一种轮毂电机及其位置信号处理方法技术

本发明专利技术公开了一种轮毂电机，包括电机轴、定子、转子及位置检测装置，位置检测装置包括PCB板和磁环，PCB板上设有多个磁感应件，于磁环静止或转动时，磁感应件可感应磁环的磁通变化；转子上设有左端盖和用于安装刹车组件的右端盖，位置检测装置设于右端盖内侧。本发明专利技术还公开了一种外置型轮毂电机，转子上设有左端盖和用于安装刹车组件的右端盖，左端盖外侧的电机轴上设有壳体，位置检测装置设于该壳体内。本发明专利技术还公开了上述轮毂电机的位置信号处理方法。本发明专利技术轮毂电机结构简洁，生产工艺简单可靠，位置反馈避开发热源，抗震可靠，提供机械角度和电气角度输出选择，满足不同控制接口要求，对控制器性能要求低，精确度高。

Wheel hub motor and position signal processing method thereof

The present invention discloses a wheel hub motor, comprising a motor shaft and a stator, and the rotor position detection device, position detection device comprises a PCB plate and PCB plate is provided with a plurality of magnetic ring, magnetic induction, magnetic ring in stationary or rotating, the magnetic flux changes can be induced by magnetic induction; the rotor is provided with a left end cover and for brake assembly right end cover, position detection device is arranged on the right end cover. The invention also discloses an external type wheel motor, the rotor is provided with a left end cover and a brake assembly for the right end cover of the motor shaft, a left end cover is arranged on the outer shell, a position detection device arranged in the shell body. The position signal processing method of the hub motor is also disclosed. The wheel motor has simple structure, simple production process and reliable position feedback to avoid heat source, seismic reliability, provide electrical mechanical angle and the angle of the output selection, to meet the requirements of different control interface, low requirement on the controller performance, high accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种轮毂电机及其位置信号处理方法
本专利技术属于电动车领域，尤其是涉及一种应用于电动自行车、电动摩托车以及电动三轮车的轮毂电机及其位置信号处理方法。
技术介绍
