[发明专利]双磁路多信号模式位置传感器及其检测方法

权利要求书

1.一种双磁路多信号模式位置传感器，其组成包括:外壳，其特征是：所述的外壳安装支架上，所述的外壳端盖下端安装有电路板，所述的电路板下方安装有线性霍尔传感器和圆盘形铁芯，所述的外壳下端通过轴承安装有中空轴，所述的中空轴上方安装有两极圆柱形磁钢，所述的轴承上端安装有磁屏蔽装置， 所述的磁屏蔽装置外侧的8极环形磁钢的外侧安装有环形铁芯，所述的8极环形磁钢与环形铁芯中间安装有开关霍尔传感器。

2.根据权利要求1所述的双磁路多信号模式位置传感器，其特征是：所述的外壳采用导磁材料，能够隔离外部环境的磁场干扰；所述的两极圆柱形磁钢平行充磁用于产生正弦波磁场；所述的径向充磁的8极环形磁钢用于产生4对极方波磁场，适用于4对极无刷直流电动机的位置检测；所述的电路板上空间相位差为120度电角度的三片垂直放置的开关霍尔传感器，用于感测8极环形磁钢产生的方波磁场；所述的线性霍尔传感器平行放置为4片空间相位差90度角，用于感测圆柱形磁钢产生的正弦波磁场。

3.根据权利要求1和2所述的双磁路多信号模式位置传感器，其特征是：所述的电路板具有轴角变换电路，将平行焊接的4片线性霍尔传感器感测到的磁场信号，通过轴角变换转换为表示转轴位置的电压信号。

4.根据权利要求1和2和3所述的双磁路多信号模式位置传感器，其特征是：所述的磁屏蔽装置用于隔离圆柱形磁钢产生的正弦波磁场和环形磁钢产生的方波磁场，使两个独立的磁路互不干扰。

5.一种利用权利要求1或2或3或4所述的双磁路多信号模式位置传感器进行的检测方法，其特征是：磁钢连接轴为中空，安装时直接套接在电机转子轴上，并加以固定；轴的内端部设计一个外径大于圆柱形磁钢外径、深度为磁钢高度三分之二的凹槽，圆柱形磁钢粘贴在凹槽之中；线性霍尔传感器焊接在圆形电路板的中心位置，以保证4个霍尔传感器的对称中心与圆柱形磁钢中心在同一轴线上；通过 A/D转换器将圆柱形磁钢产生的相位正交的正余弦电压模拟信号转换成数字信号，由XC164对信号进行误差补偿并计算角位置信息；磁屏蔽装置外侧套装一个8极环形磁钢，磁屏蔽装置的作用是避免内外两个磁场的互相干扰，同时起到对两极磁场的整定作用；开关霍尔传感器在电路板同一圆周上间隔120度电角度排列，感测8极磁环产生的磁场，输出相差120度电角度的三相无刷直流电机换相信号，开关霍尔传感器表面与磁环外表面法线垂直；两极磁钢与8极磁钢同轴旋转；双磁路多信号模式位置传感器设计成全封闭结构，外壳本身就是一个磁屏蔽装置，屏蔽掉外部磁场对位置传感器内部磁场的干扰。

6.根据权利要求5所述的双磁路多信号模式位置传感器检测方法，其特征是：所述的8极环形磁钢采用在磁钢外侧放置环形铁芯的方案对产生的磁场进行整定，所述的霍尔传感器敏感磁场分量的误差会得到有效的控制。

7.根据权利要求5或6所述的双磁路多信号模式位置传感器检测方法，其特征是：通过A/D转换器将圆柱形磁钢产生的相位正交的正余弦电压模拟信号转换成数字信号，由XC164对信号进行误差补偿并计算角位置信息；角位置信号以三种不同的模式输出：增量模式、PWM模式、同步串口模式；由开关霍尔传感器感测8极环形磁钢产生的方波磁场信号，并输出无刷直流电机换相信号。

8.根据权利要求5或6或7所述的双磁路多信号模式位置传感器检测方法，其特征是：所述的线性霍尔传感器输出的正余弦模拟电压信号，通过A/D转换器转换为数字量，A/D转换器为12位，0～5V对应着数字量0～4095，通过极性变换进一步转化为符号数，利用矢量旋转数字算法得到位置跟踪偏差，将输入矢量旋转                                               角度，生成一个偏差矢量，将其虚轴分量作为偏差信号进行PI调节，使其趋向于0，达到完全跟踪状态，此时PI调解器的输出信号正比于电机旋转角速度。

9.根据权利要求5或6或7或8所述的双磁路多信号模式位置传感器检测方法，其特征是：绝对角位置的采样频率为10kHz，0.4秒读取360度圆周内全部4096个位置，此时达到最大转速150rpm；当转速等于或低于150rpm时，分辨率达到12位。