本實(shí)用新型涉及電機(jī)領(lǐng)域，特別涉及一種電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的車用電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測裝置主要是一種旋轉(zhuǎn)變壓器，見圖1。旋轉(zhuǎn)變壓器主要由轉(zhuǎn)子和定子兩部分組成，其原理是將旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子安裝在電機(jī)主軸上，繞在定子上的正弦線圈和余弦線圈分別感應(yīng)激勵(lì)線圈與轉(zhuǎn)子之間形成的變化磁場，在輸入載波的共同激勵(lì)下產(chǎn)生正余弦電壓包絡(luò)線，電機(jī)控制器通過計(jì)算正余弦電壓的關(guān)系，得到電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的角度值。旋轉(zhuǎn)變壓器的繞線方式和轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)是影響旋轉(zhuǎn)變壓器輸出表現(xiàn)的主要因素。

現(xiàn)有的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器有以下缺陷：(1)現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)變壓器價(jià)格高，體積較大。旋轉(zhuǎn)變壓器信號的采集是通過一系列線圈感應(yīng)變化磁場完成的，而不是集成芯片。由于線圈有一定的體積，導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)變壓器整體的體積較大。(2)對電機(jī)控制器要求高，控制器里需要信號處理芯片解碼信號。旋轉(zhuǎn)變壓器采集的信號是模擬信號，電機(jī)控制器需要對旋轉(zhuǎn)變壓器輸出的信號進(jìn)行解碼后才能計(jì)算角度，因此需要增加解碼芯片以及信號處理電路，從而增加電機(jī)控制器成本(3)安裝困難。旋轉(zhuǎn)變壓器的總成結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝過程中定子和轉(zhuǎn)子相對位置關(guān)系要求高，一般要求在5°以內(nèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測裝置，以解決現(xiàn)有電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測裝置檢測過程復(fù)雜，安裝困難，體積大的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測裝置，所述電機(jī)包括電機(jī)外殼和設(shè)置于所述電機(jī)外殼內(nèi)的電機(jī)主軸，所述轉(zhuǎn)子設(shè)置于所述電機(jī)主軸上，其特征在于，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測裝置包括：傳感器和磁性輪；所述磁性輪設(shè)置于所述電機(jī)主軸上，并與所述電機(jī)主軸同軸；所述磁性輪包括輪子本體和設(shè)置于所述輪子本體上的磁性層，所述磁性層有若干磁極，所述若干磁極沿所述輪子本體的周向等間距分布，且相鄰的磁極極性相反；所述傳感器設(shè)置于所述電機(jī)外殼上，用于檢測所述磁性輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所述若干磁極產(chǎn)生的磁場方向變化，并根據(jù)磁場方向變化的次數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度以確定轉(zhuǎn)子位置。

可選的，所述磁性層由磁性材料制備而成，并通過給所述磁性材料充磁的方式使所述磁性層呈現(xiàn)出所述若干磁極。

可選的，所述磁性層包括若干磁鐵，所述若干磁鐵繞所述輪子本體的周向等間距分布。

可選的，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測裝置還包括一缺極位置，用于記錄所述轉(zhuǎn)子的起始位置；所述缺極位置位于所述若干磁極中的兩個(gè)相鄰磁極之間。

可選的，所述若干磁極的數(shù)量為至少2000個(gè)。

可選的，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度按以下公式計(jì)式：

式中：為電機(jī)轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度，α為每個(gè)磁極對應(yīng)的角度，n為傳感器檢測到磁場方向變化的次數(shù)，m為所述磁性層上用于感應(yīng)所述傳感器的磁極數(shù)量，R為所述磁性輪所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，R為整數(shù)。

可選的，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度的精度為：

式中：Accuracy為電機(jī)轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度的精確度，m為所述磁性層上用于感應(yīng)所述傳感器的磁極數(shù)量。

可選的，所述傳感器為GMR傳感器或者AMR傳感器。

可選的，所述GMR傳感器包括芯片，所述芯片為單GMR芯片或者差分GMR芯片；所述AMR傳感器包括芯片，所述芯片為單AMR芯片或者差分AMR芯片。

可選的，所述電機(jī)外殼上設(shè)置有槽口，所述傳感器設(shè)置于所述槽口內(nèi)。

在本實(shí)用新型提供的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測裝置中，具有以下有益效果：(1)結(jié)構(gòu)簡單體積小，價(jià)格低，檢測精度高。(2)輸出信號為數(shù)字信號，電機(jī)控制器不需要進(jìn)行復(fù)雜的信號處理，可以簡化上層系統(tǒng)。(3)安裝精度要求比旋轉(zhuǎn)變壓器要求更低，易安裝。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測裝置剖面示意圖；

