[发明专利]一种抗干扰无接触式的电机转子速度检测装置及方法

权利要求书

1.一种抗干扰无接触式的电机转子速度检测装置，其特征在于：包括环形永磁体(1)、外壳a(2)、螺钉a(3)、外壳b(4)、检测装置(5)、螺钉b(6)、电机主轴(7)、电机法兰盘(8)、电机(9)；

其中所述检测装置(5)，包括伸缩弹簧(5-1)、滑动板(5-2)、固定板(5-3)、感应线圈a(5-4)、感应线圈b(5-5)、磁场发生器a(5-6)、支撑板(5-7)、滑轨(5-8)、抗干扰伸缩隔磁套筒(5-9)、伸缩支架(5-10)、磁场发生器b(5-2-1)、滑动支架(5-2-2)、霍尔元件(5-3-1)、单片机(5-3-2)；

其中所述环形永磁体(1)与电机主轴(7)胶接；外壳a(2)与电机法兰盘(8)螺钉连接；外壳b(4)与检测装置(5)胶接为一个整体后与外壳a(2)螺钉连接；伸缩弹簧(5-1)前端与滑动板(5-2)焊接，伸缩弹簧(5-1)后端与固定板(5-3)焊接；感应线圈a(5-4)与滑动板(5-2)前端面胶接，感应线圈b(5-5)与滑动板(5-2)前端面胶接，感应线圈a(5-4)与感应线圈b(5-5)通过导线串联为一个整体；磁场发生器a(5-6)与支撑板(5-7)胶接；抗干扰伸缩隔磁套筒(5-9)前端与滑动板(5-2)螺钉连接，抗干扰伸缩隔磁套筒(5-9)后端与固定板(5-3)螺钉连接；伸缩支架(5-10)前端与滑动板(5-2)螺纹连接，伸缩支架(5-10)后端与固定板(5-3)螺纹连接；磁场发生器b(5-2-1)与滑动板(5-2)胶接；霍尔元件(5-3-1)与固定板(5-3)锡焊焊接，单片机(5-3-2)与固定板(5-3)锡焊焊接；

电机主轴(7)旋转，带动环形永磁体(1)旋转，感应线圈a(5-4)产生感应电流并通过导线使得感应线圈b(5-5)产生同样的感应电流，感应线圈b(5-5)在感应电流的作用下再次产生感应磁场并与磁场发生器a(5-6)之间形成电磁斥力，推动滑动板(5-2)移动，使得霍尔元件(5-3-1)接收到磁场发生器b(5-2-1)产生的磁场信号发生变化。

2.一种抗干扰无接触式的电机转子速度检测方法，其特征在于：所述方法的具体实施过程为：

步骤一：电机通电，电机转子旋转，胶接在电机转子上的环形永磁体在电机转子的带动下随之旋转，并产生激励磁场；感应线圈a在环形永磁体的激励磁场的激励下产生感应电流，并通过导线将感应电流传输给与感应线圈a串联的感应线圈b，使得感应线圈b产生感应磁场；通过调节感应线圈的绕线方式使得感应线圈b产生的感应磁场的N极与胶接在支撑板上的磁场发生器a产生的固定磁场的N极相对应，并形成电磁斥力，滑动板在电磁斥力的作用下会发生位移；胶接在滑动板上的磁场发生器b持续产生固定强度磁场，锡焊焊接在固定板上的霍尔元件接收磁场发生器b的磁场信号；电机转子转速不同时，感应线圈a产生感应电流强弱不同，感应线圈b产生的感应磁场强度也不同，与磁场发生器a之间的电磁斥力也不同，导致滑动板的位移大小不同，此时霍尔元件接收到的磁场发生器b的磁场信号的强度将会发生变化，电机转子转速越快，滑动板位移越大，滑动板与固定板之间距离越近，霍尔元件接收到的磁场信号越强；电机转子转速越慢，滑动板位移越小，滑动板与固定板之间距离越远，霍尔元件接收到的磁场信号越弱；

步骤二：在电机控制系统中，调节电机以不同转速进行运转，当电机转子以V₀的速度旋转时，记录下此时霍尔元件检测到的磁场强度并经过A/D转换器后将其数值记为B₀；

改变电机转子的旋转速度，记为V₁，此时感应线圈b与磁场发生器a之间的电磁斥力会发生变化，滑动板和固定板间的距离会发生变化，霍尔元件检测到的磁场强度随之发生变化，记录下此时霍尔元件检测到的磁场强度并经过A/D转换器后将其数值记为B₁；按上述方法记录下电机转子在正常工作转速区间[V₀，V_rate]所对应的磁场强度[B₀，B_rate]，并将两项数据值制成B-V数据表格；

步骤三：在实际工作中，当霍尔元件输出的磁场强度值为B_K时，若B_K值为B-V数据表格中存在的数值时，在B-V数据表格中直接查找与磁场强度B_K对应的电机转速的数值V_K；

若B_K值为B-V数据表格中不存在的数值时，则采用插值拟合公式进行数据插值，其公式为：

式中，V_K为所求的电机转速；B_K为霍尔元件输出的磁场强度值；B_i+1为B-V数据表格中存在的数值，且是距离B_K最近的大于B_K的数值；V_i+1为在B-V数据表中B_i+1对应的电机转速数值；B_i为B-V数据表格中存在的数值，且是距离B_K最近的小于B_K的数值；V_i为B-V数据表中B_i对应的电机转速数值；依据此公式得到此时的电机转子的实际转速。