4極無刷直流電機位置傳感器及其檢測方法
【專利摘要】4極無刷直流電機位置傳感器及其檢測方法。在無刷直流電機控制系統(tǒng)中，霍爾傳感器體積小、安裝困難，輸出信號誤差大。光電編碼器不能應(yīng)用于振動劇烈、潮濕、有油污和灰塵的惡劣環(huán)境。本發(fā)明方法包括：外殼（3），外殼頂部具有端蓋（8），端蓋下表面安裝電路板（7），外殼的下口處穿入實心軸（1），外殼內(nèi)表面與所述的實心軸之間安裝軸承（2），實心軸上端套裝4極環(huán)形磁鋼（4），4極環(huán)形磁鋼外部套裝環(huán)形鐵芯（5），4極環(huán)形磁鋼與所述的環(huán)形鐵芯之間安裝開關(guān)霍爾傳感器（6）；電路板上集成供電電路（9），供電電路連接開關(guān)霍爾傳感器。本發(fā)明用于無刷直流電動機換相位置檢測。
【專利說明】4極無刷直流電機位置傳感器及其檢測方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】:
本發(fā)明涉及一種4極無刷直流電機位置傳感器及其檢測方法。
[0002]【背景技術(shù)】:
在無刷直流電機控制系統(tǒng)中，常用的位置傳感器有霍爾傳感器和光電編碼器?；魻杺鞲衅黧w積小、價格便宜，但是因為其安裝困難，輸出信號誤差大，限制了其使用。光電編碼器是一種集光、機、電一體的電機控制用傳感器。因為其自身的缺點，還不能應(yīng)用于振動劇烈、潮濕、有油污和灰塵的惡劣環(huán)境；由于光電器件使用壽命不長，限制了光電編碼器的使用壽命；制造工藝復雜導致光電編碼器的高成本。以上缺點，大大限制了光電編碼器的應(yīng)用范圍，無法使用于惡劣環(huán)境和特殊環(huán)境，例如航天等領(lǐng)域。
[0003]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
本發(fā)明的目的是提供一種4極無刷直流電機位置傳感器及其檢測方法。
[0004]上述的目的通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn):
一種4極無刷直流電機位置傳感器，其組成包括:外殼，所述的外殼頂部具有端蓋，所述的端蓋下表面安裝電路板，所述的外殼的下口處穿入實心軸，所述的外殼內(nèi)表面與所述的實心軸之間安裝軸承，所述的實心軸上端套裝4極環(huán)形磁鋼，所述的4極環(huán)形磁鋼外部套裝環(huán)形鐵芯，所述的4極環(huán)形磁鋼與所述的環(huán)形鐵芯之間形成凹槽，所述的凹槽內(nèi)安裝三片開關(guān)霍爾傳感器；其中，所述的電路板上集成供電電路，所述的供電電路連接所述的開關(guān)霍爾傳感器。
[0005]所述的4極無刷直流電機位置傳感器，所述的開關(guān)霍爾傳感器垂直放置在所述的電路板上空間，三片所述的開關(guān)霍爾傳感器之間的相位差為120度電角度，所述的開關(guān)霍爾傳感器垂直焊接的機械角度相差60°。
[0006]一種4極無刷直流電機位置傳感器的檢測方法，
第一步，由于4極環(huán)形磁鋼的連接軸為實心軸，將所述的實心軸的下端通過聯(lián)軸器與電機的轉(zhuǎn)子軸同軸連接；所述的實心軸的上端部靠近電路板一側(cè)套裝一個4極環(huán)形磁鋼；第二步，將開關(guān)霍爾傳感器在電路板同一圓周上以間隔120度的電角度排列，開關(guān)霍爾傳感器感測到4極環(huán)形磁鋼產(chǎn)生的方波磁場，并將其轉(zhuǎn)換為表示轉(zhuǎn)子軸位置的電壓信號，實現(xiàn)將相差120度電角度的三相無刷直流電機換相信號的輸出；同時，所述的4極環(huán)形磁鋼外部套裝環(huán)形鐵芯對其產(chǎn)生的磁場進行整定，以控制所述的開關(guān)霍爾傳感器敏感磁場分量的誤差。