圖2和圖3分別是本申請一實(shí)施例的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測裝置主視圖和等軸測圖；

圖4是本申請一實(shí)施例的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測裝置的信號邏輯及檢測原理圖；

圖5分別是本申請一實(shí)施例的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測裝置電機(jī)外殼開設(shè)槽口的主視圖；

圖6是本申請一實(shí)施例的設(shè)置了缺極位置的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測裝置。

圖中：

1-線圈；2-轉(zhuǎn)子；3-定子；4-傳感器；5-磁性輪；51-輪子本體；52-磁性層；521-磁極；522-缺極位置；6-電機(jī)主軸；7-電機(jī)外殼；71-槽口；8-感應(yīng)磁場變化曲線；9-輸出信號變化曲線。

具體實(shí)施方式

本實(shí)用新型的核心思想在于提供一種電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測裝置，在電機(jī)主軸6上安裝一磁性輪5，磁性輪5的外沿等間距的分布著若干磁極521，磁性輪5隨電機(jī)主軸6的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，在電機(jī)外殼7上設(shè)置一傳感器4，用于檢測所述磁極521極性的變化情況，并據(jù)此計(jì)算出電機(jī)轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度從而確定電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型提出的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測裝置作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本實(shí)用新型實(shí)施例的目的。

參閱圖2和圖3，其示出的分別是本實(shí)施例電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測裝置主視圖和等軸測圖。從圖中可以看出，電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測裝置主要由磁性輪5和傳感器4組成。磁性輪5包括輪子本體51和磁性層52組成，所述輪子本體51主要用于承載所述磁性層52，磁性層52有磁性，且磁性層52上有若干個(gè)磁極521，這些磁極521繞所述輪子本體51等間距的分布，并且相鄰的磁極的極性相反。

磁性層52可以由磁性材料制備形成，具體的，將磁性材料均勻的設(shè)置在所述輪子本體51的圓周面上，等磁性材料固定在輪子本體51后，即形成了磁性層52，但這時(shí)候磁性層52還沒有磁性，需要對這些磁性材料充磁，使這些磁性材料具有磁性，并且使磁性層52表現(xiàn)出多個(gè)磁極521，這些磁極521等間距的分布在所述輪子本體51上，并使相鄰的磁極521極性相反。

磁性層52還可以由若干磁鐵組成，所述若干磁鐵繞所述輪子本體51的周向等間距分布，從而使磁性層52表現(xiàn)出若干個(gè)磁極521。

傳感器4安裝在電機(jī)外殼7上。因?yàn)檗D(zhuǎn)子設(shè)置于電機(jī)主軸6上，磁性輪5也設(shè)置于電機(jī)主軸6上，所以電機(jī)轉(zhuǎn)子和磁性輪5在電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)是同步旋轉(zhuǎn)的，所以只需計(jì)算磁性輪5所轉(zhuǎn)過的角度，即可確定電機(jī)轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度，也就可以確定電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置了。

優(yōu)選的，傳感器4可選用GMR傳感器或AMR傳感器，GMR傳感器內(nèi)部有芯片，其芯片可為單GMR芯片或者差分GMR芯片；AMR傳感器內(nèi)部有芯片，其芯片可為單AMR芯片或者差分AMR芯片。

所述磁極521的數(shù)量為偶數(shù)，為了保證計(jì)算精度，磁極521的數(shù)量至少2000個(gè)。傳感器4安裝在電機(jī)外殼7上，并位于磁性層52的一側(cè)，兩者之間保持一定的距離。所述傳感器4和磁性層52之間的距離以能感應(yīng)到磁極521的磁場為準(zhǔn)，兩者之間的距離越近，傳感器4感應(yīng)的磁場變化越明顯。在磁性輪5轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，由于傳感器4固定在電機(jī)外殼7上，所以每個(gè)磁極521相對傳感器的位置在不停變化，又因?yàn)橄噜彺艠O521的極性相反，所以傳感器4感應(yīng)到的磁場在不停變化，每個(gè)磁極521引起的磁場變化，輸出脈沖信號，且每個(gè)脈沖對應(yīng)一個(gè)磁鐵51。電機(jī)控制器根據(jù)輸出脈沖信號的個(gè)數(shù)，計(jì)算得到電機(jī)主軸6轉(zhuǎn)過的磁極數(shù)量，從而計(jì)算得到電機(jī)主軸6轉(zhuǎn)過的角度，即電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，其信號邏輯及檢測原理請參閱圖4。

