[发明专利]双定子直线旋转永磁电机的一体化位置检测装置及方法

权利要求书

1.双定子直线旋转永磁电机的一体化位置检测装置，其特征在于，包括外定子(1)、外永磁体(3)、动子、内霍尔传感器(8)及外霍尔传感器(9)；

所述外霍尔传感器(9)嵌入外定子(1)槽中，所述内霍尔传感器(8)嵌入内定子(5)槽中；

所述外定子(1)与外永磁体(3)构成直线运动机构；外定子(1)槽数为S₁，极对数为P₁；所述内定子(5)与内永磁体(7)构成旋转运动机构；内定子(5)槽数为S₂，极对数为P₂；

所述动子外表面沿轴向设置有N极和S极交替排列的环形外永磁体(3)；所述动子内表面沿圆周方向设置有N极和S极交替排列的瓦形内永磁体(7)；

所述内永磁体(7)在动子在圆周方向上有2P₂组；在轴向上，每组内永磁体(7)均匀分为n₂块，每块内永磁体(7)长度为l，相邻两块内永磁体(7)之间的间隔距离为2l；在圆周方向上，每P₂组内永磁体(7)为一个圆周向组合；在所述的一个圆周向组合内，相邻两组之间的内永磁体沿轴向方向错开l/P₂距离。

2.如权利要求1所述的双定子直线旋转永磁电机的一体化位置检测装置，其特征在于，所述外永磁体(3)在动子轴向上为2nP₁组，其中，n＝1,2,3…；在圆周方向上，每组外永磁体(3)均匀分为n₁块，每一块外永磁体(3)对应的圆周角度为α，相邻两块外永磁体(3)之间的间隔圆周的圆周角角度差为2α；在轴向方向上，每P₁组外永磁体(3)为一个轴向组合；在所述的一个轴向组合内，相邻两组之间的外永磁体沿圆周方向错开α/P₁角度。

3.如权利要求1所述的双定子直线旋转永磁电机的一体化位置检测装置，其特征在于，所述外霍尔传感器(9)为P₁个，分别安装在外定子(1)槽口处；相邻两个外霍尔传感器(9)之间相差两个极距；所述外霍尔传感器(9)检测旋转运动时的动子位置，分辨率为2P₁n₁。

4.如权利要求1所述的双定子直线旋转永磁电机的一体化位置检测装置，其特征在于，所述内霍尔传感器(8)为P₂个，分别安装在内定子(5)槽口处、；相邻两个内霍尔传感器(8)之间相差角度为360°/P₂；所述内霍尔传感器(8)检测直线运动时的动子位置，分辨率为2P₂n₂。

5.如权利要求1-4任一所述的双定子直线旋转永磁电机的一体化位置检测装置的检测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)双定子直线旋转电机做旋转运动时，外霍尔传感器(9)检测旋转运动位置信号；当动子每转过2α角度时，P₁个外霍尔传感器(9)输出2P₁个旋转位置信号，其检测角度为α/P₁；当动子进入下一个2α角度周期时，重复输出2P₁个旋转位置信号；通过旋转位置信号，获得动子旋转方向的位置信息和动子的转速；

2)双定子直线旋转电机做直线运动时，内霍尔传感器(8)检测直线运动位置信号；当动子每移动距离为2l时，P₂个内霍尔传感器(8)输出2P₂个直线位置信号，当动子进入下一个2l距离周期时，重复发出2P₂个直线位置信号；通过直线位置信号，获得动子直线方向上的位置信息；

3)双定子直线旋转电机做螺旋运动时，外霍尔传感器(9)和内霍尔传感器(8)分别按步骤1和步骤2检测动子的旋转位置信号和直线位置信号，判断电机动子的实时位置信息和速度。