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電機(jī)自帶絕對(duì)位置檢測(cè)裝置的制作方法

文檔序號(hào):5908071閱讀:266來源:國知局
專利名稱:電機(jī)自帶絕對(duì)位置檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種檢測(cè)裝置,具體是應(yīng)用在汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器上,可以通過霍爾元件對(duì)碼盤的感應(yīng)信號(hào)來確定電機(jī)的絕對(duì)位置,進(jìn)而判斷出方向盤角位置的一種電機(jī)自帶絕對(duì)位置檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)
當(dāng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)連續(xù)工作很長時(shí)間以后,電機(jī)內(nèi)部的電氣絕緣性能由于電、熱、機(jī)械以及環(huán)境的應(yīng)力不斷降低。這將導(dǎo)致電機(jī)的擊穿和故障。電機(jī)在控制中的應(yīng)用越來越廣泛, 對(duì)電機(jī)的控制要求也越來越高,在控制電機(jī)時(shí),能時(shí)刻檢測(cè)到電機(jī)位置及轉(zhuǎn)速。電機(jī)在汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器(EPS)應(yīng)用時(shí),能時(shí)刻檢測(cè)到電機(jī)的絕對(duì)位置,使汽車電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向器簡便地實(shí)現(xiàn)回正控制。目前,電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向,其工作原理是EPS系統(tǒng)的電子控制單元(MCU)對(duì)來自方向盤轉(zhuǎn)矩傳感器和車速傳感器的信號(hào)進(jìn)行分析處理后, 控制單機(jī)產(chǎn)生適當(dāng)?shù)闹D(zhuǎn)矩,協(xié)助駕駛員完成轉(zhuǎn)向操作。電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要是在機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的基礎(chǔ)上裝傳感器(包括車速傳感器、扭矩傳感器和小齒輪位置傳感器)、 ECU、助力電機(jī)、電磁離合器和減速機(jī)構(gòu)而構(gòu)成。其中助力電機(jī)是非常關(guān)鍵的一部分,由于增加了電機(jī),使得操縱機(jī)構(gòu)的慣性增大,必須引入慣性控制和阻尼控制,同時(shí),為了得到更好的路感,必須根據(jù)汽車的行駛速度和轉(zhuǎn)向狀態(tài)確定合理的助力大小和方向。汽車主動(dòng)回正技術(shù)是EPS裝置上的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù),當(dāng)汽車需要進(jìn)行回正時(shí),助力電機(jī)要根據(jù)方向盤的角度來產(chǎn)生相應(yīng)的回正力矩,在進(jìn)行回正控制時(shí)需要角度傳感器來判斷方向盤此時(shí)的角位置,所以在EPS上還需要安裝角度傳感器,這就給轉(zhuǎn)向器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來了一定的難度,并且在成本上也有所增加。因此,需要提供一種電機(jī)自帶絕對(duì)位置檢測(cè)裝置,具有穩(wěn)定性高,抗干擾能力強(qiáng)等性能。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的一個(gè)目的是提供一種穩(wěn)定性高,抗干擾能力強(qiáng)的電機(jī)自帶絕對(duì)位置檢測(cè)裝置。一種電機(jī)自帶絕對(duì)位置檢測(cè)裝置,包括編碼器磁鋼、編碼器支架、前端蓋組建、定子、轉(zhuǎn)子、后端蓋、編碼器印制板、編碼器轉(zhuǎn)子、軸承、凸爪;所述的編碼器轉(zhuǎn)子由編碼器支架和編碼器磁鋼組成。所述的凸爪和前端蓋組建安裝在定子的前端,定子內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)子,定子的后端設(shè)有后端蓋,后端蓋上設(shè)有編碼器印制板,編碼器印制板上設(shè)有編碼器轉(zhuǎn)子和軸承。