一種用于無刷直流電機(jī)的位置傳感器制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)提供一種用于無刷直流電機(jī)的位置傳感器，其包括鄰近而設(shè)的定子部分以及轉(zhuǎn)子部分，其中，所述定子部分，固定設(shè)置在所述無刷直流電機(jī)中，其包括激勵(lì)源、激勵(lì)線圈以及同心分布的M個(gè)定子感應(yīng)線圈，M為定子相數(shù)；所述轉(zhuǎn)子部分，包括與所述無刷直流電機(jī)中的轉(zhuǎn)軸相固定的轉(zhuǎn)子印刷電路板，其上設(shè)置有轉(zhuǎn)子感應(yīng)線圈；所述M個(gè)定子感應(yīng)線圈以及所述轉(zhuǎn)子感應(yīng)線圈共軸，且均沿圓周方向均勻分布有N個(gè)凸出扇葉，N為所述無刷直流電機(jī)的永磁體轉(zhuǎn)子極對數(shù)，每個(gè)所述凸出扇葉的角度α為180/N度，所述M個(gè)定子感應(yīng)線圈相互之間在圓周方向上的空間分布夾角β為360/(N·M)度。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及一種位置傳感器，尤其涉及一種用于無刷直流電機(jī)的位置傳感器，主要解決電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的檢測，實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制電路的換相。技術(shù)背景 隨著各種行業(yè)對直流電機(jī)壽命和能效的要求不斷提高，現(xiàn)在無刷直流電機(jī)的應(yīng)用也就越來越廣泛，同時(shí)也對無刷直流電機(jī)的性能和成本提出了更加高的要求。無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置傳感器技術(shù)是其整個(gè)技術(shù)鏈條中的核心技術(shù)之一。采用不同的位置傳感器技術(shù)也就在一定程度上決定了電機(jī)的性能，現(xiàn)在無刷直流電機(jī)位置傳感器技術(shù)主要有如下幾種I.光電傳感器技術(shù)。光電傳感器由定子上的光電f禹合開關(guān)和轉(zhuǎn)子上的帶孔遮光板組成。利用紅外發(fā)光二極管作為光源，當(dāng)光通過遮光板的小孔打到光電耦合開關(guān)上時(shí)，光電耦合開關(guān)產(chǎn)生電脈沖信號(hào)，控制器利用該位置信號(hào)實(shí)現(xiàn)換相。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，安裝精度要求高。2.霍爾傳感器技術(shù)。將霍爾元件安裝在定子特征位置上，轉(zhuǎn)子上永磁體(或者是額外安裝的磁環(huán))經(jīng)過霍爾元件時(shí)，霍爾元件輸出高低電平信號(hào)。控制器利用該信號(hào)完成換相。缺點(diǎn)是加工工藝復(fù)雜，元器件易碎，產(chǎn)品耐振性差，對使用環(huán)境的溫度有一定的限制。3.電磁傳感器技術(shù)。由鑲嵌有高頻導(dǎo)磁材料的鋁合金圓盤轉(zhuǎn)子和帶有主副開口變壓器的定子組成。當(dāng)鋁合金圓盤上的高頻導(dǎo)磁區(qū)轉(zhuǎn)到開口變壓器上時(shí)，形成閉合變壓器，在主繞組激勵(lì)下，副繞組產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。控制器利用感應(yīng)電動(dòng)勢確定電機(jī)轉(zhuǎn)子位置實(shí)現(xiàn)換相。缺點(diǎn)制造工藝復(fù)雜，安裝難度高，體積和重量增加。4.無位置傳感器技術(shù)。利用電機(jī)定子上三相線圈在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢確定電機(jī)的位置。在啟動(dòng)階段，因?yàn)殡姍C(jī)沒有旋轉(zhuǎn)，反電動(dòng)勢電壓很低無法被檢測，所以一般采用定位、強(qiáng)制啟動(dòng)、同步、正常運(yùn)行的幾個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)電機(jī)的工作。缺點(diǎn)啟動(dòng)成功率受外部負(fù)載變化的影響很大，啟動(dòng)電流波動(dòng)大，對瞬間的堵轉(zhuǎn)或者轉(zhuǎn)速變化適應(yīng)能力差，自恢復(fù)時(shí)間長。因此，亟待一種能夠克服上述現(xiàn)有技術(shù)缺陷的位置傳感器。