[發明專利]一種旋轉體的非接觸式絕對角度位置傳感器及使用方法

在審

• 申請號: 201910326399.5
• 申請日: 2019-04-23
• 公開（公告）號: CN110044388A
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 劉法銳;陳賢瑞;劉非;李杰;陳啟興
• 申請（專利權）人: 劉法銳;陳賢瑞
• 主分類號: G01D5/14
• 分類號: G01D5/14
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所 11308
• 代理人: 王紅霞

本發明屬于開關磁阻電機的控制和調速技術領域，公開了一種旋轉體的非接觸式絕對角度位置傳感器及使用方法；在旋狀體上套一個徑向磁化的雙極磁環，三個霍爾集成電路等間距弧形擺放或者兩個霍爾集成電路等間距、正交的擺放的方式，利用機械裝置安裝霍爾集成電路；霍爾集成電路與信號處理電路連接。在旋轉體勻速旋轉的條件下，三個線性霍爾集成電路輸出電壓信號是振幅和頻率相同、初相位不同的正弦波；以中間線性霍爾集成電路輸出電壓信號為參照，左右兩個線性霍爾集成電路的輸出信號的初相位與旋轉體的旋轉方向有關，且互為相反數。本發明的結構簡單、成本低、精度高、斷電不用存儲、靜止或旋轉兼可、旋轉體正反轉兼可。

技術領域

本發明屬于開關磁阻電機的控制和調速技術領域，尤其涉及一種旋轉體的非接觸式絕對角度位置傳感器及使用方法。

背景技術

目前，最接近的現有技術：開關磁阻電機的調速系統是繼變頻調速系統、無刷直流電動機調速系統之后發展起來的最新一代無級調速系統，是集現代微電子技術、數字技術、電力電子技術、紅外光電技術及現代電磁理論為一體的機電一體化高新技術，廣泛應用于家用電器、航空、航天、電子、機械及電動車輛等領域。

開關磁阻電機的調速系統一般由電機本體、控制器、功率變換器、電流檢測單元、絕對角度位置檢測器等組成。開關磁阻電機的運行一般有恒轉矩區、恒功率區和自然特性區，無論在哪個區運行，對每一對定子繞組的電源通斷進行精確控制，某對定子繞組的電源通斷時刻取決于轉子的絕對位置，因此，轉子的絕對位置檢測是開關磁阻電機調速系統的非常關鍵模塊。目前用于轉子的絕對位置檢測器主要有光電式、旋轉變壓器、電磁式。

現有技術一“電動汽車用開關磁阻電機絕對位置檢測器及其控制方法”采用了一個與電機同步旋轉集成了開關角參數和轉子磁極位置的轉子盤和二組槽型高精度光電頭實現轉子絕對位置的檢測，屬于光電式。其缺陷有三點：可靠性不高；不利于電機啟步控制；不能用電的方式控制開關磁阻電機的導通角。轉子允許一段時間后，機械的磨損會產生粉層，粉層會降低光電檢測元件的可靠性。該方法指示的是某相磁極的最早開通角和最大導通角，而不是直接輸出轉子的絕對位置角，對于開關磁阻電機的起步控制是不利的，因為在起步的時候，轉子的位置是隨機的，哪一相先通電必須根據轉子的具體位置來確定。開關磁阻電機的調速控制可以采用定子的輸入電壓PWM控制和導通角大小的控制來實現，該方案只能采用前者，控制的靈活性不夠。

現有技術二“多周期絕對位置傳感器”(專利號:102472642A)采用了多極磁化單元、兩個磁敏探測器實現轉子絕對位置的檢測，屬于電磁式，涉及大于幾十度到數圈的位置檢測，第一磁敏探測器需要檢測磁場的至少兩個分量，主要用于汽車方向柱上，不能實現旋轉體的0-360°的絕對位置檢測。其缺陷有一點：不能實現旋轉體的0-360°的絕對位置檢測。

現有技術三“一種大中心孔徑結構的磁電式絕對位置傳感器及測量絕對位置的方法”采用了圓環式結構、外圈主碼道、內圈游標碼道實現轉子絕對位置的檢測，屬于電磁式。其缺陷有兩點：精度不高；不適用于高速電機。該方案的主要外圈主碼道4位64磁極，內圈游標碼道為63磁極，檢測磁極變化信息，磁極的數量直接決定了其輸出角度信號的精度，而磁極數量的增加是受成本和安裝空間的限制的，因而，其精度不高。該方案通過SPI串口與上位機通信，說明A/D速度不快，信號處理的時間較長，不適用于高速電機。