航空永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速及位置檢測(cè)裝置的制造方法
【專利說明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:本發(fā)明是一種電機(jī)的檢測(cè)裝置，尤其是一種航空永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速及位置檢測(cè)裝置。
[0002]【背景技術(shù)】:現(xiàn)代通用大功率永磁同步電機(jī)變頻器往往要適應(yīng)不同類型的電機(jī)，采用霍爾元件作為電機(jī)位置檢測(cè)的手段，需要綜合考慮霍爾元件的在電機(jī)定子上的安裝位置，傳統(tǒng)采用人工檢測(cè)方法不僅效率低，精度差，已不能適應(yīng)系統(tǒng)智能化、高效化的要求。傳統(tǒng)永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測(cè)都是基于人工檢測(cè)的方法，由于霍爾元件安裝的隨機(jī)性，此種檢測(cè)方法不能將永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行正確定位，使電機(jī)在工作過程中效率降低，電機(jī)繞組溫度迅速上升，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行甚至使電機(jī)線圈燒毀。隨著永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)朝著智能化發(fā)展，研宄一種自動(dòng)檢測(cè)手段代替?zhèn)鹘y(tǒng)同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置測(cè)定方法，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)同步電機(jī)轉(zhuǎn)子位置技術(shù)以達(dá)到執(zhí)行效率高、智能化、精度高等優(yōu)點(diǎn)是有很高的實(shí)用價(jià)值的。
[0003]永磁同步電機(jī)應(yīng)用較為廣泛，其中表面貼裝式永磁電機(jī)由于具有制作成本較低以及工藝可靠的特點(diǎn)，已經(jīng)成為目前工業(yè)自動(dòng)化及家電、汽車等行業(yè)的主要驅(qū)動(dòng)電機(jī)之一。但是，在實(shí)際使用中，無論是永磁無刷直流電機(jī)還是永磁同步電機(jī)，其都需要一個(gè)位置檢測(cè)裝置為電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器提供轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)，因此位置檢測(cè)裝置的準(zhǔn)確性和可靠性成為了電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)工作可靠性的關(guān)鍵。通常在實(shí)際應(yīng)用中，不考慮檢測(cè)精度或者安裝空間的場(chǎng)合，常常采用旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置及轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置，但是，這種位置及轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置的檢測(cè)精度不高，而且旋轉(zhuǎn)變壓器需要安裝到電機(jī)轉(zhuǎn)子上，且與電機(jī)轉(zhuǎn)子的同軸度要求較高，因此，因而在永磁電機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域中常常采用霍爾位置傳感器作為位置及轉(zhuǎn)速的檢測(cè)元件。
[0004]現(xiàn)代永磁同步交流伺服系統(tǒng)一般采用編碼器作為轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)裝置。光電編碼器分為增量式和絕對(duì)式，而增量式編碼器與絕對(duì)式編碼器相比，具有成本低、接線簡(jiǎn)單、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛運(yùn)用于各類工業(yè)場(chǎng)合。由于數(shù)字控制處理器只能對(duì)增量式編碼器發(fā)出的脈沖進(jìn)行累加計(jì)數(shù)，根據(jù)計(jì)數(shù)值及初始值來計(jì)算當(dāng)前轉(zhuǎn)子位置，因此，初始定位值的精確程度是保證矢量控制正常穩(wěn)定運(yùn)行的前提。
[0005]檢測(cè)成為伺服系統(tǒng)配裝電機(jī)必須經(jīng)歷的步驟。隨著永磁同步電機(jī)伺服系統(tǒng)朝著智能化發(fā)展，需要一種自動(dòng)檢測(cè)手段代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工霍爾檢測(cè)方法，自動(dòng)檢測(cè)霍爾元件安裝位置技術(shù)以其執(zhí)行效率高、智能化、精度高等有點(diǎn)，具有很高的實(shí)用價(jià)值。我國現(xiàn)有的基于霍爾位置傳感器的檢測(cè)系統(tǒng)開發(fā)尚不成熟，在裝置中常常通過加長(zhǎng)永磁體，如中國專利公開號(hào)CN1856924A公開的一種電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子，以及中國專利公開號(hào)CN 201813240U公開的一種外轉(zhuǎn)子永磁電機(jī)殼體結(jié)構(gòu)；是檢測(cè)系統(tǒng)單獨(dú)安裝提供位置信號(hào)的磁環(huán)，如中國專利公開號(hào)CN101243598A公開的一種電動(dòng)機(jī)，以及中國專利公開號(hào)CN 201860242U公開的一種電機(jī)轉(zhuǎn)子位置及速度的檢測(cè)裝置，使永磁體的充磁方向本身垂直于霍爾元件的檢測(cè)面。在永磁體價(jià)格高漲的今天，通過增加永磁體用量來提供位置檢測(cè)信號(hào)無疑會(huì)大幅增加成本，并且單獨(dú)安裝或增加永磁體長(zhǎng)度將增加軸向空間，不利于電機(jī)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。
