本實(shí)用新型涉及一種位置檢測(cè)裝置，具體涉及一種電動(dòng)汽車(chē)上用的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)裝置，該極性分布結(jié)構(gòu)的開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)可直接傳動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)正逐漸趨向于無(wú)級(jí)變速、高可靠性、數(shù)字化的方向發(fā)展。研究并開(kāi)發(fā)可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速運(yùn)行、高可靠性、數(shù)字化調(diào)速來(lái)直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)的新型電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，已成為電氣傳動(dòng)領(lǐng)域前沿性創(chuàng)新研究工作的新發(fā)展趨勢(shì)和重要方向。

目前國(guó)內(nèi)外廣泛應(yīng)用的電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)為感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，不能無(wú)級(jí)變速。若由直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)，其直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)偏高、維護(hù)困難且壽命較短。若由感應(yīng)電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)，其系統(tǒng)控制方案采用矢量變換控制或直接轉(zhuǎn)矩控制，但實(shí)現(xiàn)矢量變換或直接轉(zhuǎn)矩控制計(jì)算復(fù)雜，且其低速力矩小、低速性能不佳。

開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，其電機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，適用于在高溫、高速的環(huán)境下工作；開(kāi)關(guān)磁阻必須工作于自同步狀態(tài)。位置閉環(huán)是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)正常工作的基本條件，也是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)區(qū)別于步進(jìn)電機(jī)重要標(biāo)志之一。通過(guò)位置傳感器的反饋信號(hào)，開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)控制系統(tǒng)才能保證電機(jī)相繞組按照預(yù)定目標(biāo)順序?qū)ǎ⒃谡_位置換相，同時(shí)位置信息還被作為開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)速度反饋信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)的速度閉環(huán)控制。因此開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)系統(tǒng)中位置反饋信號(hào)作用相當(dāng)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是：提供一種能夠精確檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的電動(dòng)汽車(chē)用開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：一種電動(dòng)汽車(chē)用開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)裝置，包括四相16/12極開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，所述四相16/12極開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)包括定子、轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)子軸，所述轉(zhuǎn)子套裝在轉(zhuǎn)子軸上，且定子設(shè)在轉(zhuǎn)子的外周，所述定子具有A、B、C、D四相繞組，每相繞組均具有四個(gè)定子凸極，所述轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子凸極和轉(zhuǎn)子凹槽；其創(chuàng)新點(diǎn)在于：

還包括光敏式轉(zhuǎn)子位置傳感器，所述光敏式轉(zhuǎn)子位置傳感器包括第一光電脈沖發(fā)生器、第二光電脈沖發(fā)生器和轉(zhuǎn)盤(pán)；

所述第一光電脈沖發(fā)生器和第二光電脈沖發(fā)生器分別設(shè)在定子的A相繞組中的一個(gè)定子凸極中心線的兩側(cè)，且第一光電脈沖發(fā)生器和第二光電脈沖發(fā)生器相對(duì)該定子凸極的中心線均偏離18.75°；

所述轉(zhuǎn)盤(pán)固定在轉(zhuǎn)子軸上，轉(zhuǎn)盤(pán)的圓周方向均勻設(shè)有多個(gè)齒，相鄰的齒之間為槽，所述轉(zhuǎn)盤(pán)的齒和槽的個(gè)數(shù)與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子凸極個(gè)數(shù)以及轉(zhuǎn)子凹槽的數(shù)量相等。

在上述技術(shù)方案中，所述第一光電脈沖發(fā)生器與轉(zhuǎn)子軸的中心點(diǎn)的連線和第二光電脈沖發(fā)生器與轉(zhuǎn)子軸的中心點(diǎn)的連線之間的夾角α為37.5°。

在上述技術(shù)方案中，所述轉(zhuǎn)盤(pán)的齒和槽和轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子凸極個(gè)數(shù)以及轉(zhuǎn)子凹槽的數(shù)量均為12。

在上述技術(shù)方案中， 所述定子的A相繞組包含A1、A2、A3、A4四個(gè)定子凸極，且A1、A2、A3、A4四個(gè)定子凸極上的集中繞組串聯(lián)構(gòu)成A相繞組，

所述定子的B相繞組包含B1、B2、B3、B4四個(gè)定子凸極，且B1、B2、B3、B4四個(gè)定子凸極上的集中繞組串聯(lián)構(gòu)成B相繞組，

所述定子的C相繞組包含C1、C2、C3、C4四個(gè)定子凸極，且C1、C2、C3、C4四個(gè)定子凸極上的集中繞組串聯(lián)構(gòu)成C相繞組，

所述定子的D相繞組包含D1、D2、D3、D4四個(gè)定子凸極，且D1、D2、D3、D4四個(gè)定子凸極上的集中繞組串聯(lián)構(gòu)成D相繞組。

