一種開關磁阻電動機用霍爾角位置傳感器的製作方法

2023-11-01 05:09:17 1

專利名稱：一種開關磁阻電動機用霍爾角位置傳感器的製作方法
技術領域：
一種開關磁阻電動機用霍爾角位置傳感器技術領域[0001]本實用新型涉及霍爾角位置傳感器，尤其涉及一種開關磁阻電動機用霍爾角位置傳感器。
背景技術：
[0002]開關磁阻電機驅動系統是最近三十年隨著電力電子器件和現代控制理論的發展而得到迅速發展的一種新型驅動系統。開關磁阻電機驅動系統的結構極其簡單，同時又具有十分靈活的控制性能，應用潛力巨大。[0003]開關磁阻電機的各相磁路的磁阻隨轉子的角位置而變。為使其正常工作，必須在轉子轉到適當位置時開通或者關斷相應的相繞組的電流，以保證各相的電流與相應的轉子位置同步，並且在轉子轉動過程中始終正確切換各相。因此轉子的角位置檢測是一個非常重要的環節。檢測裝置還應提供轉速和轉向信息，使控制器能根據測到的速度採用合適的控制方式進行速度調節，實現轉速閉環控制。[0004]傳統的光電式傳感器，由若干個光電傳感元件和一個隨電機主軸一起旋轉的盤組成，具有接口電路簡單成本低廉的優點，是開關磁阻電機驅動系統常用的位置檢測器件。但是光電式傳感器也有非常明顯的缺點，比如不耐振動衝擊、工作溫度範圍小、對防護等級要求較高。[0005]傳統的開關磁阻電機用霍爾角位置傳感器，由傳感器板和磁環組成，磁環由永磁性材料構成，磁環上均勻地分布著若干個N、S極。磁環中每個NS極角度為θ，θ = 360° / P，式中，P為磁環中NS極份數。[0006]開關磁阻電機步距角為αρ，αρ = 360° /mZ,，式中m為電機相數&為電機轉子極數，開關磁阻電機用霍爾角位置傳感器需要若干個霍爾元件，霍爾元件間的角度關係為 dp+M^r，為電機轉子齒距角，θ^ = 360° /ZpM1為自然數。霍爾位置傳感器中，一般 Θ等於、。如果是18/12極的電機，4為12，那麼P也為12，也就是磁環需要分成M份磁塊，這樣磁環的製造成本大大增加，精度也難以保證。實用新型內容[0007]針對現有技術中存在的上述問題，本實用新型提供了一種開關磁阻電動機用霍爾角位置傳感器。[0008]本實用新型提供了一種開關磁阻電動機用霍爾角位置傳感器，包括傳感器板和磁環，傳感器板上設置有霍爾元件附、Ν2、N3和霍爾元件ΝΓ、N』、N3』，霍爾元件Nl、霍爾元件 N2和霍爾元件N3之間的角度差為CijM1X θ，霍爾元件附，、霍爾元件N2，和霍爾元件N3， 之間的角度差為CijM1X θ，霍爾元件m與霍爾元件ΝΓ之間的角度差為θ/4+Μ2Χ θ，霍爾元件Ν2與霍爾元件Ν2』之間的角度差為θ /4+Μ2Χ θ，霍爾元件Ν3與霍爾元件Ν3』之間的角度差為θ /4+Μ2Χ θ ;αρ = 360° /mZr, m為開關磁阻電動機相數，Zr為開關磁阻電動機轉子極數，θ = 360° /P = 2X360° / , P為磁環NS極份數諷、M2為自然數。[0009]在一個示例中，開關磁阻電動機為18/12極或8/6極的開關磁阻電動機。在一個示例中，Ml= 1, M2 = 0, P = 6, m = 3, Zr = 12。在一個示例中，傳感器板上還設置有電阻R1-R6、電容C1-C6以及異或門N4A-N4C ；霍爾元件m的第ι管腳接電源電壓，霍爾元件m的第3管腳接地，霍爾元件m的第2管腳接異或門N4A的一輸入端，電源電壓經電阻Rl接霍爾元件m的第2管腳，霍爾元件m的第2管腳經電容Cl接地；霍爾元件m』的第ι管腳接電源電壓，霍爾元件m』的第3管腳接地，霍爾元件Nl'的第2管腳接異或門N4A的另一輸入端，電源電壓經電阻R2接霍爾元件W』的第2管腳，霍爾元件m』的第2管腳經電容C2接地；霍爾元件N2的第1管腳接電源電壓，霍爾元件N2的第3管腳接地，霍爾元件N2的第2管腳接異或門N4B的一輸入端，電源電壓經電阻R3接霍爾元件N2的第2管腳，霍爾元件N2的第2管腳經電容C3接地；霍爾元件N2』的第1管腳接電源電壓，霍爾元件N2』的第3管腳接地，霍爾元件N2』的第2管腳接異或門N4B的另一輸入端，電源電壓經電阻R4接霍爾元件N2』的第2管腳，霍爾元件N2』的第2管腳經電容C4接地；霍爾元件N3的第1管腳接電源電壓，霍爾元件N3的第3管腳接地，霍爾元件N3的第2管腳接異或門N4C的一輸入端，電源電壓經電阻R5接霍爾元件N3的第2管腳，霍爾元件N3的第2管腳經電容C5接地；霍爾元件N3』的第1管腳接電源電壓，霍爾元件N3』的第3管腳接地，霍爾元件N3』的第2管腳接異或門N4C的另一輸入端，電源電壓經電阻R6接霍爾元件N3』的第2管腳，霍爾元件N3』的第2管腳經電容C6接地。