[发明专利]基于线性霍尔传感器的永磁同步电机角度检测方法和系统

说明书

本发明提出的一种基于线性霍尔传感器的永磁同步电机角度检测方法，包括：首先选择三个线性霍尔元件分别安装在定子的三个槽口内，三个线性霍尔元件的磁敏感面均与转子磁极表面相对；三个线性霍尔元件中，第一线性霍尔元件安装于定子的任意一个槽口内，第二线性霍尔元件沿逆时针方向与第一线性霍尔相差N个槽数，第三线性霍尔元件沿顺时针方向与第一线性霍尔同样相差N个槽数；N为整数且N≠ks/(2p)，其中，k为任意整数，s为定子的槽口数量，p为转子表面的永磁体对数。然后，根据三个线性霍尔元件的电压信号计算电机角度。本发明实现了高精度的角度检测，满足高性能永磁同步电机的测角测速需求。

技术领域

本发明涉及永磁式旋转电机的转子角度检测技术领域，尤其涉及一种基于线性霍尔传感器的永磁同步电机角度检测方法和系统。

背景技术

在对传统的三相交流永磁同步电机进行矢量控制时，需要提供精确的转子角度和旋转速度。普遍的方法是与转轴同轴连接一个外置的角度测量装置，通常是光电编码器、旋转变压器或者磁编码器。这种外置测量装置不可避免地占用了轴向空间，且易受电磁、振动、温度、湿度等外界环境影响。线性霍尔传感器由于体积小、灵敏度高等优点，常常将其安装于紧凑型设备(例如云台，油泵电机)内部，通过检测电机内部永磁体的漏磁场来估算转子位置。

现有的内置线性霍尔传感器位置检测系统按照线性霍尔安装的位置可分为两种：置于定子端部以检测转子轴向漏磁场；置于定子齿上以检测转子径向磁场。中国专利号CN108063523A公开的一种云台电机及其转子位置角检测方法与中国专利号CN108496300A公开的一种电机位置感测方式中，都采用一对线性霍尔传感器安装于永磁体轴向正下方以检测漏磁场。即使线性霍尔传感器的封装已经很小，将其置于定子端部依然需要占用电机额外的轴向空间。中国专利号CN103222167B公开的一种三相多态伺服电机中，一个线性霍尔与另一个开关霍尔均位于定子冲片的圆周面上，且两个霍尔元件之间的电角度为90°；中国专利号CN05811828B公开了一种基于线性霍尔传感器的飞轮转速控制方法，在飞轮直流无刷电机定子上空间120°对称分布安装三相线性霍尔传感器，以获得与飞轮气隙磁场强度成比例的三相模拟正弦信号。然而，为保证霍尔传感器空间分布角度为90°或120°，将不可避免地在定子的齿部开槽，这对电机的原有结构造成了破坏，改变了电机的主磁路分布，同时易受到电枢反应的影响，对电机性能产生不良后果。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种基于线性霍尔传感器的永磁同步电机角度检测方法。

本发明提出的一种基于线性霍尔传感器的永磁同步电机角度检测方法，包括：

首先选择三个线性霍尔元件分别安装在定子的三个槽口内，三个线性霍尔元件的磁敏感面均与转子磁极表面相对；三个线性霍尔元件中，第一线性霍尔元件安装于定子的任意一个槽口内，第二线性霍尔元件沿逆时针方向与第一线性霍尔相差N个槽数，第三线性霍尔元件沿顺时针方向与第一线性霍尔同样相差N个槽数；N为整数且N≠ks/(2p)，其中，k为任意整数，s为定子的槽口数量，p为转子表面的永磁体对数。

然后，根据三个线性霍尔元件的输出电压信号计算电机角度。

优选的，根据三个线性霍尔元件的输出电压信号计算电机角度的方法具体为：将三个线性霍尔元件的输出电压信号转换为数字信号后再进行线性组合，得到两相静止坐标系下的数字信号值；根据两相静止坐标系下的数字信号计算转子角度值和转子速度值。

优选的，对三个线性霍尔元件的输出电压信号转换后的数字信号进行线性组合的模型为: