[發明專利]具有轉子位置傳感器的內轉子型永磁電機、轉子位置檢測方法及伺服電機系統

有效

• 申請號: 201210224543.2
• 申請日: 2012-06-29
• 公開（公告）號: CN103516167B
• 公開（公告）日: 2015-11-18
• 發明（設計）人: 高翔;李堅
• 申請（專利權）人: 上海博建電子科技有限公司
• 主分類號: H02K29/12
• 分類號: H02K29/12;H02K1/27;H02P6/18;H02P6/08
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 劉粉寶

1.具有轉子位置傳感器的內轉子型永磁電機，包括轉子以及定子，所述 轉子安置在定子內部，其特征在于，所述永磁電機還包括4N個作為位置檢測 用的傳感器繞組，其中N為＞0的整數，所述定子中至少有4N個突極分別繞 有傳感器繞組，所述4N個傳感器繞組分為2組，每組的傳感器繞組分為上段 繞組和下段繞組，上段各繞組串聯連接，下段各繞組串聯連接，每組上段繞組 串聯后的合成電感的基波相位與下段繞組串聯后的合成電感的基波相位相差 180度彼此串聯，2組繞組的各上段繞組電感的基波相位彼此相差90度，2組 傳感器繞組相并聯，其并聯接點為勵磁信號輸入端；2組繞組的各上段繞組與 下端繞組的串聯接點為位置信號的輸出端。

2.根據權利要求1所述的具有轉子位置傳感器的內轉子型永磁電機，其 特征在于，所述永磁電機還包括3K個作為產生電磁轉矩的轉矩繞組，其中K 為＞0的整數，所述定子上未繞有傳感器繞組的突極中，至少3個突極上分別 繞有轉矩繞組，所述3K個轉矩繞組分為3組，每組的繞組數≥1，3組轉矩繞 組的反電勢彼此相差120度電角度，以三相星形或三角形相接。

3.根據權利要求1所述的具有轉子位置傳感器的內轉子型永磁電機，其 特征在于，所述轉子由永久磁鋼、軟磁材料磁軛及轉軸構成，所述轉子磁極沿 轉子外圓表面或嵌入轉子中均勻分布，極性交替排列，永磁極對數為P≥2的整 數，所述磁鋼為瓦片型或環形。

4.根據權利要求1或2所述的具有轉子位置傳感器的內轉子型永磁電機， 其特征在于，所述定子上的突極沿定子內圓放射狀分布，各突極形狀不一定相 同。

5.內轉子型永磁電機轉子位置的檢測方法，其特征在于，所述檢測方法 基于權利要求1至4中任一項所述的具有轉子位置傳感器的內轉子型永磁電機 進行，包括如下步驟：

(1)將內轉子型永磁電機中定子上的4N個傳感器繞組相互連接形成的勵 磁信號輸入端接到高頻勵磁電源，傳感器繞組相互連接形成的位置信號輸出端 輸出位置信號；

(2)根據如下公式進行反正切運算處理后可得到轉子位置角θ_m，

其中V₁₂和V₃₄為傳感器繞組輸出的位置信號。

6.伺服電動機系統，其特征在于，所述系統包括：權利要求1至4中任 一項所述的具有轉子位置傳感器的內轉子型永磁電機、勵磁信號及位置信號處 理單元、以及控制電路及功放電路單元，所述永磁電機輸出軸連接控制對象， 勵磁信號及位置信號處理單元產生勵磁信號供給永磁電機的傳感器繞組的勵 磁信號輸入端,傳感器繞組的位置信號輸出端輸出位置信號，并輸入到勵磁信號 及位置信號處理單元；

勵磁信號及位置信號處理單元利用公式：

θm=110·tg-1(V12V34)]]>

對信號進行處理得到電動機的轉子位置角并輸出給控制電路及功放電路 單元；

控制電路及功放電路單元中，控制電路將運行指令與轉子角度信息比較， 利用對偏差值的比例積分微分等控制規律來調節電機的電壓或電流使上述偏 差值減小，實現控制對象追隨運行指令的運行。