在一個示例中，傳感器板上還設置有電阻R7-R9，電阻R7串接在異或門N4A的輸出端，電阻R8串接在異或門N4B的輸出端，電阻R9串接在異或門N4C的輸出端。本實用新型的霍爾角位置傳感器，減小了磁環的磁塊份數，降低製造成本，提高位置檢測精度。
以下結合附圖來對本實用新型作進一步詳細說明，其中

圖1是本實用新型開關磁阻電機用霍爾角度傳感器電路示意圖；圖2是本實用新型開關磁阻電機用霍爾角度傳感器霍爾元件布置圖。
具體實施方式
本實用新型的霍爾角度傳感器電路如圖1所示，由6個霍爾元件、一個兩輸入四異或門和若干電阻電容組成。6個霍爾元件分為2組，第一組為霍爾元件m』、霍爾元件N2』、霍爾元件N3』，第二組為霍爾元件W、霍爾元件N2、霍爾元件N3。霍爾元件的第1管腳接電源VCC，霍爾元件的第2管腳接地VSS，霍爾元件的第3管腳為輸出端(OUT)，霍爾元件的第3管腳接異或門N4A N4C的一個輸入端；6個霍爾元件的輸出分別接有阻值相等的上拉電阻Rl R6和容值相等的濾波電容Cl C6。霍爾元件Ni、霍爾元件W』的輸出接異或門
4N4A的兩個輸入端；霍爾元件N2、霍爾元件N2』的輸出接異或門N4B的兩個輸入端；霍爾元件N3、霍爾元件N3』的輸出接異或門N4C的兩個輸入端。異或門輸出三路位置信號。異或門的輸出端接有短路保護電阻R7 R9，具有輸出短路保護功能。[0024]本實施例中開關磁阻電機為18/12極，α p為15°，θ ^為30°，θ等於θ ^的二倍，所以θ為60°。因此6個霍爾元件的排布如圖2所示，第一組的三個霍爾元件m'、 N2'、N3'的角度差CifM1 θ，本實施例中M1 = 1，所以Nl'、N2'、N3'之間的角度差為 70°。第二組三個霍爾元件Ni、N2、N3與第一組三個霍爾元件附『、N2'、N3'角度差為 θ/4+Μ2θ。本實施例中M2 = 0，所以m與m'、N2與N2'、N3與N3'角度差為15°。[0025]每組霍爾元件的信號機械角為60°，兩組信號異或後，輸出信號機械角為30°， 等於18/12極開關磁阻電機的轉子齒距角。[0026]本實用新型所述開關磁阻電機用霍爾角度傳感器，適用於N相電機，如8/6極四相電機，Cip* 15°，θ^為60°，θ等於θ^的二倍，所以θ為120°。由於是四相電機，每組霍爾元件只需要兩個，第一組的兩個霍爾元件附『、N2'的角度差CijM1 θ，本實施例中 M1 = OJfWm'、Ν2'之間的角度差為15°。第二組三個霍爾元件m、N2、與第一組三個霍爾元件m'、N2'角度差為θ/4+Μ2θ。本實施例中M2 = 1，所以m與m'、N2與N2' 角度差為135°。每組霍爾元件的信號機械角為120°，兩組信號異或後，輸出信號機械角為60°，等於8/6極開關磁阻電機的轉子齒距角。[0027]還可以為五相電機及五相以上的多相開關磁阻電機。電機相數不同，霍爾元件的個數不同，但霍爾元件都是分為兩組，每組中的霍爾元件間角度關係滿足CijM1Q，兩組霍爾元件間角度關係滿足θ/4+Μ2θ。這裡的θ等於θ ^的二倍。[0028]以上所述僅為本實用新型的優選實施方式，但本實用新型保護範圍並不局限於此。