航空永磁同步電機轉速及位置檢測裝置的制造方法
【專利說明】
[0001]技術領域:本實用新型是一種電機的檢測裝置，尤其是一種航空永磁同步電機轉速及位置檢測裝置。
[0002]【背景技術】:現(xiàn)代通用大功率永磁同步電機變頻器往往要適應不同類型的電機，采用霍爾元件作為電機位置檢測的手段，需要綜合考慮霍爾元件的在電機定子上的安裝位置，傳統(tǒng)采用人工檢測方法不僅效率低，精度差，已不能適應系統(tǒng)智能化、高效化的要求。傳統(tǒng)永磁同步電機轉子位置的檢測都是基于人工檢測的方法，由于霍爾元件安裝的隨機性，此種檢測方法不能將永磁同步電機轉子進行正確定位，使電機在工作過程中效率降低，電機繞組溫度迅速上升，長時間運行甚至使電機線圈燒毀。隨著永磁同步電機伺服系統(tǒng)朝著智能化發(fā)展，研宄一種自動檢測手段代替?zhèn)鹘y(tǒng)同步電機轉子位置測定方法，實現(xiàn)自動檢測同步電機轉子位置技術以達到執(zhí)行效率高、智能化、精度高等優(yōu)點是有很高的實用價值的。
[0003]永磁同步電機應用較為廣泛，其中表面貼裝式永磁電機由于具有制作成本較低以及工藝可靠的特點，已經(jīng)成為目前工業(yè)自動化及家電、汽車等行業(yè)的主要驅動電機之一。但是，在實際使用中，無論是永磁無刷直流電機還是永磁同步電機，其都需要一個位置檢測裝置為電動機驅動器提供轉子的位置信號，因此位置檢測裝置的準確性和可靠性成為了電動機系統(tǒng)工作可靠性的關鍵。通常在實際應用中，不考慮檢測精度或者安裝空間的場合，常常采用旋轉變壓器作為位置及轉速檢測裝置，但是，這種位置及轉速檢測裝置的檢測精度不高，而且旋轉變壓器需要安裝到電機轉子上，且與電機轉子的同軸度要求較高，因此，因而在永磁電機的應用領域中常常采用霍爾位置傳感器作為位置及轉速的檢測元件。
[0004]現(xiàn)代永磁同步交流伺服系統(tǒng)一般采用編碼器作為轉子位置檢測裝置。光電編碼器分為增量式和絕對式，而增量式編碼器與絕對式編碼器相比，具有成本低、接線簡單、可靠性高等優(yōu)點，廣泛運用于各類工業(yè)場合。由于數(shù)字控制處理器只能對增量式編碼器發(fā)出的脈沖進行累加計數(shù)，根據(jù)計數(shù)值及初始值來計算當前轉子位置，因此，初始定位值的精確程度是保證矢量控制正常穩(wěn)定運行的前提。
[0005]檢測成為伺服系統(tǒng)配裝電機必須經(jīng)歷的步驟。隨著永磁同步電機伺服系統(tǒng)朝著智能化發(fā)展，需要一種自動檢測手段代替?zhèn)鹘y(tǒng)人工霍爾檢測方法，自動檢測霍爾元件安裝位置技術以其執(zhí)行效率高、智能化、精度高等有點，具有很高的實用價值。我國現(xiàn)有的基于霍爾位置傳感器的檢測系統(tǒng)開發(fā)尚不成熟，在裝置中常常通過加長永磁體，如中國專利公開號CN1856924A公開的一種電動機轉子，以及中國專利公開號CN 201813240U公開的一種外轉子永磁電機殼體結構；是檢測系統(tǒng)單獨安裝提供位置信號的磁環(huán)，如中國專利公開號CN101243598A公開的一種電動機，以及中國專利公開號CN 201860242U公開的一種電機轉子位置及速度的檢測裝置，使永磁體的充磁方向本身垂直于霍爾元件的檢測面。在永磁體價格高漲的今天，通過增加永磁體用量來提供位置檢測信號無疑會大幅增加成本，并且單獨安裝或增加永磁體長度將增加軸向空間，不利于電機結構的優(yōu)化。
