[發明專利]設有剩磁檢測轉速/轉角傳感器的電機及測量其轉速/轉角的方法

有效

• 申請號: 201410558685.1
• 申請日: 2014-10-18
• 公開（公告）號: CN104319947A
• 公開（公告）日: 2015-01-28
• 發明（設計）人: 劉貽樟;劉平
• 申請（專利權）人: 廣東戈蘭瑪汽車系統有限公司
• 主分類號: H02K11/00
• 分類號: H02K11/00;G01B7/30;G01P3/481
• 代理公司: 廣州市一新專利商標事務所有限公司 44220
• 代理人: 劉興耿

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技術領域

本發明涉及電機技術領域，包括電動機和發電機，尤其是帶有轉速/轉角檢測裝置的上述電機。

背景技術

自從人類發明電機以來，電機得到了越來越廣泛的應用。各式各樣的發電機、電動機用于人類活動的各個場合。在很多應用中，需要知道電機的旋轉速度或角度位置。在許多場合，對這個旋轉速度的測量精度還有較高的要求，甚至對電機轉子的相對位置也必須知道。通常的做法是加轉速傳感器來探測電機的轉動速度。如光電數字編碼系統、VR、MR、霍爾脈沖裝置等。但是這些轉置或傳感器都比較大尤其難以裝進小的電機里面，所以常常在電機外面安裝，這增加了空間需求，且成本也高，而這在某些應用領域空間參數極大地限制了其應用。另外，除光電編碼傳感器外，其它傳感器的測量精度都受每圈能產生的脈沖數的限制。就像很多直流無刷電機一樣，電機里面雖安裝了較小的霍爾傳感器用于探測相位和轉速，但是每圈能產生的脈沖數由于受到磁極數的限制測量精度還較低，無法滿足高精度的要求。

發明內容

本發明的任務之一是要解決現有電機存在配置外置轉速傳感器后其體積大和內置轉速傳感器后探測精度低的問題，從而提供一種可以克服上述缺陷的設有剩磁檢測轉速/轉角傳感器的電機。

本發明的任務之二是要提出一種利用設有剩磁檢測轉速/轉角傳感器的電機測量電機轉速/轉角的方法。

本發明任務之一是通過下面的技術方案得以完成的：

一種設有剩磁檢測轉速/轉角傳感器的電機，包括電機的殼體、定子和轉子，定子固定在殼體的內圓柱面上，轉子間隙配合同軸設在定子的內圓柱面內，定子包括至少一對均布在殼體內圓柱面上的永磁或電磁極靴，轉子包括轉子鐵芯和轉子繞組線圈，轉子鐵芯的外圓柱面上均布有嵌槽和其槽間隔構成的槽齒，嵌槽內嵌入有轉子繞組線圈，其特征在于：在所述定子的某兩個相鄰的極靴的空隙之間設有一個剩磁檢測傳感器，剩磁檢測傳感器的感應面正對著所述轉子。

所述剩磁檢測傳感器為磁通量檢測傳感器。

進一步來說，所述剩磁檢測傳感器優選體積小、價格低的霍爾元件，即：霍爾傳感器。

為提高產品的集成度和可靠性，所述剩磁檢測傳感器的信號輸出端上連接有信號放大器和/或濾波器。

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本發明任務之二是通過下面的技術方案得以完成的：

一種利用權利要求1所述的設有剩磁檢測轉速/轉角傳感器的電機測量電機轉速/轉角的方法，包括如下步驟：

（一）、將一個具有計時/計數功能的數據采集計算裝置（12）與所述剩磁檢測傳感器(8)的輸出信號相連接；

（二）、啟動電機，實時采集經過濾波/放大的剩磁信號，從而獲取一種與槽齒數量對應而周期有規律重現的電壓信號；

（三）、對所獲得的電壓信號進行處理，獲取對應于轉角位置和/或轉速的模擬電壓信號或峰值脈沖電壓信號或電壓過零信號；

（四）、通過數據采集計算裝置對步驟（三）獲得的電壓信號或峰值電壓脈沖計數信號或電壓過零信號實時計算獲得轉角位置和/或轉速值。

所述的模擬電壓信號為正弦波信號或其濾波變形信號。

所述的峰值電壓脈沖計數信號為取自正弦波信號或其濾波變形信號的正向及反向峰值電壓脈沖計數信號。

為了便于測量轉角和累計的轉數，在所述步驟（二）啟動電機時，增加步驟（二’）實時記載啟動時間和電機實時轉動累計時間，從而計算電機轉動的累計轉數和轉角。

作為一種優選的措施，在所述步驟（一）的數據采集計算裝置中，在電機啟動前，預置有與所述模擬電壓信號對應的電壓/轉角數據對照表，利用所測得的模擬電壓信號數據對照對照表得出累計轉數和/或轉角。

由于采取了上述措施，本發明公開的設有剩磁檢測轉速/轉角傳感器的電機，其剩磁檢測轉速/轉角傳感器嵌置在一對相鄰的電磁極靴之間，不僅可以利用極靴之間的空間，更可以使用體積極小的霍爾傳感器作為磁通傳感器，加之利用了剩磁磁通曲線的周期規則變化特性及轉角、轉數與槽齒的數量對應關系，通過計算，可以在保證體積小、造價低的優點的基礎上滿足精度高要求。

以下結合附圖，對本發明作進一步詳細的描述。

附圖說明

圖1是電機結構圖；

其中：1-定子，2-轉子，3-永久磁鐵或電磁鐵，4-轉子鐵芯，6-嵌槽，7-槽齒，8-剩磁檢測傳感器，13-間隙，14-勵磁線圈，16-電磁極靴。

圖2?是電機間隙磁場示意圖；