在本實(shí)用新型中,所述的編碼器轉(zhuǎn)子由編碼器支架和編碼器磁鋼組成,所述的編碼器連接掉電保護(hù)電路,可以記憶編碼器轉(zhuǎn)動(dòng)過程,所述的磁鋼是一個(gè)圓環(huán),它里面由N個(gè)光柵或N個(gè)磁極組成,編碼盤貼在支架上構(gòu)成一個(gè)同心圓,在同心圓的圓心有個(gè)圓形孔,通過這個(gè)孔將磁鋼與電機(jī)軸承連接在一起,當(dāng)電機(jī)的軸承轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),編碼盤會(huì)跟隨一起轉(zhuǎn)動(dòng),在磁鋼上面是編碼器印制板,印制板也是一個(gè)圓板型結(jié)構(gòu),印制板上面有一個(gè)霍爾器件,通過霍爾器件接收磁珠的信號(hào),印制板時(shí)固定在電機(jī)上的,不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng),而編碼器轉(zhuǎn)子會(huì)隨電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。在本實(shí)用新型中,所述編碼器中間設(shè)有比較小的圓孔是固定電機(jī)軸承上的,這樣碼盤就隨電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng),編碼器可以是光電式編碼器和磁電式編碼器兩種,光電式編碼器有N-I個(gè)齒,是利用光學(xué)元件來感應(yīng)光信號(hào)的強(qiáng)弱,由兩塊印制板組成,一塊負(fù)責(zé)發(fā)出光信號(hào),另一塊則感應(yīng)光信號(hào)的強(qiáng)弱,光電開關(guān)可以根據(jù)光柵的位置輸出相應(yīng)間距的脈沖,;磁電式編碼器的則是由N-I個(gè)磁珠構(gòu)成,只需要一塊印制板,霍爾元件就可以根據(jù)磁極的位置輸出相應(yīng)間距的脈沖,霍爾元件就可以根據(jù)磁極的位置輸出相應(yīng)間距的脈沖,當(dāng)缺少磁極的位置經(jīng)過霍爾元件時(shí),輸出的脈沖會(huì)持續(xù)一段較長距離的低電平。在本實(shí)用新型中,利用的碼盤和傳統(tǒng)的碼盤不同,其中,光電式編碼器有N-I個(gè)齒,是利用光學(xué)元件來感應(yīng)光信號(hào)的強(qiáng)弱,由兩塊印制板組成,一塊負(fù)責(zé)發(fā)出光信號(hào),另一塊則感應(yīng)光信號(hào)的強(qiáng)弱,光電開關(guān)可以根據(jù)光柵的位置輸出相應(yīng)間距的脈沖,當(dāng)缺少光柵的位置經(jīng)過光電開關(guān)時(shí),輸出的信號(hào)會(huì)持續(xù)一段較長距離的低電平,由此可以判斷出電機(jī)的絕對(duì)位置,進(jìn)而判斷出方向盤此時(shí)的角位置,然而由于光電開關(guān)輸出的信號(hào)缺少了一個(gè)脈沖,導(dǎo)致不能控制電機(jī)正常工作,再通過信號(hào)恢復(fù)設(shè)備,把缺少的脈沖恢復(fù)出來,把光電開關(guān)輸出的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變成連續(xù)的脈沖信號(hào),可以對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確地控制,達(dá)到檢測(cè)及控制的目的;磁電式編碼器的則是由N-I個(gè)磁珠構(gòu)成,只需要一塊印制板,霍爾元件就可以根據(jù)磁極的位置輸出相應(yīng)間距的脈沖,霍爾元件就可以根據(jù)磁極的位置輸出相應(yīng)間距的脈沖,當(dāng)缺少磁極的位置經(jīng)過霍爾元件時(shí),輸出的脈沖會(huì)持續(xù)一段較長距離的低電平,由此可以判斷出電機(jī)的絕對(duì)位置,然而由于霍爾元件輸出缺少了一個(gè)脈沖,使得電機(jī)不能正常地被控制,再通過信號(hào)恢復(fù)設(shè)備,可以把缺少的那一個(gè)脈沖恢復(fù)出來,使得電機(jī)可以正常的被控制,達(dá)到檢測(cè)及控制的目的。本實(shí)用新型的原理在傳統(tǒng)的編碼器中,設(shè)完整的編碼盤均勻分布N個(gè)磁珠(或光柵),則磁珠(或光柵)間的角位移為360/N度,在使用帶豁口的編碼器后,由于在完整的編碼盤中去掉了一個(gè)磁珠(或光柵),使得各磁珠或光柵間的角位移出現(xiàn)了唯一一個(gè)為180/N度 ,我們可以識(shí)別該被“抹掉的”磁珠(或光柵)的位置,而所有其他磁珠(或光柵)與它的相對(duì)位置在編碼盤中是固定不變和被識(shí)別的,從而在電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí),可以通過編碼信號(hào)來確定電機(jī)的絕對(duì)位置。