專利名稱：一種電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)機(jī)，尤其是一種用于精確位置控制的控制用電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
電動(dòng)機(jī)是工業(yè)領(lǐng)域中使用非常廣泛的一種動(dòng)力源，而對電動(dòng)機(jī)的控制將直接影響 整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，因此，電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)也被廣泛關(guān)注。電動(dòng)機(jī)的種類非常多，根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，可以把電動(dòng)機(jī)分為異步電動(dòng)機(jī)、同步 電動(dòng)機(jī)；交流電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)等。在現(xiàn)有的一些系統(tǒng)中，需要對電動(dòng)機(jī)的位置、轉(zhuǎn)速等 進(jìn)行精確地控制，因此，出現(xiàn)了一種伺服電動(dòng)機(jī)。這種電動(dòng)機(jī)與控制器、編碼器結(jié)合，可以實(shí) 現(xiàn)對電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)控制。因具有高響應(yīng)特性，寬調(diào)速范圍等特點(diǎn)受到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廣泛關(guān) 注。而在其輸出軸上所使用的用于檢測電機(jī)位置的位置檢測器的精度直接影響到系統(tǒng)的速 度控制和定位精度。目前，位置檢測傳感器主要采用的是編碼器。目前通用的方法是在電機(jī)上裝置光 電編碼器，將角度信息通過線纜傳輸?shù)娇刂破?。增量式編碼器軸旋轉(zhuǎn)時(shí)候帶動(dòng)光柵盤旋轉(zhuǎn)，發(fā)光元件發(fā)出的光被光柵盤，指示光 柵的狹縫切割成斷續(xù)光線被接收元件接受，輸出相應(yīng)的脈沖信號，其旋轉(zhuǎn)方向和脈沖數(shù)量 需要借助判向電路和計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。計(jì)數(shù)起點(diǎn)可任意設(shè)定，旋轉(zhuǎn)增量編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈 沖，通過計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來記住位置，并且工作過程中也不能有干擾而丟失脈沖，否 則，記數(shù)設(shè)備記憶的零點(diǎn)就會(huì)偏移，并且無從知道。為了解決此問題，出現(xiàn)了絕對式編碼器。絕對式編碼器輸出與位置一一對應(yīng)的代 碼，從代碼的大小變化能判別出旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)子當(dāng)前位置。這樣抗干擾性，數(shù)據(jù)的可靠性大 大提高了，絕對式編碼器已經(jīng)越來越多的應(yīng)用于各種工業(yè)系統(tǒng)的角度，長度測量和位置控 制。但是光電編碼器存在一些難以克服的缺點(diǎn)光電編碼器由玻璃物質(zhì)通過刻線而成，其抗 震動(dòng)和沖擊能力不強(qiáng)，不適合于塵埃，結(jié)露等惡劣環(huán)境，并且結(jié)構(gòu)和定位組裝復(fù)雜?？叹€間 距有極限，要提高分辨率必須增大碼盤，難以做到小型化。在生產(chǎn)中必須保證很高的裝配精 度，直接影響到生產(chǎn)效率，最終影響產(chǎn)品成本。由于上述光電編碼器存在的問題，出現(xiàn)了在電動(dòng)機(jī)上使用的磁電式編碼器，這種 編碼器主要包括磁鋼、磁感應(yīng)元件和信號處理電路，磁鋼隨著電動(dòng)機(jī)的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生變化的 磁場，磁感應(yīng)元件感應(yīng)該變化的磁場，將磁信號轉(zhuǎn)變成電信號輸出到給信號處理電路，信號 處理電路將該電信號處理成角度信號輸出。但是，對于直流無刷電動(dòng)機(jī)，該磁電式編碼器中 使用的磁鋼的磁極要與直流無刷電動(dòng)機(jī)的磁極數(shù)目相適應(yīng)。對于不同磁極數(shù)的直流無刷電 動(dòng)機(jī)要與與其相適應(yīng)的編碼器相配合才可使用，因此，這種磁電式編碼器的通用性很差。另外，目前的電動(dòng)機(jī)一般采用線纜方式將位置信息傳輸?shù)娇刂破鞯腃PU，但通信過 程中易受電磁噪聲干擾導(dǎo)致信息錯(cuò)誤，并且存在通信的滯后性，不能實(shí)時(shí)反映當(dāng)前電機(jī)轉(zhuǎn) 子的位置信息，從而影響到整個(gè)系統(tǒng)的控制效果。再有，傳統(tǒng)的電機(jī)設(shè)計(jì)追求的是對單一目標(biāo)的完成和實(shí)現(xiàn)，但是在需要完成任務(wù)較多的要求下，對應(yīng)不同任務(wù)就要選擇不同的電機(jī)。例如，如任務(wù)一中要求大負(fù)載高轉(zhuǎn)速， 需要選擇大轉(zhuǎn)矩高轉(zhuǎn)速的電動(dòng)機(jī)。任務(wù)二要求負(fù)載較小轉(zhuǎn)速適中，這樣任務(wù)一中選擇出的 電機(jī)就不再適用于任務(wù)二的工作條件，需要令選擇電機(jī)，這樣必將造成浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，本發(fā)明提出了一種具有新磁電式傳感器的電動(dòng) 機(jī)，從而低成本、提高系統(tǒng)的可靠性、提高系統(tǒng)響應(yīng)速度快。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種電動(dòng)機(jī)，包括電機(jī)本體、控制器和磁電式傳 感器，所述磁電式傳感器用于感測電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，并將感測到的電壓信號傳輸給控制器，通 過控制器的處理，獲得電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度或位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的精確控制；其中，所述 磁電式傳感器包括轉(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)； 所述第一磁鋼環(huán)和第二磁鋼環(huán)分別固定在電動(dòng)機(jī)的輸出軸上，所述第一磁鋼環(huán)被均勻地磁 化為Ν[Ν<= 2η(η = 0，1，2…η)]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，其磁序按照特定磁序算法確定；在定子上，對應(yīng)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(shè)有m(m為2或3的整數(shù)倍)個(gè)呈一定角度分布的磁感應(yīng)元件； 對應(yīng)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(shè)有n(n = 0，1，2…η)個(gè)呈 一定角度分布的磁感應(yīng)元件；當(dāng)轉(zhuǎn)子相對于定子發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述磁感應(yīng)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所述控制器。優(yōu)選地，在定子上對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)的相鄰兩個(gè)磁感應(yīng)元件之間的夾角為 360° /2\優(yōu)選地，在定子上對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)相鄰兩個(gè)磁感應(yīng)元件之間的夾角，當(dāng)m為2或 4時(shí)，每相鄰兩個(gè)磁感應(yīng)元件之間的夾角為90° /2n，當(dāng)m為3時(shí)，每相鄰兩個(gè)磁感應(yīng)元件之 間的夾角為120°為6時(shí)，每相鄰兩個(gè)磁感應(yīng)元件之間的夾角為60° /2n。優(yōu)選地，所述磁感應(yīng)元件直接表貼在定子的內(nèi)表面。所述控制用電機(jī)還包括兩個(gè)導(dǎo)磁環(huán)，每一所述導(dǎo)磁環(huán)是由多個(gè)同圓心、同半徑的 弧段構(gòu)成，相鄰兩弧段留有空隙，對應(yīng)于兩個(gè)磁鋼環(huán)的磁感應(yīng)元件分別設(shè)在該空隙內(nèi)。優(yōu)選地，所述的導(dǎo)磁環(huán)的弧段端部設(shè)有倒角。優(yōu)選地，所述倒角為沿軸向或徑向或同時(shí)沿軸向、徑向切削而形成的倒角。優(yōu)選地，所述的磁感應(yīng)元件為霍爾應(yīng)應(yīng)元件。優(yōu)選地，所述電機(jī)本體和控制器一體化設(shè)置。優(yōu)選地，所述控制器包括外殼和控制模塊，所述外殼將控制模塊罩在外殼內(nèi)，并通 過連接件與電機(jī)固定在一起。優(yōu)選地，所述磁電式傳感器設(shè)于外殼內(nèi)，并位于電機(jī)和控制模塊之間或者位于控 制模塊之后。所述控制用電機(jī)還包括風(fēng)扇，用于對電機(jī)及控制器進(jìn)行散熱。