一种旋转角度检测设备制造技术

本发明专利技术提出了一种旋转角度检测设备及旋转体，属于检测技术领域。该设备包括旋转角度检测单元和信号处理单元。旋转角度检测单元至少包括第一和第二旋转角度检测装置；信号处理单元至少包括第一、第二和第三信号处理装置。第一和第二旋转角度检测装置分别输出在转子的每转内变化A个和B个周期的位置信号给第一和第二信号处理装置。第一和第二信号处理装置据此分别输出在转子的每转内分别变化A个和B个周期的第一和第二电角度至第三信号处理装置。第三信号处理装置据此处理得到并输出第一电角度减去第二电角度之差或电角度差，其在转子的每转内变化(A‑B)个周期。本发明专利技术相比于现有技术能够在采用相同分辨率的RD转换器时，大大提高检测精度。

A Rotary Angle Detection Equipment

【技术实现步骤摘要】
一种旋转角度检测设备
本专利技术属于检测
，涉及一种检测设备，尤其是旋转角度检测设备。
技术介绍
电动汽车、工业自动化、机器人、纺织机械和航空航天等行业均离不开旋转电机的高性能控制，因而需要电机旋转角度传感器，并且经常要求角度传感器高精度并且耐高温。光电式角度编码器因可以容易地实现电机旋转角度的检测而得到了广泛应用，但这种光电式角度编码器含有光电元器件和半导体器件，因而无法应用在高温环境中。旋转变压器是一种可以实现旋转角度检测的传感器，由于其不使用光电转换器件，因而可以在较高温度的环境中使用。以往旋转变压器根据用途不同选择不同的轴角倍数，比如用于驱动永磁电动机的情况下检测电动机转子磁极位置时常选择电动机磁极对数等于旋转变压器的轴角倍数。当用于检测转子绝对位置时常选择轴角倍数为1的旋转变压器作为位置检测装置。这里所说的轴角倍数是指旋转角度检测设备的输出电角度对于输入机械角度的比值，设机械角度为Qm，电角度为Qe，则可以通过Qe/Qm求得轴角倍数。即电角度Qe＝nX*Qm，一般轴角倍数用nX表示；比如当nX＝1时，Qe＝Qm，即电角度等于机械角度，可以检测绝对位置角度。但是，当前旋转变压器存在诸多缺点：其定子检测齿上绕有多组绕组，通常绕有三组绕组，使得其制造工艺十分复杂，并且由于每个检测齿上绕有多组绕阻，还存在制造和使用过程中绕阻之间短路的风险。同时，对于轴角倍数较低，例如轴角倍数为1X的旋转变压器，因为位置信号为每转1个周期的两相互差90度相位的正弦信号，其与轴角倍数较多的旋转变压器相比，在相同的信号处理下，角度分辨率较低，角度精度较低，不能满足高精度和高分辨率的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种旋转角度检测设备，以克服上面所述的角度检测设备或装置的所述诸多缺点。为了达到上述目的，本专利技术的解决方案是：一种旋转角度检测设备，包括旋转角度检测单元和信号处理单元；所述旋转角度检测单元至少包括第一旋转角度检测装置和第二旋转角度检测装置；信号处理单元至少包括第一信号处理装置、第二信号处理装置和第三信号处理装置；第一旋转角度检测装置包括第一转子、第一定子和位于第一定子上的多个第一类线圈，第一转子具有A个凸极；第一旋转角度检测装置包括至少一个第一旋转角度检测电路，第一旋转角度检测电路包括多个所述第一类线圈，用于得到在第一转子的每转内随着第一转子的旋转角度变化A个周期的第一类位置信号；第二旋转角度检测装置包括第二转子、第二定子和位于第二定子上的多个第二类线圈，第二转子具有B个凸极；第二旋转角度检测装置包括至少一个第二旋转角度检测电路，第二旋转角度检测电路包括多个所述第二类线圈，用于得到在第二转子的每转内随着第二转子的旋转角度变化B个周期的第二类位置信号；第一转子和第二转子同步转动；A为大于或等于2的整数，B为大于或等于1的整数，并且A大于B；第一信号处理装置连接第一旋转角度检测装置，接收第一类位置信号，并据此处理得到和输出第一旋转角度检测装置的电角度，即第一电角度；第一电角度在第一转子的每转内变化A个周期；第二信号处理装置连接第二旋转角度检测装置，接收第二类位置信号，并据此处理得到和输出第二旋转角度检测装置