[實用新型]航空永磁同步電機轉速及位置檢測裝置

有效

• 申請號: 201520073616.1
• 申請日: 2015-01-30
• 公開（公告）號: CN204442097U
• 公開（公告）日: 2015-07-01
• 發明（設計）人: 王書禮;鮑潔秋;康桂文;孟筠;王超越
• 申請（專利權）人: 沈陽航空航天大學;遼寧通用航空研究院
• 主分類號: H02K11/00
• 分類號: H02K11/00
• 代理公司: 沈陽維特專利商標事務所(普通合伙) 21229
• 代理人: 李緒巖

技術領域：本實用新型是一種電機的檢測裝置，尤其是一種航空永磁同步電機轉速及位置檢測裝置。

背景技術:現代通用大功率永磁同步電機變頻器往往要適應不同類型的電機，采用霍爾元件作為電機位置檢測的手段，需要綜合考慮霍爾元件的在電機定子上的安裝位置，傳統采用人工檢測方法不僅效率低，精度差，已不能適應系統智能化、高效化的要求。傳統永磁同步電機轉子位置的檢測都是基于人工檢測的方法，由于霍爾元件安裝的隨機性，此種檢測方法不能將永磁同步電機轉子進行正確定位，使電機在工作過程中效率降低，電機繞組溫度迅速上升，長時間運行甚至使電機線圈燒毀。隨著永磁同步電機伺服系統朝著智能化發展，研究一種自動檢測手段代替傳統同步電機轉子位置測定方法，實現自動檢測同步電機轉子位置技術以達到執行效率高、智能化、精度高等優點是有很高的實用價值的。

永磁同步電機應用較為廣泛，其中表面貼裝式永磁電機由于具有制作成本較低以及工藝可靠的特點，已經成為目前工業自動化及家電、汽車等行業的主要驅動電機之一。但是，在實際使用中，無論是永磁無刷直流電機還是永磁同步電機，其都需要一個位置檢測裝置為電動機驅動器提供轉子的位置信號，因此位置檢測裝置的準確性和可靠性成為了電動機系統工作可靠性的關鍵。通常在實際應用中，不考慮檢測精度或者安裝空間的場合，常常采用旋轉變壓器作為位置及轉速檢測裝置，但是，這種位置及轉速檢測裝置的檢測精度不高，而且旋轉變壓器需要安裝到電機轉子上，且與電機轉子的同軸度要求較高，因此，因而在永磁電機的應用領域中常常采用霍爾位置傳感器作為位置及轉速的檢測元件。

現代永磁同步交流伺服系統一般采用編碼器作為轉子位置檢測裝置。光電編碼器分為增量式和絕對式，而增量式編碼器與絕對式編碼器相比，具有成本低、接線簡單、可靠性高等優點，廣泛運用于各類工業場合。由于數字控制處理器只能對增量式編碼器發出的脈沖進行累加計數，根據計數值及初始值來計算當前轉子位置，因此，初始定位值的精確程度是保證矢量控制正常穩定運行的前提。

檢測成為伺服系統配裝電機必須經歷的步驟。隨著永磁同步電機伺服系統朝著智能化發展，需要一種自動檢測手段代替傳統人工霍爾檢測方法，自動檢測霍爾元件安裝位置技術以其執行效率高、智能化、精度高等有點，具有很高的實用價值。我國現有的基于霍爾位置傳感器的檢測系統開發尚不成熟，在裝置中常常通過加長永磁體，如中國專利公開號CN1856924A公開的一種電動機轉子，以及中國專利公開號CN?201813240U公開的一種外轉子永磁電機殼體結構；是檢測系統單獨安裝提供位置信號的磁環，如中國專利公開號CN?101243598A公開的一種電動機，以及中國專利公開號CN?201860242U公開的一種電機轉子位置及速度的檢測裝置，使永磁體的充磁方向本身垂直于霍爾元件的檢測面。在永磁體價格高漲的今天，通過增加永磁體用量來提供位置檢測信號無疑會大幅增加成本，并且單獨安裝或增加永磁體長度將增加軸向空間，不利于電機結構的優化。

實用新型內容：介于目前國內外已經公開的針對電動機轉速位置檢測的諸多弊端與不足，本實用新型提供了一種基于霍爾元件的航空永磁同步電機轉速及位置檢測裝置。

為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案是：航空永磁同步電機轉速及位置檢測裝置，包括磁盤，側永磁體，第一霍爾位置傳感器，第二霍爾位置傳感器，PCB板，單片機和第三霍爾位置傳感器。磁盤安裝在永磁同步電機的轉子上，與轉子一起轉動，PCB板固定在電機端蓋上。磁盤的外側裝有側永磁體，側永磁體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、單片機和第三霍爾位置傳感器設置在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永磁體設置，電機位置的檢測通過第二霍爾位置傳感器和第三霍爾位置傳感器來實現，兩個霍爾位置傳感器的電角度為120°(其機械角度α＝120°/P,其中P為磁極對數)，第二霍爾位置傳感器和第三霍爾位置傳感器相對于磁盤的安裝機械角度α＝120°/P，其中P為磁極對數，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，在磁盤對應于第一霍爾位置傳感器的表面上裝有一塊貼近磁盤側為S極、遠離磁盤側為N極的永磁體，其尺寸與側永磁體尺寸相同，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面朝向磁盤的下表面。

優選的，所述的第一霍爾位置傳感器是一個雙極性鎖存型霍爾位置傳感器。