[发明专利]具有转子位置传感器的内转子型永磁电机、转子位置检测方法及伺服电机系统

权利要求书

1.具有转子位置传感器的内转子型永磁电机，包括转子以及定子，所述 转子安置在定子内部，其特征在于，所述永磁电机还包括4N个作为位置检测 用的传感器绕组，其中N为＞0的整数，所述定子中至少有4N个突极分别绕 有传感器绕组，所述4N个传感器绕组分为2组，每组的传感器绕组分为上段 绕组和下段绕组，上段各绕组串联连接，下段各绕组串联连接，每组上段绕组 串联后的合成电感的基波相位与下段绕组串联后的合成电感的基波相位相差 180度彼此串联，2组绕组的各上段绕组电感的基波相位彼此相差90度，2组 传感器绕组相并联，其并联接点为励磁信号输入端；2组绕组的各上段绕组与 下端绕组的串联接点为位置信号的输出端。

2.根据权利要求1所述的具有转子位置传感器的内转子型永磁电机，其 特征在于，所述永磁电机还包括3K个作为产生电磁转矩的转矩绕组，其中K 为＞0的整数，所述定子上未绕有传感器绕组的突极中，至少3个突极上分别 绕有转矩绕组，所述3K个转矩绕组分为3组，每组的绕组数≥1，3组转矩绕 组的反电势彼此相差120度电角度，以三相星形或三角形相接。

3.根据权利要求1所述的具有转子位置传感器的内转子型永磁电机，其 特征在于，所述转子由永久磁钢、软磁材料磁轭及转轴构成，所述转子磁极沿 转子外圆表面或嵌入转子中均匀分布，极性交替排列，永磁极对数为P≥2的整 数，所述磁钢为瓦片型或环形。

4.根据权利要求1或2所述的具有转子位置传感器的内转子型永磁电机， 其特征在于，所述定子上的突极沿定子内圆放射状分布，各突极形状不一定相 同。

5.内转子型永磁电机转子位置的检测方法，其特征在于，所述检测方法 基于权利要求1至4中任一项所述的具有转子位置传感器的内转子型永磁电机 进行，包括如下步骤：

(1)将内转子型永磁电机中定子上的4N个传感器绕组相互连接形成的励 磁信号输入端接到高频励磁电源，传感器绕组相互连接形成的位置信号输出端 输出位置信号；

(2)根据如下公式进行反正切运算处理后可得到转子位置角θ_m，

其中V₁₂和V₃₄为传感器绕组输出的位置信号。

6.伺服电动机系统，其特征在于，所述系统包括：权利要求1至4中任 一项所述的具有转子位置传感器的内转子型永磁电机、励磁信号及位置信号处 理单元、以及控制电路及功放电路单元，所述永磁电机输出轴连接控制对象， 励磁信号及位置信号处理单元产生励磁信号供给永磁电机的传感器绕组的励 磁信号输入端,传感器绕组的位置信号输出端输出位置信号，并输入到励磁信号 及位置信号处理单元；

励磁信号及位置信号处理单元利用公式：

θm=110·tg-1(V12V34)]]>

对信号进行处理得到电动机的转子位置角并输出给控制电路及功放电路 单元；

控制电路及功放电路单元中，控制电路将运行指令与转子角度信息比较， 利用对偏差值的比例积分微分等控制规律来调节电机的电压或电流使上述偏 差值减小，实现控制对象追随运行指令的运行。