所述蓋板14與所述編碼器中的感應(yīng)霍爾元件相固定。
[0020]請(qǐng)參看圖4，本發(fā)明一種外轉(zhuǎn)子伺服電機(jī)應(yīng)用于平衡車的控制方法，包括:
101.獲取傾斜角度信息
通過(guò)陀螺儀獲取平衡車的傾斜角度信息；
102.對(duì)傾斜角度進(jìn)行判斷
對(duì)該傾斜角度信息進(jìn)行解析，并與預(yù)設(shè)的傾斜角度閾值范圍進(jìn)行判斷，
103.轉(zhuǎn)子進(jìn)行正向加速并輸出該平衡力矩
若判斷結(jié)果為前傾斜角過(guò)大，則獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與角速度，根據(jù)該傾斜角度信息與角速度計(jì)算出平衡力矩，并以正弦波的方式向定子線圈提供正向電流，使電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行正向加速并輸出該平衡力矩；
104.轉(zhuǎn)子進(jìn)行反向加速并輸出該平衡力矩
若判斷結(jié)果為后傾斜角過(guò)大，則獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與角速度，根據(jù)該傾斜角度信息與角速度計(jì)算出平衡力矩，并以正弦波的方式向定子線圈提供反向電流，使電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行反向加速并輸出該平衡力矩。
[0021]當(dāng)人站立在平衡車上時(shí)，人體姿態(tài)改變會(huì)使得踏板上下移動(dòng)，并帶動(dòng)車體作俯仰運(yùn)動(dòng)。此時(shí)加速度計(jì)X軸與Z軸上感應(yīng)到的重力加速度將發(fā)生變化，利用兩者的比值可以得到車體的傾角。由于利用加速度計(jì)算出的角度值易受到震動(dòng)的影響，因此還需利用陀螺儀測(cè)量繞Y軸運(yùn)動(dòng)的角速度，并對(duì)其進(jìn)行積分以得到另一個(gè)傾斜角度。將兩個(gè)角度進(jìn)行卡爾曼濾波，進(jìn)而得到穩(wěn)定精確的角度值。當(dāng)控制器檢測(cè)出踏板傾斜后，將根據(jù)該角度值和此時(shí)車體運(yùn)動(dòng)的角速度利用PID控制算法計(jì)算出使人體恢復(fù)平衡所需要的力矩，并通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器在電機(jī)中產(chǎn)生相應(yīng)的電流和力矩。該力矩通過(guò)踏板傳遞到人體上，使人保持平衡。傳統(tǒng)方式是通過(guò)霍爾換向，在電機(jī)不同換向狀態(tài)通過(guò)估算法控制，車身在運(yùn)行過(guò)程中只要輪胎出現(xiàn)相對(duì)打滑，電機(jī)就會(huì)出現(xiàn)換向誤差，導(dǎo)致出力與電流對(duì)應(yīng)關(guān)系出現(xiàn)很大偏差，導(dǎo)致車身不穩(wěn)，電流過(guò)大等情況出現(xiàn)。特變是在上坡與過(guò)坎表現(xiàn)尤為明顯甚至?xí)瓜到y(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定，引發(fā)安全事故。與其相比，本發(fā)明無(wú)論是否輪胎與地面出現(xiàn)相對(duì)打滑，轉(zhuǎn)子與輪胎都會(huì)同步運(yùn)動(dòng)，實(shí)時(shí)反映轉(zhuǎn)子相對(duì)位置，這樣就不會(huì)出現(xiàn)換向誤差等問題的出現(xiàn)，大大提高了系統(tǒng)的控制精度，從而提高了整車穩(wěn)定性與可靠性。
[0022]進(jìn)一步，所述以正弦波的方式向定子線圈提供正向電流或以正弦波的方式向定子線圈提供反向電流之后包括:
獲取電機(jī)線圈的電流量，并將該電流量與預(yù)設(shè)的電流閾值進(jìn)行比較，若該電流量超出預(yù)設(shè)電流閾值，則控制減少其電流量，直到該電流量在預(yù)設(shè)的電流閾值之內(nèi)；使得電流恢復(fù)正常值。
