[实用新型]一种交流无刷永磁同步电机转子位置检测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种交流无刷永磁同步电机转子位置检测装置，特别是应用于汽车转向助力电机上的一种位置检测装置。

背景技术

随着汽车助力转向需求日益增加和社会对节能环保的要求越来越高，汽车助力转向的发展趋势是电机，因为用电机控制助力转向不像液压那样，时刻都需要损耗能量来保持液压泵内液压油的压力，从而减少能量的持续消耗。电机控制助力转向可以在有助力需求的时候启动电机，没有助力需求的时候，不启动电机，这样无形中就节省了能源。

电机作为助力转向系统的动力源，种类有很多：直流有刷，直流无刷永磁同步；交流无刷永磁同步电机；在这三类电机中，后两种由于不需要电刷，所以免维护性能好，故障率低；在后两种中，从扭矩平滑性角度来讲，交流无刷永磁同步电机占据绝对的优势。在使用交流无刷永磁同步电机时，需要转子位置的判定比较精确。

当前测量转子位置的传感器有：光电式；旋转变压器式；霍尔式；其中光电式和旋转变压器式都可以做的精度很高，但是产品的价格会很贵，尤其在汽车助力转向领域，需求量大，成本低的特点，利用前两种传感器几乎是不允许的。目前国内利用霍尔传感器测量转子位置的话，只能做到最小60°的精度，这个精度对于控制直流无刷永磁同步电机来说，还是可以的，但是对于控制交流无刷永磁同步电机，那是远远不够的。

本实用新型是基于当前现状，利用霍尔传感器和测量磁盘的重新分区组合，来达到低成本，相对高精度的目的。

实用新型内容

本实用新型的目的是，针对现有在直流无刷永磁同步电机上所用的位置传感器的特点，和应用到交流无刷永磁同步电机上精度不足的现状，提供一种新型的适用于交流无刷永磁同步电机转子位置检测装置，以降低交流无刷永磁同步电机位置检测的成本。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种交流无刷永磁同步电机转子位置检测装置，包括电机、与电机连接的电子控制中心、磁极检测磁盘和磁极检测电路板，所述磁极检测磁盘与电机的输出轴同步，并由电机转子驱动，磁极检测电路板与所述磁极检测磁盘的旋转平面平行，所述磁极检测电路板上设置有霍尔传感器，霍尔传感器的电信号传送到电子控制中心，霍尔传感器的位置与磁极检测磁盘的旋转圆周相对应；

霍尔传感器包括五个独立的霍尔传感单元（这五个独立的霍尔单元不限于五个独立的霍尔器件，因为有些霍尔器件是将多个霍尔单元集成到一起）；按照功能和译码原理将五个单元可以分为两组：第一组，是内圆部分，三个霍尔单元Ha、Hb、Hc，这三个单元反馈的是转子位置绝对位置的信息，三个单元总共组合出六个状态，每个状态对应60°的分区；第二组，位于外圆环，两个霍尔单元Q1、Q2，这两个单元反馈的利用自身信号相位偏差90°来达到判断旋转反向，并且进行增量式译码的功能，将第一组的60°分区又进行了8等分，这样讲精度扩展到7.5°。

本装置将绝对值式编码和增量式编码结合起来使用，兼顾了在启动时的转子绝对位置的检测，和在转子旋转之后的高精度位置信号的需求，而且减少了元件的使用量，并显著的降低了转子位置传感器的成本。 

附图说明

下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1是交流无刷永磁同步电机转子位置检测装置的电机控制子系统的结构图；

图2是检测磁盘磁极位置拓扑图；

图3是电机位置传感器信号图。

具体实施方式

如图1所示，交流无刷永磁同步电机转子位置检测装置，包括电机3、与电机3连接的电子控制中心1、磁极检测磁盘5和磁极检测电路板6，所述磁极检测磁盘5与电机3的输出轴4同步，并由电机转子驱动，磁极检测电路板6与所述磁极检测磁盘5的旋转平面平行，所述磁极检测电路板6上设置有霍尔传感器，霍尔传感器的电信号7传送到电子控制中心，霍尔传感器的位置与磁极检测磁盘的旋转圆周相对应。

如图2，将检测磁盘的磁极分区划分为两大部分，一部分是内圆部分，包括两个磁极（N、S），在对应的磁极检测电路板上分别放置三个霍尔传感器（Ha、Hb、Hc），这三个霍尔传感器的夹角为120°电角度，外圆环为第二个磁极分区，在对应的磁极检测电路板上放置两个霍尔传感器（Q1、Q2），在360°电角度上总共有24个相互交替的磁极；本图示只是此种实用新型的一种实例，用以更加具体的阐述本实用新型的原理，但是并不局限于内环和外环的现有布局，如果颠倒布局也算是此实用新型的原理范畴；