全文摘要
本申请公开了一种永磁电机的转子位置检测装置，包括：构成永磁电机的永磁体、转子铁芯和定子铁芯，永磁体位于转子铁芯和定子铁芯之间，永磁体与转子铁芯相接；PCB板，固定在定子铁芯上；霍尔位置传感器，固定在PCB板上面向永磁体，且与永磁体之间预留一定的空间；其中，霍尔位置传感器包括第一霍尔位置传感器和第二霍尔位置传感器，第一霍尔位置传感器的轴线和第二霍尔位置传感器的轴线之间的电气角度为90°。本实用新型采用两个相差90°电气角度的霍尔位置传感器来获取霍尔位置信号，减少了一个霍尔位置传感器以及外围器件，降低了硬件复杂度和成本；由于器件的减少，减少了电路的功耗。
主设计要求
1.一种永磁电机的转子位置检测装置，其特征在于，包括：构成永磁电机的永磁体、转子铁芯和定子铁芯，永磁体位于转子铁芯和定子铁芯之间，永磁体与转子铁芯相接；PCB板，固定在定子铁芯上；霍尔位置传感器，固定在所述PCB板上面向所述永磁体，且与永磁体之间预留一定的空间；其中，所述霍尔位置传感器包括第一霍尔位置传感器和第二霍尔位置传感器，所述第一霍尔位置传感器的轴线和第二霍尔位置传感器的轴线之间的电气角度为90°。
设计方案
1.一种永磁电机的转子位置检测装置，其特征在于，包括：
构成永磁电机的永磁体、转子铁芯和定子铁芯，永磁体位于转子铁芯和定子铁芯之间，永磁体与转子铁芯相接；
PCB板，固定在定子铁芯上；
霍尔位置传感器，固定在所述PCB板上面向所述永磁体，且与永磁体之间预留一定的空间；
其中，所述霍尔位置传感器包括第一霍尔位置传感器和第二霍尔位置传感器，所述第一霍尔位置传感器的轴线和第二霍尔位置传感器的轴线之间的电气角度为90°。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述霍尔位置传感器的轴线与永磁体的表面之间的夹角为90°。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一霍尔位置传感器的轴线和第二霍尔位置传感器的轴线之间的机械角度为180°\/p，其中，p为永磁电机的电极对数。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述霍尔位置传感器的信号线以及电源线与PCB板上的信号处理电路电连接。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述转子铁芯位于定子铁芯的内侧，永磁体与转子铁芯的外周相接；或者，所述定子铁芯位于转子铁芯的内侧，永磁体与转子铁芯的内壁相接。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述霍尔位置传感器为锁存型的单极性或双极性霍尔位置传感器。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一霍尔位置传感器与第一相绕组的轴线对齐时，所述信号处理电路输出第一霍尔位置信号和第二霍尔位置信号。
8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一霍尔位置传感器与第一相绕组的轴线未对齐时，所述信号处理电路对第一霍尔位置信号和第二霍尔位置信号进行离线补偿，并输出补偿后的第一霍尔位置信号和第二霍尔位置信号。
9.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述PCB板通过固定槽固定在定子铁芯上。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及电机控制技术领域，特别涉及一种永磁电机的转子位置检测装置。
背景技术
永磁电机由于具有制作成本低以及工艺可靠的特点，已经成为目前工业自动化及家电、汽车等行业的主要驱动电机之一。但是，无论是永磁无刷直流电机还是永磁同步电机，其都需要一个位置检测装置为驱动器提供转子位置信号，因而位置检测装置的准确性和可靠性成为了系统可靠性的关键。
在不考虑成本或需要极高精度的精密驱动场合，常常采用旋转变压器和正交编码器作为位置检测装置，但是这些传感器的成本高。而低成本应用领域中常常采用霍尔位置传感器作为位置检测元件。