[0007]所述的4極無刷直流電機位置傳感器的檢測方法，開關(guān)霍爾傳感器表面與4極環(huán)形磁鋼外表面法線垂直。
[0008]所述的4極無刷直流電機位置傳感器的檢測方法，所述的4極無刷直流電機位置傳感器設(shè)計成全封閉結(jié)構(gòu)，外殼本身就是一個磁屏蔽裝置，屏蔽掉外部磁場對位置傳感器內(nèi)部磁場的干擾。
[0009]有益效果:
1.本發(fā)明是通過空心軸上端套裝2極環(huán)形磁鋼，2極環(huán)形磁鋼外部套裝環(huán)形鐵芯，以及2極環(huán)形磁鋼與環(huán)形鐵芯之間安裝的三片開關(guān)霍爾傳感器構(gòu)成檢測裝置；由徑向充磁的2極環(huán)形磁鋼與產(chǎn)生一對極方波磁場，用于一對極無刷直流電動機的位置檢測，并提供2極無刷直流電機換相信號。具有結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便的優(yōu)點，大大降低位置傳感器的成本，生產(chǎn)成本較同等精度光電編碼器大約降低三分之一。
[0010]2.本發(fā)明采用永磁體結(jié)構(gòu)，省去了光電器件，與光電編碼器相比，大大延長了使用壽命。且其適應(yīng)惡劣環(huán)境能力強，由于采用永磁體結(jié)構(gòu)，對振動劇烈、潮濕、有油污和灰塵的惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力強，擴大了位置傳感器的應(yīng)用范圍。
[0011]【專利附圖】

【附圖說明】:
附圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]附圖2是本發(fā)明外殼內(nèi)部接線圖。
[0013]附圖3是本發(fā)明的涉及的鐵芯與4極環(huán)形磁鋼位置圖。
[0014]附圖4是本發(fā)明涉及的三相開關(guān)霍爾信號與A相繞組反電勢的關(guān)系圖。圖中，15、16、17分別為A、B、C三相霍爾信號波形，18為A相反電勢波形。
[0015]【具體實施方式】:
實施例1:
一種4極無刷直流電機位置傳感器，其組成包括:外殼3，所述的外殼頂部具有端蓋8，所述的端蓋下表面安裝電路板7，所述的外殼的下口處穿入實心軸1，所述的外殼內(nèi)表面與所述的實心軸之間安裝軸承2，所述的實心軸上端套裝4極環(huán)形磁鋼4，所述的4極環(huán)形磁鋼外部套裝環(huán)形鐵芯5，所述的4極環(huán)形磁鋼與所述的環(huán)形鐵芯之間形成凹槽，所述的凹槽內(nèi)安裝三片開關(guān)霍爾傳感器6;其中，所述的電路板上集成供電電路9，所述的供電電路連接所述的開關(guān)霍爾傳感器。
[0016]所述的外殼內(nèi)部的電路板上，所述的供電電路為5V電源，所述的5V電源連接所述的開關(guān)霍爾傳感器和三片上拉電阻10，所述的上拉電阻連接所述的開關(guān)霍爾傳感器，所述的上拉電阻還分別連接電機U相位置信號11、電機V相位置信號12和電機W相位置信號13，所述的外殼還連接電源地14。
[0017]所述的4極環(huán)形磁鋼為徑向充磁，用于產(chǎn)生二對極方波磁場，適用于二對極無刷直流電動機的位置檢測。
[0018]所述的外殼采用導磁材料，隔離外部環(huán)境的磁場干擾。
[0019]實施例2:
根據(jù)實施例1所述的4極無刷直流電機位置傳感器，所述的開關(guān)霍爾傳感器垂直放置在所述的電路板上空間，三片所述的開關(guān)霍爾傳感器之間的相位差為120度電角度，所述的開關(guān)霍爾傳感器垂直焊接的機械角度相差60°。
[0020]實施例3:
一種利用上述4極無刷直流電機位置傳感器的檢測方法，
