本發(fā)明涉及輪轂電機領(lǐng)域，尤其涉及一種應(yīng)用位置檢測裝置的高精度輪轂電機。

背景技術(shù)：

輪轂電機技術(shù)又稱車輪內(nèi)裝電機技術(shù)，它的最大的特點就是將動力、傳動和制動裝置都整合到輪轂內(nèi)，因此將電動車輛的機械部分大大簡化。由于輪轂電機具備單個車輪獨立驅(qū)動的特性，無論是前驅(qū)、后驅(qū)還是四驅(qū)形式，他都可以通過左右輪輕松地實現(xiàn)，全時四驅(qū)在輪轂電機驅(qū)動的車輛上實現(xiàn)起來非常容易；同時輪轂電機可以通過左右輪的不同轉(zhuǎn)速甚至反轉(zhuǎn)實現(xiàn)類似履帶式車輛的差動轉(zhuǎn)向，大大減小車輛的轉(zhuǎn)彎半徑，在特殊情況下幾乎可以實現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向，對于特種車輛很有價值。

隨著經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的提高，城市交通中的諸如電動助力車、電動自行車、電動摩托車、小型電動車、電動轎車、電動大巴等電動車輛逐漸興起。作為新一代電動汽車的電動輪汽車，需要對關(guān)鍵部件輪轂電機加以改進，以便改進性能并降低成本，并最大程度的提升輪轂電機的適用范圍。

而對于輪轂電機的精確控制需要在輪轂電機中使用位置檢測裝置，由于其結(jié)構(gòu)和使用環(huán)境等特點，實踐中實現(xiàn)精確控制存在諸多困難，比如：光電式位置檢測裝置因為以玻璃為主要材質(zhì)，抗震動和沖擊能力不強，故不適用于做輪轂電機的位置檢測裝置。磁電式位置檢測裝置可以克服光電式位置檢測裝置的不足，然而傳統(tǒng)磁電式位置檢測裝置測量精度比較低，且只能實現(xiàn)增量輸出。

目前市面上有基于輪轂電機安裝位置傳感器的方案，但是都比較復雜不夠?qū)嵱谩?/p>

專利201520254054.0一種具有高精度速度反饋的輪轂電機及其電動平衡車：由于安裝復雜，破壞端面，檢測IC極難達到溫度范圍。在端面一體化情況下不能實現(xiàn)；

專利200910137765.9一體化輪轂電機：由于安裝復雜，端面也不能保證完整性，并且檢測方法很復雜，而且位置檢測信號線走線需要貫穿整個電機軸，工藝實現(xiàn)復雜及難度大；

專利201010175962.2一種具有編碼器的直流無刷電機：安裝在電機內(nèi)部，工藝復雜，檢測IC極難達到溫度范圍，實現(xiàn)難度非常大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種新穎、簡單、實用的裝配方法，可以適用于任何一種輪轂電機，大大提高了輪轂電機的適用范圍，例如機器人行走、伺服控制。

本發(fā)明的內(nèi)容為：

一種高精度輪轂電機，包括電機軸和套設(shè)在其上的定子，定子外套設(shè)有轉(zhuǎn)子；所述轉(zhuǎn)子的前后兩端分別通過第一端蓋、第二端蓋、第一軸承、第二軸承旋轉(zhuǎn)固定在電機軸上；所述電機軸伸出于第一端蓋，形成長端；所述第一端蓋外側(cè)與電機軸接觸處設(shè)置有凹槽，所述電機軸從凹槽中心線位置處穿過；所述凹槽內(nèi)設(shè)置有磁環(huán)，所述磁環(huán)可隨第一端蓋圍繞電機軸旋轉(zhuǎn)，所述電機軸從所述磁環(huán)中心線位置處穿過；所述磁環(huán)對應(yīng)設(shè)置有信號檢測裝置，所述信號檢測裝置與所述磁環(huán)非接觸垂直或水平設(shè)置，所述信號檢測裝置用于檢測磁環(huán)信號并計算磁環(huán)轉(zhuǎn)動角度位置，所述信號檢測裝置的檢測信號傳輸給信號處理裝置進行處理，所述信號處理裝置機械安裝于所述輪轂電機上；

所述信號檢測裝置校準方法包括如下步驟：

設(shè)置可接受信號偏差誤差范圍；

鎖定轉(zhuǎn)子到電角度零度并讀取信號檢測裝置檢測數(shù)值，此值即為需要的零點值；

鎖定轉(zhuǎn)子在不同的電角度并讀取信號檢測裝置檢測數(shù)值，比較每兩個電角度的偏差值與所述兩個電角度對應(yīng)信號檢測裝置的檢測數(shù)值之間的實際偏差值；