本實(shí)用新型所具有的積極效果是：由于本實(shí)用新型還包括光敏式轉(zhuǎn)子位置傳感器，所述光敏式轉(zhuǎn)子位置傳感器包括第一光電脈沖發(fā)生器、第二光電脈沖發(fā)生器和轉(zhuǎn)盤(pán)；所述第一光電脈沖發(fā)生器和第二光電脈沖發(fā)生器分別設(shè)在定子的A相繞組中的一個(gè)定子凸極中心線的兩側(cè)，且第一光電脈沖發(fā)生器和第二光電脈沖發(fā)生器相對(duì)該定子凸極的中心線均偏離18.75°；所述轉(zhuǎn)盤(pán)固定在轉(zhuǎn)子軸上，轉(zhuǎn)盤(pán)的圓周方向均勻設(shè)有多個(gè)齒，相鄰的齒之間為槽，所述轉(zhuǎn)盤(pán)的齒和槽的個(gè)數(shù)與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)子凸極個(gè)數(shù)以及轉(zhuǎn)子凹槽的數(shù)量相等；所述轉(zhuǎn)盤(pán)與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)的齒轉(zhuǎn)到兩個(gè)光電脈沖發(fā)生器的位置時(shí)，光電脈沖發(fā)生器的發(fā)光管的光被遮住時(shí)，其輸出狀態(tài)為0，而沒(méi)有被遮住時(shí)，其輸出狀態(tài)為1，在一個(gè)轉(zhuǎn)子角周期30°內(nèi)，兩個(gè)光電脈沖發(fā)生器會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)方波信號(hào)，其相位差為7.5°、占空比為50%，并組合成四種不同的狀態(tài)，分別代表電機(jī)四相繞組不同的參考位置。本實(shí)用新型采用的是半數(shù)檢測(cè)方案，即通過(guò)光電脈沖發(fā)生器的反饋信號(hào)，能夠精確檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，保證電機(jī)相繞組按照預(yù)定目標(biāo)順序?qū)?，并在正確位置換相，使得電機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，可直接傳動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)，具有較高的運(yùn)行可靠性和容錯(cuò)能力。

附圖說(shuō)明

圖1是本實(shí)用新型一種具體實(shí)施的的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的轉(zhuǎn)盤(pán)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖以及給出的實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不局限于此。

如圖1、2所示，一種電動(dòng)汽車(chē)用開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)裝置，包括四相16/12極開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)，所述四相16/12極開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)包括定子1、轉(zhuǎn)子2和轉(zhuǎn)子軸3，所述轉(zhuǎn)子2套裝在轉(zhuǎn)子軸3上，且定子1設(shè)在轉(zhuǎn)子2的外周，所述定子1具有A、B、C、D四相繞組，每相繞組均具有四個(gè)定子凸極，所述轉(zhuǎn)子2具有轉(zhuǎn)子凸極和轉(zhuǎn)子凹槽；

還包括光敏式轉(zhuǎn)子位置傳感器，所述光敏式轉(zhuǎn)子位置傳感器包括第一光電脈沖發(fā)生器4、第二光電脈沖發(fā)生器5和轉(zhuǎn)盤(pán)6；

所述第一光電脈沖發(fā)生器4和第二光電脈沖發(fā)生器5分別設(shè)在定子1的A相繞組中的一個(gè)定子凸極中心線的兩側(cè)，且第一光電脈沖發(fā)生器4和第二光電脈沖發(fā)生器5相對(duì)該定子凸極的中心線均偏離18.75°；

所述轉(zhuǎn)盤(pán)6固定在轉(zhuǎn)子軸3上，轉(zhuǎn)盤(pán)6的圓周方向均勻設(shè)有多個(gè)齒6-1，相鄰的齒6-1之間為槽6-2，所述轉(zhuǎn)盤(pán)6的齒6-1和槽6-2的個(gè)數(shù)與轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)子凸極個(gè)數(shù)以及轉(zhuǎn)子凹槽的數(shù)量相等。

如圖1所示，在一個(gè)轉(zhuǎn)子角周期30°內(nèi)，兩個(gè)光電脈沖發(fā)生器會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)方波信號(hào)，為了使得兩個(gè)光電脈沖發(fā)生器的相位差為7.5°、占空比為50%，所述第一光電脈沖發(fā)生器4與轉(zhuǎn)子軸3的中心點(diǎn)的連線和第二光電脈沖發(fā)生器5與轉(zhuǎn)子軸3的中心點(diǎn)的連線之間的夾角α為37.5°。

如圖1所示，為了使得本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)更加合理，所述轉(zhuǎn)盤(pán)6的齒6-1和槽6-2和轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)子凸極個(gè)數(shù)以及轉(zhuǎn)子凹槽的數(shù)量均為12。