優(yōu)選的，為了便于記錄電機(jī)轉(zhuǎn)子的起始位置，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測裝置還包括一缺極位置522，用于記錄所述轉(zhuǎn)子的起始位置；所述缺極位置522位于所述若干磁極521中的兩個(gè)相鄰磁極521之間，具體請參閱圖6。從圖6中可以看出在磁性層52的圓周面上有一個(gè)位置沒有磁極521，這里就是缺極位置53，磁極521在其他位置上等間距分布，所以傳感器4可以將缺極位置522作為起始位置，從而便于檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子的相對位置。

較佳的，傳感器4固定在所述電機(jī)外殼7上，固定方式可以但不限于用膠水粘結(jié)，螺栓連接。進(jìn)一步，為了增加傳感器4的安裝穩(wěn)定性，可先在所述支撐體52上開設(shè)槽口71，然后將所述傳感器4嵌入槽口71中，具體請參閱圖5。圖5中的感應(yīng)磁場變化曲線8和輸出信號變化曲線9為虛擬的，主要是為了便于理解本實(shí)施例。

具體的，電機(jī)主軸6轉(zhuǎn)過的角度的計(jì)算過程如下，設(shè)磁性層52上共設(shè)置了m個(gè)用于感應(yīng)傳感器4的磁級，以缺極位置522作為絕對位置零點(diǎn)，需要說明的是這里的磁極的數(shù)量僅指用于感應(yīng)傳感器4的磁極，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)為磁極都是成對出現(xiàn)的，其中不能感應(yīng)傳感器4的磁極不計(jì)算在內(nèi)。當(dāng)電機(jī)主軸6轉(zhuǎn)動(dòng)，n個(gè)磁極521轉(zhuǎn)過傳感器4后，傳感器4會(huì)檢測到n次磁場方向的變化，便會(huì)對應(yīng)的輸出0.5n個(gè)脈沖信號，即可得到轉(zhuǎn)過的磁鐵數(shù)為n。n的值取決于磁性輪5所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，例如，若磁性輪5轉(zhuǎn)過兩圈，則n＝2m。而每個(gè)磁鐵51所對應(yīng)角度α可以根據(jù)支撐體51上的磁鐵51的數(shù)量得到，最后根據(jù)脈沖信號的個(gè)數(shù)n和每個(gè)磁鐵51對應(yīng)的角度α計(jì)算得到轉(zhuǎn)子的角度位置。計(jì)算公式見式(1)。

式中：為電機(jī)轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度，α為每個(gè)磁極對應(yīng)的角度，n為傳感器檢測到磁場方向變化的次數(shù)，m為所述磁性層上用于感應(yīng)傳感器4的磁極數(shù)量，R為所述磁性輪5所轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，R為整數(shù)。若磁性輪轉(zhuǎn)過不足一圈，則不計(jì)算圈數(shù)，例如若磁性輪轉(zhuǎn)過2.5圈，則R輸出2。

其中，磁鐵51的數(shù)量決定了位置信號的精度，磁鐵51的數(shù)量越多，位置信號精度越高。精度計(jì)算方法參照公式(2)。當(dāng)磁性論充磁滿足600對極，即可滿足0.3°機(jī)械角度要求。

式中：Accuracy為電機(jī)轉(zhuǎn)子所轉(zhuǎn)過的角度的精確度，m為所述磁性層上用于感應(yīng)傳感器4的磁極數(shù)量。

本申請?zhí)峁┑碾姍C(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測裝置具有以下有益效果：(1)結(jié)構(gòu)簡單體積小，價(jià)格低，檢測精度高。(2)輸出信號為數(shù)字信號，電機(jī)控制器不需要進(jìn)行復(fù)雜的信號處理，可以簡化上層系統(tǒng)。(3)安裝精度要求比旋轉(zhuǎn)變壓器要求更低，易安裝。

上述描述僅是對本實(shí)用新型較佳實(shí)施例的描述，并非對本實(shí)用新型范圍的任何限定，本實(shí)用新型領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。