一种四相开关磁阻电机的转子位置检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种四相开关磁阻电机的转子位置检测装置，只有一个与电子转子联动的码盘和一个用于检测码盘的检测传感器。在码盘的外周具有6组循环的检测组。每个检测组包括由第一机械角或第二机械角构成的凸起检测部、以及由第一机械角或第二机械角构成的凹入检测部排列构成。检测传感器对检测组中的凸起检测部或凹入检测部分别输出对应的高电平或低电平的检测信号，检测信号经传感器信号编码模块、编码信号处理模块和相输出逻辑模块，输出四相开关磁阻电机的换相逻辑信号。本发明专利技术只需要一个码盘便可以实现电机转子位置的检测，并能降低硬件成本，提高检测可靠性。

A rotor position detection device for four phase switched reluctance motor

The invention discloses a rotor position detecting device of a four phase switched reluctance motor, which has only one coded disk linked with an electronic rotor and a detecting sensor for detecting a code disc. A detection group with 6 sets of loops at the periphery of the code disc. Each detection group comprises a convex detection section composed of the first mechanical angle or the second mechanical angle, and a concave detection part made up of the first mechanical angle or the second mechanical angle. The detection signal detection sensor for detection of raised or recessed detection section detects in the group do not output the corresponding high level or low level of the detection signal by the sensor signal encoding encoding module, signal processing module and output logic module, output signal phase logic for four phase switched reluctance motor. The invention only needs one encoder to realize the detection of the rotor position of the motor, and can reduce the hardware cost and improve the detection reliability.

【技术实现步骤摘要】
一种四相开关磁阻电机的转子位置检测装置
本专利技术涉及四相开关磁阻电机，具体地说是用于开关磁阻电机的转子位置检测装置。
技术介绍
开关磁阻电机属于同步电机，在控制开关磁阻电机旋转过程中需要检测转子相对于定子的位置，以获得对应的导通相逻辑，正确的控制换相的逻辑，以使开关磁阻电机能够正常运行。在低成本应用中，对于四相开关磁阻电机采用两个位置传感器的方式进行检测，以获得转子相对于定子的角度位置。如图1所示，对于四相，8/6结构的开关磁阻电机(8个定子极，6个转子极)常采用两个位置传感器进行检测，其中S1，S2为位置检测装置，其间隔为15°机械角度。如果当码盘凸起检测部经过传感器部分时输出高电平信号，当码盘凹入检测部经过传感器部分时输出低电平信号，且定义码盘逆时针旋转为电机正转，码盘瞬时针旋转时为电机反转，那么当电机正转时，传感器输出波形如图2所示，其中S1为传感器S1输出波形，S2为传感器S2输出波形。从输出波形中可以看出，每60°机械角度为一个循环周期，且两个传感器波形将一个周期分成了4个等分的区间，分别为：1、2、3、4，每个区间的间隔为15°机械角度。