转子位置测量结构、电机及提高转子位置测量精度的方法技术

本发明专利技术公开了一种转子位置测量结构，包括转子、磁铁、转子位置传感器和磁屏蔽环。磁铁安装在转子的一端，并跟随转子一起转动；转子位置传感器与磁铁相对设置；磁屏蔽环固定设置于转子位置传感器与磁铁之间，磁屏蔽环的中心通孔正对磁铁，且中心通孔与磁铁的形状和大小一致。本发明专利技术还公开了一种电机、以及提高电机的转子位置测量精度的方法。本发明专利技术能够屏蔽转子位置测量中的干扰源，修正干扰对测量结果带来的影响，从而提高了转子位置测量精度。

Structure of rotor position measurement, motor and method to improve the accuracy of rotor position measurement

【技术实现步骤摘要】
转子位置测量结构、电机及提高转子位置测量精度的方法
本专利技术涉及电机控制技术。
技术介绍
目前，弱混合动力汽车是采用混合励磁爪极电机作为起动发电机，即该电机同时作为启动电机和发电机使用。通过采用混合励磁方式，其兼有永磁发电机和电励磁发电机的优点，可以解决永磁发电机磁场不可调的缺点。当其作为启动电机时，电机控制中转子位置的测量精度会影响电机的工作效率和转矩波动。由于电机控制器是通过位置传感器感应转轴端部圆形磁铁的磁场在转动过程中的磁场变化来识别转子的位置，而定子线圈（励磁电流会有变化）、转子线圈（励磁电流的变化、转子自身的旋转）、转子永磁体（转子旋转会带来磁场变化）均会产生变化的外磁场，因而其均会对转子位置传感器对磁场的测量产生干扰。此外，位置传感器的信号输出还受到电源纹波的影响，电源纹波会在信号输出中产生噪音。另外，转轴端部的圆形磁体在安装过程中也必然会存在一定的位置偏差，这也会导致传感器感应到的磁场强度信号发生偏差。再者，控制器本身还会受到外界磁场的影响。可见，转子位置的测量精度会受到电机自身磁场（即前面提及的各种磁场）的干扰、控制器被磁场干扰、电源纹波、圆形磁体的安装位置偏差等诸多方面的影响。现有的提高转子位置测量精度的方案多采用在电机的后端盖处(即面向PCB板背离磁传感器的一侧)加入磁屏蔽板降低磁场的干扰，但其效果有限，其只是屏蔽了来自磁场对控制器的次要干扰，无法有效的改善前述其它因素的影响。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种转子位置测量结构，其能够减少电机自身磁场对转子位置传感器的干扰，提高转子位置传感器的测量精度。本专利技术所要解决的进一步的技术问题在于提供一种能够提高电机的转子位置测量精度的方法。本专利技术实施例提供了一种转子位置测量结构，包括转子、磁铁以及转子位置传感器，磁铁安装在转子的一端，并跟随所述转子一起转动；转子位置传感器与磁铁相对设置，其特点在于，转子位置测量结构还包括磁屏蔽环；磁屏蔽环固定设置于转子位置传感器与磁铁之间，磁屏蔽环的中心通孔正对磁铁，且中心通孔与磁铁的形状和大小一致。本专利技术还提供了一种提高电机的转子位置测量精度的方法，该电机具有前述的转子位置测量结构，该提高电机的转子位置测量精度的方法包括以下步骤：a、使电机匀速旋转；b、控制器对电机的转子位置检测传感器输出的反映转子位置的正弦电压信号Uy和余弦电压信号Ux进行采样，获得多个采样点的正弦电压信号数据和余弦电压信号数据；c、对多个采样点的正弦电压信号数据与余弦电压信号数据进行归一化处理，使正弦电压信号数据的幅值与余弦电压信号数据的幅值相等；d、根据校正后的多个采样点的正弦电压信号数据和余弦电压信号数据通过计算得到多个采样点的实际测量的转子角度，建立多个转子转动周期的实际测量转子角度与采样点的对应关系；e、将多个转子转动周期的实际测量转子角度与采样点的对应关系分别与标准的转子角度与采样点的对应关系进行比较，获得多个转子转动周期的转子角度测量误差与采样点的对应关系；f、根据多个转子转动周期的转子角度测量误差与采样点的对应关系，获得转子角度测量误差平均值与一个转子转动周期内的转子角度的对应关系；g、对转子角度测量误差平均值数据进行拟合，得到转子角度测量误差平均值与转子角度的拟合函数并保存，转子角度测量误差平均值与转子角度的拟合函数用于对电机实际工作时所检测到的转子角度进行补偿。本专利技术还提供了一种电机，其包括控制器以及前述的转子位置测量结构；控制器存储有电机的转子角度测量误差平均值与转子角度的拟合函数，拟合函数是根据前述的提高电机的转子位置测量精度的方法获得。本专利技术还提供了一种提高电机的转子位置测量精度的方法，所述电机具有上述的结构，该提高电机的转子位置测量精度的方法包括如下步骤：a、控制器获取转子位置传感器输出的反映转子位置的正弦电压信号Uy和余弦电压信号Ux；b、控制器对获取的当前正弦电压信号数据与当前余弦电压信号数据进行归一化处理，使当前正弦电压信号数据的幅值与当前余弦电压信号数据的幅值相等；c、控制器实时计算当前的转子角度检测值；d、控制器根据转子角度测量误差平均值与转子角度的拟合函数获得当前的转子角度检测值对应的误差值，将该误差值补偿当前的转子角度检测值，得到补偿后的转子角度。本专利技术至少具有以下技术效果：1、本专利技术实施例的转子位置测量结构中，磁屏蔽环的中心通孔正对磁铁，且中心通孔与磁铁的形状和大小一致，能充分地屏蔽来自于电机的磁场对转子位置传感器的干扰，同时确保用于检测转子位置的磁铁的磁场能够通过，被转子位置传感器所识别，进而提高了转子位置传感器的测量精度；2、本专利技术实施例的磁屏蔽环屏蔽了转子位置测量中的主要干扰源，且磁屏蔽环的面积与现有技术中安装于电机端盖的磁屏蔽板相比大幅缩小，由于其完全替代了现有的磁屏蔽板，因而节约了原材料的使用；3、采用本专利技术实施例的方法能够较为准确地获得转子位置测量补偿数据，该转子位置测量补偿数据在电机实际运行控制中可被用来实时地冲抵因磁场干扰、转子磁铁的安装误差、电源噪声等引起的转子位置测量误差，从而提高转子位置传感器的测量精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1示出了根据本专利技术一实施例的转子位置测量结构的原理示意图。图2示出了根据本专利技术一实施例的转子位置测量结构的结构示意图。图3示出了根据本专利技术另一实施例的提高转子位置测量精度的方法的流程示意图。图4示出了根据本专利技术另一实施例的经过校正后的多个采样点的正弦电压信号数据与余弦电压信号数据的示意图。图5示出了根据本专利技术另一实施例的通过反切计算得到的多个采样点的实际测量的转子角度数据的示意图。图6示出了根据本专利技术另一实施例的一个转子转动周期的理论转子角度数据的示意图。图7示出了根据本专利技术另一实施例的多个转子转动周期的转子角度测量误差数据的示意图。图8示出了根据本专利技术另一实施例的转子角度测量误差平均值与转子角度的拟合函数的示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。请参阅图1和图2。根据本专利技术一实施例的转子位置测量结构，包括转子1、磁铁2、转子位置传感器3和磁屏蔽环4。磁铁2安装在转子1的一端，并跟随转子1一起转动。转子位置传感器3安装在PCB电路板5上，并与磁铁2相对设置。磁屏蔽环4固定设置于转子位置传感器3与磁铁2之间，磁屏蔽环4的中心通孔40正对磁铁2，且中心通孔40与磁铁2的形状和大小一致。在本实施例中，磁铁2安装在一磁铁座8上，磁铁座8与转子1的一端相连，磁铁座8的材质为非金属材料（例如塑料）。磁铁2为圆形，中心通孔40也本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种转子位置测量结构，包括转子、磁铁以及转子位置传感器，所述磁铁安装在所述转子的一端，并跟随所述转子一起转动；所述转子位置传感器与所述磁铁相对设置，其特征在于，所述转子位置测量结构还包括磁屏蔽环；所述磁屏蔽环固定设置于所述转子位置传感器与所述磁铁之间，所述磁屏蔽环的中心通孔正对所述磁铁，且所述中心通孔与所述磁铁的形状和大小一致。/n

