[發(fā)明專利]特種電機(jī)、電氣設(shè)備及車輛

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010725011.1
• 申請(qǐng)日: 2020-07-24
• 公開（公告）號(hào): CN112117872B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱津集;陳文镥;馮同;郝雙暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): H02K11/215
• 分類號(hào): H02K11/215;H02K11/00;H02K11/33;H02K11/27;H02P21/18;H02P21/22;H02P27/12
• 代理公司: 北京律和信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11446
• 代理人: 劉興;項(xiàng)榮

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N特種電動(dòng)機(jī)，包括：電動(dòng)機(jī)本體；控制器，包括外殼和控制模塊，所述控制模塊設(shè)置于所述外殼內(nèi)，通過連接件與所述電動(dòng)機(jī)本體連接；多對(duì)極組合磁電編碼器，與所述電動(dòng)機(jī)本體同軸設(shè)置，包括同軸環(huán)形設(shè)置的第一多對(duì)極磁體以及第二多對(duì)極磁體和電路板，所述第一多對(duì)極磁體包括m對(duì)磁極，所述第二多對(duì)極磁體包括n對(duì)磁極，m和n為大于2的自然數(shù)且彼此互質(zhì)，所述電路板上包括，第一線性霍爾傳感器和第二線性霍爾傳感器，與所述第一多對(duì)極磁體相鄰設(shè)置；第三線性霍爾傳感器和第四線性霍爾傳感器，與所述第二多對(duì)極磁體相鄰設(shè)置。所述特種電動(dòng)機(jī)使用四個(gè)線性霍爾元件進(jìn)行角度位置檢測(cè)，避免使用大量開關(guān)霍爾元件對(duì)特種電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及電動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種特種電動(dòng)機(jī)。

背景技術(shù)

電動(dòng)機(jī)是工業(yè)領(lǐng)域中使用非常廣泛的一種動(dòng)力源。電動(dòng)機(jī)包含有很多種類，根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，可以將電動(dòng)機(jī)分為異步電動(dòng)機(jī)、同步電動(dòng)機(jī)；交流電動(dòng)機(jī)、直流電動(dòng)機(jī)等。在現(xiàn)有的一些系統(tǒng)中，需要對(duì)電動(dòng)機(jī)的位置、轉(zhuǎn)速等進(jìn)行精確的控制，伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。這種電動(dòng)機(jī)與控制器、編碼器相結(jié)合，通過編碼器檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的位置并反饋給控制器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)控制。此種電動(dòng)機(jī)具有高響應(yīng)特性、寬調(diào)速范圍等特點(diǎn)，受到了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廣泛關(guān)注。

在伺服電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，編碼器的精度直接影響到系統(tǒng)的速度控制和定位精度。目前，光電編碼器的應(yīng)用較為廣泛，將其安裝在轉(zhuǎn)軸上，可將角度信息通過線纜傳輸?shù)娇刂破鳌９怆娋幋a器分為增量式編碼器和絕對(duì)式編碼器。

增量式編碼器軸旋轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)光盤旋轉(zhuǎn)，發(fā)光元件發(fā)出的光被光柵盤，指示光柵的狹縫切割成斷續(xù)光線被接收元件接收，輸出相應(yīng)的脈沖信號(hào)。其旋轉(zhuǎn)方向和脈沖數(shù)量需要借助判向電路與計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)。計(jì)數(shù)起點(diǎn)可以任意設(shè)定。旋轉(zhuǎn)增量編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)輸出脈沖，通過計(jì)數(shù)設(shè)備的內(nèi)部記憶來記住位置，并且工作過程中不允許存在干擾而使得脈沖丟失，否則計(jì)數(shù)設(shè)備的記憶零點(diǎn)會(huì)發(fā)生偏移，使得編碼器精度降低。

為了解決增量式光電編碼器的弊端，出現(xiàn)了絕對(duì)式光電編碼器。絕對(duì)式編碼器輸出與位置是呈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系的，絕對(duì)式編碼器每一個(gè)位置對(duì)應(yīng)一組二進(jìn)制碼，從代碼的變化即可判斷出旋轉(zhuǎn)方向與絕對(duì)位置。其抗干擾性、數(shù)據(jù)可靠性大大提高，絕對(duì)式編碼器越來越多的應(yīng)用于各種工業(yè)系統(tǒng)的角度、長(zhǎng)度測(cè)量和位置控制。

但是，光電編碼器還存在一些難以克服的缺點(diǎn)。光電編碼器由于由玻璃物質(zhì)通過刻線而成，其抗震動(dòng)和抗沖擊能力不高，不適合用于塵埃、結(jié)露等惡劣環(huán)境，并且其結(jié)構(gòu)與定位組裝復(fù)雜。刻線間距有極限，要提高其分辨率必須增大碼盤，難以做到小型化。在生產(chǎn)中還必須要保證很高的裝配精度，這直接影響到生產(chǎn)效率，最終影響產(chǎn)品的成本。

為了克服上述編碼器的不足，出現(xiàn)了用于電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的磁電式編碼器。此種編碼器包括磁體、磁感應(yīng)元件和信號(hào)處理電路。磁體隨著電動(dòng)機(jī)軸旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)。磁感應(yīng)元件感應(yīng)到該變化的磁場(chǎng)，將磁信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)輸出到信號(hào)處理電路。信號(hào)處理電路將該電信號(hào)處理成角度信號(hào)輸出。對(duì)于直流無刷電動(dòng)機(jī)，該磁電式編碼器中使用的磁體的磁極要與直流無刷電動(dòng)機(jī)的磁極數(shù)目相適應(yīng)才可以正常使用。而對(duì)于交流永磁同步電動(dòng)機(jī)，磁電式編碼器的使用沒有此種限制。

根據(jù)磁電編碼器磁信號(hào)發(fā)生源的不同可分為單對(duì)極磁電編碼器和單多對(duì)極組合式磁電編碼器以及多對(duì)極與多對(duì)極組合式磁電編碼器。單多對(duì)極組合式磁電編碼器即在傳統(tǒng)的單對(duì)極磁電編碼器的基礎(chǔ)之上增加一個(gè)多對(duì)極磁場(chǎng)信號(hào)源，通過單對(duì)極磁體的信號(hào)來實(shí)現(xiàn)對(duì)多對(duì)極磁體的信號(hào)進(jìn)行編碼細(xì)分，達(dá)到提高分辨率的目的。多對(duì)極與多對(duì)極組合式磁電編碼器在單多對(duì)極組合式磁電編碼器的基礎(chǔ)上，將單對(duì)極磁體變?yōu)槎鄬?duì)極磁體，提高了單多對(duì)極組合式磁電編碼器的可靠性和精度。