1:使用帶豁口的編碼器磁珠(或光柵)數(shù)為N-I ;電機(jī)過豁口時(shí)間為Th,經(jīng)過磁珠間(或光柵間)時(shí)間為Tn;2: N 足夠大;3:物理上電機(jī)轉(zhuǎn)速變化率使得經(jīng)過豁口前到豁口后滿足關(guān)系Th /Tn-I ^3; Th/ Tl ^ 3。本實(shí)用新型的有益效果是1、本實(shí)用新型省掉了角度傳感器,利用碼盤來判斷方向盤的角位置,可以使生產(chǎn)成本大大降低;2、本實(shí)用新型由于主要應(yīng)用在汽車EPS上,并且沒有角度傳感器,使得帶角度傳感器的EPS安裝困難的問題得以解決;3、本實(shí)用新型由于是靠脈沖信號(hào)來判斷電機(jī)的絕對(duì)位置,這就使得帶碼盤電機(jī)的穩(wěn)定性高,抗干擾能力強(qiáng)。[0016]
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例,來進(jìn)一步說明本實(shí)用新型,但本實(shí)用新型不局限于這些實(shí)施例,任何在本實(shí)用新型基本精神上的改進(jìn)或替代,仍屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求書中所要求保護(hù)的范圍。

圖1是本實(shí)用新型的編碼器磁鋼示意圖。圖2是本實(shí)用新型的編碼器轉(zhuǎn)子示意圖。圖3是本實(shí)用新型的光電式編碼器結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型的光電式印制板結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實(shí)用新型的磁極式編碼器結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本實(shí)用新型的磁極式印制板結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本實(shí)用新型的電機(jī)前端裝配圖。圖8本實(shí)用新型豁口定位的原理圖。圖9本實(shí)用新型的掉電保護(hù)電路原理圖。參見圖2,圖7,自帶絕對(duì)位置檢測(cè)裝置,包括,編碼器磁鋼1、編碼器支架2、前端蓋組建3、定子4、轉(zhuǎn)子5、后端蓋6、編碼器印制板7、編碼器轉(zhuǎn)子8、軸承9、凸爪10。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解,下面結(jié)合具體圖示,進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。實(shí)施例1如圖2所示,編碼器轉(zhuǎn)子8由編碼器支架2和編碼器磁鋼1組成,磁電式編碼器由 35個(gè)磁珠構(gòu)成,只需要一塊印制板,利用霍爾元件來感應(yīng)碼盤的磁感應(yīng)信號(hào),從而判斷電機(jī)的絕對(duì)位置。如圖4所示,凸爪10和前端蓋組建3安裝在定子4的前端,定子4內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)子5, 定子4的后端設(shè)有后端蓋6,后端蓋6上設(shè)有編碼器印制板7,編碼器印制板7上設(shè)有編碼器轉(zhuǎn)子8和軸承9。在傳統(tǒng)的編碼器中,完整的編碼盤均勻分布36個(gè)磁珠,則磁珠間的角位移為 360/36度,在使用帶豁口的編碼器后,由于在完整的編碼盤中去掉了一個(gè)磁珠,使得各磁珠或光柵間的角位移出現(xiàn)了唯一一個(gè)為180/36度,我們可以識(shí)別該被“抹掉的”磁珠的位置,而所有其他磁珠與它的相對(duì)位置在編碼盤中是固定不變和被識(shí)別的,從而在電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí),可以通過編碼信號(hào)來確定電機(jī)的絕對(duì)位置。磁電式編碼器的則是由35個(gè)磁珠構(gòu)成,只需要一塊印制板,霍爾元件就可以根據(jù)齒的位置輸出間距相同的脈沖,可以計(jì)算出電機(jī)過豁口時(shí)間為Th,經(jīng)過磁珠間時(shí)間為Tn,霍爾元件就可以根據(jù)缺少珠子的位置輸出間距相同的脈沖,當(dāng)缺少珠子的位置經(jīng)過霍爾元件時(shí),輸出的脈沖會(huì)持續(xù)一段長距離的低電平, 由此可以判斷出電機(jī)此時(shí)的絕對(duì)位置,進(jìn)而判斷出方向盤此時(shí)的角位置,然后由于霍爾元件輸出少了一個(gè)脈沖,使得EPS不能正常工作,再通過信號(hào)恢復(fù)設(shè)備,可以把消失的那一段脈沖恢復(fù)出來,使得EPS得以正常工作,達(dá)到檢測(cè)的目的。