專利名稱：電機(jī)自帶絕對位置檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種檢測裝置，具體是應(yīng)用在汽車電動助力轉(zhuǎn)向器上，可以通過霍爾元件對碼盤的感應(yīng)信號來確定電機(jī)的絕對位置，進(jìn)而判斷出方向盤角位置的一種電機(jī)自帶絕對位置檢測裝置。
背景技術(shù)：
當(dāng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)連續(xù)工作很長時間以后，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， 對電機(jī)的控制要求也越來越高，在控制電機(jī)時，能時刻檢測到電機(jī)位置及轉(zhuǎn)速。電機(jī)在汽車電動助力轉(zhuǎn)向器(EPS)應(yīng)用時，能時刻檢測到電機(jī)的絕對位置，使汽車電動助力轉(zhuǎn)向器簡便地實現(xiàn)回正控制。目前，電動助力轉(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)對來自方向盤轉(zhuǎn)矩傳感器和車速傳感器的信號進(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，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。汽車主動回正技術(shù)是EPS裝置上的一個關(guān)鍵技術(shù)，當(dāng)汽車需要進(jìn)行回正時，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)行回正控制時需要角度傳感器來判斷方向盤此時的角位置，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)自帶絕對位置檢測裝置，具有穩(wěn)定性高，抗干擾能力強(qiáng)等性能。

實用新型內(nèi)容本實用新型的一個目的是提供一種穩(wěn)定性高，抗干擾能力強(qiáng)的電機(jī)自帶絕對位置檢測裝置。一種電機(jī)自帶絕對位置檢測裝置，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)動過程，所述的磁鋼是一個圓環(huán)，它里面由N個光柵或N個磁極組成，編碼盤貼在支架上構(gòu)成一個同心圓，在同心圓的圓心有個圓形孔，通過這個孔將磁鋼與電機(jī)軸承連接在一起，當(dāng)電機(jī)的軸承轉(zhuǎn)動時，編碼盤會跟隨一起轉(zhuǎn)動，在磁鋼上面是編碼器印制板，印制板也是一個圓板型結(jié)構(gòu)，印制板上面有一個霍爾器件，通過霍爾器件接收磁珠的信號，印制板時固定在電機(jī)上的，不會轉(zhuǎn)動，而編碼器轉(zhuǎn)子會隨電機(jī)的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。在本實用新型中，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)動而轉(zhuǎn)動，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個齒，是利用光學(xué)元件來感應(yīng)光信號的強(qiáng)弱，由兩塊印制板組成，一塊負(fù)責(zé)發(fā)出光信號，另一塊則感應(yīng)光信號的強(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，輸出的脈沖會持續(xù)一段較長距離的低電平。在本實用新型中，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個齒，是利用光學(xué)元件來感應(yīng)光信號的強(qiáng)弱，由兩塊印制板組成，一塊負(fù)責(zé)發(fā)出光信號，另一塊則感應(yīng)光信號的強(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，輸出的信號會持續(xù)一段較長距離的低電平，由此可以判斷出電機(jī)的絕對位置，進(jìn)而判斷出方向盤此時的角位置，然而由于光電開關(guān)輸出的信號缺少了一個脈沖，導(dǎo)致不能控制電機(jī)正常工作，再通過信號恢復(fù)設(shè)備，把缺少的脈沖恢復(fù)出來，把光電開關(guān)輸出的脈沖信號轉(zhuǎn)變成連續(xù)的脈沖信號，可以對電機(jī)實現(xiàn)準(zhǔn)確地控制，達(dá)到檢測及控制的目的；磁電式編碼器的則是由N-I個磁珠構(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，輸出的脈沖會持續(xù)一段較長距離的低電平，由此可以判斷出電機(jī)的絕對位置，然而由于霍爾元件輸出缺少了一個脈沖，使得電機(jī)不能正常地被控制，再通過信號恢復(fù)設(shè)備，可以把缺少的那一個脈沖恢復(fù)出來，使得電機(jī)可以正常的被控制，達(dá)到檢測及控制的目的。本實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)了唯一一個為180/N度 ，我們可以識別該被“抹掉的”磁珠(或光柵)的位置，而所有其他磁珠(或光柵)與它的相對位置在編碼盤中是固定不變和被識別的，從而在電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)行時，可以通過編碼信號來確定電機(jī)的絕對位置。1:使用帶豁口的編碼器磁珠(或光柵)數(shù)為N-I ；電機(jī)過豁口時間為Th，經(jīng)過磁珠間(或光柵間)時間為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。本實用新型的有益效果是1、本實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、本實用新型由于是靠脈沖信號來判斷電機(jī)的絕對位置，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)合附圖和實施例，來進(jìn)一步說明本實用新型，但本實用新型不局限于這些實施例，任何在本實用新型基本精神上的改進(jìn)或替代，仍屬于本實用新型權(quán)利要求書中所要求保護(hù)的范圍。

