[發明專利]集成磁編碼器和霍爾開關確定位置的外轉子永磁同步電機

在審

• 申請號: 201710368641.6
• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107026539A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 楊凱;索超;王曉光;湯立勛;姜峰;孫宋君
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02K11/215
• 分類號: H02K11/215;H02K21/22
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙)42224
• 代理人: 方可

1.一種集成磁編碼器和霍爾開關確定位置的外轉子永磁同步電機，其特征在于，包括：電機旋轉模塊、電機靜止模塊以及用于連接電機旋轉模塊和電機靜止模塊的連接部件；

所述電機旋轉模塊包括：電機轉子和傳感器旋轉模塊；其中，電機轉子包括：相互連接的機殼(2)和永磁體(3)；所述傳感器旋轉模塊包括：永磁壓塊(5)、磁環放置盤(6)、霍爾磁體(7)和多對極磁環(12)，所述永磁壓塊(5)外側和所述機殼(2)固定連接，所述永磁壓塊(5)內側和所述磁環放置盤(6)固定連接，所述磁環放置盤(6)隨所述機殼(2)同步旋轉；在所述磁環放置盤(6)內固定有所述霍爾磁體(7)和所述多對極磁環(12)，使得所述霍爾磁體(7)和所述多對極磁環(12)隨電機轉子同步旋轉；

所述電機靜止模塊包括：電機定子和傳感器靜止模塊；所述電機定子包括：相互固定連接的定子(4)和軸(14)，在所述定子(4)上設置有繞組；所述傳感器靜止模塊包括：編碼器艙體(9)和控制電路板(10)，所述編碼器艙體(9)和所述軸(14)固定連接，所述控制電路板(10)放置在所述編碼器艙體(9)內且與所述編碼器艙體(9)固定連接；所述控制電路板(10)用于將直流電逆變成三相交流電并供給定子繞組，使得電機正常工作。

2.如權利要求1所述的外轉子永磁同步電機，其特征在于，所述控制電路板(10)包括：編碼器(11)和霍爾開關(8)，所述編碼器(11)用來感應磁環產生轉子位置A方波信號和B方波信號；所述霍爾開關(8)用于感應所述霍爾磁體(7)產生轉子位置零點信號。

3.如權利要求1或2所述的外轉子永磁同步電機，其特征在于，所述連接部件包括：后軸承(1)和前軸承(12)，所述后軸承(1)用于連接所述機殼(2)和所述軸(14)；所述前軸承(12)用于連接所述軸(14)和所述永磁壓塊(5)。

4.如權利要求1或2所述的外轉子永磁同步電機，其特征在于，所述定子(4)為斜槽結構，斜槽角度為15°。

5.如權利要求1或2所述的外轉子永磁同步電機，其特征在于，霍爾磁體(7)放置在磁環放置盤(6)內，霍爾開關(8)放置在控制板(10)上，霍爾磁體(7)的充磁方向沿電機軸向，霍爾磁體(7)放置在正對霍爾開關(8)的位置上，每當霍爾磁體(7)轉到霍爾開關(8)的正下方，霍爾開關(8)輸出高電平，當霍爾磁體(7)遠離霍爾開關(8)，霍爾開關(8)輸出低電平，霍爾開關(8)的輸出信號接至單片機，每當單片機收到霍爾開關(8)的上升沿信號，表明霍爾磁體(7)旋轉至霍爾開關(8)的正下方，把此位置作為電機位置信號原點。

6.根據權利要求1和2所述的外轉子永磁同步電機，其特征在于，所述磁編碼器(11)產生互差90°的A方波信號和B方波信號，多極磁環(12)旋轉一周產生3520個周期的方波信號，單片機讀取霍爾開關(8)下降沿的位置作為電機旋轉的零點，單片機寄存器開始記錄A信號和B信號的個數，每次單片機讀到3520個A信號和B信號的時刻，電機再次旋轉至零點，同時單片機讀取霍爾開關(8)下降沿然后將存放A信號和B信號的單片機寄存器清零，該寄存器再次從零開始計數，如此往復；

通過讀取一個機械周期內A信號或B信號的個數確定電機的絕對位置，通過一段時間內讀取霍爾開關(8)低電平下降沿的個數可以得到電機的轉速。電機順時針旋轉，A信號超前B信號90°，電機逆時針旋轉，則B信號超前A信號90°，通過讀取A、B信號的超前滯后關系確定電機的轉向。