[发明专利]一种关于有域角磁电编码器及其信号逻辑延伸精分方法

权利要求书

1.有域角编码器磁钢结构，其特征在于：有域角磁电编码器的单对极磁钢与多对极磁钢的对称结构设计的布局。

2.有域角编码器霍尔分布，其特征在于：单对极磁钢对应的霍尔采集板上的一对霍尔相隔90°分布；多对极磁钢对应的霍尔采集板上的一对霍尔相隔51.423°。

3.编码器，所述的编码器包括权利要求1-2任意一项所述的编码器结构。

4.利用权利要求3所述的编码器进行信号逻辑延伸精分方法，包括以下步骤

步骤一：采集磁电信号

采用单对极磁钢与多对极磁钢的对称结构设计的布局，对磁钢进行轴向充磁，采用贴片霍尔对单对极和多对极磁场信号进行收集，当电机轴旋转时，单对极磁钢与多对极磁钢分别产生单对极磁场信号与多对极磁场信号，霍尔信号采集板上的单对极霍尔与多对极霍尔分别采集单对极与多对极磁场信号；

步骤二：角度值信号逻辑延伸

信号采集过程中，有限角磁电编码器的单对级信号与多对极信号均失真，存在角度值缺失，对下一步的角度值精分算法处理有不利的影响，因此，需要将单对极角度值与多对极角度值进行信号逻辑延伸，用以获取完整的角度值信号区间，首先确定单对极角度值与多对极角度值的缺失位置，然后令角度值从缺失处开始生长，直至遇到下个角度值缺失时停止生长，依据当前磁电编码器角度值存在缺失的特点对角度值进行信号逻辑延伸，以获取完整的角度值信号范围；

步骤三：精分滤波角度

在得到有域角磁电编码器的单对极角度值与多对极角度值后，为了确定单对极角度值对应的多对极角度值的极数，采用主动适应多窗口滤波角度精分方法对编码器的角度区间进行划分，该方法的主动适应多窗口如公式(1)所示

其中θ_w为窗口角度值，X为多对极角度值；

首先将单对极角度值与多对极角度值进行信号逻辑延伸，然后将单对极角度值映射在512个区间内，根据式(1)建立主动适应多窗口，建立上窗口、当前窗口、下窗口的多对极角度极数与512个单对极区间角度值间的一一对应关系并制成表格，通过单对极角度值的高9位查找该表格，得到当前角度值的上窗口极数、当前窗口极数与下窗口极数，在获得上窗口、当前窗口、下窗口对应的多对极角度值的极数后进行逻辑判断；

如果上窗口的多对极角度极数大于当前窗口的多对极角度极数，并且多对极角度值位于第一象限(0-16384)内，则最终的多对极极数加上1；

如果当前窗口的多对极角度极数大于下窗口的多对极角度极数，并且多对极角度值位于第四象限(49152-65536)内，则最终的多对极角度极数减去1；

最终细分后的磁电编码器角度值如式(2)所示

α＝65535×P (2)

其中α为磁电编码器角度值，P为多对极的极数；

利用精确的上窗口极数、下窗口极数可以通过查表函数对当前多对极角度值的极数进行精确判断，其中每个窗口对应的极数如式(3)所示：

其中check(θ)为查表函数，θ∈[0，2⁹]；

根据上述可得电机的旋转角度如式(4)所示

θ＝(f_级数-1)×65535+X (4)

其中θ为电机轴旋转角度。