優(yōu)選地，所述風(fēng)扇位于外殼內(nèi)，并置于遠(yuǎn)離電機(jī)的外殼的最外端部或位于電機(jī)、控 制模塊和磁電式傳感器中任何兩個(gè)部件之間。優(yōu)選地，所述控制模塊包括數(shù)據(jù)處理單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和電流傳感器，所述數(shù)據(jù) 處理單元接收輸入的指令信號、電流傳感器采集的電機(jī)輸入電流信號和磁電式傳感器輸出的電壓信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，輸出控制信號給所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元根據(jù) 所述的控制信號輸出合適的電壓給電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的精確控制。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理單元包括機(jī)械環(huán)控制子單元、電流環(huán)控制子單元、PWM控制 信號產(chǎn)生子單元和傳感器信號處理子單元。所述傳感器信號處理子單元接收所述磁電式傳 感器的電壓信號，經(jīng)過A/D采樣、角度求解，得到電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，并將該角度傳輸給所 述的機(jī)械環(huán)控制子單元；所述傳感器信號處理子單元還接收所述電流傳感器的檢測到的電 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(jī)械環(huán)控制子單元根據(jù)接 收到的指令信號和電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，經(jīng)過運(yùn)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)接收到的電流指令的電流傳感器輸出的電流信號， 經(jīng)過運(yùn)算得到三相電壓的占空比控制信號，并輸出給所述的PWM控制信號產(chǎn)生子單元。所 述PWM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，生成具有一定順序 的六路PWM信號，分別作用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元。優(yōu)選地，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元包括六個(gè)功率開關(guān)管，所述開關(guān)管每兩個(gè)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(guān)管的控制端受PWM控制信號產(chǎn)生子單元輸出 的PWM信號的控制，每一組中的兩個(gè)開關(guān)管分時(shí)導(dǎo)通。優(yōu)選地，所述傳感器信號處理子單元包括磁電式傳感器的信號處理電路，用于根 據(jù)所述磁電式傳感器的電壓信號得到電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，具體包括:A/D轉(zhuǎn)換電路、相對偏 移角度9工計(jì)算電路、絕對偏移量92計(jì)算電路、角度合成及輸出模塊和存儲(chǔ)模塊。其中，所 述A/D轉(zhuǎn)換電路對磁電式傳感器發(fā)送來的電壓信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字 信號；所述相對偏移角度9工計(jì)算電路用于計(jì)算磁電式傳感器中對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)的磁感 應(yīng)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e1;所述絕對偏移量02計(jì) 算電路根據(jù)磁電式傳感器中對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)的磁感應(yīng)元件發(fā)送來的第二電壓信號，通過 計(jì)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 ；所述角度合成及輸出 模塊，用于將上述相對偏移量和絕對偏移量e2相加，合成所述第一電壓信號所代表的 在該時(shí)刻的旋轉(zhuǎn)角度0 ；所述存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。另外，所述磁電式傳感器的信號處理電路還包括信號放大電路，用于在A/D轉(zhuǎn)換 模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之前，對來自于磁電式傳感器的電壓信號進(jìn)行放大。優(yōu)選地，所述相對偏移角度e i計(jì)算電路包括第一合成電路和第一角度獲取電路， 所述合成電路對磁電式傳感器發(fā)送來的經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的多個(gè)電壓信號進(jìn)行處理，得到一基 準(zhǔn)信號D ；所述第一角度獲取電路根據(jù)該基準(zhǔn)信號D，在第一角度存儲(chǔ)表中選擇一與其相對 的角度作為偏移角度、。優(yōu)選地，所述相對偏移角度e工計(jì)算電路還包括溫度補(bǔ)償電路，用于消除溫度對磁 電式傳感器發(fā)送來的電壓信號的影響。優(yōu)選地，所述相對偏移角度e工計(jì)算電路還包括一系數(shù)矯正電路，其根據(jù)合成電路 的輸出進(jìn)行運(yùn)算，得到一輸出信號K。優(yōu)選地，所述溫度補(bǔ)償電路包括多個(gè)乘法器，每一所述乘法器將經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的、 磁電式傳感器發(fā)送來的一個(gè)電壓信號與輸出信號K相乘，將相乘后的結(jié)果輸出給第一合成 電路。優(yōu)選地，所述絕對偏移量e 2計(jì)算電路包括第二合成電路和第二角度獲取電路，所述譯碼器用于對對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)的磁電式傳感器發(fā)送來的第二電壓信號進(jìn)行處理，得到 一信號E ；所述第二角度獲取電路根據(jù)該信號E在第二標(biāo)準(zhǔn)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θ 2。優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理單元為MCU，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元為IPM模塊。另外，所述電動(dòng)機(jī)本體包括三相繞組，所述每一相繞組由多段繞組頭尾串聯(lián)構(gòu)成， 每一段繞組的頭部和輸入的電源之間均連接一控制開關(guān)。
其中，所述控制開關(guān)為電子電力開關(guān)；進(jìn)一步限定，所述電子電力開關(guān)為晶閘管或 IGBT。在前述數(shù)據(jù)處理單元中還包括扭矩切換子單元，所述矩切換子單元根據(jù)電動(dòng)機(jī)實(shí) 際需要輸出的扭矩大小，選擇相應(yīng)的繞組，并輸出控制指令給所述電動(dòng)機(jī)的控制開關(guān)，分別 控制每一項(xiàng)繞組中的多個(gè)控制開關(guān)的開和關(guān)的組合。本發(fā)明所述的電動(dòng)機(jī)，其使用的磁電式傳感器中涉及到的磁鋼的磁極數(shù)與電動(dòng)的 轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)無關(guān)，使得電動(dòng)機(jī)與磁電式傳感器的匹配靈活，并且，本發(fā)明中的電動(dòng)機(jī)由于 使用了這種結(jié)構(gòu)的傳感器，使控制精度、系統(tǒng)響應(yīng)速度、可靠性大大提高的同時(shí)，又降低了 生產(chǎn)成本，因此提高了本發(fā)明中所述電動(dòng)機(jī)的性價(jià)比。由于本發(fā)明電動(dòng)機(jī)的內(nèi)部的繞組可由多段串聯(lián)而成，因此可以通過控制電機(jī)內(nèi)部 的繞組來對電機(jī)進(jìn)行控制；由于本發(fā)明中的繞組是可變的，所以在低負(fù)載的條件下可以選 擇低繞組狀態(tài)，這樣就降低了電機(jī)的工作電流，從而達(dá)到節(jié)能的目的；普通電機(jī)繞組是固定 的，任意一相繞組損壞則電機(jī)無法正常工作，而本發(fā)明每一相繞組由多段繞組構(gòu)成，因此， 即使一個(gè)繞組損壞，但其他繞組極可工作，因此，靠性提高；制作簡單，因而成本低。


圖1是本發(fā)明安裝有風(fēng)扇的控制用電機(jī)的分解圖。圖2是本發(fā)明未安裝風(fēng)扇的控制用電機(jī)的分解圖。圖3Α、3Β和3C分別是本發(fā)明設(shè)置有導(dǎo)磁環(huán)的位置檢測裝置結(jié)構(gòu)的立體分解圖、示 意圖和結(jié)構(gòu)圖。圖4Α-圖4D是本發(fā)明的導(dǎo)磁環(huán)的倒角設(shè)計(jì)圖。圖5為本發(fā)明所述位置檢測裝置的信號處理方法的流程圖之一。圖6為本發(fā)明所述位置檢測裝置的信號處理方法的流程圖之二。圖7為本發(fā)明所述位置檢測裝置的信號處理方法的流程圖之三。圖8為本發(fā)明所述位置檢測裝置的信號處理方法的流程圖之四。圖9本發(fā)明的實(shí)施例1的第一磁鋼環(huán)、導(dǎo)磁環(huán)和磁感應(yīng)元件的結(jié)構(gòu)圖。圖10是本發(fā)明的實(shí)施例1的第一磁鋼環(huán)充磁磁序及與磁感應(yīng)元件的位置關(guān)系圖。圖11是第二磁鋼環(huán)的充磁磁序的算法流程圖。圖12Α-圖12Β是本發(fā)明的實(shí)施例1的第二磁鋼環(huán)充磁磁序及與磁感應(yīng)元件的位 置關(guān)系圖。圖13是本發(fā)明實(shí)施例1的信號處理裝置的框圖。圖14是本發(fā)明實(shí)施例2的位置檢測裝置中的第一磁鋼環(huán)霍爾元件和導(dǎo)磁環(huán)、磁感 應(yīng)元件的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖15是本發(fā)明實(shí)施例2的第一磁鋼環(huán)充磁磁序及與磁感應(yīng)元件的位置關(guān)系圖。圖16是本發(fā)明實(shí)施例2的信號處理裝置的框圖。圖17是本發(fā)明實(shí)施例3的第一磁鋼環(huán)霍爾元件和導(dǎo)磁環(huán)、磁感應(yīng)元件的結(jié)構(gòu)示意 圖。圖18是本發(fā)明實(shí)施例3的第一磁鋼環(huán)充磁磁序及與磁感應(yīng)元件的位置關(guān)系圖。圖19是本發(fā)明實(shí)施例3的信號處理裝置的框圖。圖20是本發(fā)明實(shí)施例4的第一磁鋼環(huán)霍爾元件和導(dǎo)磁環(huán)、磁感應(yīng)元件的結(jié)構(gòu)示意 圖。圖21是本發(fā)明實(shí)施例4的第一磁鋼環(huán)充磁磁序及與磁感應(yīng)元件的位置關(guān)系圖。圖22是本發(fā)明實(shí)施例4的信號處理裝置的框圖。圖23A-圖23B為本發(fā)明對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)的磁感應(yīng)元件與導(dǎo)磁環(huán)、定子的分布 圖。圖24是本發(fā)明磁感應(yīng)元件直接表貼于位置檢測裝置上的位置檢測裝置結(jié)構(gòu)的立 體分解圖。圖25A-圖25D分別是對就于第一磁鋼環(huán)的磁感應(yīng)元件直接表貼于位置檢測裝置 上的結(jié)構(gòu)示意圖。圖26是電機(jī)系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)原理簡圖。圖27是電機(jī)系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)原理圖。圖28是另一電機(jī)系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)原理圖。圖29是機(jī)械環(huán)的框圖。圖30是只有速度環(huán)的情況下的機(jī)械環(huán)的框圖。圖31是電流環(huán)的框圖。圖32是PWM信號產(chǎn)生模塊的框圖。圖33是IPM原理圖。圖34是電動(dòng)機(jī)本體內(nèi)部的繞組接線圖。圖35是電動(dòng)機(jī)本體內(nèi)部具有多段繞組的控制結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說明。圖1是本發(fā)明安裝有風(fēng)扇的控制用電機(jī)的分解圖。圖2是本發(fā)明未安裝風(fēng)扇的控 制用電機(jī)的分解圖。如圖1和圖2所示，本發(fā)明的控制用電機(jī)包括電機(jī)本體501、控制器和 磁電式傳感器?？刂破靼刂破魍鈿?07和控制模塊502。磁電式傳感器用于感測電機(jī) 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，并將感測到的電壓信號傳輸給控制器，通過控制器的處理，獲得電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角 度或位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的精確控制。本發(fā)明中的電機(jī)本體和控制器可以一體化設(shè)置，通過一體化設(shè)置，縮短了磁電式 傳感器信號的傳輸路徑，降低了信號干擾，因此，提高了控制的可靠性。本發(fā)明的控制用電機(jī)還可以安裝有風(fēng)扇508，用于對電機(jī)及控制器進(jìn)行散熱。風(fēng)扇 508位于風(fēng)扇罩509內(nèi)，并置于遠(yuǎn)離電機(jī)的外殼的最外端部或位于電機(jī)本體501、控制模塊 502和磁電式傳感器中任何兩個(gè)部件之間。
磁電式傳感器本發(fā)明中就用到的磁電式傳感器可以包括信號處理電路，也可以不包括信號處理 電路，如果不包括信號處理電路，則該電路位于控制器內(nèi)。以下在介紹磁電式傳感器時(shí)介紹 的信號處理電路和該電路位于控制內(nèi)時(shí)的處理相同，因此，在說明控制器的處理模塊時(shí)不
再重復(fù)說明。圖3A、3B和3C分別是本發(fā)明設(shè)置有導(dǎo)磁環(huán)的位置檢測裝置結(jié)構(gòu)的立體分解圖、示 意圖和結(jié)構(gòu)圖。如圖3A、3B和3C所示，本發(fā)明的位置檢測裝置由磁鋼環(huán)302、磁鋼環(huán)303、 導(dǎo)磁環(huán)304、導(dǎo)磁環(huán)305、支架306和多個(gè)磁感應(yīng)元件組成。具體地，磁鋼環(huán)302、303的直徑 小于導(dǎo)磁環(huán)304、305的直徑，因而導(dǎo)磁環(huán)304、305分別套設(shè)在磁鋼環(huán)302、303外側(cè)，磁鋼環(huán) 302,303固定在轉(zhuǎn)軸301上，且導(dǎo)磁環(huán)304、305與磁鋼環(huán)302、303可以相對轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使設(shè) 置在支架306內(nèi)表面上的多個(gè)傳感器元件307處于磁鋼環(huán)的空隙內(nèi)。圖3C是將本發(fā)明設(shè)置有導(dǎo)磁環(huán)的位置檢測裝置的各元件組合到一起后的平面結(jié) 構(gòu)圖，從圖3C可以看出磁鋼環(huán)302、磁鋼環(huán)303平行布置在軸301上，對應(yīng)于磁鋼環(huán)302、磁 鋼環(huán)303分別設(shè)有兩列磁感應(yīng)元件308和309。這里為下文說明方便，將第一列磁感應(yīng)元件 即對應(yīng)磁鋼環(huán)302和導(dǎo)磁環(huán)304的多個(gè)磁感應(yīng)元件都用磁感應(yīng)元件308表示，而將第二列 磁感應(yīng)元件即對應(yīng)磁鋼環(huán)303和導(dǎo)磁環(huán)305的多個(gè)磁感應(yīng)元件都用磁感應(yīng)元件309表示。 為了說明方便，這里將磁鋼環(huán)302定義為第一磁鋼環(huán)，將磁鋼環(huán)303定義為第二磁鋼環(huán)，將 導(dǎo)磁環(huán)304限定為對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)302，將導(dǎo)磁環(huán)305限定為對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)305，然 后本發(fā)明不限于上述的限定。如圖4A-圖4D所示，導(dǎo)磁環(huán)由兩段或多段同半徑、同圓心的弧段構(gòu)成，弧段端部設(shè) 有倒角，所述倒角為沿軸向或徑向或同時(shí)沿軸向、徑向切削而形成的倒角。所述倒角為沿軸 向351或徑向352或同時(shí)沿軸向353、徑向354切削而形成的倒角。根據(jù)磁密公式5 = $可以知道，當(dāng) 一定時(shí)候，可以通過減少S，增加B。
o因?yàn)橛来朋w產(chǎn)生的磁通是一定的，在導(dǎo)磁環(huán)中S較大，所以B比較小，因此可以減 少因?yàn)榇艌鼋蛔兌鴮?dǎo)致的發(fā)熱。而通過減少導(dǎo)磁環(huán)端部面積能夠增大端部的磁場強(qiáng)度，使 得磁感應(yīng)元件的輸出信號增強(qiáng)。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。相鄰兩弧段間留有縫隙，磁感應(yīng)元件置于該縫隙內(nèi)，當(dāng)磁鋼環(huán)與導(dǎo)磁環(huán)發(fā)生相對 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述磁感應(yīng)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(yīng)的控制器。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。第一磁鋼環(huán)302被均勻地磁化為N(N <=2n(n = 0,1,2-n))對磁極，并且相鄰兩 極的極性相反，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；在支架306上，對應(yīng) 于第一磁鋼環(huán)302，以第一磁鋼環(huán)302的中心為圓心的同一圓周上設(shè)有m(m為2或3的整數(shù) 倍)個(gè)呈一定角度分布的磁感應(yīng)元件308 ；對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)303，以第二磁鋼環(huán)303的中 心為圓心的同一圓周上設(shè)有n(n = 0，1，2…n)個(gè)呈360° /N角度分布的磁感應(yīng)元件309。在上述磁電式傳感器上還可以包括信號處理裝置，其包括A/D轉(zhuǎn)換模塊、相對偏 移角度0工計(jì)算模塊、絕對偏移量02計(jì)算模塊、角度合成及輸出模塊和存儲(chǔ)模塊，其中，所
