[發明專利]一種基于霍爾元件的球形電機轉子位置檢測方法

有效

• 申請號: 201811386211.8
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109612375B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 李桂丹;馮家煦;李斌
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01B7/00
• 分類號: G01B7/00;H02K11/215
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程毓英

1.一種基于霍爾元件的球形電機轉子位置檢測方法，轉子球內共有8個磁極，包括如下步驟：

(1)根據轉子磁極的磁場分布，利用Tait–Bryan旋轉變換并疊加得出合成的磁場，建立球形電機轉子表面磁場表達式，然后利用球形電機轉子表面磁場表達式，在整個球面范圍內采樣，求解出整個轉子球面的空間徑向磁場矩陣；

(2)基于轉子磁場的特性，利用橢圓擬合轉子磁極周圍磁場等高線，為利用擬合橢圓的特性，將4個霍爾元件組成一個傳感器單元，設定傳感器單元的直徑與磁極直徑相等，且令各個相鄰霍爾元件間的距離l均相等，利用傳感器單元與磁場擬合橢圓相交的幾何特性，提出傳感器單元與磁極之間的位置差的解算方法；

(3)采用四個傳感器單元的配置策略，其中第一傳感器單元和第二傳感器單元中心間θ方向及方向的球坐標角度差為Δθ₁₂＝0°,第三傳感器單元和第四傳感器單元中心間θ方向及方向的球坐標角度差為Δθ₃₄＝0°,第一傳感器單元和第三傳感器單元中心間θ方向及方向的球坐標角度差為Δθ₁₃＝55°,

采用可分為三步的由所有霍爾元件的徑向磁場測量值計算轉子位置的解算方法，首先判定當前測量狀態下測量的磁極位置，然后，由于當前測量狀態下使用的幾個霍爾元件不一定屬于同一個傳感器單元，將當前測量狀態下使用的幾個霍爾元件定義為一個傳感器組，判定當前測量狀態下選中的傳感器組的中心所屬的類型，最后在確定當前情況下測量使用的傳感器單元所測量的磁極位置后，再在該磁極范圍內進行劃分，精確求解磁極中心與選中的傳感器組的中心間的位置差，從而得出轉子的位置，轉子的位置由當前測量狀態下傳感器組測量的磁極中心的球坐標角度θ_O,表示，如下式所示：

其中，公式中的正負號在傳感器組位于不同位置時會有所不同，由區域劃分的具體情況決定，θ_M為當前測量狀態下所使用的傳感器組的中心處的緯度角，θ_H為兩個霍爾元件間的距離對應的緯度角，θ_HO為任一測量用霍爾元件與磁極中心O處的縱向距離y_HO對應的緯度角；為當前測量狀態下所使用的傳感器組的中心處的經度角，為兩個霍爾元件間的距離在磁極中心的緯度下對應的經度角，為任一測量用霍爾元件與磁極中心O處的橫向距離x_HO在磁極中心的緯度下對應的經度角。