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了克服上述技術(shù)缺陷，本技術(shù)的目的在于提供一種通過激勵(lì)、感應(yīng)的方式檢測電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的位置傳感器。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)的第一方面提供一種用于無刷直流電機(jī)的位置傳感器，其包括鄰近而設(shè)的定子部分以及轉(zhuǎn)子部分，其中，所述定子部分，固定設(shè)置在所述無刷直流電機(jī)中，其包括激勵(lì)源、激勵(lì)線圈以及同心分布的M個(gè)定子感應(yīng)線圈，M為定子相數(shù)；所述轉(zhuǎn)子部分，包括與所述無刷直流電機(jī)中的轉(zhuǎn)軸相固定的轉(zhuǎn)子印刷電路板，其上設(shè)置有轉(zhuǎn)子感應(yīng)線圈；所述M個(gè)定子感應(yīng)線圈以及所述轉(zhuǎn)子感應(yīng)線圈共軸，且各感應(yīng)線圈均沿圓周方向均勻分布有N個(gè)凸出扇葉，N為所述無刷直流電機(jī)的永磁體轉(zhuǎn)子極對數(shù)，每個(gè)所述凸出扇葉的角度α為180/Ν度，所述M個(gè)定子感應(yīng)線圈相互之間在圓周方向上的空間分布夾角β為 360/(N-M)度。優(yōu)選地，在本技術(shù)中，所述定子部分被整合于所述無刷直流電機(jī)的控制器印刷電路板中。優(yōu)選地，在本技術(shù)中，所述激勵(lì)線圈包裹所述M個(gè)定子感應(yīng)線圈。優(yōu)選地，在本技術(shù)中，所述激勵(lì)線圈與所述M個(gè)定子感應(yīng)線圈同軸。·優(yōu)選地，在本技術(shù)中，所述M為3，N為4。本技術(shù)的第二方面提供一種無刷直流電機(jī)，具有如前所述的位置傳感器，其中，所述定子部分被整合于所述無刷直流電機(jī)的控制器印刷電路板中。基于上述設(shè)置，本技術(shù)在轉(zhuǎn)子上裝有感應(yīng)線圈，在定子上裝有激勵(lì)線圈和以及感應(yīng)線圈。激勵(lì)線圈發(fā)出高頻激勵(lì)信號(hào)，轉(zhuǎn)子上的感應(yīng)線圈會(huì)因?yàn)槭艿降募?lì)產(chǎn)生交變電流，感應(yīng)線圈上的交變電流產(chǎn)生交變磁場，該交變磁場又會(huì)激勵(lì)定子上的感應(yīng)線圈產(chǎn)生交變的反電動(dòng)勢信號(hào)。由于轉(zhuǎn)子在不同的位置上，對于定子的感應(yīng)線圈激勵(lì)的強(qiáng)度不一樣，那么在感應(yīng)線圈上產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢幅值也是不一樣的。由此，通過比較感應(yīng)線圈上的感應(yīng)電動(dòng)勢幅值，就可以確定電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置。將交變的高頻感應(yīng)電動(dòng)勢信號(hào)進(jìn)行放大、濾波、整流、均值化的方式得到幅值信號(hào)，通過比較器或者AD信號(hào)采樣得到三相幅值信息，得到轉(zhuǎn)子的位置后，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的換相由此，本技術(shù)采用電磁感應(yīng)原理，通過激勵(lì)，感應(yīng)的方式檢測轉(zhuǎn)子的位置，其具備如下優(yōu)點(diǎn)1.可靠性高；2.成本低；3.結(jié)構(gòu)簡單；4.安裝方便；5.壽命長；6.體積小，重量輕；7.不影響電機(jī)電氣性能。附圖說明圖I為本技術(shù)一優(yōu)選實(shí)施例所提供的傳感器轉(zhuǎn)子部分的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本技術(shù)一優(yōu)選實(shí)施例所提供的傳感器定子部分的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本技術(shù)一優(yōu)選實(shí)施例所提供的無刷直流電機(jī)的軸向爆炸圖；圖4為本技術(shù)一優(yōu)選實(shí)施例所提供的無刷直流電機(jī)的總裝圖；圖5為本技術(shù)一優(yōu)選實(shí)施例所提供的無刷直流電機(jī)的原理圖；圖6示出了感應(yīng)電動(dòng)勢的處理流程圖；圖7示出了幅值信息在電角度坐標(biāo)軸與機(jī)械坐標(biāo)軸中的對照圖。具體實(shí)施方式以下將結(jié)合具體實(shí)施例以及附圖進(jìn)一步闡述本技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)。