實(shí)施例2[0033]如圖2、圖3所示編碼器轉(zhuǎn)子8由編碼器支架2和編碼器磁鋼1組成,光電式編碼器有35個(gè)齒,是利用光學(xué)元件來感應(yīng)光信號(hào)的強(qiáng)弱,由兩塊印制板組成,一塊負(fù)責(zé)發(fā)出光信號(hào),另一塊則感應(yīng)光信號(hào)的強(qiáng)弱,從而判斷電機(jī)的絕對(duì)位置。如圖4所示,凸爪10和前端蓋組建3安裝在定子4的前端,定子4內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)子5, 定子4的后端設(shè)有后端蓋6,后端蓋6上設(shè)有編碼器印制板7,編碼器印制板7上設(shè)有編碼器轉(zhuǎn)子8和軸承9。在傳統(tǒng)的編碼器中,完整的編碼盤均勻分布36光柵,則光柵間的角位移為360/36 度,在使用帶豁口的編碼器后,由于在完整的編碼盤中去掉了一個(gè)光柵,使得各磁珠或光柵間的角位移出現(xiàn)了唯一一個(gè)為180/36度,光電式編碼器有35個(gè)齒,是利用光學(xué)元件來感應(yīng)光信號(hào)的強(qiáng)弱,由兩塊印制板組成,一塊負(fù)責(zé)發(fā)出光信號(hào),另一塊則感應(yīng)光信號(hào)的強(qiáng)弱, 霍爾元件就可以根據(jù)齒的位置輸出間距相同的脈沖,使用帶豁口的編碼器光柵數(shù)為35;通過計(jì)算機(jī)可以計(jì)算電機(jī)過豁口時(shí)間為Th,經(jīng)過光柵間時(shí)間為Tn ;霍爾元件就可以根據(jù)齒的位置輸出間距相同的脈沖,當(dāng)少齒的位置經(jīng)過霍爾元件時(shí),輸出的脈沖會(huì)持續(xù)一段長距離的低電平,由此可以判斷出電機(jī)此時(shí)的絕對(duì)位置,進(jìn)而判斷出方向盤此時(shí)的角位置,然后由于霍爾元件輸出少了一個(gè)脈沖,使得EPS不能正常工作,再通過信號(hào)恢復(fù)設(shè)備,可以把消失的那一段脈沖恢復(fù)出來,使得EPS得以正常工作,達(dá)到檢測(cè)的目的。以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理和主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解,本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制,上述實(shí)施例和說明書中描述的只是說明本實(shí)用新型的原理,在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下,本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn),這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.電機(jī)自帶絕對(duì)位置檢測(cè)裝置,包括,編碼器磁鋼、編碼器支架、前端蓋組建、定子、轉(zhuǎn)子、后端蓋、編碼器印制板、編碼器轉(zhuǎn)子、軸承、凸爪,其特征在于,所述的編碼器轉(zhuǎn)子由編碼器支架和編碼器磁鋼組成,編碼器磁鋼是一個(gè)圓環(huán),編碼器磁鋼貼在支架上構(gòu)成一個(gè)同心圓,在同心圓的圓心有個(gè)圓形孔,通過這個(gè)孔與電機(jī)軸承連接上,在磁鋼上面是編碼器印制板,印制板也是一個(gè)圓板型結(jié)構(gòu),印制板上面有一個(gè)霍爾器件,通過霍爾器件接收磁珠的信號(hào),印制板時(shí)固定在電機(jī)上的,而編碼器轉(zhuǎn)子會(huì)隨電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)。
專利摘要本實(shí)用新型公布了電機(jī)自帶絕對(duì)位置檢測(cè)裝置,該檢測(cè)裝置包括編碼器磁鋼、編碼器支架、前端蓋組建、定子、轉(zhuǎn)子、后端蓋、編碼器印制板、編碼器轉(zhuǎn)子、軸承、凸爪,本實(shí)用新型利用一種新型碼盤和傳統(tǒng)的碼盤不同,達(dá)到檢測(cè)的目的。本實(shí)用新型省掉了角度傳感器,利用碼盤來判斷方向盤的角位置,可以使生產(chǎn)成本大大降低,帶碼盤電機(jī)的穩(wěn)定性高,抗干擾能力強(qiáng)。
文檔編號(hào)G01D5/245GK202109881SQ20112005188
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月2日
發(fā)明者周廷明, 李昭燦, 林聯(lián)偉, 石廣林, 趙斌, 趙楠, 陳奇志 申請(qǐng)人:株洲易力達(dá)機(jī)電有限公司
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