霍尔位置传感器包括霍尔元件(把位置信号转化为模拟信号输出)、霍尔IC(把位置信号转化为不同电平的数字逻辑信号输出)。
永磁电机系统中，一般采用三个霍尔位置传感器，且霍尔位置传感器在放置位置上相差120°电气角度，所得到的三相霍尔位置信号为时序上各差120°的电信号；然后控制器通过得到的霍尔位置信号进行角度计算和电机控制。
在一些实际应用中，我们发现霍尔位置传感器会出现性能不稳定或损坏的情况，原因包括环境过高，静电伤害，雷击浪涌损伤等。
发明内容
鉴于上述问题，本实用新型的目的在于提供一种永磁电机的转子位置检测装置，采用两个相差90°电气角度的霍尔位置传感器来获取霍尔位置信号，并根据霍尔位置信号进行转子位子的检测，降低成本以及霍尔位置传感器故障概率，解决电路板空间有限时霍尔位置传感器布局困难的问题。
根据本实用新型的第一方面，提供一种永磁电机的转子位置检测装置，包括：
构成永磁电机的永磁体、转子铁芯和定子铁芯，永磁体位于转子铁芯和定子铁芯之间，永磁体与转子铁芯相接；
PCB板，固定在定子铁芯表面上；
霍尔位置传感器，固定在所述PCB板上面向所述永磁体，且与永磁体之间预留一定的空间；
其中，所述霍尔位置传感器包括第一霍尔位置传感器和第二霍尔位置传感器，所述第一霍尔位置传感器的轴线和第二霍尔位置传感器的轴线之间的电气角度为90°。
优选地，所述霍尔位置传感器的轴线与永磁体的表面之间的夹角为90°。
优选地，所述第一霍尔位置传感器的轴线和第二霍尔位置传感器的轴线之间的机械角度为180°\/p，其中，p为永磁电机的电极对数。
优选地，所述霍尔位置传感器的信号线以及电源线与PCB板上的信号处理电路电连接。
优选地，所述转子铁芯位于定子铁芯的内侧，永磁体与转子铁芯的外周相接；或者，所述定子铁芯位于转子铁芯的内侧，永磁体与转子铁芯的内壁相接。
优选地，所述霍尔位置传感器为锁存型的单极性或双极性霍尔位置传感器。
优选地，所述第一霍尔位置传感器与第一相绕组的轴线对齐时，所述信号处理电路输出第一霍尔位置信号和第二霍尔位置信号。
优选地，所述第一霍尔位置传感器与第一相绕组的轴线未对齐时，所述信号处理电路对第一霍尔位置信号和第二霍尔位置信号进行离线补偿，并输出补偿后的第一霍尔位置信号和第二霍尔位置信号。
优选地，所述PCB板通过固定槽固定在定子铁芯上。
本实用新型提供的永磁电机的转子位置检测装置，采用两个相差90°电气角度的霍尔位置传感器来获取霍尔位置信号，减少了一个霍尔位置传感器以及外围器件，降低了硬件复杂度和成本；由于器件的减少，减少了电路的功耗。
进一步地，霍尔器件可以与电机反电动势的任意角度对齐，为PCB板的布线提供便利。
附图说明
通过以下参照附图对本实用新型实施例的描述，本实用新型的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1示出了本实用新型第一实施例提供的永磁电机的转子位置检测装置的局部剖视结构示意图；
图2示出了本实用新型实施例提供的霍尔位置传感器在PCB板上的安装位置示意图；
图3示出了本实用新型实施例提供的霍尔位置传感器的轴视安装位置示意图；
图4为本实用新型实施例提供的简化后的霍尔位置传感器的轴视安装位置示意图；
图5为本实用新型实施例提供的两相霍尔位置信号与三相反电动势的相位关系示意图；
图6为本实用新型实施例提供的简化后的两相霍尔位置信号与三相反电动势的相位关系示意图；
图7为本实用新型第二实施例提供的永磁电机的转子位置检测装置的局部剖视结构示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更详细地描述本实用新型的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。
第一实施例
参见图1-图6，本永磁电机的转子位置检测装置，包括构成永磁电机的永磁体1、转子铁芯2和定子铁芯3，永磁体1位于转子铁芯2和定子铁芯3之间，永磁体1与转子铁芯2相接；PCB板4，固定在定子铁芯3表面上；霍尔位置传感器5，固定在所述PCB板4上面向所述永磁体1，且与永磁体1之间预留一定的空间。该空间的大小由霍尔位置传感器5的信号强度以及实际工作中的安全距离决定。
在本实施例中，永磁电机为内转子永磁电机，但并不限于此。其中，转子铁芯2位于定子铁芯3的内侧，永磁体1与转子铁芯2的外周相接。