[0006]【實用新型內容】:介于目前國內外已經(jīng)公開的針對電動機轉速位置檢測的諸多弊端與不足，本實用新型提供了一種基于霍爾元件的航空永磁同步電機轉速及位置檢測裝置。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案是:航空永磁同步電機轉速及位置檢測裝置，包括磁盤，側永磁體，第一霍爾位置傳感器，第二霍爾位置傳感器，PCB板，單片機和第三霍爾位置傳感器。磁盤安裝在永磁同步電機的轉子上，與轉子一起轉動，PCB板固定在電機端蓋上。磁盤的外側裝有側永磁體，側永磁體N極與S極交替安裝，第一霍爾位置傳感器、第二霍爾位置傳感器、單片機和第三霍爾位置傳感器設置在PCB板上。第二霍爾位置傳感器和第三霍爾位置傳感器貼近側永磁體設置，電機位置的檢測通過第二霍爾位置傳感器和第三霍爾位置傳感器來實現(xiàn)，兩個霍爾位置傳感器的電角度為120° (其機械角度α= 120° /P，其中P為磁極對數(shù))，第二霍爾位置傳感器和第三霍爾位置傳感器相對于磁盤的安裝機械角度α =120° /P，其中P為磁極對數(shù)，第二霍爾位置傳感器和第三霍爾位置傳感器在N極永磁體下輸出高電平，在S極永磁體下輸出低電平。第一霍爾位置傳感器處于第二霍爾位置傳感器和第三霍爾位置傳感器之間，在磁盤對應于第一霍爾位置傳感器的表面上裝有一塊貼近磁盤側為S極、遠離磁盤側為N極的永磁體，其尺寸與側永磁體尺寸相同，第一霍爾位置傳感器與永磁體之間留有間隙。第一霍爾位置傳感器的檢測面朝向磁盤的下表面。
[0008]優(yōu)選的，所述的第一霍爾位置傳感器是一個雙極性鎖存型霍爾位置傳感器。
[0009]本實用新型所提出的電機轉速位置檢測裝置具有結構簡單、體積小、重量輕、安裝靈活方便、安裝在電機內可實現(xiàn)機電一體化等優(yōu)點。將轉速檢測裝置和位置信號檢測裝置的集成到一體，能夠同時檢測位置信號和轉速信號，通過單片機對信號的，保證了信號輸出的可靠性和準確性，在霍爾位置傳感器的輸出增加了前置處理電路，并在單片機的信號輸出增加了帶隔離的后置處理電路，提高了信號的抗電磁干擾能力，保證了信號的正確性，同時為邏輯開關電路提供了正確的換向信息。
【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0011]圖2是本實用新型的工作流程圖。
[0012]圖3是本實用新型中霍爾傳感器輸出波形組合圖；
[0013]圖4是本實用新型中單片機芯片的引腳設置電路圖。
[0014]圖5是單片機的程序流程圖。
【具體實施方式】
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[0015]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清晰、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0016]如圖1所示:航空永磁同步電機轉速及位置檢測裝置，可以同時實現(xiàn)電機位置和轉速的檢測，包括磁盤1，側永磁體2，第一霍爾位置傳感器3，第二霍爾位置傳感器4，PCB板5，單片機6和第三霍爾位置傳感器10。磁盤I安裝在永磁同步電機的轉子9上，與轉9子一起轉動，PCB板5固定在電機端蓋8上。磁盤I的外側裝有側永磁體2，側永磁體2的N極與S極交替安裝，第一霍爾位置傳感器3、第二霍爾位置傳感器4、單片機6和第三霍爾位置傳感器10設置在PCB板5上。第二霍爾位置傳感器4和第三霍爾位置傳感器10貼近側永磁體2設置，電機位置的檢測通過第二霍爾位置傳感器4和第三霍爾位置傳感器10來實現(xiàn)，兩個霍爾位置傳感器的電角度為120°，其機械角度α