第一步，由于4極環(huán)形磁鋼的連接軸為實心軸，將所述的實心軸的下端通過聯(lián)軸器與電機的轉(zhuǎn)子軸同軸連接；所述的實心軸的上端部靠近電路板一側(cè)套裝一個4極環(huán)形磁鋼；第二步，將開關(guān)霍爾傳感器在電路板同一圓周上以間隔120度的電角度排列，開關(guān)霍爾傳感器感測到4極環(huán)形磁鋼產(chǎn)生的方波磁場，并將其轉(zhuǎn)換為表示轉(zhuǎn)子軸位置的電壓信號，實現(xiàn)將相差120度電角度的三相無刷直流電機換相信號的輸出；同時，所述的4極環(huán)形磁鋼外部套裝環(huán)形鐵芯對其產(chǎn)生的磁場進行整定，以控制所述的開關(guān)霍爾傳感器敏感磁場分量的誤差。
[0021]實施例4:
根據(jù)實施例3所述的4極無刷直流電機位置傳感器的檢測方法，開關(guān)霍爾傳感器表面與4極環(huán)形磁鋼外表面法線垂直。
[0022]實施例5:
根據(jù)實施例3或4所述的4極無刷直流電機位置傳感器的檢測方法，所述的4極無刷直流電機位置傳感器設(shè)計成全封閉結(jié)構(gòu)，外殼本身就是一個磁屏蔽裝置，屏蔽掉外部磁場對位置傳感器內(nèi)部磁場的干擾。
【權(quán)利要求】
1.一種4極無刷直流電機位置傳感器，其組成包括:外殼，其特征是:所述的外殼頂部具有端蓋，所述的端蓋下表面安裝電路板，所述的外殼的下口處穿入實心軸，所述的外殼內(nèi)表面與所述的實心軸之間安裝軸承，所述的實心軸上端套裝4極環(huán)形磁鋼，所述的4極環(huán)形磁鋼外部套裝環(huán)形鐵芯，所述的4極環(huán)形磁鋼與所述的環(huán)形鐵芯之間形成凹槽，所述的凹槽內(nèi)安裝三片開關(guān)霍爾傳感器；其中，所述的電路板上集成供電電路，所述的供電電路連接所述的開關(guān)霍爾傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的4極無刷直流電機位置傳感器，其特征是:所述的開關(guān)霍爾傳感器垂直放置在所述的電路板上空間，三片所述的開關(guān)霍爾傳感器之間的相位差為120度電角度，所述的開關(guān)霍爾傳感器垂直焊接的機械角度相差60°。
3.一種利用上述4極無刷直流電機位置傳感器的檢測方法，其特征是: 第一步，由于4極環(huán)形磁鋼的連接軸為實心軸，將所述的實心軸的下端通過聯(lián)軸器與電機的轉(zhuǎn)子軸同軸連接；所述的實心軸的上端部靠近電路板一側(cè)套裝一個4極環(huán)形磁鋼； 第二步，將開關(guān)霍爾傳感器在電路板同一圓周上以間隔120度的電角度排列，開關(guān)霍爾傳感器感測到4極環(huán)形磁鋼產(chǎn)生的方波磁場，并將其轉(zhuǎn)換為表示轉(zhuǎn)子軸位置的電壓信號，實現(xiàn)將相差120度電角度的三相無刷直流電機換相信號的輸出；同時，所述的4極環(huán)形磁鋼外部套裝環(huán)形鐵芯對其產(chǎn)生的磁場進行整定，以控制所述的開關(guān)霍爾傳感器敏感磁場分量的誤差。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的4極無刷直流電機位置傳感器的檢測方法，其特征是:開關(guān)霍爾傳感器表面與4極環(huán)形磁鋼外表面法線垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的4極無刷直流電機位置傳感器的檢測方法，其特征是:所述的4極無刷直流電機位置傳感器設(shè)計成全封閉結(jié)構(gòu)，外殼本身就是一個磁屏蔽裝置，屏蔽掉外部磁場對位置傳感器內(nèi)部磁場的干擾。
【文檔編號】H02P6/16GK103944344SQ201410215429
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】呂德剛, 康爾良, 吳憲 申請人:哈爾濱理工大學