判斷實際偏差是否在預期偏差的偏差誤差范圍內(nèi)；

如果是，則進行校準；

如果否，則校準失敗。

優(yōu)選地，所述磁環(huán)為多對磁環(huán)，所述電極為多對電機，則設(shè)定磁環(huán)極對數(shù)為MaPN(Magnet_Poles_Num)；電機極對數(shù)為MoPN(Motor_Poles_Num)；信號檢測裝置對磁環(huán)每對磁極的分辨率為ReN(Resolution_Num)；校準保存的數(shù)值為EP(Encode_Position)；上電時信號檢測裝置絕對值為PEP(Pre_Encode_Position)；

所述電角度為零時信號檢測裝置檢測數(shù)值的絕對值為EZP(Encode_Zero_Position)，則校準的數(shù)值計算方法為：

EP＝EZP％((ReN*MaPN)/MoPN)

任意位置對應(yīng)的電角度EA(Electric_Angle)計算方法為：

如果PEP％((ReN*MaPN)/MoPN)>＝EP；

EA＝PEP％((ReN*MaPN)/MoPN)-EP

如果PEP％((ReN*MaPN)/MoPN)<EP；

EA＝PEP％((ReN*MaPN)/MoPN)+((ReN*MaPN)/MoPN)-EP，則計算出對應(yīng)電角度。

優(yōu)選地，所述凹槽為分體式設(shè)置，與第一端蓋機械固定連接。

優(yōu)選地，所述信號檢測裝置與所述磁環(huán)內(nèi)環(huán)側(cè)邊緣與外環(huán)側(cè)邊緣的中心線位置對應(yīng)安裝設(shè)置。

優(yōu)選地，所述磁環(huán)內(nèi)環(huán)套設(shè)于膠套上，所述膠套機械固定安裝于電機軸上，所述電機軸從所述膠套中心線位置處穿過。

本高精度輪轂電機設(shè)計簡單，安裝實現(xiàn)容易，精確度高，簡化了輪轂電機的精確控制實現(xiàn)難度，大大高了輪轂電機的適用范圍。

附圖說明

圖1為高精度輪轂電機示意圖；

圖2為高精度輪轂電機磁環(huán)及信號檢測裝置示意圖；

圖3為高精度輪轂電機信號檢測裝置校準原理框圖；

圖4為高精度輪轂電機信號檢測裝置校準流程圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1、2所示，一種高精度輪轂電機，包括電機軸01和套設(shè)在其上的定子02，定子02外套設(shè)有轉(zhuǎn)子03；所述轉(zhuǎn)子03的前后兩端分別通過第一端蓋07、第二端蓋04、第一軸承06、第二軸承05旋轉(zhuǎn)固定在電機軸01上；所述電機軸01伸出于第一端蓋07，形成長端13；所述第一端蓋07外側(cè)與電機軸01接觸處設(shè)置有凹槽08，所述電機軸01從凹槽08中心線位置處穿過；所述凹槽08內(nèi)設(shè)置有磁環(huán)14，所述磁環(huán)14可隨第一端蓋07圍繞電機軸01旋轉(zhuǎn)，所述電機軸01從所述磁環(huán)14中心線位置處穿過；所述磁環(huán)14對應(yīng)設(shè)置有信號檢測裝置10，所述信號檢測裝置10與所述磁環(huán)14非接觸垂直或水平設(shè)置，所述信號檢測裝置10用于檢測磁環(huán)14信號并計算磁環(huán)轉(zhuǎn)動角度位置，所述信號檢測裝置14的檢測信號傳輸與信號處理裝置(圖未示)進行處理，所述信號處理裝置(圖未示)機械安裝于所述輪轂電機上。

所述第一端蓋07與第二端蓋04主要為了對輪轂電機定子和轉(zhuǎn)子進行固定，第一軸承06、第二軸承05主要為了安裝方便，利于轉(zhuǎn)子圍繞定子旋轉(zhuǎn)；所述凹槽可以為第一端蓋上一體工藝加工設(shè)置，或者也可以單獨設(shè)置并機械固定在第一端蓋07上；所述凹槽08的形狀為圓形，對應(yīng)內(nèi)嵌在所述凹槽08中的磁環(huán)14也為圓形，所述磁環(huán)14分N、S級，所述磁環(huán)14內(nèi)環(huán)套設(shè)于膠套09上，所述膠套09機械固定安裝于電機軸01上，所述電機軸01從所述膠套09中心線位置處穿過，實際使用中膠套具體為塑膠套，這樣設(shè)置的目的在于為了使磁環(huán)14穩(wěn)定安裝，并在使用中防止由于抖動或者運動等因素造成磁環(huán)14脫落或者位置發(fā)生變化；所述信號檢測裝置10與所述磁環(huán)14內(nèi)環(huán)側(cè)邊緣與外環(huán)側(cè)邊緣的中心線位置對應(yīng)安裝設(shè)置，即所述磁環(huán)14內(nèi)環(huán)側(cè)邊緣與外環(huán)側(cè)邊緣中心線位置為實際信號檢測裝置10信號檢測位置，所述信號檢測裝置10的安裝位置與該磁環(huán)14內(nèi)環(huán)側(cè)邊緣與外環(huán)側(cè)邊緣中心線位置對應(yīng)設(shè)置，實際使用中，所述信號檢測裝置的大小優(yōu)選設(shè)置為5*5mm大?。凰鲩L端13處機械設(shè)置有支架(圖未示)或者壓臺11、12，所述信號檢測裝置10機械安裝在支架(圖未示)或者壓臺11、12上，所述支架(圖未示)或者壓臺11、12為所述輪轂電機為了便于安裝使用所需要的輔助配件；為便于信號檢測裝置10走線，所述電機軸01上開設(shè)有走線槽(圖未示)，所述走線槽直徑一般設(shè)置為3mm上下范圍。所述第一端蓋與第二端蓋的材質(zhì)為鋁合金。