10述A/D轉(zhuǎn)換模塊對位置檢測裝置發(fā)送來的電壓信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，并將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù) 字信號；所述相對偏移角度θ工計(jì)算模塊用于計(jì)算位置檢測裝置中對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)的磁 感應(yīng)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θ 1;所述絕對偏移量θ2 計(jì)算模塊根據(jù)位置檢測裝置中對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)的磁感應(yīng)元件發(fā)送來的第二電壓信號，通 過計(jì)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θ 2 ；所述角度合成及輸 出模塊用于將上述相對偏移量Q1和絕對偏移量θ 2相加，合成所述第一電壓信號所代表的 在該時(shí)刻的旋轉(zhuǎn)角度θ ；所述存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)標(biāo)定過程中得到的角度和系數(shù)K矯正用數(shù) 據(jù)。
對應(yīng)上述處理裝置的流程如圖5-8所示，如圖5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(jìn)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θ工計(jì)算模塊對位置檢測裝置發(fā)送來的對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)的第一電壓信號進(jìn)行角度 θ ！求解，計(jì)算對應(yīng)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θ工；由絕對偏移 量θ 2計(jì)算模塊對位置檢測裝置發(fā)送來的對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)的第一電壓信號進(jìn)行角度θ2 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θ 2 ；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Q1和絕對偏移量θ 2相加，合成所述第一電壓信號 所代表的在該時(shí)刻的旋轉(zhuǎn)角度θ。對于圖6，為在圖5的基礎(chǔ)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(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之前，對來自于位置檢測裝置的電壓信號進(jìn)行 放大。圖7是包括溫度補(bǔ)償?shù)男盘柼幚砹鞒虉D，在進(jìn)行角度Q1求解之前，還包括溫度補(bǔ)償 的過程；圖8為基于圖7的溫度補(bǔ)償?shù)木唧w過程，即進(jìn)行溫度補(bǔ)償時(shí)，要先進(jìn)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(jìn)行相乘的具體方式來進(jìn)行 溫度補(bǔ)償。當(dāng)然，溫度補(bǔ)償?shù)木唧w方式還有很多種，在些就不一一介紹。以下通過實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的位置檢測裝置及其信號處理裝置與方法。實(shí)施例1本發(fā)明的實(shí)施例1提供了第一列磁感應(yīng)元件設(shè)有兩個(gè)磁感應(yīng)元件308，第二列感 應(yīng)元件設(shè)有三個(gè)磁感應(yīng)元件309的位置檢測裝置。圖9為本發(fā)明的實(shí)施例1的第一磁鋼環(huán)、導(dǎo)磁環(huán)和磁感應(yīng)元件的結(jié)構(gòu)圖；圖10為 本發(fā)明的實(shí)施例1的第一磁鋼環(huán)充磁磁序及與磁感應(yīng)元件的位置關(guān)系圖。對應(yīng)于第一磁鋼 環(huán)302的第一列磁感應(yīng)元件308為2個(gè)，即m = 2，用H1和H2表示，這兩個(gè)磁感應(yīng)元件H1和 H2分別放置于對應(yīng)導(dǎo)磁環(huán)304的兩個(gè)夾縫中。對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)303的第二列磁感應(yīng)元件 309為3個(gè)，即η = 3，用Η3、Η4和H5表示。取磁極數(shù)N = 8，這樣，對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)303的 相鄰兩個(gè)磁感應(yīng)元件309之間的夾角為360° /8。對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)302的相鄰兩個(gè)磁感 應(yīng)元件308之間的夾角為90° /8。從圖10可以看出磁鋼環(huán)302的充磁順序以及H1和H2的磁極排布。圖9是磁鋼環(huán) 303的算法流程圖。如圖5所示，首先進(jìn)行初始化a
=“0……0”;然后將當(dāng)前編碼入編 碼集，即編碼集中有“0……0” ；接著檢驗(yàn)入編碼集的集合元素是否達(dá)到8，如果是則程序結(jié) 束，反之將當(dāng)前編碼左移一位，后面補(bǔ)0 ；然后檢驗(yàn)當(dāng)前編碼是否已入編碼集，如果未入編 碼集則將當(dāng)前編碼入編碼集繼續(xù)進(jìn)行上述步驟，如果已入編碼集則將當(dāng)前碼末位去0補(bǔ)1 ； 接著檢驗(yàn)當(dāng)前編碼是否已入編碼集，如果未入編碼集則將當(dāng)前編碼入編碼集繼續(xù)進(jìn)行上述 步驟，如果已入編碼集則檢驗(yàn)當(dāng)前碼是否為“0……0”，是則結(jié)束，否則將當(dāng)前編碼的直接前去碼末位去0補(bǔ)1 ；接著檢驗(yàn)當(dāng)前編碼是否已入編碼集，如果未入編碼集則將當(dāng)前編碼入編 碼集繼續(xù)進(jìn)行上述步驟，如果已入編碼集則檢驗(yàn)當(dāng)前碼是否為“0……0”，然后繼續(xù)進(jìn)行下 面的程序。其中0磁化為“N/S”，l磁化為“S/N”。這樣得到了圖12所示的磁鋼環(huán)303充磁 結(jié)構(gòu)圖以及H3、H4和H5的排布順序。圖9是本發(fā)明實(shí)施例1的信號處理裝置的框圖，磁感應(yīng)元件&和H2的輸出信號接 放大器，放大器的輸出信號輸入給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4、5，系數(shù)矯正器10的輸出信號接乘法器4、5的輸入端，乘法器4、5的輸出信號A， B接合成器6的輸入端，第一合成器6的輸出信號D作為存儲(chǔ)器8和存儲(chǔ)器9的輸入信號， 存儲(chǔ)器9的輸出信號接系數(shù)矯正器10，存儲(chǔ)器8的輸出信號e ！作為加法器12的輸入端。傳感器H3、H4和H5的輸出信號分別接三個(gè)放大器2_3、2_4和2_5進(jìn)行放大，然后 接AD轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后通過第二器7進(jìn)行譯碼，然后接存儲(chǔ)器11得到02。9工和e2 通過加法器12得到測量的絕對角位移e輸出。其中，在信號的處理過程中，第一合成器6的輸出按以下方式進(jìn)行約定當(dāng)數(shù)據(jù)X為有符號數(shù)時(shí)，數(shù)據(jù)X的第0位(二進(jìn)制左起第1位)為符號位，X_0 = 1表示數(shù)據(jù)X為負(fù)，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。比較兩個(gè)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(gè)信號的符合位，第二個(gè)信號的符合位，較小數(shù)值的信號的數(shù)值位}。具體如下如果 A_D>=B_DD = {A_0 ;B_0 ;B_D}R= ylA2+B2 ；否則D = {A_0 ；B_0 ;A_D}R= y/A2+B2 o第二合成器7的輸出按以下方式進(jìn)行E = {C3_0 ；C4_0 ；. . . Cn_0}信號K 一般是通過將信號禮和R進(jìn)行除法運(yùn)算得到。對于第一、二標(biāo)準(zhǔn)角度表，在存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)了兩個(gè)表，每個(gè)表對應(yīng)于一系列的碼， 每一個(gè)碼對應(yīng)于一個(gè)角度。該表是通過標(biāo)定得到的，標(biāo)定方法是，利用本施例的檢測裝置和 一高精度位置傳感器，將本施例中的磁感應(yīng)元件輸出的信號和該高精度位置傳感器輸出的 角度進(jìn)行一一對應(yīng)，以此建立出一磁感應(yīng)元件輸出的信號與角度之間的關(guān)系表。也就是，對 應(yīng)于信號D存儲(chǔ)了一個(gè)第一標(biāo)準(zhǔn)角度表，每一個(gè)信號D代表一個(gè)相對偏移量0lt)對應(yīng)于信 號E，存儲(chǔ)了一個(gè)第二標(biāo)準(zhǔn)角度表，每一個(gè)信號E代表一個(gè)絕對偏移量e 2。實(shí)施例2本發(fā)明的第二實(shí)施例提供了對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)302設(shè)有四個(gè)磁感應(yīng)元件的示意 圖。圖14是本發(fā)明實(shí)施例2的位置檢測裝置中的第一磁鋼環(huán)霍爾元件和導(dǎo)磁環(huán)、磁感 應(yīng)元件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖15是本發(fā)明實(shí)施例2的第一磁鋼環(huán)充磁磁序及與磁感應(yīng)元件的位置關(guān)系圖。