电动自行车及电动摩托车是目前市场广为普及的轻便绿色交通工具，市场保有量达到上亿辆，且每年有几千万的增量快速发展。随着数量的普及，人们对电动车的性能和功能也提出更高的需求，如出现智能电动车、互联网电动车等概念。电动车控制器控制技术也逐渐从120度方波控制向正弦波矢量控制发展。然而作为电动车核心部件的驱动轮毂电机，仍然多年保持固有的技术状态，鲜有出现创新性的发展，目前市场主流轮毂电机为无刷直流电机，电机磁钢采用满贴模式，电机极对数高。当前轮毂电机的位置反馈均采用三个电气相位相差60度或120度嵌在定子铁芯槽口上的开关霍尔，这种位置反馈存在的主要问题是无法满足控制器矢量控制所需要的精确位置反馈，在电机启动、尤其坡路起步容易后遛和抖动，低速运行效率低，堵转扭矩偏低；另外铁芯槽口上的开关霍尔靠近发热源，特别容易受热及因热受力损坏，目前统计电机退货率有25％是霍尔故障引起。为不改变现有电机结构和生产工艺，达到提高电机性能和可靠性，需要在电机上安装位置检测装置。同时位置检测装置需要抗震性好，以适应车类运行路况；精度高，以适应轮毂电机高极对数情况下的精确电角度位置反馈；另外，由于目前两轮电动车市场对成本控制特别敏感，现有控制器方案已经非常成熟低廉，因此位置检测装置不仅本身成本要控制，而且需要根据现有控制器的技术方案不作大的变动基础上，可灵活设定输出形式，以降低控制器的角度反馈计算的复杂程度，从而保证控制器的成本不会太多的变化。中国专利CN202260955公开了一种轮毂电机，其亦在轮毂电机内部采用一种位置检测装置，其位置检测装置是在磁环的外侧同轴的定子圆周上放置若干段等规格铁氧体，各个铁氧体中间有间隙，用于安装磁感应元件。这种磁场的积分结构，磁感应元件很容易受到外部磁场的干扰，导致信号输出的不稳定，甚至导致输出角度的错误，若外部增加磁场屏蔽罩，则位置检测装置的结构相应增大很多。另外此结构不够灵活，尤其针对外转子的轮毂电机，磁环安装在旋转的端盖上，必须磁环内侧定位，需要改变端盖结构和另外增加机械连接部件；同时磁敏感元件需要在磁环的外侧，体积特别大，抗震性不好，成本高。另外该专利采用的是控制器电机一体结构设计，电机需要重新设计，不能改变目前市场普遍采用的电机方案和生产工艺；一体设计结构大大增加电机生产复杂程度，无法满足批量化生产，同时维护成本高。该专利位置检测装置的磁敏感元件输出模拟信号直接到控制器，对控制器CPU的信号处理复杂程度提高很多，增加控制器成本；因此无法进行大规模生产和推广。对于电机控制，精确的角度反馈是提高电机性能的关键因素之一，尤其矢量控制中的电角度需要准确的反映当前电机磁链所在的位置。如矢量控制模型中3/2变换：根据三相反馈电流计算d/q轴反馈电流大小,θk为电角度。θk越准确，Id和Iq越反映实际运行状态，电流PI调节控制越精确，电机电流波动越小，尤其在低速大电流情况下越明显。反映到电动车骑行感觉上越平稳舒适。目前电机控制进行矢量计算时所用的角度，除了上述采用三个开关霍尔精度比较低的角度反馈计算外，即便采用绝对位置反馈，通常是采用绝对机械位置乘以极对数得到当前的电角度位置，也即采用机械角度按极对数均分的情况计算。这种对于反馈精度足够高，或极对数低的情况是可行，反馈精度足够高带来的是成本的增加。但对于价格敏感的电动车轮毂电机，极数通常达到46或48极，此时采用均分处理，对由于电机制造或位置检测装置的安装误差所产生的电角度不均匀性非常明显，因此需要一种处理方式，使用低成本的位置反馈装置仍能精确的进行电角度位置反馈
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种成本低、位置反馈精度高、对控制器性能要求低、装配工艺简单、可靠性高的轮毂电机及其提高电气角度位置反馈准确度的位置信号处理方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种轮毂电机，包括电机轴、定子、转子及位置检测装置，所述位置检测装置包括设于电机轴上的PCB板和可随转子同步转动的磁环，所述PCB板上设有多个磁感应件，于磁环静止或转动时，所述磁感应件可感应磁环的磁通变化；所述转子上设有左端盖和用于安装刹车组件的右端盖，所述位置检测装置设于右端盖内侧。位置检测装置安装在电机轴上右端盖的内侧，电子元件远离电机发热源，提高了电机的可靠性，而且无需改变现有端盖的结构，不改变现有电机电磁方案和主要装配工艺方案，只是随端盖加工轴承室时一起加工装配面，简化了现有电机流水线上开关霍尔焊接工艺，加工成本低，磁感应件在磁环内侧感应，结构紧凑简洁。进一步的，所述位置检测装置还包括用于连接PCB板的支架，该支架上设有用于容置所述磁感应件的安装孔。进一步的，所述PCB板上沿周向均匀设有六个磁感应件。进一步的，所述PCB板上沿周向均匀设有三个磁感应件。进一步的，所述PCB板上设有集成有AD转换器的微处理器和参数存储单元，所述参数存储单元存储的参数包括电机极对数设定、输出形式设定、电气角度相位偏移量设定和电机每个磁对极电气零角度时对应的机械角度位置序列设定。进一步的，所述位置检测装置的参数输出形式设定包括设定选择输出机械绝对位置角度和设定选择输出电气绝对位置角度。进一步的，所述参数可通过外部设备通过通信电路读写。