[0023]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種外轉(zhuǎn)子伺服電機(jī)，其特征在于，包括:固定軸、電機(jī)組件和編碼器，所述電機(jī)組件設(shè)置于固定軸上；所述電機(jī)組件包括:定子和外轉(zhuǎn)子機(jī)殼，所述定子固定于固定軸上，且該定子上繞設(shè)有線圈，所述固定軸的第一端上通過(guò)編碼支架固定有編碼板，所述編碼板上設(shè)有編碼器，所述外轉(zhuǎn)子機(jī)殼通過(guò)支撐軸承與固定軸相連接，所述外轉(zhuǎn)子機(jī)殼的內(nèi)側(cè)面上固定有永磁體套，所述永磁體套上均勻分布有永磁體，所述編碼器中的感應(yīng)霍爾元件與永磁體套上的永磁體相對(duì)設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外轉(zhuǎn)子伺服電機(jī)，其特征在于，所述定子由兩個(gè)以上的定子拼塊拼合組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的外轉(zhuǎn)子伺服電機(jī)，其特征在于，所述固定軸為中空結(jié)構(gòu)，且其兩端均設(shè)有導(dǎo)線孔；所述定子上的線圈的引出線通過(guò)固定軸的內(nèi)部，且穿出其第二端的導(dǎo)線孔后接有接線端子；所述接線端子上還接有控制線，所述控制線通過(guò)固定軸的內(nèi)部，從該固定軸第一端的導(dǎo)線孔上穿出后與所述編碼板相接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的外轉(zhuǎn)子伺服電機(jī)，其特征在于，所述外轉(zhuǎn)子機(jī)殼的一端設(shè)有端蓋，其另一端有前蓋。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的外轉(zhuǎn)子伺服電機(jī)，其特征在于，所述前蓋活動(dòng)套設(shè)有蓋板，所述蓋板與所述編碼器中的感應(yīng)霍爾元件相固定。
6.一種如權(quán)利要求1所述的外轉(zhuǎn)子伺服電機(jī)應(yīng)用于平衡車的控制方法，其特征在于，包括: 通過(guò)陀螺儀獲取平衡車的傾斜角度信息； 對(duì)該傾斜角度信息進(jìn)行解析，并與預(yù)設(shè)的傾斜角度閾值范圍進(jìn)行判斷，若判斷結(jié)果為前傾斜角過(guò)大，則獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與角速度，根據(jù)該傾斜角度信息與角速度計(jì)算出平衡力矩，并以正弦波的方式向定子線圈提供正向電流，使電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行正向加速并輸出該平衡力矩；若判斷結(jié)果為后傾斜角過(guò)大，則獲取電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與角速度，根據(jù)該傾斜角度信息與角速度計(jì)算出平衡力矩，并以正弦波的方式向定子線圈提供反向電流，使電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行反向加速并輸出該平衡力矩。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的如權(quán)利要求1所述的外轉(zhuǎn)子伺服電機(jī)應(yīng)用于平衡車的控制方法，其特征在于，所述以正弦波的方式向定子線圈提供正向電流或以正弦波的方式向定子線圈提供反向電流之后包括: 獲取電機(jī)線圈的電流量，并將該電流量與預(yù)設(shè)的電流閾值進(jìn)行比較，若該電流量超出預(yù)設(shè)電流閾值，則控制減少其電流量，直到該電流量在預(yù)設(shè)的電流閾值之內(nèi)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及平衡車領(lǐng)域，具體涉及一種外轉(zhuǎn)子伺服電機(jī)及其應(yīng)用于平衡車的控制方法，其主要包括：固定軸、電機(jī)組件和編碼器，所述電機(jī)組件設(shè)置于固定軸上；所述電機(jī)組件包括：定子和外轉(zhuǎn)子機(jī)殼，所述定子固定于固定軸上，且該定子上繞設(shè)有線圈，所述固定軸的第一端上通過(guò)編碼支架固定有編碼板，所述編碼板上設(shè)有編碼器，所述外轉(zhuǎn)子機(jī)殼通過(guò)支撐軸承與固定軸相連接，所述外轉(zhuǎn)子機(jī)殼的內(nèi)側(cè)面上固定有永磁體套，所述永磁體套上均勻分布有永磁體，所述編碼器中的感應(yīng)霍爾元件與永磁體套上的永磁體相對(duì)設(shè)置。本發(fā)明的外轉(zhuǎn)子伺服電機(jī)在同樣功率的情況下，其體積相應(yīng)減小，重量與材料的消耗量都會(huì)相應(yīng)減少，便于整車的便攜設(shè)計(jì)，也降低生產(chǎn)成本。
【IPC分類】H02K29-08, H02P6-08
【公開號(hào)】CN104539131
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410769598
【發(fā)明人】范安成
【申請(qǐng)人】深圳市凱旸電機(jī)有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請(qǐng)日】2014年12月15日