以下所揭示的優(yōu)選實(shí)施例，均以永磁體轉(zhuǎn)子極對數(shù)M為4對，定子相數(shù)N為3為例予以說明。請參見圖1，圖2，分別示出本技術(shù)一優(yōu)選實(shí)施例所提供的位置傳感器100的轉(zhuǎn)子部分10以及定子部分20。轉(zhuǎn)子部分10由轉(zhuǎn)子印刷電路板11以及轉(zhuǎn)子感應(yīng)線圈IRl組成。該轉(zhuǎn)子印刷電路板11具有一中心孔12，用于與無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸(未示出)相固定連接。轉(zhuǎn)子感應(yīng)線圈IRl圍繞該中心孔12而設(shè)，且沿圓周方向上均勻設(shè)置有4個(gè)凸出扇葉。根據(jù)α=180/Ν可知，每個(gè)凸出扇葉的角度α為45度，且相鄰的兩個(gè)凸出扇葉之間的夾角也為45度。定子部分20包括激勵(lì)源21、激勵(lì)線圈A以及同心分布的3個(gè)定子感應(yīng)線圈IS1、IS2、IS3。這3個(gè)定子感應(yīng)線圈IS1-IS3與轉(zhuǎn)子感應(yīng)線圈IRl相同，也分別沿圓周方向上均勻設(shè)置有4個(gè)凸出扇葉。同樣，根據(jù)α=180/Ν可知，這3個(gè)定子感應(yīng)線圈IS1-IS3中的每個(gè)凸出扇葉的角度α為45度，且每個(gè)線圈中相鄰的兩個(gè)凸出扇葉之間的夾角也為45度。另外，根據(jù)β=360/(Ν·Μ)可知，這3個(gè)定子感應(yīng)線圈IS1-IS3相互之間在圓周方向上的空間分布夾角為30度，即如圖2所示，線圈ISl順時(shí)針旋轉(zhuǎn)30度到達(dá)線圈IS2的位置，再順 時(shí)針旋轉(zhuǎn)30度則到達(dá)線圈I S3的位置。在該定子部分20中，激勵(lì)線圈A設(shè)置在3個(gè)定子感應(yīng)線圈IS1-IS3的外側(cè)且與它們同心，且與激勵(lì)源21相連接。請參見圖3、圖4，分別示出本技術(shù)另一優(yōu)選實(shí)施例所提供的無刷直流電機(jī)30。如圖3所示，從左至右依次為控制器印刷電路板31、安裝有位置傳感器轉(zhuǎn)子部分10的轉(zhuǎn)軸32、定子電樞及繞組33、安裝有永磁體轉(zhuǎn)子34的轉(zhuǎn)子外殼35。其中，控制器印刷電路板31具有一中心通孔36，其允許轉(zhuǎn)軸32穿過其中，位置傳感器的定子部分20則圍繞該中心通孔36鋪設(shè)在該控制器印刷電路板31上。控制器印刷電路板31與傳感器轉(zhuǎn)子部分10，即轉(zhuǎn)子印刷電路板11相鄰且同軸而設(shè)。這就使得定子部分20中的3個(gè)定子感應(yīng)線圈IS1-IS3與轉(zhuǎn)子感應(yīng)線圈IRl共軸。在本優(yōu)選實(shí)施例中，感應(yīng)線圈IR1、ISU IS2、IS3均為印刷電路板上的銅膜布線。由此可見，該優(yōu)選實(shí)施例所提供的傳感器結(jié)構(gòu)簡單，體積小、重量輕，便于安裝在現(xiàn)有的無刷直流電機(jī)當(dāng)中，而且不會(huì)對電機(jī)的電氣性能產(chǎn)生影響，并且可靠性高。基于上述位置傳感器以及無刷直流電機(jī)的設(shè)置，以下將結(jié)合圖5-7介紹該優(yōu)選實(shí)施例的工作情況。本技術(shù)的架構(gòu)如圖5所示，位置傳感器中定子部分20的激勵(lì)線圈A發(fā)出頻率為4. 3MHz本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于無刷直流電機(jī)的位置傳感器，其特征在于，包括鄰近而設(shè)的定子部分以及轉(zhuǎn)子部分，其中，所述定子部分，固定設(shè)置在所述無刷直流電機(jī)中，其包括激勵(lì)源、激勵(lì)線圈以及同心分布的M個(gè)定子感應(yīng)線圈，M為定子相數(shù)；所述轉(zhuǎn)子部分，包括轉(zhuǎn)子印刷電路板，與所述無刷直流電機(jī)中的轉(zhuǎn)軸相固定，其上設(shè)置有轉(zhuǎn)子感應(yīng)線圈；所述M個(gè)定子感應(yīng)線圈以及所述轉(zhuǎn)子感應(yīng)線圈共軸，且各感應(yīng)線圈均沿圓周方向均勻分布有N個(gè)凸出扇葉，N為所述無刷直流電機(jī)的永磁體轉(zhuǎn)子極對數(shù)，每個(gè)所述凸出扇葉的角度α為180/N度，所述M個(gè)定子感應(yīng)線圈相互之間在圓周方向上的空間分布夾角β為360/(N·M)度。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：毛文龍，于偉，潘瀅，
申請(專利權(quán))人：上海海拉電子有限公司，
類型：實(shí)用新型
國別省市：