[发明专利]设有剩磁检测转速/转角传感器的电机及测量其转速/转角的方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及电机技术领域，包括电动机和发电机，尤其是带有转速/转角检测装置的上述电机。

背景技术

自从人类发明电机以来，电机得到了越来越广泛的应用。各式各样的发电机、电动机用于人类活动的各个场合。在很多应用中，需要知道电机的旋转速度或角度位置。在许多场合，对这个旋转速度的测量精度还有较高的要求，甚至对电机转子的相对位置也必须知道。通常的做法是加转速传感器来探测电机的转动速度。如光电数字编码系统、VR、MR、霍尔脉冲装置等。但是这些转置或传感器都比较大尤其难以装进小的电机里面，所以常常在电机外面安装，这增加了空间需求，且成本也高，而这在某些应用领域空间参数极大地限制了其应用。另外，除光电编码传感器外，其它传感器的测量精度都受每圈能产生的脉冲数的限制。就像很多直流无刷电机一样，电机里面虽安装了较小的霍尔传感器用于探测相位和转速，但是每圈能产生的脉冲数由于受到磁极数的限制测量精度还较低，无法满足高精度的要求。

发明内容

本发明的任务之一是要解决现有电机存在配置外置转速传感器后其体积大和内置转速传感器后探测精度低的问题，从而提供一种可以克服上述缺陷的设有剩磁检测转速/转角传感器的电机。

本发明的任务之二是要提出一种利用设有剩磁检测转速/转角传感器的电机测量电机转速/转角的方法。

本发明任务之一是通过下面的技术方案得以完成的：

一种设有剩磁检测转速/转角传感器的电机，包括电机的壳体、定子和转子，定子固定在壳体的内圆柱面上，转子间隙配合同轴设在定子的内圆柱面内，定子包括至少一对均布在壳体内圆柱面上的永磁或电磁极靴，转子包括转子铁芯和转子绕组线圈，转子铁芯的外圆柱面上均布有嵌槽和其槽间隔构成的槽齿，嵌槽内嵌入有转子绕组线圈，其特征在于：在所述定子的某两个相邻的极靴的空隙之间设有一个剩磁检测传感器，剩磁检测传感器的感应面正对着所述转子。

所述剩磁检测传感器为磁通量检测传感器。

进一步来说，所述剩磁检测传感器优选体积小、价格低的霍尔元件，即：霍尔传感器。

为提高产品的集成度和可靠性，所述剩磁检测传感器的信号输出端上连接有信号放大器和/或滤波器。

 

本发明任务之二是通过下面的技术方案得以完成的：

一种利用权利要求1所述的设有剩磁检测转速/转角传感器的电机测量电机转速/转角的方法，包括如下步骤：

（一）、将一个具有计时/计数功能的数据采集计算装置（12）与所述剩磁检测传感器(8)的输出信号相连接；

（二）、启动电机，实时采集经过滤波/放大的剩磁信号，从而获取一种与槽齿数量对应而周期有规律重现的电压信号；

（三）、对所获得的电压信号进行处理，获取对应于转角位置和/或转速的模拟电压信号或峰值脉冲电压信号或电压过零信号；

（四）、通过数据采集计算装置对步骤（三）获得的电压信号或峰值电压脉冲计数信号或电压过零信号实时计算获得转角位置和/或转速值。

所述的模拟电压信号为正弦波信号或其滤波变形信号。

所述的峰值电压脉冲计数信号为取自正弦波信号或其滤波变形信号的正向及反向峰值电压脉冲计数信号。

为了便于测量转角和累计的转数，在所述步骤（二）启动电机时，增加步骤（二’）实时记载启动时间和电机实时转动累计时间，从而计算电机转动的累计转数和转角。

作为一种优选的措施，在所述步骤（一）的数据采集计算装置中，在电机启动前，预置有与所述模拟电压信号对应的电压/转角数据对照表，利用所测得的模拟电压信号数据对照对照表得出累计转数和/或转角。

由于采取了上述措施，本发明公开的设有剩磁检测转速/转角传感器的电机，其剩磁检测转速/转角传感器嵌置在一对相邻的电磁极靴之间，不仅可以利用极靴之间的空间，更可以使用体积极小的霍尔传感器作为磁通传感器，加之利用了剩磁磁通曲线的周期规则变化特性及转角、转数与槽齿的数量对应关系，通过计算，可以在保证体积小、造价低的优点的基础上满足精度高要求。

以下结合附图，对本发明作进一步详细的描述。

附图说明

图1是电机结构图；

其中：1-定子，2-转子，3-永久磁铁或电磁铁，4-转子铁芯，6-嵌槽，7-槽齿，8-剩磁检测传感器，13-间隙，14-励磁线圈，16-电磁极靴。

图2 是电机间隙磁场示意图；