的电角度，即第二电角度；第二电角度在第二转子的每转内变化B个周期；第一电角度和第二电角度的电角度差在第一转子和第二转子的每转中变化(A-B)个周期；第一电角度与第二电角度用于通过求差来辅助得到第一转子和第二转子的旋转角度；当第一电角度减去第二电角度之差大于等于0时，所述电角度差为第一电角度减去第二电角度之差；当第一电角度减去第二电角度之差小于0时，所述电角度差为第一电角度减去第二电角度之差再加上360度的和；第三信号处理装置分别连接第一信号处理装置和第二信号处理装置，以接收第一电角度信号和第二电角度信号，据此处理得到并输出第一电角度减去第二电角度之差或所述电角度差；第一定子包括第一定子轭和从第一定子轭上凸起的多个第一类定子检测齿，第一类线圈均缠绕在第一类定子检测齿上；第二定子包括第二定子轭和从第二定子轭上凸起的多个第二类定子检测齿，第二类线圈均缠绕在第二类定子检测齿上；第一定子轭、第一类定子检测齿以及第一转子的凸极的材料均为导磁材料；第二定子轭、第二类定子检测齿以及第二转子的凸极的材料均为导磁材料。第三信号处理装置输出第一电角度减去第二电角度之差时，第三信号处理装置采用信号处理芯片或者功能电路实现；优选地，所述功能电路为减法电路；或者，第三信号处理装置输出所述电角度差时，第三信号处理装置采用芯片或者功能电路实现；优选地，所述功能电路包括减法电路、比较电路、开关电路和加法电路；其中，所述减法电路的两个输入端分别连接第一信号处理装置的输出端和第二信号处理装置的输出端，以接收第一电角度和第二电角度并求第一电角度减去第二电角度之差；所述比较电路的输入端连接所述减法电路的输出端，输出端连接所述开关电路，以在所述比较电路中比较得到第一电角度减去第二电角度之差小于零时，触发所述开关电路接通所述减法电路的输出端与所述加法电路的输入端，由所述加法电路将第一电角度减去第二电角度之差再加上360度并输出结果到第三信号处理装置的输出端，在所述比较电路中得到第一电角度减去第二电角度之差大于或等于零时，触发所述开关电路接通所述减法电路的输出端与第三信号处理装置的输出端；进一步优选地，所述减法电路为减法器，所述比较电路为比较器，所述加法电路为加法器，所述开关电路为电子开关；更进一步优选地，当第一电角度减去第二电角度之差小于零时，所述比较电路向所述电子开关的输入端输出高电平或低电平，触发所述电子开关接通所述减法电路的输出端与所述加法电路的输入端；当所述第一电角度减去第二电角度之差大于或等于零时，所述比较电路向所述电子开关的输入端输出低电平或高电平，触发所述电子开关接通所述减法电路的输出端与第三信号处理装置的输出端。第一旋转角度检测电路包括2根励磁引线，以用于给第一旋转角度检测电路施加励磁信号，以及4根信号引线，以用于输出第一旋转角度检测电路的位置信号；第二旋转角度检测电路包括2根励磁引线，以用于给第二旋转角度检测电路施加励磁信号，以及4根信号引线，以用于输出第二旋转角度检测电路的位置信号。第一定子轭为圆周状，第一类定子检测齿沿着第一定子轭的圆周分布；第二定子轭为圆周状，第二类定子检测齿沿着第二定子轭的圆周分布。在第一旋转角度检测装置和第二旋转角度检测装置的内部，旋转角度检测电路的励磁端与信号输出端之间无实体上的连接，仅通过第一类线圈之间电磁感应和第二类线圈之间电磁感应的方式产生联系；优选地，第一旋转角度检测装置和第二旋转角度检测装置均为旋转变压器。每个第一类定子检测齿上最多缠绕1个第一类线圈；每个第二类定子检测齿上最多缠绕1个第二类线圈。