[发明专利]一种提高飞轮电机测速精度的装置及方法

权利要求书

1.一种提高飞轮电机测速精度的装置，包括磁场感应面朝向飞轮电机转子的齿轮传感器(2)、信号处理电路板(3)、电源信号线(4)和磁钢(6)；飞轮电机(1)包括飞轮电机定子(1-1)和飞轮电机转子(1-2)，飞轮电机转子轴外周均匀分布有齿顶(1-3)和齿谷(1-4)，其特征是，齿轮的轮齿沿圆周方向均匀分布，轮齿的边线为径向方向，且与齿顶中点和齿轮的几何中心的连线平行；

所述齿轮传感器(2)焊接在信号处理电路板(3)上，磁钢(6)通过绑线孔和高温环氧胶固定在信号处理电路板(3)上，其位置是与齿轮传感器(2)对称的反面；

信号处理电路板(3)为齿轮传感器(2)提供电源电路、后接信号处理电路及与飞轮电机控制器连接的对外接口电路；电源电路为信号处理电路板提供电源输入；

所述齿轮传感器(2)的磁场感应方向与飞轮电机旋转方向一致，齿轮传感器(2)能够感应飞轮电机转子轴外周齿轮旋转时齿顶和齿谷变化并输出数字信号或模拟信号；

齿轮传感器输出信号为数字信号时，后接信号处理电路将传感器输出的小电流脉冲信号转换成电压信号再经过信号放大电压比较电路处理后输出电压幅值为电源电压的数字脉冲信号，该数字脉冲信号与飞轮电机控制器的输入引脚相连，进行脉冲计数；

齿轮传感器输出信号为模拟信号时，后接信号处理电路将传感器输出的正弦或余弦电压信号经过信号放大电压比较电路处理后输出电压幅值为电源电压的数字脉冲信号，该数字脉冲信号与飞轮电机控制器的输入引脚相连，进行脉冲计数；

飞轮电机控制器连接的对外接口电路通过电源信号线(4)接收飞轮电机控制器的电源输入及将处理后的齿轮传感器(2)转速信号反馈至飞轮电机控制器，实现飞轮电机的测速。

2.根据权利要求1所述的一种高精度飞轮电机测速装置，其特征在于，所述齿轮传感器(2)的磁场感应面靠近飞轮电机转子轴外周齿轮齿顶，间距为2mm-3.5mm，且磁场感应面垂线与电机轴垂直并通过电机轴线。

3.根据权利要求1所述的一种高精度飞轮电机测速装置，其特征在于，信号处理电路板(3)的尺寸取决于飞轮电机外壳内壁到飞轮电机转轴齿轮的距离和电路板上布局布线的面积，厚度为1.5mm；

在所述信号处理电路板(3)上焊接齿轮传感器(2)的相反位置处，两侧均分布有两个安装孔，安装孔径大小为2.5mm。

4.根据权利要求1所述的一种高精度飞轮电机测速装置，其特征在于，还包括信号处理电路板安装支架(5)，将所述信号处理电路板(3)固定在外壳内壁，具体为采用螺钉和螺母通过安装孔将所述信号处理电路板(3)固定在两个对称的L型挡板上，并使用D04胶固封。

5.根据权利要求1所述的一种高精度飞轮电机测速装置，其特征在于，所述飞轮电机(1)为外转子直流无刷电机。

6.根据权利要求1所述的一种提高飞轮电机测速精度的装置的方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：

步骤一、飞轮电机控制器上电，并通过电源信号线给测速装置上电；

步骤二、所述飞轮电机控制器向飞轮发送速度指令0，测试飞轮控制系统通信是否正常；如果通信正常，执行步骤三，如果通信不正常，排查可能出现的问题，重复步骤二，直到通信正常；

步骤三、向飞轮发送速度指令，飞轮转子从0开始加速，带动飞轮电机转子轴外周沿齿轮旋转，所述齿轮传感器感应该齿轮的齿顶和齿谷变化，输出数字信号或模拟信号；

步骤四、信号处理电路将齿轮传感器输出的数字信号，即小电流脉冲信号转换成电压信号再经过信号放大电压比较电路处理后输出电压幅值为电源电压的数字脉冲信号，或者将齿轮传感器输出的模拟信号，即正弦或余弦电压信号经过信号放大电压比较电路处理后输出电压幅值为电源电压的数字脉冲信号，最后将数字脉冲信号与飞轮电机控制器的输入引脚相连，进行脉冲计数，实现飞轮电机测速。