[发明专利]一种电机位置反馈装置及其信号处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机的技术领域，具体是涉及一种电机位置反馈装置及其信号处理方法。

背景技术

电机作为动力装置，不仅反应快速，且动力输出平稳，易于控制；同时，电机的能源消耗更加清洁，因此，受到各行各业的青睐。

近年来，轴向磁场永磁电机发展较快，尤其是无铁芯的永磁同步电机，这种电机为盘式结构，轴向尺寸较短，并且这种电机不具有凸极特性或具有微弱的凸极特性，因此在对这种无铁芯的永磁同步电机很难采用无传感器的控制方法。传统的，在电机的出轴的末端上加装编码器，如绝对值Hiperface编码器、数字增量式编码器或旋转变压器。但是，在加装编码器后，会造成轴向尺寸的变大，导致结构的不紧凑，增加了电机的成本，而且还需在电机控制前进行零位角的标定，对电机的使用均造成了影响，不利于这种无铁芯的永磁电机的发展。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现旨在提供一种电机位置反馈装置及其信号处理方法，以在定子线圈或处于磁钢磁场范围内的PCB板上的两个模拟量霍尔传感器，并且两者的电相位在空间上呈相差90°设置，通过感知定子线圈的磁场强度，分别感应到电机位置反馈装置及其信号处理方法及其信号处理方法相绕组磁场在空间上的正弦值和余弦值，后将得到的正弦值和余弦值经过幅值控制、偏差调整、相位调整和加直流偏置四个过程的信号调理后，得到正切值，并求得反正切值，从而得到转子的角度，获得位置信号，避免了加装编码器带来的尺寸变大，结构不紧凑的问题；同时霍尔传感器成本低，更利于生产制造；并且，电机的绕组零位传感器安装时已经确定，无需后期标定绕组零位，使用更加方便，还避免了机械性传动带来的鲁棒性差的问题，延长了电机的使用寿命。

具体技术方案如下：

一种电机位置反馈装置，具有这样的特征，包括：两模拟量霍尔传感器，两模拟量霍尔传感器的电相位在空间上呈相差90°设置，并且两模拟量霍尔传感器设置于定子线圈中，或两模拟量霍尔传感器设置于处于电机的磁钢磁场范围内的PCB板上。

上述的一种电机位置反馈装置，其中，定子线圈为PCB工艺制作的线圈，或定子线圈为绕线工艺制作的线圈。

上述的一种电机位置反馈装置，其中，两模拟量霍尔传感器贴于PCB工艺制作的定子线圈。

上述的一种电机位置反馈装置，其中，两模拟量霍尔传感器埋入绕线工艺制作的定子线圈。

一种信号处理方法，具有这样的特征，包括上述的电机位置反馈装置，分为以下步骤：

步骤一，两模拟量霍尔传感器分别感应A相绕组磁场在空间上的正弦值Vsin和余弦值Vcos；

步骤二，对正弦值Vsin和余弦值Vcos值进行信号调理；

步骤三，计算正切值(Vsin/Vcos)，并计算反正切值，输出位置信号。

上述的一种信号处理方法，其中，信号调理包括幅值控制过程、偏差调整过程、相位调整过程以及加直流偏置过程四个部分，且按完成的先后顺序依次为幅值控制过程、偏差调整过程、相位调整过程和加直流偏置过程。

上述的一种信号处理方法，其中，幅值控制过程为采用运算放大电路，并通过调整运算放大电路的参数，结合在相位调制过程中对信号幅值的影响，使对应的交流信号振幅最高峰值输出接近1Vpp。

上述的一种信号处理方法，其中，偏差调整过程包括正向偏差调整和负向偏差调整，偏差调整可采用加法电路或减法电路进行调整。

上述的一种信号处理方法，其中，相位调整过程通过采用移相电路来对交流信号进行相位角的超前或滞后调整。

上述的一种信号处理方法，其中，加直流偏置过程为采用加法电路，对Vsin和Vcos加直流偏置电压，如2.5V的直流偏置电压。

上述技术方案的积极效果是：1、在电机的定子线圈中或处于电机的磁钢磁场范围内的PCB板上设置两模拟量霍尔传感器，并将两模拟量霍尔传感器的电相位在空间上呈相差90°设置，通过检测到的信号，得到转子的位置信息，方法简单，空间更小，结构更紧凑；2、只需设置两模拟量霍尔传感器，成本更低，更利于生产制造，更符合企业流水线式的大批量生产；3、电机的绕组零位在两传感器安装时已经确定，后期无需进行绕组零位的标定，使用更加方便；4、通过传感器产生信号，排除了机械式的传动，鲁棒性更好，延长了电机的使用寿命；5、转子的位置信息在确定之前对信号进行了信号调理，结果更准确，精度更高。

附图说明

图1为本发明的一种电机位置反馈装置的实施例的结构图；