第一旋转角度检测电路为桥式电路；第二旋转角度检测电路为桥式电路；优选地，第一旋转角度检测电路为多桥臂桥式电路；第二旋转角度检测电路为多桥臂桥式电路；优选地，第一旋转角度检测电路和第二旋转角度检测电路均为包括至少4列并联的桥臂的多桥臂桥式电路，每个桥臂包括至少一个第一类线圈或第二类线圈；每个所述多桥臂桥式电路中，各列桥臂并联形成两个并联节点，从两个并联节点各引出1根引线作为励磁引线，从每列桥臂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转角度检测设备，其特征在于：包括旋转角度检测单元和信号处理单元；所述旋转角度检测单元至少包括第一旋转角度检测装置和第二旋转角度检测装置；信号处理单元至少包括第一信号处理装置、第二信号处理装置和第三信号处理装置；第一旋转角度检测装置包括第一转子、第一定子和位于第一定子上的多个第一类线圈，第一转子具有A个凸极；第一旋转角度检测装置包括至少一个第一旋转角度检测电路，第一旋转角度检测电路包括多个所述第一类线圈，用于得到在第一转子的每转内随着第一转子的旋转角度变化A个周期的第一类位置信号；第二旋转角度检测装置包括第二转子、第二定子和位于第二定子上的多个第二类线圈，第二转子具有B个凸极；第二旋转角度检测装置包括至少一个第二旋转角度检测电路，第二旋转角度检测电路包括多个所述第二类线圈，用于得到在第二转子的每转内随着第二转子的旋转角度变化B个周期的第二类位置信号；第一转子和第二转子同步转动；A为大于或等于2的整数，B为大于或等于1的整数，并且A大于B；第一信号处理装置连接第一旋转角度检测装置，接收第一类位置信号，并据此处理得到和输出第一旋转角度检测装置的电角度，即第一电角度；第一电角度在第一转子的每转内变化A个周期；第二信号处理装置连接第二旋转角度检测装置，接收第二类位置信号，并据此处理得到和输出第二旋转角度检测装置的电角度，即第二电角度；第二电角度在第二转子的每转内变化B个周期；第一电角度和第二电角度的电角度差在第一转子和第二转子的每转中变化(A‑B)个周期；第一电角度与第二电角度用于通过求差来辅助得到第一转子和第二转子的旋转角度；当第一电角度减去第二电角度之差大于等于0时，所述电角度差为第一电角度减去第二电角度之差；当第一电角度减去第二电角度之差小于0时，所述电角度差为第一电角度减去第二电角度之差再加上360度的和；第三信号处理装置分别连接第一信号处理装置和第二信号处理装置，以接收第一电角度信号和第二电角度信号，据此处理得到并输出第一电角度减去第二电角度之差或所述电角度差；第一定子包括第一定子轭和从第一定子轭上凸起的多个第一类定子检测齿，第一类线圈均缠绕在第一类定子检测齿上；第二定子包括第二定子轭和从第二定子轭上凸起的多个第二类定子检测齿，第二类线圈均缠绕在第二类定子检测齿上；第一定子轭、第一类定子检测齿以及第一转子的凸极的材料均为导磁材料；第二定子轭、第二类定子检测齿以及第二转子的凸极的材料均为导磁材料。...

【技术特征摘要】
1.一种旋转角度检测设备，其特征在于：包括旋转角度检测单元和信号处理单元；所述旋转角度检测单元至少包括第一旋转角度检测装置和第二旋转角度检测装置；信号处理单元至少包括第一信号处理装置、第二信号处理装置和第三信号处理装置；第一旋转角度检测装置包括第一转子、第一定子和位于第一定子上的多个第一类线圈，第一转子具有A个凸极；第一旋转角度检测装置包括至少一个第一旋转角度检测电路，第一旋转角度检测电路包括多个所述第一类线圈，用于得到在第一转子的每转内随着第一转子的旋转角度变化A个周期的第一类位置信号；第二旋转角度检测装置包括第二转子、第二定子和位于第二定子上的多个第二类线圈，第二转子具有B个凸极；第二旋转角度检测装置包括至少一个第二旋转角度检测电路，第二旋转角度检测电路包括多个所述第二类线圈，用于得到在第二转子的每转内随着第二转子的旋转角度变化B个周期的第二类位置信号；第一转子和第二转子同步转动；A为大于或等于2的整数，B为大于或等于1的整数，并且A大于B；第一信号处理装置连接第一旋转角度检测装置，接收第一类位置信号，并据此处理得到和输出第一旋转角度检测装置的电角度，即第一电角度；第一电角度在第一转子的每转内变化A个周期；第二信号处理装置连接第二旋转角度检测装置，接收第二类位置信号，并据此处理得到和输出第二旋转角度检测装置的电角度，即第二电角度；第二电角度在第二转子的每转内变化B个周期；第一电角度和第二电角度的电角度差在第一转子和第二转子的每转中变化(A-B)个周期；第一电角度与第二电角度用于通过求差来辅助得到第一转子和第二转子的旋转角度；当第一电角度减去第二电角度之差大于等于0时，所述电角度