截面的面积和电机轴111的截面的面积可以相等。由于磁体120与电机轴111同心，当步进电机本体110旋转时，磁体120便会以同样的速度进行旋转，导致磁体角度编码器芯片130表面的磁场便会发生变化，磁体角度编码器芯片130依据变化的磁场便会对外输出a信号、b信号和z信号，这三个信号反馈给差分驱动器芯片u2形成反馈。
30.进一步的，磁体120角度编码器芯片的表面到磁体120的表面的距离小于3mm。
31.进一步的，磁体120转动的角度为0
°
～360
°
。磁体120具有n级和s级，因此，可以产生磁场，磁体120转动时，n级和s级也转动，产生磁场发生变化。磁体角度编码器芯片130根据变化的磁场获得磁体120转动的角度，从而获得步进电机110转动的角度。其中，将没转动时的角度设为0
°
，以后每转动一次就有一个大于0的角度。360
°
为磁体120旋转一圈的角度。
32.进一步的，请同时参照图2，磁体角度编码器芯片130安装在电路板上，在电路图上用u1标识，电路板上还安装有差分驱动器芯片u2，与磁体角度编码器芯片130电性连接，磁体角度编码器芯片130将获取的磁体转动的角度反馈给差分驱动器芯片u2。
33.具体的，请参照图2的电路图，磁体角度编码器芯片u1将磁体转动的角度转换为三相信号，包括a相信号、b相信号和z相信号，a相信号和b相信号互为正交信号，z相信号为零脉冲信号。并且，a相信号、b相信号和z相信号分别通过a通道、b通道和z通道与差分驱动器芯片u2连通。具体的，如图2，本实用新型采用磁体角度编码器芯片u1，磁体角度编码器芯片u1可实现0～360
°
的绝对角度测量，在将磁信号的输入转换为a相信号、b相信号和z相信号，分别通过z/w引脚、b/v引脚和a/u引脚输出，分别连接差分驱动器芯片u2的a1引脚、2a引脚和3a引脚，即，z/w引脚连接a1引脚，b/v引脚连接2a引脚，a/u引脚连接3a引脚。三相信号作为差分驱动器芯片u2的输入，芯片u2输出三组差分信号，第一组差分信号是a+信号和a-信号；第二组差分信号是b+信号和b-信号；第三组差分信号是z+信号和z-信号。三组差分信号均连接到对外接口jp1，可以是a+信号连接到对外接口jp1的8号引脚；a-信号连接到对外接口jp1的7号引脚；b+信号连接到对外接口jp1的6号引脚；b-信号连接到对外接口jp1的5号引脚；z+信号连接到对外接口jp1的4号引脚；z-信号连接到对外接口jp1的3号引脚。
34.当电机轴顺时针旋转时，a相信号在b相信号之前产生，当电机轴逆时针旋转时，a相信号在b相信号之后产生，电机转旋转一圈后，产生一个z相信号。a相信号、b相信号和z相信号中，a通道和b通道的信号一般是正交(即a相信号和b相信号相差90
°
)脉冲信号；而z相信号是零脉冲信号。当电机轴111顺时针方向旋转时，a通道的信号的输出脉冲中b通道的信号的输出脉冲之前；当电机轴111逆时针旋转时，a通道的信号的输出脉冲中b通道的信号的
输出脉冲之后。从而判断电机轴111是顺时针旋转还是逆时针旋转，进而判断电机轴111是正转还是反转。磁体角度编码器芯片130和差分驱动器芯片u2的输入电源均为dc5v，选择磁体角度编码器芯片130提供的a相信号、b相信号和z相信号作为硬件设计接口，将a相信号、b相信号和z相信号输出给差分驱动器芯片u2，差分驱动器芯片u2是一款四通道的差分驱动芯片，选择其中1a输入脚、2a输入脚和3a输入脚分别与磁体角度编码器芯片130的z信号、b信号和a信号连接，差分驱动器芯片u2会输出三组差分信号到对外接口jp1。磁体角度编码器芯片130、差分驱动器芯片u2和对外接口jp1的其他引脚例如电源和接地等的连接方式为常规技术，在此不做赘述。
35.进一步的，还包括步进电机驱动器(图中未示出)，差分驱动器芯片u2将磁体转动的角度反馈给步进电机驱动器，并根据磁体转动的角度控制步进电机本体的转动。一般控制步进电机驱动器除了有控制步进电机的电机相线的接口外，还有编码器接口，用于采集步进电机的实时位置，当步进电机运行时，差分驱动器芯片u2采集磁体角度编码器芯片130的信号，根据反馈的信号来保证步进电机本体110运转的精度。具体的，对外接口jp1的差分信号连接到步进电机驱动器上，这样，磁体120转动的角度通过被磁体角度编码器芯片130获得，再通过差分驱动器芯片u2和对外接口jp1反馈给了步进电机驱动器，磁体120转动的角度也即是电机本体110转动的角度，实现了步进电机的闭环控制，提高了步进电机的精度。
36.综上，在本实用新型实施例提供的用于缝纫机的磁编码电机中，通过在步进电机本体上安装磁体，通过磁体角度编码器芯片获取磁体的旋转角度从而获取步进电机本体的旋转角度，磁体角度编码器芯片与磁体非接触，不需要安装起过渡作用的联轴器，当步进电机本体转动时，避免了振动引起的编码器产生错误或者失效的问题，还提升了电机运行的稳定性。同时，磁体角度编码器芯片表面脏污也不会影响获得的信号。磁体角度编码器芯片还将磁体转动的角度反馈给步进电机本体，实现对步进电机本体的闭环控制，提高了步进电机的精度。
37.上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。