圖1是本實用新型的編碼器磁鋼示意圖。圖2是本實用新型的編碼器轉(zhuǎn)子示意圖。圖3是本實用新型的光電式編碼器結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實用新型的光電式印制板結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本實用新型的磁極式編碼器結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本實用新型的磁極式印制板結(jié)構(gòu)示意圖。圖7是本實用新型的電機(jī)前端裝配圖。圖8本實用新型豁口定位的原理圖。圖9本實用新型的掉電保護(hù)電路原理圖。參見圖2，圖7，自帶絕對位置檢測裝置，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。
具體實施方式
為了使本實用新型實現(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)一步闡述本實用新型。實施例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，從而判斷電機(jī)的絕對位置。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磁珠，使得各磁珠或光柵間的角位移出現(xiàn)了唯一一個為180/36度，我們可以識別該被“抹掉的”磁珠的位置，而所有其他磁珠與它的相對位置在編碼盤中是固定不變和被識別的，從而在電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)行時，可以通過編碼信號來確定電機(jī)的絕對位置。磁電式編碼器的則是由35個磁珠構(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，可以計算出電機(jī)過豁口時間為Th，經(jīng)過磁珠間時間為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，輸出的脈沖會持續(xù)一段長距離的低電平， 由此可以判斷出電機(jī)此時的絕對位置，進(jìn)而判斷出方向盤此時的角位置，然后由于霍爾元件輸出少了一個脈沖，使得EPS不能正常工作，再通過信號恢復(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)到檢測的目的。實施例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個齒，是利用光學(xué)元件來感應(yīng)光信號的強(qiáng)弱，由兩塊印制板組成，一塊負(fù)責(zé)發(fā)出光信號，另一塊則感應(yīng)光信號的強(qiáng)弱，從而判斷電機(jī)的絕對位置。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光柵，使得各磁珠或光柵間的角位移出現(xiàn)了唯一一個為180/36度，光電式編碼器有35個齒，是利用光學(xué)元件來感應(yīng)光信號的強(qiáng)弱，由兩塊印制板組成，一塊負(fù)責(zé)發(fā)出光信號，另一塊則感應(yīng)光信號的強(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;通過計算機(jī)可以計算電機(jī)過豁口時間為Th，經(jīng)過光柵間時間為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，輸出的脈沖會持續(xù)一段長距離的低電平，由此可以判斷出電機(jī)此時的絕對位置，進(jìn)而判斷出方向盤此時的角位置，然后由于霍爾元件輸出少了一個脈沖，使得EPS不能正常工作，再通過信號恢復(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)到檢測的目的。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護(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)自帶絕對位置檢測裝置，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，編碼器磁鋼是一個圓環(huán)，編碼器磁鋼貼在支架上構(gòu)成一個同心圓，在同心圓的圓心有個圓形孔，通過這個孔與電機(jī)軸承連接上，在磁鋼上面是編碼器印制板，印制板也是一個圓板型結(jié)構(gòu)，印制板上面有一個霍爾器件，通過霍爾器件接收磁珠的信號，印制板時固定在電機(jī)上的，而編碼器轉(zhuǎn)子會隨電機(jī)的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動。
專利摘要本實用新型公布了電機(jī)自帶絕對位置檢測裝置，該檢測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)到檢測的目的。本實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G01D5/245GK202109881SQ20112005188
公開日2012年1月11日 申請日期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 申請人:株洲易力達(dá)機(jī)電有限公司