任何本領域的技術人員在本實用新型公開的技術範圍內，均可對其進行適當的改變或變化，而這種改變或變化都應涵蓋在本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種開關磁阻電動機用霍爾角位置傳感器，包括傳感器板和磁環，其特徵在於，傳感器板上設置有霍爾元件(N1、N2、N;3)和霍爾元件(m』、N』、N3』)，霍爾元件(m)、霍爾元件 (N2)和霍爾元件(N3)之間的角度差為CijM1X θ，霍爾元件(ΝΓ )、霍爾元件(Ν2』 )和霍爾元件(Ν3』)之間的角度差為CiJM1X θ，霍爾元件(Ni)與霍爾元件(ΝΓ)之間的角度差為θ /4+Μ2Χ θ，霍爾元件(Ν2)與霍爾元件(Ν2』)之間的角度差為θ /4+Μ2Χ θ，霍爾元件 (Ν3)與霍爾元件(Ν3』 )之間的角度差為θ /4+Μ2Χ θ ;αρ = 360° /mZr, m為開關磁阻電動機相數，Zr為開關磁阻電動機轉子極數，θ = 360° /P = 2X360° /Zr, P為磁環NS極份數;ΜρΜ2為自然數。
2.如權利要求1所述的霍爾角位置傳感器，其特徵在於，開關磁阻電動機為18/12極或 8/6極的開關磁阻電動機。
3.如權利要求1所述的霍爾角位置傳感器，其特徵在於，Ml= 1，M2 = 0，P = 6，m = 3，Zj, 12ο
4.如權利要求1、2或3所述的霍爾角位置傳感器，其特徵在於，傳感器板上還設置有電阻(R1-R6)、電容(C1-C6)以及異或門(N4A-N4C)；霍爾元件(Ni)的第1管腳接電源電壓，霍爾元件(Ni)的第3管腳接地，霍爾元件(Ni) 的第2管腳接異或門(Ν4Α)的一輸入端，電源電壓經電阻(Rl)接霍爾元件(Ni)的第2管腳，霍爾元件(Ni)的第2管腳經電容(Cl)接地；霍爾元件(ΝΓ )的第1管腳接電源電壓，霍爾元件(ΝΓ )的第3管腳接地，霍爾元件 (ΝΓ)的第2管腳接異或門(Ν4Α)的另一輸入端，電源電壓經電阻(R2)接霍爾元件(Ni』) 的第2管腳，霍爾元件(ΝΓ )的第2管腳經電容(C2)接地；霍爾元件(Ν2)的第1管腳接電源電壓，霍爾元件(Ν2)的第3管腳接地，霍爾元件(Ν2) 的第2管腳接異或門(Ν4Β)的一輸入端，電源電壓經電阻(R3)接霍爾元件(Ν2)的第2管腳，霍爾元件(Ν2)的第2管腳經電容(C3)接地；霍爾元件(Ν2』 )的第1管腳接電源電壓，霍爾元件(Ν2』 )的第3管腳接地，霍爾元件 (Ν2』)的第2管腳接異或門(Ν4Β)的另一輸入端，電源電壓經電阻(R4)接霍爾元件(Ν2』) 的第2管腳，霍爾元件(Ν2』 )的第2管腳經電容(C4)接地；霍爾元件(N； )的第1管腳接電源電壓，霍爾元件(N； )的第3管腳接地，霍爾元件(Ν3) 的第2管腳接異或門(N4C)的一輸入端，電源電壓經電阻(R5)接霍爾元件(Ν3)的第2管腳，霍爾元件(Ν3)的第2管腳經電容(C5)接地；霍爾元件(Ν3』 )的第1管腳接電源電壓，霍爾元件(Ν3』 )的第3管腳接地，霍爾元件 (Ν3』)的第2管腳接異或門(N4C)的另一輸入端，電源電壓經電阻(R6)接霍爾元件(Ν3』) 的第2管腳，霍爾元件(Ν3』 )的第2管腳經電容(C6)接地。
5.如權利要求4所述的霍爾角位置傳感器，其特徵在於，傳感器板上還設置有電阻 (R7-R9)，電阻(R7)串接在異或門(Ν4Α)的輸出端，電阻(R8)串接在異或門(Ν4Β)的輸出端，電阻(R9)串接在異或門(N4C)的輸出端。
專利摘要本實用新型公開了一種開關磁阻電動機用霍爾角位置傳感器，其中，霍爾元件(N1)、霍爾元件(N2)和霍爾元件(N3)之間的角度差為αp+M1×θ，霍爾元件(N1』)、霍爾元件(N2』)和霍爾元件(N3』)之間的角度差為αp+M1×θ，霍爾元件(N1)與霍爾元件(N1』)之間的角度差為θ/4+M2×θ，霍爾元件(N2)與霍爾元件(N2』)之間的角度差為θ/4+M2×θ，霍爾元件(N3)與霍爾元件(N3』)之間的角度差為θ/4+M2×θ；αp＝360°/mZr，m為開關磁阻電動機相數，Zr為開關磁阻電動機轉子極數，θ＝360°/P＝2×360°/Zr，P為磁環NS極份數；M1、M2為自然數。本實用新型通過電路對信號細分，減小了磁環的磁塊份數，降低製造成本，提高位置檢測精度。
文檔編號H02K29/08GK202334235SQ20112042823
公開日2012年7月11日 申請日期2011年11月2日 優先權日2011年11月2日
發明者蘇建中, 郭曉穎, 馬志國 申請人:北京中紡銳力機電有限公司