[实用新型]航空永磁同步电机转速及位置检测装置

说明书

技术领域：本实用新型是一种电机的检测装置，尤其是一种航空永磁同步电机转速及位置检测装置。

背景技术:现代通用大功率永磁同步电机变频器往往要适应不同类型的电机，采用霍尔元件作为电机位置检测的手段，需要综合考虑霍尔元件的在电机定子上的安装位置，传统采用人工检测方法不仅效率低，精度差，已不能适应系统智能化、高效化的要求。传统永磁同步电机转子位置的检测都是基于人工检测的方法，由于霍尔元件安装的随机性，此种检测方法不能将永磁同步电机转子进行正确定位，使电机在工作过程中效率降低，电机绕组温度迅速上升，长时间运行甚至使电机线圈烧毁。随着永磁同步电机伺服系统朝着智能化发展，研究一种自动检测手段代替传统同步电机转子位置测定方法，实现自动检测同步电机转子位置技术以达到执行效率高、智能化、精度高等优点是有很高的实用价值的。

永磁同步电机应用较为广泛，其中表面贴装式永磁电机由于具有制作成本较低以及工艺可靠的特点，已经成为目前工业自动化及家电、汽车等行业的主要驱动电机之一。但是，在实际使用中，无论是永磁无刷直流电机还是永磁同步电机，其都需要一个位置检测装置为电动机驱动器提供转子的位置信号，因此位置检测装置的准确性和可靠性成为了电动机系统工作可靠性的关键。通常在实际应用中，不考虑检测精度或者安装空间的场合，常常采用旋转变压器作为位置及转速检测装置，但是，这种位置及转速检测装置的检测精度不高，而且旋转变压器需要安装到电机转子上，且与电机转子的同轴度要求较高，因此，因而在永磁电机的应用领域中常常采用霍尔位置传感器作为位置及转速的检测元件。

现代永磁同步交流伺服系统一般采用编码器作为转子位置检测装置。光电编码器分为增量式和绝对式，而增量式编码器与绝对式编码器相比，具有成本低、接线简单、可靠性高等优点，广泛运用于各类工业场合。由于数字控制处理器只能对增量式编码器发出的脉冲进行累加计数，根据计数值及初始值来计算当前转子位置，因此，初始定位值的精确程度是保证矢量控制正常稳定运行的前提。

检测成为伺服系统配装电机必须经历的步骤。随着永磁同步电机伺服系统朝着智能化发展，需要一种自动检测手段代替传统人工霍尔检测方法，自动检测霍尔元件安装位置技术以其执行效率高、智能化、精度高等有点，具有很高的实用价值。我国现有的基于霍尔位置传感器的检测系统开发尚不成熟，在装置中常常通过加长永磁体，如中国专利公开号CN1856924A公开的一种电动机转子，以及中国专利公开号CN 201813240U公开的一种外转子永磁电机壳体结构；是检测系统单独安装提供位置信号的磁环，如中国专利公开号CN 101243598A公开的一种电动机，以及中国专利公开号CN 201860242U公开的一种电机转子位置及速度的检测装置，使永磁体的充磁方向本身垂直于霍尔元件的检测面。在永磁体价格高涨的今天，通过增加永磁体用量来提供位置检测信号无疑会大幅增加成本，并且单独安装或增加永磁体长度将增加轴向空间，不利于电机结构的优化。

实用新型内容：介于目前国内外已经公开的针对电动机转速位置检测的诸多弊端与不足，本实用新型提供了一种基于霍尔元件的航空永磁同步电机转速及位置检测装置。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：航空永磁同步电机转速及位置检测装置，包括磁盘，侧永磁体，第一霍尔位置传感器，第二霍尔位置传感器，PCB板，单片机和第三霍尔位置传感器。磁盘安装在永磁同步电机的转子上，与转子一起转动，PCB板固定在电机端盖上。磁盘的外侧装有侧永磁体，侧永磁体N极与S极交替安装，第一霍尔位置传感器、第二霍尔位置传感器、单片机和第三霍尔位置传感器设置在PCB板上。第二霍尔位置传感器和第三霍尔位置传感器贴近侧永磁体设置，电机位置的检测通过第二霍尔位置传感器和第三霍尔位置传感器来实现，两个霍尔位置传感器的电角度为120°(其机械角度α＝120°/P,其中P为磁极对数)，第二霍尔位置传感器和第三霍尔位置传感器相对于磁盘的安装机械角度α＝120°/P，其中P为磁极对数，第二霍尔位置传感器和第三霍尔位置传感器在N极永磁体下输出高电平，在S极永磁体下输出低电平。第一霍尔位置传感器处于第二霍尔位置传感器和第三霍尔位置传感器之间，在磁盘对应于第一霍尔位置传感器的表面上装有一块贴近磁盘侧为S极、远离磁盘侧为N极的永磁体，其尺寸与侧永磁体尺寸相同，第一霍尔位置传感器与永磁体之间留有间隙。第一霍尔位置传感器的检测面朝向磁盘的下表面。

优选的，所述的第一霍尔位置传感器是一个双极性锁存型霍尔位置传感器。