如圖14所示，對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)302的第一列磁感應(yīng)元件308為4個(gè)，即m = 4， 用Hi、H2、H3和H4表示，這兩個(gè)磁感應(yīng)元件Hi、H2、H3和H4分別放置于對應(yīng)第一導(dǎo)磁環(huán)304的 四個(gè)夾縫中。對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)303的第二列磁感應(yīng)元件309為3個(gè)，即n = 3，用H5、H6 和H7表示。取N = 8，這樣，對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)303的相鄰兩個(gè)磁感應(yīng)元件309之間的夾角 為360° /8。對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)302的相鄰兩個(gè)磁感應(yīng)元件308之間的夾角為90° /8。從圖15可以看出磁鋼環(huán)302的充磁順序以及Hi、H2、H3和H4的磁極排布。第一磁 鋼環(huán)302的充磁結(jié)構(gòu)及算法流程與實(shí)施例1的相同，在此省略對它們的說明。圖16是本發(fā)明實(shí)施例2的信號處理裝置的框圖。信號處理裝置與處理方法與實(shí) 施例1相類似，不同在于，由于本實(shí)施例2中有4個(gè)磁感應(yīng)元件，磁感應(yīng)元件&和H2的輸出 信號接放大電路2-1進(jìn)行差動(dòng)放大，磁感應(yīng)元件H3和H4的輸出信號接放大電路2-2進(jìn)行差 動(dòng)放大，最終輸出給合成器的信號仍為2個(gè)，處理過程及方法與實(shí)施例1相同。因此，在此 不再贅述。實(shí)施例3本發(fā)明的第三實(shí)施例提供了對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)設(shè)有三個(gè)磁感應(yīng)元件的結(jié)構(gòu)圖。圖17是本發(fā)明實(shí)施例3的第一磁鋼環(huán)霍爾元件和導(dǎo)磁環(huán)、磁感應(yīng)元件的結(jié)構(gòu)示意 圖；圖18是本發(fā)明實(shí)施例3的第一磁鋼環(huán)充磁磁序及與磁感應(yīng)元件的位置關(guān)系圖；如圖17所示，對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)302的第一列磁感應(yīng)元件308為3個(gè)，S卩m = 3， 用Hp H2和H3表示，這兩個(gè)磁感應(yīng)元件&、H2和H3分別放置于對應(yīng)第一導(dǎo)磁環(huán)304的三個(gè) 夾縫中。對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)303的第二列磁感應(yīng)元件309為3個(gè)，即n = 3，用H4、H5和H6 表示。取N = 8，這樣，對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)303的相鄰兩個(gè)磁感應(yīng)元件309之間的夾角為 360° /8。對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)302的相鄰兩個(gè)磁感應(yīng)元件308之間的夾角為120° /8。從圖18可以看出磁鋼環(huán)302的充磁順序以及&、H2和H3的磁極排布。第一磁鋼 環(huán)302的充磁結(jié)構(gòu)及算法流程與實(shí)施例1的相同，在此省略對它們的說明。圖19是本發(fā)明實(shí)施例3的信號處理裝置的框圖。與實(shí)施例1不同的是，磁感應(yīng)元 件有三個(gè)，輸出給合成器的信號為三個(gè)，合成器在處理信號時(shí)與實(shí)施例1不同，其余與實(shí)施 例1相同。在這里，僅說明合成器如何進(jìn)行處理得到D和R。在本實(shí)施例中，對信號的處理，即第一合成器7的輸出原則是先判斷三個(gè)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(gè)信號的符合位，第二個(gè)信號的符合位，第三個(gè)信號的符合位，較小數(shù)值的信號 的數(shù)值位}。以本實(shí)施例為例約定當(dāng)數(shù)據(jù)X為有符號數(shù)時(shí)，數(shù)據(jù)X的第0位(二進(jìn)制左起第1位)為符號位，X_0 = 1表示數(shù)據(jù)X為負(fù)，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_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;C_D}如果{A_0;B_0 ;C_0} = 010 并且 A_D < C_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;A_D}；
如果{A_0;B_0 ;C_0} = 101 并且 A_D >= C_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;C_D}；如果{A_0;B_0 ;C_0} = 101 并且 A_D < C_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;A_D}；如果{A_0；B_0 ；C_0} = Oil 并且 B_D >= C_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;C_D}；如果{A_0；B_0 ；C_0} = Oil 并且 B_D < C_DD = {A_0 ;B_0 ；C_0 ;B_D}；如果{A_0；B_0 ；C_0} = 100 并且 B_D >= C_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;C_D}；如果{A_0；B_0 ；C_0} = 100 并且 B_D < C_DD = {A_0 ;B_0 ；C_0 ;B_D}；如果{A_0；B_0 ；C_0} = OOl 并且 B_D >= A_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;A_D}；如果{A_0；B_0 ；C_0} = OOl 并且 B_D < A_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;B_D}；如果{A_0；B_0 ；C_0} = 110 并且 B_D >= A_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;A_D}；如果{A_0；B_0 ；C_0} = 110 并且 B_D < A_DD = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;B_D}；

a = A-Bx cos(π/3)-Cx cos(π/3)β = Bx sin(π/3) -Cx sin(π/3γ) °R = √a2+ β2實(shí)施例4根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例，提供了對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)設(shè)有六個(gè)磁感應(yīng)元件的結(jié)構(gòu) 圖。圖20是本發(fā)明實(shí)施例4的第一磁鋼環(huán)霍爾元件和導(dǎo)磁環(huán)、磁感應(yīng)元件的結(jié)構(gòu)示意 圖；圖21是本發(fā)明實(shí)施例4的第一磁鋼環(huán)充磁磁序及與磁感應(yīng)元件的位置關(guān)系圖。如圖20所示，對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)302的第一列磁感應(yīng)元件308為6個(gè)，即m = 6， 用Hp H2、H3、H4、H5和H6表示，這兩個(gè)磁感應(yīng)元件Hp H2、H3、H4、H5和H6分別放置于對應(yīng)第一 導(dǎo)磁環(huán)304的六個(gè)夾縫中。對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)303的第二列磁感應(yīng)元件309為3個(gè)，即η = 3，用H7、H8和H9表示。取N = 8，這樣，對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)303的相鄰兩個(gè)磁感應(yīng)元件309 之間的夾角為360° /8。對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)302的相鄰兩個(gè)磁感應(yīng)元件308之間的夾角為 60° /8。從圖21可以看出磁鋼環(huán)302的充磁順序以及&、H2、H3、H4、H5和H6的排布。第一 磁鋼環(huán)302的充磁結(jié)構(gòu)及算法流程與實(shí)施例1的相同，在此省略對它們的說明。圖22是本發(fā)明實(shí)施例4的信號處理裝置的框圖。與實(shí)施例3不同的是，磁感應(yīng)元件有六個(gè)，因此，磁感應(yīng)元件H1和H2的輸出信號接放大電路2-1進(jìn)行差動(dòng)放大，磁感應(yīng)元件 H3和H4的輸出信號接放大電路2-2進(jìn)行差動(dòng)放大，磁感應(yīng)元件H5和H6的輸出信號接放大 電路2-3進(jìn)行差動(dòng)放大，最終輸出給合成器的信號仍為3個(gè)，處理過程及方法與實(shí)施例3相 同。