如圖1所示，所述定子1的A相繞組包含A1、A2、A3、A4四個(gè)定子凸極，且A1、A2、A3、A4四個(gè)定子凸極上的集中繞組串聯(lián)構(gòu)成A相繞組，

所述定子1的B相繞組包含B1、B2、B3、B4四個(gè)定子凸極，且B1、B2、B3、B4四個(gè)定子凸極上的集中繞組串聯(lián)構(gòu)成B相繞組，

所述定子1的C相繞組包含C1、C2、C3、C4四個(gè)定子凸極，且C1、C2、C3、C4四個(gè)定子凸極上的集中繞組串聯(lián)構(gòu)成C相繞組，

所述定子1的D相繞組包含D1、D2、D3、D4四個(gè)定子凸極，且D1、D2、D3、D4四個(gè)定子凸極上的集中繞組串聯(lián)構(gòu)成D相繞組。

由此可知，本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固耐用，轉(zhuǎn)子上沒(méi)有任何形式的繞組，而所述定子的定子凸極上只有簡(jiǎn)單的集中繞組，使其具有絕緣結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造簡(jiǎn)便，成本低的優(yōu)勢(shì)，且發(fā)熱大部分在定子，也易于冷卻，在惡劣條件下具有調(diào)速性能良好、控制靈活、工作可靠性高、容錯(cuò)性好、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。

本實(shí)用新型所述轉(zhuǎn)盤(pán)6與轉(zhuǎn)子2同步旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)6的齒6-1轉(zhuǎn)到兩個(gè)光電脈沖發(fā)生器的位置時(shí)，光電脈沖發(fā)生器的發(fā)光管的光被遮住時(shí)，其輸出狀態(tài)為0，而沒(méi)有被遮住時(shí)，其輸出狀態(tài)為1，在一個(gè)轉(zhuǎn)子角周期30°內(nèi)，兩個(gè)光電脈沖發(fā)生器會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)方波信號(hào)，其相位差為7.5°、占空比為50%，并組合成四種不同的狀態(tài)，分別代表電機(jī)四相繞組不同的參考位置。

如圖1所示，將如圖所示的兩個(gè)光電脈沖發(fā)生器相對(duì)位置設(shè)為計(jì)時(shí)零點(diǎn)，則第一光電脈沖發(fā)生器4和第二光電脈沖發(fā)生器5的輸出狀態(tài)分別為P=1，Q=1；當(dāng)所述轉(zhuǎn)子2逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)且轉(zhuǎn)過(guò)7.5°時(shí)，第一光電脈沖發(fā)生器4和第二光電脈沖發(fā)生器5的輸出狀態(tài)分別為P=1，Q=0；再轉(zhuǎn)過(guò)7.5°時(shí)，第一光電脈沖發(fā)生器4和第二光電脈沖發(fā)生器5的輸出狀態(tài)分別為P=0，Q=0；再轉(zhuǎn)過(guò)7.5°時(shí)，第一光電脈沖發(fā)生器4和第二光電脈沖發(fā)生器5的輸出狀態(tài)分別為P=0，Q=1；再轉(zhuǎn)過(guò)7.5°時(shí)，轉(zhuǎn)子已轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)子角周期30°，位置傳感器輸出狀態(tài)恢復(fù)為起始狀態(tài)P=1，Q=1，如此往復(fù)循環(huán)，可以得到開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置狀態(tài)信息。

本實(shí)用新型與控制系統(tǒng)相連時(shí)，通過(guò)本實(shí)用新型檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，由控制系統(tǒng)的DSP或單片機(jī)根據(jù)轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器的輸出信號(hào)，判斷定、轉(zhuǎn)子的相對(duì)位置；接著由DSP或單片機(jī)輸出控制信號(hào)，用來(lái)調(diào)控控制系統(tǒng)的四相不對(duì)稱半橋式功率變換器的上管和下管的導(dǎo)通和關(guān)斷，使電源對(duì)四相16/12極結(jié)構(gòu)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的相繞組通電和斷電，吸引轉(zhuǎn)子向定、轉(zhuǎn)子間最小磁阻位置方向旋轉(zhuǎn)。

本實(shí)用新型采用的是半數(shù)檢測(cè)方案，即通過(guò)光電脈沖發(fā)生器的反饋信號(hào)，能夠精確檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置，保證電機(jī)相繞組按照預(yù)定目標(biāo)順序?qū)?，并在正確位置換相，使得電機(jī)能夠穩(wěn)定運(yùn)行，可直接傳動(dòng)電動(dòng)汽車(chē)系統(tǒng)，具有較高的運(yùn)行可靠性和容錯(cuò)能力。

本實(shí)用新型的四相16/12極開(kāi)關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)在惡劣條件下具有調(diào)速性能良好、控制靈活、工作可靠性高、容錯(cuò)性好、使用壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。