当高电平表示逻辑“1”，低电平表示逻辑“0”，那么四个区间分别可用：10,11,01,00表示，分别代表了电机的四个位置区间，通过读取传感器输出的高低电平状态，可以获得转子相对于定子的位置信息，并根据这个信息进行换相操作。但是这种方式需要采用两个传感器装置，硬件增加了成本，且采用两个传感器装置也增加额传感器故障的概率，另外当有干扰信号进入时，增加了故障判断的难度。在一些有低成本要求，且要保证高可靠性的场合，很难满足需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术现状，而提供一种适用于四相开关磁阻电机的转子位置检测装置，只需要一个码盘便可以实现电机位置的检测，降低硬件成本，并且提高检测可靠性。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种四相开关磁阻电机的转子位置检测装置，其只有一个与电子转子联动的码盘和一个用于检测码盘的检测传感器。在码盘的外周具有6组循环的检测组。每个检测组包括由第一机械角或第二机械角构成的凸起检测部、以及由第一机械角或第二机械角构成的凹入检测部排列构成。检测传感器对检测组中的凸起检测部或凹入检测部分别输出对应的高电平或低电平的检测信号，检测信号经传感器信号编码模块、编码信号处理模块和相输出逻辑模块，输出四相开关磁阻电机的换相逻辑信号。作为优选，上述的检测传感器是光耦传感器、霍尔传感器或接近开关。码盘外周的凸起检测部和凹入检测部分别通过检测传感器时，检测传感器的输出电平状态不同。作为优选，上述的传感器信号编码模块接收检测传感器的输出信号，并且对输出信号的上升沿和下降沿进行捕获，并判断连续两次上升沿或下降沿之间凸起检测部和凹入检测部所占机械角的大小，以此进行编码并输出编码信号。作为优选，上述四相开关磁阻电机正转时，传感器信号编码模块对输出信号的上升沿进行捕获，并判断连续两次上升沿之间凸起检测部和凹入检测部所占机械角的大小，以此进行编码并输出编码信号。四相开关磁阻电机反转时，传感器信号编码模块对输出信号的下降沿进行捕获，并判断连续两次下降沿之间凸起检测部和凹入检测部所占机械角的大小，以此进行编码并输出编码信号。作为优选，上述的编码信号处理模块接收传感器信号编码模块输出的编码信号，并与内部生成的一个编码信息进行比较，如果相等，则输出对应的编码信息，如果不相等，则输出故障信息，并用接收到的编码信号去更新内部生成的编码信息。作为优选，上述的编码信号处理模块设有启动处理模块，启动处理模块在电机启动时，通过对对应相的操作，以获得转子初始编码信息。作为优选，上述的编码信号处理模块设有计算处理模块、第一存储器和第二存储器。接收的编码信号依次存入第一存储器内，第二存储器生成有内部编码信息，计算处理模块将第一存储器和第二存储器的信号进行比较，如果相等，则输出对应的编码信息，如果不相等，则输出故障信息，并用接收到的编码信号去更新第二存储器内的编码信息。作为优选，在电机启动时，第一存储器接收有启动处理模块输出的信息，并根据此信息判断电机启动过程中是否获得正确的传感器信息。作为优选，上述的相输出逻辑模块接收编码信号处理模块输出的编码信号和故障信号，通过对编码信号的判断以获得相应的相输出逻辑信息，并输出相逻辑信号。作为优选，上述的四相开关磁阻电机的定子极数和转子极数的最小公约数为4:3，第一机械角和第二机械角的比值为2:1。与现有技术相比，本专利技术只需采用一个码盘，在电机转子旋转时，获取检测传感器的输出信号，并对这些输出信号进行编码处理，以获得所需要的转子位置信息。采用本专利技术的转子位置检测装置，不仅可以降低硬件成本，而且通过对检测传感器的输出信息进行编码处理，可以提高位置信息检测的可靠性，并且采用一个检测传感器，降低了传感器故障的概率，同时降低了传感器故障的判断难度。附图说明图1为现有技术中两个传感器用码盘装置图。图2为现有技术中两个传感器输出波形图。图3为本专利技术单个传感器用码盘的结构示意图。图4为本专利技术中传感器信号编码模块的模块示意图。图5为本专利技术中编码信号处理模块的模块示意图。图6为本专利技术中第一存储器的工作原理示意图。图7为本专利技术中第二存储器的工作原理示意图。图8为检测传感器的输出波形图。图9为传感器信号编码模块的信号编码示意图。图10为正转相输出与传感器信号区间的对应图。图11为反转相输出与传感器信号区间的对应图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描述。