上述四個(gè)實(shí)施例是在η = 3的情況下，m值變化的各種實(shí)施例，本發(fā)明不限于此， 第二磁鋼環(huán)上的磁感應(yīng)元件η可以是任意整數(shù)(η = 0，1，2丨11)，如圖23Α-圖23Β所示，分 別為當(dāng)η = 3、4、5時(shí)的第二磁鋼環(huán)、導(dǎo)磁環(huán)和磁感應(yīng)元件的分布分。其各自的磁化順序及 算法流程分別與圖8、9類似，在此省略對它們的詳細(xì)說明。圖24是本發(fā)明磁感應(yīng)元件直接表貼于位置檢測裝置上的位置檢測裝置結(jié)構(gòu)的立 體分解圖。圖25Α-圖25D分別是對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)的磁感應(yīng)元件直接表貼于位置檢測裝 置上的結(jié)構(gòu)示意圖。在磁感應(yīng)元件直接表貼于位置檢測裝置上的情況下，磁感應(yīng)元件的排 布順序與上述帶有導(dǎo)磁環(huán)的順序相同，且信號處理裝置及方法也相同，在此省略詳細(xì)說明?？刂破骺刂破靼刂破魍鈿?07和控制模塊502，控制器外殼507將控制模塊502罩在 其內(nèi)，并通過連接件與電機(jī)本體501固定在一起。圖26是電機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖。電機(jī)系統(tǒng)由伺服控制器、電機(jī)和編碼器組成。這里所 述的編碼器和以下圖中所涉及的編碼器即為本發(fā)明中所述的磁電式傳感器。控制模塊包括 數(shù)據(jù)處理單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和電流傳感器。所述數(shù)據(jù)處理單元為MCU，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元 為IPM模塊。MCU接收輸入的指令信號、電流傳感器采集的電機(jī)輸入電流信號和磁電式傳感 器輸出的電壓信號，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，輸出PWM信號給IPM，IPM根據(jù)PWM信號輸出三相電壓給 電機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的精確控制。整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)的控制系統(tǒng)，控制周期短(一個(gè)控 制周期只有幾十個(gè)微秒)，響應(yīng)快，精度高。圖27是電機(jī)系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)原理圖。此時(shí)，磁電式傳感器的信號處理電路位于該傳 感器中，控制器只需通過同步通訊接口接收該傳感器的信號即可。如圖27所示，在MCU的 內(nèi)部有CPU、A/D、同步通訊口和PWM信號產(chǎn)生模塊等，A/D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。編碼器將電機(jī)角度位置信息通過同步口通訊傳 遞給MCU。MCU中的CPU根據(jù)電流反饋和角度反饋運(yùn)行控制程序。控制程序主要包含機(jī)械 環(huán)和電流環(huán)，機(jī)械環(huán)根據(jù)設(shè)定指令和角度反饋，計(jì)算出電流指令，電流環(huán)根據(jù)電流指令和電 流反饋，計(jì)算出三相電壓占空比。PWM信號產(chǎn)生模塊根據(jù)三相電壓占空比，產(chǎn)生PWM信號，傳 遞給IPM。IPM根據(jù)PWM信號，產(chǎn)生三相電壓給電機(jī)。圖28是另一電機(jī)系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)原理圖，此時(shí)，控制器中包括用于處理來自于磁電 式傳感器的電壓信號的信號處理電路，該部分與前述在磁電式傳感器的說明中所述的信號 處理電路相同；其他部分與圖27相同，因此，在此不再重復(fù)說明。圖29是機(jī)械環(huán)的框圖。如圖29所示，機(jī)械環(huán)根據(jù)角度指令和編碼器的角度反 饋， 經(jīng)過控制計(jì)算，計(jì)算出電流指令，傳遞給電流環(huán)。機(jī)械環(huán)包含位置環(huán)和速度環(huán)，位置環(huán)輸出 速度指令，速度環(huán)輸出電流指令。角度指令為控制程序設(shè)定的指令或者根據(jù)設(shè)定指令計(jì)算出來。編碼器檢測電機(jī)轉(zhuǎn) 軸的角度位置信號，并將角度信號通過同步口通訊傳遞給MCU，MCU得到角度反饋。角度指 令減去角度反饋，得到角度誤差，通過PID控制器對角度進(jìn)行PID控制，得到速度指令，角度的PID控制叫做位置環(huán)，位置環(huán)輸出的是速度指令，傳遞給速度環(huán)。角度反饋通過微分器得 到速度反饋，速度指令減去速度反饋，得到速度誤差，通過PID控制器對速度進(jìn)行PID控制， 得到電流指令速度的PID控制叫做速度環(huán)。電流指令為速度環(huán)的輸出，也為機(jī)械環(huán) 的輸出，機(jī)械換輸出電流指令I(lǐng)q—給電流環(huán)。圖30是只有速度環(huán)的情況下的機(jī)械環(huán)的框圖。在有些情況下，不需對電機(jī)進(jìn)行位 置控制，只需要進(jìn)行速度控制，因此機(jī)械環(huán)中沒有位置環(huán)，只有速度環(huán)。速度指令為控制程 序設(shè)定的指令。編碼器檢測電機(jī)轉(zhuǎn)軸的角度位置信號，并將角度信號通過同步口通訊傳遞 給MCU，MCU得到角度反饋，角度反饋通過微分器得到速度反饋。速度指令減去速度反饋，得 到速度誤差，通過PID控制器對速度進(jìn)行PID控制，得到電流指令I(lǐng)q &。速度的PID控制叫 做速度環(huán)。電流指令為速度環(huán)的輸出，也為機(jī)械環(huán)的輸出，機(jī)械換輸出電流指令I(lǐng)q—給電 流環(huán)。圖31是電流環(huán)的框圖。電流環(huán)根據(jù)機(jī)械環(huán)輸出的電流指令和電流傳感器的電流 反饋，經(jīng)過控制計(jì)算，產(chǎn)生加給PWM信號產(chǎn)生模塊的三相電壓占空比。電流傳感器可以為3個(gè)或者2個(gè)。電流傳感器為3個(gè)時(shí)，每一個(gè)電流傳感器分別檢 測電機(jī)U、V、W三相中一相電流的大小。電流傳感器將檢測的三相電流信號傳遞給CPU，CPU 經(jīng)過A/D采樣，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，從而獲得電機(jī)的三相電流大小。正常情況下電 機(jī)的三相電流之和為零，當(dāng)電機(jī)出現(xiàn)某些異常時(shí)，如電機(jī)漏電，三相電流之和不為零。當(dāng)電 流傳感器出現(xiàn)故障或者電流A/D采樣故障時(shí)，也可能造成CPU獲得的三相電流值之和不為 零，可以以此作為一個(gè)項(xiàng)系統(tǒng)檢測依據(jù)，出現(xiàn)上述故障時(shí)及時(shí)報(bào)警。電流傳感器為2個(gè)時(shí)，檢測電機(jī)U、V、W三相中兩相電流的大小。電流傳感器將檢 測的兩相電流信號傳遞給CPU，CPU經(jīng)過A/D采樣，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，獲得電機(jī)的 兩相電流大小。由于電機(jī)的三相電流之和為零，所以根據(jù)兩相電流大小，可以計(jì)算出第三相 電流大小。這樣只用兩個(gè)電流傳感器就能滿足電機(jī)系統(tǒng)的需要，降低了成本。機(jī)械輸出的電流指令為Iq Mf，為q軸的電流指令。電流傳感器輸出的信號傳遞給 MCU，經(jīng)過A/D采樣，得到電流反饋。如果電流傳感器為三個(gè)，則直接得到三相電流反饋Ia fb，Ib—fb，I。—^，如果電流傳感器為兩個(gè)，則得到直接得到兩相電流反饋，另一相電流反饋根據(jù) 三相電流反饋之和為零，計(jì)算得到。三相電流反饋Ia—fb，
Ib—fb，I。—fb經(jīng)過3_ > 2變換，得到
d，q軸的電流反饋Id ft，1_。一般將d軸的電流指令I(lǐng)d ref控制為0。分別將d，q軸的電 流指令減去d，q軸的電流反饋，得到d，q軸的電流誤差I(lǐng)d e 和Iq—，通過PID控制器分別 對d，q軸電流進(jìn)行PID控制，得到d，q軸的指令電壓Ud—ref，Uq—ref0指令電壓Ud—ref，經(jīng) 過2- > 3變換，得到三相指令電壓，即為三相電壓占空比Ua―聘比，隊(duì)―路比，仏―聘比。三相占 空比為電流環(huán)的輸出，傳遞給PWM信號產(chǎn)生模塊。
上述3- > 2變換的公式為 3- > 2變換將電流傳感器反饋的電機(jī)三相電流，經(jīng)過坐標(biāo)變換，變換為d，q軸電 流。式中Ia，Ib，I。為反饋的三相電流，在電流環(huán)框圖中對應(yīng)為Ia—fb，Ib—fb，I。—ft。式中Id，Iq 為變換后的d，q軸電流，在電流環(huán)框圖中對應(yīng)為Id fb，Iq fb。式中、為電機(jī)的電角度，其中叭=PX、，p為電機(jī)的極對數(shù)，、為電機(jī)的機(jī)械角度，、為控制框圖中的角度反饋，通 過角度求解算法得到。
