[发明专利]一种旋转体的非接触式绝对角度位置传感器及使用方法

说明书

本发明属于开关磁阻电机的控制和调速技术领域，公开了一种旋转体的非接触式绝对角度位置传感器及使用方法；在旋状体上套一个径向磁化的双极磁环，三个霍尔集成电路等间距弧形摆放或者两个霍尔集成电路等间距、正交的摆放的方式，利用机械装置安装霍尔集成电路；霍尔集成电路与信号处理电路连接。在旋转体匀速旋转的条件下，三个线性霍尔集成电路输出电压信号是振幅和频率相同、初相位不同的正弦波；以中间线性霍尔集成电路输出电压信号为参照，左右两个线性霍尔集成电路的输出信号的初相位与旋转体的旋转方向有关，且互为相反数。本发明的结构简单、成本低、精度高、断电不用存储、静止或旋转兼可、旋转体正反转兼可。

技术领域

本发明属于开关磁阻电机的控制和调速技术领域，尤其涉及一种旋转体的非接触式绝对角度位置传感器及使用方法。

背景技术

目前，最接近的现有技术：开关磁阻电机的调速系统是继变频调速系统、无刷直流电动机调速系统之后发展起来的最新一代无级调速系统，是集现代微电子技术、数字技术、电力电子技术、红外光电技术及现代电磁理论为一体的机电一体化高新技术，广泛应用于家用电器、航空、航天、电子、机械及电动车辆等领域。

开关磁阻电机的调速系统一般由电机本体、控制器、功率变换器、电流检测单元、绝对角度位置检测器等组成。开关磁阻电机的运行一般有恒转矩区、恒功率区和自然特性区，无论在哪个区运行，对每一对定子绕组的电源通断进行精确控制，某对定子绕组的电源通断时刻取决于转子的绝对位置，因此，转子的绝对位置检测是开关磁阻电机调速系统的非常关键模块。目前用于转子的绝对位置检测器主要有光电式、旋转变压器、电磁式。

现有技术一“电动汽车用开关磁阻电机绝对位置检测器及其控制方法”采用了一个与电机同步旋转集成了开关角参数和转子磁极位置的转子盘和二组槽型高精度光电头实现转子绝对位置的检测，属于光电式。其缺陷有三点：可靠性不高；不利于电机启步控制；不能用电的方式控制开关磁阻电机的导通角。转子允许一段时间后，机械的磨损会产生粉层，粉层会降低光电检测元件的可靠性。该方法指示的是某相磁极的最早开通角和最大导通角，而不是直接输出转子的绝对位置角，对于开关磁阻电机的起步控制是不利的，因为在起步的时候，转子的位置是随机的，哪一相先通电必须根据转子的具体位置来确定。开关磁阻电机的调速控制可以采用定子的输入电压PWM控制和导通角大小的控制来实现，该方案只能采用前者，控制的灵活性不够。

现有技术二“多周期绝对位置传感器”(专利号:102472642A)采用了多极磁化单元、两个磁敏探测器实现转子绝对位置的检测，属于电磁式，涉及大于几十度到数圈的位置检测，第一磁敏探测器需要检测磁场的至少两个分量，主要用于汽车方向柱上，不能实现旋转体的0-360°的绝对位置检测。其缺陷有一点：不能实现旋转体的0-360°的绝对位置检测。

现有技术三“一种大中心孔径结构的磁电式绝对位置传感器及测量绝对位置的方法”采用了圆环式结构、外圈主码道、内圈游标码道实现转子绝对位置的检测，属于电磁式。其缺陷有两点：精度不高；不适用于高速电机。该方案的主要外圈主码道4位64磁极，内圈游标码道为63磁极，检测磁极变化信息，磁极的数量直接决定了其输出角度信号的精度，而磁极数量的增加是受成本和安装空间的限制的，因而，其精度不高。该方案通过SPI串口与上位机通信，说明A/D速度不快，信号处理的时间较长，不适用于高速电机。