[发明专利]双凸极式双转子电机两个转子相对位置的测量装置及方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种测量双凸极式双转子电机的两个转子相对角位移的方法，属于电机位置检测领域。 

背景技术

双转子电机是是混合动力汽车的关键部件之一。对双转子电机实施有效控制需要检测两个转子的相对角位移。目前常用的测量方法是基于两个旋转变压器装置，分别将两个转子相对电机定子的转角位置检测出，再通过求差电路对结果求差，得到双转子的相对角位移和转速差。中国专利申请号为201010604357.2公开了一种测量同轴双转子电机两个转子相对转角和转速的方法及实现该方法的传感器，该方法所采用的旋转变压器分辨率高，其输出是模拟信号，需要进行模数转换，后续的解码、求差电路也使检测系统复杂化，且检测装置成本较高。对于双凸极式双转子电机，控制过程中只需要检测离散的位置信息，所以在满足精度要求的情况下，可以采用霍尔位置传感器加增量式光电编码器的装置，以降低检测装置的成本，提高性价比。 

发明内容

本发明的目的是在满足双凸极式双转子电机驱动控制系统需要的精度要求下，简化现有的双转子位置检测系统，以提高整套检测系统的性价比而提供一种测量双凸极式双转子电机的双转子相对角位移的装置及该装置的测量方法。 

本发明双凸极式双转子电机两个转子相对位置的测量装置采用的技术方案是：电机的内转子转轴上设有增量式光电编码器，电机的中间转子位置处设有霍尔位置检测装置，霍尔位置检测装置包括霍尔开关电路和由N-S交替排列的磁环，霍尔开关电路的数目等于电机相数M，N-S交替排列的磁环的对数等于电机转子级数R；M个霍尔开关电路沿定子的圆周方向均布于定子中，R对N-S交替排列的磁环套在中间转子转轴上。 

本发明基于所述测量装置的测量方法采用的技术方案是采用如下步骤： 

1）中间转子旋转每旋转电角度 时，M个霍尔开关电路输出高低电平信号中会有一个发生跳变，在一个电周期内获得2M个霍尔位置信号，利用DSP的软件程序计算得到中间转子相对定子的角位移；

2）通过增量式光电编码器测量内转子相对定子的角位移， 

3）计算中间转子相对内转子的位置角度，。

本发明与现有技术相比，具有如下优点： 

（1）现有的检测装置采用的是旋转变压器，虽然精度高但成本也相对较高，本发明采用增量式光电编码器实现内转子相对于定子的位置测量，采用霍尔位置传感器实现中间转子相对于定子的位置测量，采用霍尔位置传感器代替现有测量方法中的旋转变压器，由于旋转变压器输出的是模拟信号，后续的信号调理、解码、求差电路等也使检测系统复杂程度提高。

（2）采用霍尔位置检测装置和增量式光电编码器检测转子角位移，提高了整套检测装置的性价比，检测装置输出的是离散的位置信号，使后续的信号调理电路简单化，对于双凸极式双转子电机而言，检测精度也满足驱动控制的要求。 

附图说明

图1为本发明提供的双凸极式双转子电机的转子位置测量装置总体安装示意图； 

图2为图1中放大的霍尔位置检测装置1-1的组件霍尔开关电路2-2和磁环的安装图；

图3为图2中霍尔开关电路2-2的输出信号与中间转子位置角度关系图；

图4为图2中霍尔开关电路2-2的输出信号调理电路图；

图5为霍尔开关电路输出信号跳变状态与中间转子位置角度对应关系表；

图6为图1中增量式光电编码器1-2输出内转子位置信号的接收电路图；

图7为图1中增量式光电编码器1-2输出内转子位置信号的波形图以及经倍频处理后的信号波形图；

图中，1-1. 霍尔位置检测装置；1-2. 增量式光电编码器；1-3. 中间转子转轴；1-4. 内转子转轴；2-1. N-S交替排列磁环；2-2. 霍尔开关电路芯片。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。 

由于双凸极式双转子电机的中间转子和内转子同为旋转部件，因此两个转子的相对位置无法直接由现有的传感器测得，因此本发明选用霍尔位置传感器和增量式光电编码器的组合，完成对两个转子相对角位移的测量。 

参见图1，电机的中间转子的位置传感器采用霍尔位置检测装置1-1。内转子的位置传感器采用增量式光电编码器1-2，增量式光电编码器1-2安装在内转子转轴1-4上。