[发明专利]一种电机转子位置检测装置

说明书

本发明涉及一种电机转子位置检测装置，具有一个带补偿电路的原边绕组和至少一个带补偿电路的副边绕组，原、副边绕组之间实现磁耦合谐振式无线电能传输；原、副边绕组均包括一线圈模组，该线圈模组由偶数个结构相同的线圈连接而成，线圈轴线均与电机转子旋转轴线平行，通过轴向磁场耦合，相邻线圈绕线方向相反构成交错的N、S磁极，原、副边绕组之间的互感随转子转动周期交变；原边绕组联接有激磁电路，所述激磁电路对原边绕组施加交流激励，并使其工作于谐振状态；所述副边绕组与外部检测电路连接。与现有技术相比，本发明具有空间布置灵活多样、体积小、精度高、适用性强等优点，并同样可实现基于定子侧的信号输入与输出，即转子为无源设计。

技术领域

本发明属于位置检测与测量技术领域，涉及一种电机转子位置检测装置，特别是涉及一种基于磁耦合谐振式无线电能传输原理的电机转子位置检测装置。该位置检测装置也可用于其他非接触式位置检测。

背景技术

电机位置检测是电机控制的重要参考。

当前电机位置检测中，旋转变压器是其中最重要的一种形式，如图1所示。以常见的磁阻式旋转变压器为例，一般设置一个原边励磁绕组、若干(一般设置正弦和余弦两个)副边检测绕组，励磁绕组与检测绕组之间的磁导随电机转子改变而变化，进而引起两者间的互感改变。这样一来，随着转子旋转，副边的感应电动势幅值呈周期性变化，通过后续分析提取，即可分析得到转子位置信息。

此类旋转变压器具有如下难点和不足：

1)交流励磁激励信号与检测信号的频率选择性不强，容易受谐波等的干扰；

2)气隙的加工精度和导磁材料的性能直接影响转子位置检测的精度。

3)在特殊场合，结构布置比较困难。

因此，需要探索新式位置检测方法和装置。

“磁耦合谐振式无线电能传输”(Magnetically Coupled Resonant WirelessPower Transfer,MCR-WPT)，其特点是两个具有相同谐振频率的子系统之间通过磁场耦合完成能量传输，如图2所示。其中发射线圈和接收线圈分别与各自的补偿电路电气联接，并工作于谐振状态。补偿电路根据实际应用有串联补偿、并联补偿、串并联等多种形式。

发明专利申请201810456503.8中介绍了利用MCR-WPT进行转子位置检测的方法和原理。相比于磁阻式旋转变压器，

1)该发明依据谐振无线电能传输原理实现原、副边绕组的磁耦合，工作于谐振状态，频率选择性好，抗干扰性强；

2)无线电能传输主要通过空气里面的磁场耦合，定转子间距离不再受传统旋转变压器限制，可以省略传感器铁芯等导磁元件，进而消除磁滞损耗，空间布置更灵活多样；

3)转子位置主要通过无铁心耦合的原、副边绕组的互感的改变来体现，而不是通过改变气隙磁阻来体现，精度高，容错性好。

但是该发明并未给出如何具体实现转子位置对WPT的调制和如何实现转子的非接触供电方法。本发明正是针对上述问题提供了创新的技术实现方案。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于磁耦合谐振式无线电能传输原理的电机转子检测装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电机转子位置检测装置，具有一个带补偿电路的原边绕组和至少一个带补偿电路的副边绕组，原、副边绕组均构成具有特定谐振频率的谐振电路，且各谐振电路的谐振频率一致，在所述原、副边绕组之间实现磁耦合谐振式无线电能传输；