[发明专利]一种角度检测设备、旋转体及电动机系统

说明书

技术领域

本发明属于检测技术领域，涉及一种检测设备，尤其是一种角度检测设备、旋转体及电动机系统。

背景技术

电动汽车、工业自动化、机器人、纺织机械和航空航天等行业均离不开旋转电机的高性能控制，因而需要电机旋转角度传感器，并且经常要求将其应用在高温环境下。当前，光电式角度编码器因可以容易地实现电机旋转角度的检测而得到了广泛应用，但这种光电式角度编码器含有光电元器件和半导体器件，因而无法应用在高温环境中。旋转变压器是一种可以实现旋转角度检测的传感器，由于其不使用光电转换器件，因而可以在较高温度的环境中使用。

现有电感式旋转变压器有两根励磁线和两根信号线，两根信号线中一根为正弦信号,另一根为余弦信号。在长距离传输过程中，容易受到周围的信号干扰，使检测精度受到不良影响，特别是周围干扰强烈情况下，可能导致无法正常地测量转子的旋转角度。

当前旋转变压器中，定子检测齿上绕有多组绕组，通常绕有三组绕组，使得其制造工艺很复杂，且由于绕组的位置不同使得旋转变压器的一致性受到不利影响；同时，由于在同一定子检测齿上绕有多组绕组，在生产和使用过程中，很容易由于振动冲击等原因出现绕组短路和断线等问题，进而导致旋转变压器失效，可靠性较差。

现有旋转变压器基本上为感应式旋转变压器,其信号处理装置与电感式旋转变压器的适配性较差，因此更适应于电感式旋转变压器的信号处理技术具有较强的研究意义和应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测量精度和可靠性高的、能够对电感式旋转变压器进行有效的信号处理与计算且结构较为简单的角度检测设备、旋转体及电动机系统。

为了达到上述目的，本发明的解决方案是：

一种角度检测设备，包括旋转角度检测装置和信号处理装置。所述旋转角度检测装置包括定子、转子和多个线圈；所述定子包括定子轭和位于所述定子轭上的定子检测齿；各所述线圈绕在定子检测齿上，每个所述定子检测齿上最多绕一个所述线圈，每个所述线圈的电感随着所述转子的旋转角度的变化而变化，以用于检测所述转子的旋转角度；所述旋转角度检测装置包括至少一套检测线圈系统，每套所述检测线圈系统包括由多个所述线圈组成的至少4列并联的多桥臂桥式电路，每列桥臂包含至少两个桥臂，每个桥臂包括至少一个线圈；所述多桥臂桥式电路的两个并联接点引出两根引线作为励磁引线，从每列桥臂的上下桥臂的接点均引出一根引线作为信号引线；所述信号处理装置包括励磁电路，以连接所述励磁引线且为所述励磁引线提供励磁信号；包括连接所述信号引线的信号采集电路，以采集所述信号引线输出的信号；以及包括角度计算电路，以连接所述信号采集电路并计算所述转子的旋转角度；每套所述检测线圈系统中，两根所述信号引线连接到所述信号采集电路，其差分信号生成随所述转子的旋转角度变化的第一信号电压；另外两根所述信号引线连接到所述信号采集电路，其差分信号生成随所述转子的旋转角度变化的第二信号电压，以根据第一信号电压和第二信号电压检测所述转子的旋转角度。

所述转子具有转子凸极；所述定子轭、所述定子检测齿和所述转子凸极的材料均为导磁材料。

优选地，所述多桥臂桥式电路仅包含4列并联的桥臂；所述旋转角度检测装置共含有2根励磁引线和4根信号引线。

优选地，定子检测齿数为8*K，转子凸极数为N；其中，K和N均为正整数；进一步优选地，K等于1，N等于2。

优选地，所述定子检测齿沿所述定子轭的更靠近所述转子的一侧的圆周表面分布，相邻的定子检测齿相隔布置，以使得第一信号电压和第二信号电压的相位相差设定的角度。

优选地，所述定子还包括定子解耦齿，所述定子解耦齿上不缠绕线圈，以减少绕有线圈的所述定子检测齿之间的磁耦合；所述定子解耦齿设置在绕有线圈的所述定子检测齿的两侧，绕有线圈的所述定子检测齿之间至少设置1个定子解耦齿；所述定子解耦齿的材料为导磁材料。

优选地，所述定子还包括定子辅助齿，所述定子辅助齿上不缠绕线圈，以改善磁路系统的对称性；所述定子辅助齿设置在所述定子检测齿的外侧；所述定子辅助齿的材料为导磁材料。

优选地，所述定子轭所跨越的角度小于360度。

优选地，设置所述转子凸极的形状，以使得每个所述线圈的电感的变化部分随着所述转子的旋转角度的变化成正弦波变化；或者，设置所述转子凸极的形状，以使得每个所述线圈的电感的变化部分随着所述转子的旋转角度的变化成三角波变化。