[发明专利]一种等分定位电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种自测角电机，用于需要测量电机转速和精确转角定位的场合等。

背景技术

在现代制造领域中，电机转速和精确转角定位的测量和控制应用非常广泛，通常用的方法是利用开环或闭环控制实现电机转角的定位，开环控制不具有测角的功能，其定位精度取决于电机本身，闭环控制则一般需要传感器作为反馈信号，如利用旋转码盘等，可达到很高的定位精度，但需要安装额外的传感器等器件，近年来逐渐发展起来的无传感器位置检测技术，体现了测角电机发展的趋势，涉及到了许多的计算方法和装置，如：磁链法、反电动势法、电感法、假象坐标系法、MRAS法、ELO、EKF、观测器法以及各种观测器的组合法等等。以上方法(包括齿槽效应法)存在低速或近零速估计的干扰问题，只适应于中、高速范围的位置估计。基于电机非理想特性的方案是指从被忽略的电机非理想特性中解决基于电机理想模型的方案中存在的问题，如齿槽效应、凸极效应、转子偏心、集肤效应等。此外基于智能控制的无传感器技术也得到了长足的发展，基于灰色控制理论的速度辨识方法也开始了初步的探索。

根据电容值是电容两极板的间距和相对面积的函数的关系，将电机的定子和转子视为电容的两个动静极板，由此xxx等人提出的内嵌电容式自测转角定位电机，其原理是利用位于转子和定子上电容的两极板相对面积随转子转动而变化，根据测量的电容值间接测出转子的转角位置，其实施方式是在定子槽中嵌入电容极板，特征是平板的中心平面与定子槽的对称中心平面要重合，其不重合误差是影响电机转角定位精度的主要因素之一。

本发明依据的等分定位原理是：对于沿任意规则路程或不规则封闭路程运动中物体的定位，不使用笛卡尔坐标系或极坐标系等坐标参量的标示，而用特定的等分技术按要求对路程进行理论上无误差的等分，并以标示其获得的各等分点的方法来实现。把这种理论上无误差的等分任意封闭路程，并以此路程上各等分点作为确定目标位置的定位，称为等分定位。准确的定位依赖于定位所在封闭路程的等分点，解决了等分问题，也就解决了定位问题。转子与定子的相对运动可以看做是特殊路程---圆周。

具体原理如下：

在某起始位置，特殊封闭路程-圆周上的多个感测点与测量传感器在路程上的测量原点一一对应，多个传感器分别感测相应的感测点，得到与传感器相同数目的多个数值，求和，设为M₀；

感测点由初始位置转动到360°被等分数目所除所得角度或其所的角度倍数中的某一角度，多个传感器再进行测量，得到多个新数值，求和得Mj，只要M₀＝M_j，则感测点所转动到的角度离初始角度一定是360°被等分数目所除所得角度或其所的角度倍数中的某一角度，且理论上无误差，此时在圆周上的等分点也随之而确定。

若M0≠Mj，感测点所转动到的角度与理想角度的差值为Δθ＝(M_j-M₀)/等分数，则再调整Δθ，即可实现M_j＝M₀。

与此原理相关的专利有申请者本人申请并获得授权的“位置数和等分定位方法及装置”，其等分定位的结构是基于同一圆周上的感测点和感测传感器，并且不是具体应用在电机上。

本发明不同于上述的专利，体现在是将此原理应用于电机的特定情况下，并且在结构布局上与上述的专利有较大的区别。

发明内容

将等分定位原理应用于旋转电机，使所发明的电机可以实现自测角反馈功能，且可达到高的转角定位精度。

本发明解决问题所采用的技术方案是：采用多道环的结构方式将等分定位原理中特殊路程圆的等分分度技术应用在转子相对定子旋转的定位上，以对圆周精确等分为基础，控制并确定转子的旋转角度。

一种等分定位电机，包括转子、定子、壳体以及输出轴，在转子外表面和定子内表面沿轴向都设有2-12环状分布的测量极片，每道环上的2-12极片以其各自轴向方向的中心线沿圆周均布，转子上的测量极片和定子上的测量极片数量一样，并且一一对应；在起始位置，定子上的测量极片分别感测相应的转子上的测量极片，得到与定子上的测量极片相同数目的数值，求和，设为M0；感测点由初始位置转动到360°被等分数目所除所得角度，定子上的测量极片再进行测量，得到新数值，求和得Mj，只要M0＝Mj，则转子上的测量极片所转动到的角度离初始角度一定是360°被等分数目所除所得角度或其所的角度倍数中的某一角度，此时在圆周上的等分点也随之而确定；若M0≠Mj，感测点所转动到的角度与理想角度的差值为Δθ＝(Mj-M0)/等分数，则再调整Δθ，即可实现Mj＝M0。