2->3變換的公式為3- > 2變換將d，q軸電壓轉(zhuǎn)換為電機(jī)的三相電壓。式中Ud， 為d，q軸電壓，在 電流環(huán)框圖中對應(yīng)為udref, Uq—ref。式中Ua，Ub, U。為計(jì)算出來的需加給電機(jī)的三相電壓，在 電流環(huán)框圖中對應(yīng)為ua 占空比，ub—占空比，占空比。 式中為電機(jī)的電角度。圖32是PWM信號產(chǎn)生模塊的框圖。PWM信號產(chǎn)生模塊根據(jù)電流環(huán)計(jì)算出來的三相 電壓占空比，以及控制程序設(shè)定的控制周期和死區(qū)時(shí)間，產(chǎn)生六路PWM信號，傳遞給IPM，控 制IPM內(nèi)部的六個(gè)IGBT?？刂浦芷诤退绤^(qū)時(shí)間是在編寫控制程序的時(shí)候設(shè)定好的，一般在 程序運(yùn)行的過程中不作改變。設(shè)置死區(qū)的原因是IPM內(nèi)部同一相上下橋臂IGBT不能同時(shí) 導(dǎo)通，同時(shí)導(dǎo)通則會(huì)損壞IGBT，因此必須有一個(gè)關(guān)斷死區(qū)，保證同一相上下橋臂IGBT不會(huì) 同時(shí)導(dǎo)通。圖33是IPM原理圖。IPM內(nèi)部有六個(gè)功率開關(guān)管(IGBT)，六個(gè)IGBT可以分為三 組，分別對應(yīng)U、V、W三相，每一相有兩個(gè)IGBT，分別稱之為上、下橋臂。PN之間的電壓為控 制器的母線電壓，輸入到控制器的交流電，經(jīng)過整流、濾波變換為直流電，P、N分別為直流電 的正負(fù)極。PWM信號產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的六路PWM信號，分別控制IPM內(nèi)部的六個(gè)IGBT。以U 相為例，如果PWM_U為導(dǎo)通信號，則U相上橋臂導(dǎo)通，U相輸出的電勢為P極電勢，如果PWM_ U(帶上劃線的)為導(dǎo)通信號，則U相下橋臂導(dǎo)通，U相輸出的電勢為N極電勢。當(dāng)PWM_U和 PWM_U(帶上劃線的)都為關(guān)斷時(shí)，電流通過續(xù)流二極管流動(dòng)。當(dāng)電流流向電機(jī)時(shí)，電流通過 下橋臂的續(xù)流二極管從N極流向電機(jī)，此時(shí)U相電勢輸出的電勢為N極電勢；當(dāng)電流從電機(jī) 流出時(shí)，電流通過上橋臂的續(xù)流二極管從電機(jī)流向P極，此時(shí)U相輸出的電勢為P極電勢。電動(dòng)機(jī)本體和風(fēng)扇采用現(xiàn)有技術(shù)中的任何一種均可。在此不再贅述。另外，本發(fā)明電動(dòng)機(jī)本體內(nèi)部包括三相繞組，所述每一相繞組由多段繞組頭尾串 聯(lián)構(gòu)成，每一段繞組的頭部和輸入的電源之間均連接一控制開關(guān)。如34圖，為電機(jī)繞組一 實(shí)施例的安裝與控制示意圖。在該實(shí)施例中，每一相電機(jī)繞組由兩段繞組組成，如L11和 L12頭尾串聯(lián)組成一相，L11和L12的頭部分別連接控制開關(guān)K3、K4，K3、K4的另一端并聯(lián) 在一起，與V相相聯(lián)，同理，L21和L22頭尾串聯(lián)組成一相，L21和L22的頭部分別連接控制 開關(guān)Kl、K2，Kl、K2的另一端并聯(lián)在一起，與U相相聯(lián)，L31和L32頭尾串聯(lián)組成一相，頭尾 串聯(lián)。L31和L32的頭部分別連接控制開關(guān)K5、K6，K5、K6的另一端并聯(lián)在一起，與W相相 聯(lián)。具有該多段繞組的電動(dòng)機(jī)的控制如圖35所示，該圖僅為電動(dòng)機(jī)控制器其他部分 一種情況，當(dāng)然也包括前述的控制器其他部分的各種變形形式。IPM接收經(jīng)PWM調(diào)制后的信號后輸出U，V，W三相電壓，由于電壓是經(jīng)過PMW調(diào)制 后輸出的因此電壓的幅值是確定的。 當(dāng)在負(fù)載較大對轉(zhuǎn)矩要求場合較大的情況下，因?yàn)榕ぞ氐拇笮正比于NI (N為線 圈匝數(shù)，I為流經(jīng)線圈的電流)若N較小，那么將需要一個(gè)較大的電流來滿足轉(zhuǎn)矩的要求， 但是受到電機(jī)繞組線圈可流過的最大電流的限制，所以這種方法可能達(dá)不到轉(zhuǎn)矩的要求， 因此需要采取增加線圈匝數(shù)的方式滿足轉(zhuǎn)矩的要求，通過控制器中的扭矩切換子單元控制 開關(guān)Kl，K3，K5使它們處于閉合狀態(tài)，控制開關(guān)K2，K4，K6使它們處于斷開狀態(tài)，此時(shí)電機(jī) 繞組線圈Lll，L12，L21，L22，L31，L32都為通電工作狀態(tài)，電機(jī)處于高繞組狀態(tài)電機(jī)的反電 動(dòng)勢五=4.441禮(N為線圈的匝數(shù)，f為轉(zhuǎn)子頻率，扎磁通)增加，而U-E = IIHIX1減小， 因?yàn)殡姍C(jī)電流I與(U-E)成正相關(guān)，所以電機(jī)中電流減小，這樣可以使流過繞組線圈的電流 小于電機(jī)繞組線圈的最大電流，而同時(shí)因?yàn)榫€圈匝數(shù)得到了顯著的增加，所以轉(zhuǎn)矩T增大 可以達(dá)到負(fù)載的要求。
當(dāng)在負(fù)載不大但是要求高速性的場合中，由于速度較高即頻率較大，因此產(chǎn)生了 較大的反電動(dòng)勢使(U-E)的差值變小，這樣就導(dǎo)致了電機(jī)中電流I的減小造成了電機(jī)轉(zhuǎn) 矩的下降抑制了電機(jī)的高速性，為了更好的保證電機(jī)的高速性可以采取減少繞組匝數(shù)的方 式，通過扭矩切換子單元的控制，使開關(guān)Kl，K3，K5處于斷開狀態(tài)，開關(guān)K2，K4，K6處于閉合 狀態(tài)，此時(shí)電機(jī)繞組Lll，L21，L31處于工作狀態(tài)而繞組L12，L22，L32未被接入電機(jī)工作電 路中，由公式￡ = 4.44Μ<可見線圈匝數(shù)減少1/2后，要達(dá)到同樣的反電動(dòng)勢頻率f可以增 加一倍即速度可以在原基礎(chǔ)上增大一倍，所以在相同工作速度的條件下減少線圈匝數(shù)的控 制方式可以具有更小的反電動(dòng)勢，從而獲得更大的電流使電機(jī)扭矩增大高速性能更好達(dá)到 工作要求。圖34中的控制開關(guān)可以采用電子電力開關(guān)，如晶閘管或IGBT等形式。以上僅是一個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組的實(shí)施例，每一相繞組的個(gè)數(shù)不限于兩個(gè)，可以為多個(gè)， 由于原理相同，在此不再重復(fù)說明。以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照上述實(shí)施例對本發(fā) 明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依然可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)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(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范 圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
一種電動(dòng)機(jī)，包括電機(jī)本體、控制器和磁電式傳感器，其特征在于，所述磁電式傳感器用于感測電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，并將感測到的電壓信號傳輸給控制器，通過控制器的處理，獲得電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度或位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的精確控制；其中，所述磁電式傳感器包括轉(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)分別固定在電動(dòng)機(jī)的輸出軸上，所述第一磁鋼環(huán)被均勻地磁化為N[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，其磁序按照特定磁序算法確定；在定子上，對應(yīng)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(shè)有m(m為2或3的整數(shù)倍)個(gè)呈一定角度分布的磁感應(yīng)元件；對應(yīng)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(shè)有n(n＝0，1，2…n)個(gè)呈一定角度分布的磁感應(yīng)元件；當(dāng)轉(zhuǎn)子相對于定子發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，所述磁感應(yīng)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所述控制器。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在所述磁電式傳感器中，在定子上對應(yīng)于 第一磁鋼環(huán)相鄰兩個(gè)磁感應(yīng)元件之間的夾角，當(dāng)m為2或4時(shí)，每相鄰兩個(gè)磁感應(yīng)元件之 間的夾角為90° /N，當(dāng)m為3時(shí)，每相鄰兩個(gè)磁感應(yīng)元件之間的夾角為120° /N;當(dāng)m為6 時(shí)，每相鄰兩個(gè)磁感應(yīng)元件之間的夾角為60° /N。
3.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在所述磁電式傳感器中，所述磁感應(yīng)元件 直接表貼在定子的內(nèi)表面；所述磁電式傳感器還包括兩個(gè)導(dǎo)磁環(huán)，每一所述導(dǎo)磁環(huán)是由多個(gè)同圓心、同半徑的弧 段構(gòu)成，相鄰兩弧段留有空隙，對應(yīng)于兩個(gè)磁鋼環(huán)的磁感應(yīng)元件分別設(shè)在該空隙內(nèi)；所述的導(dǎo)磁環(huán)的弧段端部設(shè)有倒角；所述倒角為沿軸向或徑向或同時(shí)沿軸向、徑向切削而形成的倒角；所述磁電式傳感器中的磁感應(yīng)元件為霍爾應(yīng)應(yīng)元件。