【技术特征摘要】
1.一种转子位置测量结构，包括转子、磁铁以及转子位置传感器，所述磁铁安装在所述转子的一端，并跟随所述转子一起转动；所述转子位置传感器与所述磁铁相对设置，其特征在于，所述转子位置测量结构还包括磁屏蔽环；所述磁屏蔽环固定设置于所述转子位置传感器与所述磁铁之间，所述磁屏蔽环的中心通孔正对所述磁铁，且所述中心通孔与所述磁铁的形状和大小一致。


2.根据权利要求1所述的转子位置测量结构，其特征在于，所述转子位置传感器为巨磁阻角度传感器。


3.根据权利要求1所述的转子位置测量结构，其特征在于，所述磁屏蔽环固定于电机的壳体。


4.根据权利要求1或3所述的转子位置测量结构，其特征在于，所述磁屏蔽环的材质为坡莫合金。


5.一种提高电机的转子位置测量精度的方法，其特征在于，所述电机具有如权利要求1至4任意一项所述的转子位置测量结构，所述提高电机的转子位置测量精度的方法包括以下步骤：
a、使电机匀速旋转；
b、控制器对所述电机的转子位置检测传感器输出的反映转子位置的正弦电压信号Uy和余弦电压信号Ux进行采样，获得多个采样点的正弦电压信号数据和余弦电压信号数据；
c、对所述多个采样点的正弦电压信号数据与余弦电压信号数据进行归一化处理，使正弦电压信号数据的幅值与余弦电压信号数据的幅值相等；
d、根据校正后的多个采样点的正弦电压信号数据和余弦电压信号数据通过计算得到多个采样点的实际测量的转子角度，建立多个转子转动周期的实际测量转子角度与采样点的对应关系；
e、将多个转子转动周期的实际测量转子角度与采样点的对应关系分别与标准的转子角度与采样点的对应关系进行比较，获得多个转子转动周期的转子角度测量误差与采样点的对应关系；
f、根据多个转子转动周期的转子角度测量误差与采样点的对应关系，获得转子角度测量误差平均值与一个转子转动周期内的...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒杰，郭伟，
申请(专利权)人：科博达技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31