裝配好后磁環(huán)將跟隨第一端蓋轉(zhuǎn)動起來，進而與信號檢測裝置產(chǎn)生相對運動，這樣信號檢測裝置就可以通過磁場感應(yīng)出磁環(huán)磁場信號及輪轂電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動角度的絕對位置(視信號檢測裝置的工作方式而定，如圖2)，從而精準的控制輪轂電機。

如圖3、4所示，所述信號檢測裝置校準方法包括如下步驟：

步驟41，設(shè)置可接受信號偏差誤差范圍；

根據(jù)實際需要設(shè)置可以被接受的信號偏差的誤差范圍；

步驟42，鎖定轉(zhuǎn)子到電角度零度并讀取信號檢測裝置檢測數(shù)值，此值即為需要的零點值；

鎖定轉(zhuǎn)子的電角度為零度，并讀取該專利零度對應(yīng)的信號檢測裝置的檢測數(shù)值，此數(shù)值即為所需要的零值點；

步驟43，鎖定轉(zhuǎn)子在不同的電角度并讀取信號檢測裝置檢測數(shù)值，比較每兩個電角度的偏差值與所述兩個電角度對應(yīng)信號檢測裝置的檢測數(shù)值之間的實際偏差值；

分別選取不同的電角度值并鎖定轉(zhuǎn)子在該不同的電角度，并分別讀取不同電角度所對應(yīng)的信號檢測裝置的檢測數(shù)值，比較每兩個電角度的偏差值與所述兩個選取的電角度所對應(yīng)的信號檢測裝置的檢測數(shù)值之間的實際偏差值；

步驟44，判斷實際偏差值是否在預期偏差的偏差誤差范圍內(nèi)；

判斷步驟43中的每兩個電角度的偏差值與所述兩個選取的電角度所對應(yīng)的信號檢測裝置的檢測數(shù)值之間的實際偏差值是否在預期偏差的偏差誤差范圍內(nèi)；

如果是，則進行校準；

如果否，則校準失敗。

所述磁環(huán)為多對磁環(huán)，所述電極為多對電機，則設(shè)定磁環(huán)極對數(shù)為MaPN(Magnet_Poles_Num)；電機極對數(shù)為MoPN(Motor_Poles_Num)；信號檢測裝置對磁環(huán)每對磁極的分辨率為ReN(Resolution_Num),所述分辨率具體為一對磁極輸出ReN個脈沖；校準保存的數(shù)值為EP(Encode_Position)；上電時信號檢測裝置絕對值為PEP(Pre_Encode_Position)；

所述電角度為零時信號檢測裝置檢測數(shù)值的絕對值為EZP(Encode_Zero_Position)，則校準的數(shù)值計算方法為：

EP＝EZP％((ReN*MaPN)/MoPN)

此時，把EP保存到非易失性存儲器中

任意位置對應(yīng)的電角度EA(Electric_Angle)計算方法為：

如果PEP％((ReN*MaPN)/MoPN)>＝EP；

EA＝PEP％((ReN*MaPN)/MoPN)-EP

如果PEP％((ReN*MaPN)/MoPN)<EP；

EA＝PEP％((ReN*MaPN)/MoPN)+((ReN*MaPN)/MoPN)-EP，則計算出對應(yīng)電角度；

以上計算方法中的*表示相乘,/表示相除，％表示求余；

通過以上方法計算出電角度后，信號處理裝置使用FOC算法進行采集信號的計算并對輪轂電機進行精確控制，F(xiàn)OC算法在此不做詳述。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施方式只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出若干等同替代或明顯變形，而且性能或用途相同，都應(yīng)視為本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護范圍。