4.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述電機(jī)本體和控制器一體化設(shè)置。
5.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述控制器包括外殼和控制模塊，所述外 殼將控制模塊罩在外殼內(nèi)，并通過連接件與電機(jī)固定在一起；所述磁電式傳感器設(shè)于外殼內(nèi)，并位于電機(jī)和控制模塊之間或者位于控制模塊之后；所述電動(dòng)機(jī)還包括風(fēng)扇，用于對電機(jī)及控制器進(jìn)行散熱；所述風(fēng)扇位于外殼內(nèi)，并置于遠(yuǎn)離電機(jī)的外殼的最外端部或位于電機(jī)、控制模塊和磁 電式傳感器中任何兩個(gè)部件之間。
6.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述控制模塊包括數(shù)據(jù)處理單元、電機(jī)驅(qū) 動(dòng)單元和電流傳感器，所述數(shù)據(jù)處理單元接收輸入的指令信號、電流傳感器采集的電機(jī)輸 入電流信號和磁電式傳感器輸出的代表電機(jī)角度的信息，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理，輸出控制信號給 所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元根據(jù)所述的控制信號輸出合適的電壓給電機(jī)，從 而實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的精確控制。
7.如權(quán)利要求6所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)處理單元包括機(jī)械環(huán)控制子單 元、電流環(huán)控制子單元、PWM控制信號產(chǎn)生子單元和傳感器信號處理子單元；所述傳感器信號處理子單元接收所述磁電式傳感器輸出的代表電機(jī)角度的信息，將電機(jī)的角度輸出給機(jī)械環(huán)控制子單元；所述傳感器信號處理子單元還接收所述電流傳感器的 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(jī)械環(huán)控制子單元根據(jù)接收到的指令信號和電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，經(jīng)過運(yùn)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)接收到的電流指令的電流傳感器輸出的電流信號，經(jīng)過運(yùn) 算得到三相電壓的占空比控制信號，并輸出給所述的PWM控制信號產(chǎn)生子單元；所述PWM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 定順序的六路PWM信號，分別作用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元包括六個(gè)功率開關(guān)管，所述開關(guān)管每兩個(gè)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(guān)管的控制端受PWM控制信號產(chǎn)生子單元輸出的PWM信號 的控制，每一組中的兩個(gè)開關(guān)管分時(shí)導(dǎo)通。
8.如權(quán)利要求7所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述傳感器信號處理子單元或磁電式傳 感器中包括磁電式傳感器的信號處理電路，用于根據(jù)所述磁電式傳感器的電壓信號得到電 機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，具體包括A/D轉(zhuǎn)換電路，對磁電式傳感器發(fā)送來的電壓信號進(jìn)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工計(jì)算電路，用于計(jì)算位置檢測裝置中對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)的磁感應(yīng)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e工；絕對偏移量9 2計(jì)算電路，根據(jù)位置檢測裝置中對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)的磁感應(yīng)元件發(fā)送來的第二電壓信號，通過計(jì)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 02；角度合成及輸出模塊，用于將上述相對偏移量和絕對偏移量e2相加，合成所述第 一電壓信號所代表的在該時(shí)刻的旋轉(zhuǎn)角度e ； 存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，還包括信號放大電路，用于在A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之前，對來自于磁電式傳感器的電壓 信號進(jìn)行放大；所述相對偏移角度9工計(jì)算電路包括第一合成電路和第一角度獲取電路，所述第一合 成電路對位置檢測裝置發(fā)送來的經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的多個(gè)電壓信號進(jìn)行處理，得到一基準(zhǔn)信號 D ；所述第一角度獲取電路根據(jù)該基準(zhǔn)信號D，在第一標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)角度表中選擇一與其相對的 角度作為偏移角度9 ??；所述相對偏移角度9工計(jì)算電路還包括溫度補(bǔ)償電路，用于消除溫度對磁電式傳感器 發(fā)送來的電壓信號的影響；所述第一合成電路的輸出還包括信號R ；所述溫度補(bǔ)償單元包括系數(shù)矯正器和乘法器，所述系數(shù)矯正器對所述合成模塊的輸出 的信號R和對應(yīng)該信號的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的信號Ro進(jìn)行比較得到輸出信號K ；所述乘法器為多 個(gè)，每一所述乘法器將從位置檢測裝置發(fā)送來的、經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的一個(gè)電壓信號與所述系 數(shù)矯正模塊的輸出信號K相乘，將相乘后的結(jié)果輸出給第一合成電路；所述溫度補(bǔ)償電路包括多個(gè)乘法器，每一所述乘法器將經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的、磁電式傳感器發(fā)送來的一個(gè)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；所述絕對偏移量e 2計(jì)算電路包括第二合成電路和第二角度獲取電路，所述第二合成 電路用于對對應(yīng)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(jìn)行合成，得到一信 號E ；所述第二角度獲取電路根據(jù)該信號E在第二標(biāo)準(zhǔn)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02。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，還包括 所述電動(dòng)機(jī)本體包括三相繞組，所述每一相繞組由多段繞組頭尾串聯(lián)構(gòu)成，每一段繞 組的頭部和輸入的電源之間均連接一控制開關(guān)；所述控制開關(guān)為電子電力開關(guān)； 所述電子電力開關(guān)為晶閘管或IGBT。所述數(shù)據(jù)處理單元包括扭矩切換子單元，所述矩切換子單元根據(jù)電動(dòng)機(jī)實(shí)際需要輸出 的扭矩大小，選擇相應(yīng)的繞組，并輸出控制指令給所述電動(dòng)機(jī)的控制開關(guān)，分別控制每一項(xiàng) 繞組中的多個(gè)控制開關(guān)的開和關(guān)的組合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電動(dòng)機(jī)，包括電機(jī)本體、控制器和磁電式傳感器，所述磁電式傳感器用于感測電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，并將感測到的電壓信號傳輸給控制器，通過控制器的處理，獲得電機(jī)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角度或位置，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的精確控制；所述的電動(dòng)機(jī)，其使用的磁電式傳感器中涉及到的磁鋼的磁極數(shù)與電動(dòng)的轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)無關(guān)，使得電動(dòng)機(jī)與磁電式傳感器的匹配靈活，并且，本發(fā)明中的電動(dòng)機(jī)由于使用了這種結(jié)構(gòu)的傳感器，使控制精度、系統(tǒng)響應(yīng)速度、可靠性大大提高的同時(shí)，又降低了生產(chǎn)成本，因此提高了本發(fā)明中所述電動(dòng)機(jī)的性價(jià)比。
文檔編號H02K11/00GK101877525SQ20091013777
公開日2010年11月3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(guān)西電機(jī)有限公司