本专利技术还公开了一种外置型轮毂电机，包括电机轴、定子、转子及位置检测装置，所述位置检测装置包括设于电机轴上的PCB板和可随转子同步转动的磁环，所述PCB板上设有多个磁感应件，于磁环静止或转动时，所述磁感应件可感应磁环的磁通变化；所述转子上设有左端盖和用于安装刹车组件的右端盖，所述左端盖外侧的电机轴上设有壳体，所述位置检测装置设于该壳体内。位置检测装置安装在左端盖外侧的电机轴上，不仅无需改变原有电机内部结构和端盖结构，而且拆装检修方便，生产时只有电机线从轴孔穿线，工艺更简单，同时电机动力线和反馈信号线分离，实现强电动力线与弱电信号分离传输，减少强弱电之间的干扰，减小信号反馈的干扰，提高可靠性。进一步的，所述壳体内设有用于连接PCB板的固定架，该固定架上设有用于容置所述磁感应件的安装孔。进一步的，所述右端盖上设有衬套，所述磁环设于该衬套上。本专利技术的位置检测装置在不改变现有电机结构和生产工艺的基础上，代替了传统的三开关霍尔位置检测方式，提供高精度绝对位置反馈，实现电机磁链的精确检测控制，提高电机运行效率，增大低速输出扭矩，改善骑行舒适性；提供根据参数设定，输出对应电机极对数数量的电角度反馈，以降低控制器矢量控制时反馈磁链位置计算时的处理难度；同时根据外部写入的电机每对极的电气零角度对应的机械角度位置，实现更精确地电机每一对极磁场位置的检测，并通过线形插补计算提高电气角度分辨率，进一步提高电气位置反馈准确度，改善控制性能；还提供电机多种参数的存储空间，存储电机控制必要的参数，节约控制器的成本，提供具有电角度输出功能的多种输出方式，满足不同控制器的接口需求，在不改变现有控制器技术方案，作接口上微小变更即可兼容。本专利技术还公开了一种用于轮毂电机的参数学习模式下的位置信号处理方法，包括以下步骤：1)分别与轮毂电机三相动力线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轮毂电机，包括电机轴(1)、定子(2)、转子(3)及位置检测装置，其特征在于：所述位置检测装置包括设于电机轴(1)上的PCB板(41)和可随转子(3)同步转动的磁环(42)，所述PCB板(41)上设有多个磁感应件(411)，于磁环(42)静止或转动时，所述磁感应件(411)可感应磁环(42)的磁通变化；所述转子(3)上设有左端盖(31)和用于安装刹车组件的右端盖(32)，所述位置检测装置设于右端盖(32)内侧。

【技术特征摘要】
1.一种轮毂电机，包括电机轴(1)、定子(2)、转子(3)及位置检测装置，其特征在于：所述位置检测装置包括设于电机轴(1)上的PCB板(41)和可随转子(3)同步转动的磁环(42)，所述PCB板(41)上设有多个磁感应件(411)，于磁环(42)静止或转动时，所述磁感应件(411)可感应磁环(42)的磁通变化；所述转子(3)上设有左端盖(31)和用于安装刹车组件的右端盖(32)，所述位置检测装置设于右端盖(32)内侧。2.根据权利要求1所述的轮毂电机，其特征在于:所述位置检测装置还包括用于连接PCB板(41)的支架(43)，该支架(43)上设有用于容置所述磁感应件(411)的安装孔(431)。3.根据权利要求1所述的轮毂电机，其特征在于:所述PCB板(41)上设有集成有AD转换器的微处理器和参数存储单元，所述参数存储单元存储的参数包括电机极对数设定、输出形式设定、电气角度相位偏移量设定和电机每个磁对极电气零角度时对应的机械角度位置序列设定。4.根据权利要求1所述的轮毂电机，其特征在于:所述位置检测装置的参数输出形式设定包括设定选择输出机械绝对位置角度和设定选择输出电气绝对位置角度。5.一种轮毂电机，包括电机轴(1)、定子(2)、转子(3)及位置检测装置，其特征在于：所述位置检测装置包括设于电机轴(1)上的PCB板(41)和可随转子(3)同步转动的磁环(42)，所述PCB板(41)上设有多个磁感应件(411)，于磁环(42)静止或转动时，所述磁感应件(411)可感应磁环(42)的磁通变化；所述转子(3)上设有左端盖(31)和用于安装刹车组件的右端盖(32)，所述左端盖(31)外侧的电机轴(1)上设有壳体(5)，所述位置检测装置设于该壳体(5)内。6.根据权利要求5所述的轮毂电机，其特征在于：所述壳体(5)内设有用于连接PCB板(41)的固定架(51)...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴海苗，高超，包马乾，
申请(专利权)人：江苏雅迪科技发展有限公司宁波分公司，杭州汇赛电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33