霍尔位置传感器5的检测面朝向永磁体1，并且与永磁体1的表面正对。即霍尔位置传感器的轴线与永磁体的表面之间的夹角为90°。霍尔位置传感器5的背面，也就是检测面的另一面，直接贴附在PCB板4上。
PCB板4通过固定槽41固定在定子铁芯3表面上。
霍尔位置传感器5的信号线及电源线与PCB板4上的信号处理电路电42(图中未示出)连接。信号处理电路42主要包括信号跟随与放大电路及保护电路。本实施例中的霍尔位置传感器5可采用锁存型的单极性或双极性霍尔位置信号传感器，采集到的位置信号通过PCB板4上的信号处理电路42进行放大和稳相，具体信号强度与大小应该与所用控制器匹配。
霍尔位置传感器5通过PCB板4进行供电，PCB板4由外接电源进行供电。当永磁体1产生的端部漏磁场发生变化时，霍尔位置传感器5能够及时感知相应变化，并产生位置信号。该位置信号被位于PCB板4上的信号处理电路进行放大和稳相，进而提供给控制器进行相关处理操作。
如图2所示，霍尔位置传感器5包括第一霍尔位置传感器51和第二霍尔位置传感器52，第一霍尔位置传感器51和52贴附在PCB板4上，第一霍尔位置传感器51的轴线和第二霍尔位置传感器52的轴线之间的机械角度为180°\/p，其中，p为永磁电机的电极对数。以电极对数p＝8为例，第一霍尔位置传感器51与第二霍尔位置传感器52相差的机械角度为22.5°。
第一霍尔位置传感器51与第一相绕组的轴线对齐时，所述信号处理电路输出第一霍尔位置信号HallA和第二霍尔位置信号HallB。
所述第一霍尔位置传感器51与第一相绕组的轴线未对齐时，所述信号处理电路42对第一霍尔位置信号和第二霍尔位置信号进行离线补偿，并输出补偿后的第一霍尔位置信号HallA和第二霍尔位置信号HallB。
霍尔位置传感器的轴视安装位置如图3所示，本图3以两相16极的永磁电机为例，图4中阴影填充的部分为线圈绕组6。
为了突出霍尔位置传感器5的安装位置，图3中省略了PCB板4。当第一霍尔位置传感器51的轴线与第一相绕组(即A相绕组)的轴线相对齐时，与第二霍尔位置传感器52的轴线相差90°电气角度。
所谓霍尔位置传感器的轴线就是霍尔位置传感器与轴心之间的连线(图中的点划线)，所谓对齐即指的是安装位置上两条线是否重合，图3为不重合，图4为重合。
90°电气角度对应的机械角度为360\/m\/p；其中，m为相数，p为电极对数，在本例中，m＝2，p＝8，故机械角度为22.5°。
永磁电机的转子位置检测装置在离线情况下(即控制器上电、电机不通电)，转动电机轴，获取两个霍尔位置信号与反电动势的角度关系。
所述第一霍尔位置传感器51与第一相绕组的轴线相差β，当β＞0时，所述第一霍尔位置传感器51与第一相绕组的轴线未对齐，离线情况下，测得电机沿正转时，反电动势和霍尔位置信号的时序图如图5所示。第一相霍尔位置信号HallA与U相反电动势过零点相差β放置，第二相霍尔位置信号HallB滞后第一相霍尔位置信号HallA90°。且记录的霍尔状态与反电动势的角度对应关系如表1所示。
当β＝0时，所述第一霍尔位置传感器51与第一相绕组的轴线对齐时，离线情况下，测得电机沿正转时，反电动势和霍尔位置信号的时序图如图6所示。第一相霍尔位置信号HallA与U相反电动势过零点对齐放置，第二相霍尔位置信号HallB滞后第一相霍尔位置信号HallA90°。且记录的霍尔状态与反电动势的角度对应关系如表2所示。
表1：
申请码:申请号:CN201920295771.6 申请日:2019-03-08 公开号:公开日:国家:CN 国家/省市:86(杭州) 授权编号:CN209659097U 授权时间:20191119 主分类号:H02K 11/215 专利分类号:H02K11/215 范畴分类:37A; 申请人:杭州士兰微电子股份有限公司 第一申请人:杭州士兰微电子股份有限公司 申请人地址:310012 浙江省杭州市黄姑山路4号 发明人:何原明;柳洲;徐晖;林建锋 第一发明人:何原明 当前权利人:杭州士兰微电子股份有限公司 代理人:蔡纯;岳丹丹 代理机构:11449 代理机构编号:北京成创同维知识产权代理有限公司 11449 优先权:关键词:当前状态:审核中 类型名称:外观设计
相关信息详情