差为第一电角度减去第二电角度之差；当第一电角度减去第二电角度之差小于0时，所述电角度差为第一电角度减去第二电角度之差再加上360度的和；第三信号处理装置分别连接第一信号处理装置和第二信号处理装置，以接收第一电角度信号和第二电角度信号，据此处理得到并输出第一电角度减去第二电角度之差或所述电角度差；第一定子包括第一定子轭和从第一定子轭上凸起的多个第一类定子检测齿，第一类线圈均缠绕在第一类定子检测齿上；第二定子包括第二定子轭和从第二定子轭上凸起的多个第二类定子检测齿，第二类线圈均缠绕在第二类定子检测齿上；第一定子轭、第一类定子检测齿以及第一转子的凸极的材料均为导磁材料；第二定子轭、第二类定子检测齿以及第二转子的凸极的材料均为导磁材料。2.根据权利要求1所述的旋转角度检测设备，其特征在于：第三信号处理装置输出第一电角度减去第二电角度之差时，第三信号处理装置采用信号处理芯片或者功能电路实现；优选地，所述功能电路为减法电路；或者，第三信号处理装置输出所述电角度差时，第三信号处理装置采用芯片或者功能电路实现；优选地，所述功能电路包括减法电路、比较电路、开关电路和加法电路；其中，所述减法电路的两个输入端分别连接第一信号处理装置的输出端和第二信号处理装置的输出端，以接收第一电角度和第二电角度并求第一电角度减去第二电角度之差；所述比较电路的输入端连接所述减法电路的输出端，输出端连接所述开关电路，以在所述比较电路中比较得到第一电角度减去第二电角度之差小于零时，触发所述开关电路接通所述减法电路的输出端与所述加法电路的输入端，由所述加法电路将第一电角度减去第二电角度之差再加上360度并输出结果到第三信号处理装置的输出端，在所述比较电路中得到第一电角度减去第二电角度之差大于或等于零时，触发所述开关电路接通所述减法电路的输出端与第三信号处理装置的输出端；进一步优选地，所述减法电路为减法器，所述比较电路为比较器，所述加法电路为加法器，所述开关电路为电子开关；更进一步优选地，当第一电角度减去第二电角度之差小于零时，所述比较电路向所述电子开关的输入端输出高电平或低电平，触发所述电子开关接通所述减法电路的输出端与所述加法电路的输入端；当所述第一电角度减去第二电角度之差大于或等于零时，所述比较电路向所述电子开关的输入端输出低电平或高电平，触发所述电子开关接通所述减法电路的输出端与第三信号处理装置的输出端。3.根据权利要求1所述的旋转角度检测设备，其特征在于：第一旋转角度检测电路包括2根励磁引线，以用于给第一旋转角度检测电路施加励磁信号，以及4根信号引线，以用于输出第一旋转角度检测电路的位置信号；第二旋转角度检测电路包括2根励磁引线，以用于给第二旋转角度检测电路施加励磁信号，以及4根信号引线，以用于输出第二旋转角度检测电路的位置信号。4.根据权利要求1所述的旋转角度检测设备，其特征在于：第一定子轭为圆周状，第一类定子检测齿沿着第一定子轭的圆周分布；第二定子轭为圆周状，第二类定子检测齿沿着第二定子轭的圆周分布。5.根据权利要求1-4中任一项所述的旋转角度检测设备，其特征在于：在第一旋转角度检测装置和第二旋转角度检测装置的内部，旋转角度检测电路的励磁端与信号输出端之间无实体上的连接，仅通过第一类线圈之间电磁感应和第二类线圈之间电磁感应的方式产生联系；优选地，第一旋转角度检测装置和第二旋转角度检测装置均为旋转变压器。6.根据权利要求1所述的旋转角度检测设备，其特征在于：每个第一类定子检测齿上最多缠绕1个第一类线圈；每个第二类定子检测齿上最多缠绕1个第二类线圈。7.根据权利要求1所述的旋转角度检测设备，其特征在于：第一旋转角度检测电路为桥式电路；第二旋转角度检测电路为桥式电路；优选地，第一旋转角度检测电路为多桥臂桥式电路；第二旋转角度检测电路为多桥臂桥式电路；优选地，第一旋转角度检测电路和第二旋转角度检测电路均为包括至少4列并联的桥臂的多桥臂桥式电路，每个桥臂包...

【专利技术属性】
技术研发人员：高翔，
申请(专利权)人：上海世昱电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31