[0006]
【發(fā)明內(nèi)容】
:介于目前國內(nèi)外已經(jīng)公開的針對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速位置檢測(cè)的諸多弊端與不足，本發(fā)明提供了一種基于霍爾元件的航空永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速及位置檢測(cè)裝置。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:航空永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速及位置檢測(cè)裝置，包括磁盤，側(cè)永磁體，第一霍爾位置傳感器，第二霍爾位置傳感器，PCB板，單片機(jī)和第三霍爾位置傳感器。磁盤安裝在永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子上，與轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)，PCB板固定在電機(jī)端蓋上。磁盤的外側(cè)裝有側(cè)永磁體，側(cè)永磁體N極與S極交替安裝，第一霍爾位置傳感器、第二霍爾位置傳感器、單片機(jī)和第三霍爾位置傳感器設(shè)置在PCB板上。第二霍爾位置傳感器和第三霍爾位置傳感器貼近側(cè)永磁體設(shè)置，電機(jī)位置的檢測(cè)通過第二霍爾位置傳感器和第三霍爾位置傳感器來實(shí)現(xiàn)，兩個(gè)霍爾位置傳感器的電角度為120° (其機(jī)械角度α =120° /P，其中P為磁極對(duì)數(shù))，第二霍爾位置傳感器和第三霍爾位置傳感器相對(duì)于磁盤的安裝機(jī)械角度α =120° /P，其中P為磁極對(duì)數(shù)，第二霍爾位置傳感器和第三霍爾位置傳感器在N極永磁體下輸出高電平，在S極永磁體下輸出低電平。第一霍爾位置傳感器處于第二霍爾位置傳感器和第三霍爾位置傳感器之間，在磁盤對(duì)應(yīng)于第一霍爾位置傳感器的表面上裝有一塊貼近磁盤側(cè)為S極、遠(yuǎn)離磁盤側(cè)為N極的永磁體，其尺寸與側(cè)永磁體尺寸相同，第一霍爾位置傳感器與永磁體之間留有間隙。第一霍爾位置傳感器的檢測(cè)面朝向磁盤的下表面。
[0008]優(yōu)選的，所述的第一霍爾位置傳感器是一個(gè)雙極性鎖存型霍爾位置傳感器。
[0009]本發(fā)明所提出的電機(jī)轉(zhuǎn)速位置檢測(cè)裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、重量輕、安裝靈活方便、安裝在電機(jī)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化等優(yōu)點(diǎn)。將轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置和位置信號(hào)檢測(cè)裝置的集成到一體，能夠同時(shí)檢測(cè)位置信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)，通過單片機(jī)對(duì)信號(hào)的，保證了信號(hào)輸出的可靠性和準(zhǔn)確性，在霍爾位置傳感器的輸出增加了前置處理電路，并在單片機(jī)的信號(hào)輸出增加了帶隔離的后置處理電路，提高了信號(hào)的抗電磁干擾能力，保證了信號(hào)的正確性，同時(shí)為邏輯開關(guān)電路提供了正確的換向信息。
【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明的工作流程圖。
[0012]圖3是本發(fā)明中霍爾傳感器輸出波形組合圖；
[0013]圖4是本發(fā)明中單片機(jī)芯片的引腳設(shè)置電路圖。
[0014]圖5是單片機(jī)的程序流程圖。
【具體實(shí)施方式】
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[0015]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清晰、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0016]如圖1所示:航空永磁同步電機(jī)轉(zhuǎn)速及位置檢測(cè)裝置，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)電機(jī)位置和轉(zhuǎn)速的檢測(cè)，包括磁盤1，側(cè)永磁體2，第一霍爾位置傳感器3，第二霍爾位置傳感器4，PCB板5，單片機(jī)6和第三霍爾位置傳感器10。磁盤I安裝在永磁同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子9上，與轉(zhuǎn)9子一起轉(zhuǎn)動(dòng)，PCB板5固定在電機(jī)端蓋8上。磁盤I的外側(cè)裝有側(cè)永磁體2，側(cè)永磁體2的N極與S極交替安裝，第一霍爾位置傳感器3、第二霍爾位置傳感器4、單片機(jī)6和第三霍爾位置傳感器10設(shè)置在PCB板5上。第二霍爾位置傳感器4和第三霍爾位置傳感器10貼近側(cè)永磁體2設(shè)置，電機(jī)位置的檢測(cè)通過第二霍爾位置傳感器4和第三霍爾位置傳感器10來實(shí)現(xiàn)，兩個(gè)霍爾位置傳感器的電角度為120°，其機(jī)械角度α =120° /P，其中P為磁