图3至图11所示为本专利技术的结构示意图。其中的附图标记为：码盘1、凸起检测部11、凹入检测部12、检测传感器2、传感器信号编码模块3、编码信号处理模块4、启动处理模块41、计算处理模块42、第一存储器43、第二存储器44、相输出逻辑模块5。本专利技术的一种四相开关磁阻电机的转子位置检测装置，其采用一个检测传感器2来检测码盘1的位置信号，并对输出的信号进行编码处理，可以实现获得电机转子的位置信息，并且能够提高检测传感器2容错能力以及对提高对检测传感器2故障的判断能力。本专利技术的转子位置检测装置主要由两部分组成，一为图3所示的码盘1及检测传感器2，二为图4所示的传感器信号处理部分。图3所示为8/6结构的四相开关磁阻电机的码盘1。码盘1外周的凸起检测部11用“H”表示，码盘1外周的凹入检测部12用“L”表示。由于此码盘1用于8/6结构的四相开关磁阻电机，那么由两个位置传感器的形成的最小区域角度为15°机械角，将15°区域再进行分割，其分割原则为2:1的方式，分成10°区域和5°区域。用数字10表示10°，数字5表示5°，H10表示凸起检测部11占的角度为10°，L5表示凹入检测部12占的角度为5°的方式，以此方式表示码盘1的分割。码盘1的分割是以H10，L5，H5，L10，H5，L10，H10，L5为一个周期，以此循环，总共可以分成6组。此分割方式适用于所有以4相为倍数的多相电机，且定、转子极数的最小公约数为4:3的开关磁阻电机。可有下式进行计算：最小角度区域为：Z＝360°/P/N；其中Z为最小区域的角度值；360°为机械角度；P为转子极数，其为3的倍数；N为电机相数，其为4的倍数；且定、转子极数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四相开关磁阻电机的转子位置检测装置，其特征是：只有一个与电子转子联动的码盘(1)和一个用于检测所述码盘(1)的检测传感器(2)；所述码盘(1)的外周具有6组循环的检测组；每个检测组包括由第一机械角或第二机械角构成的凸起检测部(11)、以及由第一机械角或第二机械角构成的凹入检测部(12)排列构成；所述检测传感器(2)对检测组中的凸起检测部(11)或凹入检测部(12)分别输出对应的高电平或低电平的检测信号，所述的检测信号经传感器信号编码模块(3)、编码信号处理模块(4)和相输出逻辑模块(5)，输出四相开关磁阻电机的换相逻辑信号。

【技术特征摘要】
1.一种四相开关磁阻电机的转子位置检测装置，其特征是：只有一个与电子转子联动的码盘(1)和一个用于检测所述码盘(1)的检测传感器(2)；所述码盘(1)的外周具有6组循环的检测组；每个检测组包括由第一机械角或第二机械角构成的凸起检测部(11)、以及由第一机械角或第二机械角构成的凹入检测部(12)排列构成；所述检测传感器(2)对检测组中的凸起检测部(11)或凹入检测部(12)分别输出对应的高电平或低电平的检测信号，所述的检测信号经传感器信号编码模块(3)、编码信号处理模块(4)和相输出逻辑模块(5)，输出四相开关磁阻电机的换相逻辑信号。2.根据权利要求1所述的一种四相开关磁阻电机的转子位置检测装置，其特征是：所述的检测传感器(2)是光耦传感器、霍尔传感器或接近开关；所述码盘(1)外周的凸起检测部(11)和凹入检测部(12)分别通过检测传感器(2)时，所述检测传感器(2)的输出电平状态不同。3.根据权利要求2所述的一种四相开关磁阻电机的转子位置检测装置，其特征是：所述的传感器信号编码模块(3)接收检测传感器(2)的输出信号，并且对输出信号的上升沿和下降沿进行捕获，并判断连续两次上升沿或下降沿之间凸起检测部(11)和凹入检测部(12)所占机械角的大小，以此进行编码并输出编码信号。4.根据权利要求3所述的一种四相开关磁阻电机的转子位置检测装置，其特征是：所述四相开关磁阻电机正转时，传感器信号编码模块(3)对所述输出信号的上升沿进行捕获，并判断连续两次上升沿之间凸起检测部(11)和凹入检测部(12)所占机械角的大小，以此进行编码并输出编码信号；所述四相开关磁阻电机反转时，传感器信号编码模块(3)对所述输出信号的下降沿进行捕获，并判断连续两次下降沿之间凸起检测部(11)和凹入检测部(12)所占机械角的大小，以此进行编码并输出编码信号。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋哲，虞冠杰，张弛，乔海，陈飞雪，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江,33