本发明专利技术公开了一种直流无刷电机转子位置检测装置及其检测方法，涉及无刷电机转子位置检测领域，本发明专利技术包括机壳、活动设置在机壳内部中间的转子转轴、设置在机壳后端盖的测量主体，以及设置在测量主体远离机壳一端的模块结构，测量主体包括活动设置在机壳后端的轴柱、活动设置在轴柱周侧的导电组件、固定设置在机壳后端的电阻环和导电环，轴柱临近机壳的一端和转子转轴的端部固定连接；本发明专利技术通过使导电组件和电阻环进行接触，使得电机转子转动角度能够以电阻环接入电路长度进行体现，解决了现有使用反电势法检测直流无刷电机转子位置时，存在的转子在静止和低速时，定子中产生的反电势很小，不能准确地检测转子的位置信号的问题。题。题。
【技术实现步骤摘要】
一种直流无刷电机转子位置检测装置及其检测方法
[0001]本专利技术涉及无刷电机转子位置检测领域，特别是涉及一种直流无刷电机转子位置检测装置及其检测方法。
技术介绍
[0002]直流无刷电机是由电动机主体和驱动器组成的一种同步电机，也是一种典型的机电一体化产品。直流无刷电机具有传统直流电机的优点，同时又取消了碳刷、滑环结构，可以低速大功率运行。它不仅体积小、重量轻，而且稳定性好、效率高，因此应用十分广泛，如汽车、自动化以及航空航天等。
[0003]直流无刷电机采用永磁体来做转子，转子位置不确定将直接导致电机起动失败或短暂反转，因此，检测电机转子位置是直流无刷电机启动的关键。对转子位置检测，其中最简单、成熟的是基于反电势检测的方法：通过检测从电机端电压提取的反电动势信号过零点再延时30
°
获取换相信息。但当电机起动或转速很低时，反电势为零或很小，导致不能准确地检测转子的位置信号。
[0004]因此，现有使用反电势法检测直流无刷电机转子位置时，存在转子在静止和低速时，定子中产生的反电势很小，不能准确地检测转子的位置信号的问题。为此，我们提出一种直流无刷电机转子位置检测装置及其检测方法。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于提供一种直流无刷电机转子位置检测装置及其检测方法，可以有效解决
技术介绍
中提出的现有使用反电势法检测直流无刷电机转子位置时，存在的转子在静止和低速时，定子中产生的反电势很小，不能准确地检测转子的位置信号的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0007]本专利技术为一种直流无刷电机转子位置检测装置，包括机壳、活动设置在机壳内部中间的转子转轴、设置在机壳后端盖的测量主体，以及设置在测量主体远离机壳一端的模块结构；
[0008]所述测量主体包括活动设置在机壳后端的轴柱、活动设置在轴柱周侧的导电组件、固定设置在机壳后端的电阻环和导电环，所述轴柱临近机壳的一端和转子转轴的端部固定连接，且轴柱和转子转轴的轴心共线，所述导电组件整体和轴柱同步转动，所述导电组件的一端和电阻环的内侧面压合，且另一端和导电环的内侧面压合，将电阻环和导电环电性连接，所述电阻环首末端绝缘且相抵，形成完整圆环型结构，所述电阻环和导电环之间不接触，所述电阻环的首端以及导电环的周侧均设置接线端，并接入检测电路，所述电阻环的电阻率处处相等，电阻环在其首端和与导电组件接触点之间的电阻大小随着导电组件位置的变化而改变；
[0009]所述模块结构包括设置在测量主体远离机壳一端的信号检测和转换模块，所述信号检测和转换模块用于检测电阻环接入检测电路部分的电压及电路电流，并用于将检测信
号转换成导电组件跟随轴柱转动后的位置信号。轴柱转动后的位置信号为转子转轴位置信号，即为电机转子位置信号。
[0010]本装置设置有检测电路，根据电流的变化来检测转子位置。电阻环在其首端和与导电组件接触点之间的电阻，为电阻环接入检测电路的电阻。本实施例中，导电组件在转子转轴上安装时，确定好导电组件和转子相对位置。电阻环为标准的圆环型，其中导电组件和导电环均视作导线，其上的电阻忽略不计。导电组件和电阻环的不同位置进行接触，电阻环接入检测电路中的电阻发生变化。
[0011]由于电阻环上的电阻率处处相等，且材料的电阻大小与材料的长度成正比，即在材料和横截面积不变时，长度越长，材料电阻越大，根据下列公式计算电阻环接入电路的阻值：
[0012][0013]电机转子发生位置改变时，则可知电阻环接入电路的长度：
[0014][0015]其中的ρ为电阻率，是导体材料本身的电学性质，由导体的材料决定，根据电阻环的使用材料即可知道ρ值，L为材料的长度，这里为电阻环接入电路的长度，S为电阻环的横截面积，本设计中，S为定值。由于电阻环为标准的圆环型，因此，这里ρ和S均为已知值，电阻环接入电路的阻值R随着电阻环接入电路的长度L的变化而变化，其接入检测电路的长度由上式计算，这里我们需要知道电阻环接入电路的阻值R。
[0016]根据电阻R的计算公式：
[0017][0018]可知：
[0019][0020]U为电阻环接入电路部分的电压，I为电路实际电流，U和I通过信号检测和转换模块可检测得到。
[0021]再根据扇形弧长的计算公式：
[0022][0023]可得：
[0024][0025]这里，360
°
和180
°
分别为圆和半圆的度数，n是扇形圆心角，即导电组件从电阻环首端开始转过的角度；l是弧长，即电阻环接入电路的长度，等于L；π是圆周率；r是扇形半径，即电阻环自身的半径。这里，L、π和r同样均为定值，可计算出扇形圆心角n的值，转子转
轴与导电组件转动同步，通过计算可出转子转轴转过的角度，即可得出电机转子的位置信息。
[0026]本实施例中，通过使导电组件和电阻环进行接触，使得电机转子转动角度能够以电阻环接入电路长度进行体现。首先通过检测电阻环接入电路的阻值端电压以及电路电流，计算出电阻环接入电路的阻值，接着计算出电阻环接入电路的长度，最后通过电阻环接入电路的长度来计算出导电组件从电阻环首端转过的角度，便可得出电机转子的位置信息。
[0027]本设计中，导电组件整体在轴柱周侧并受离心作用，使得电机长期工作中，导电组件发生磨损的情况下，导电组件始终和电阻环以及导电环保持接触。且导电组件在转子转轴转动或静止过程中，都始终和电阻环以及导电环保持接触，这使得能时刻检测出电机转子的位置，保证了检测结果的精准度。本设计解决了现有使用反电势法检测直流无刷电机转子位置时，存在的转子在静止和低速时，定子中产生的反电势很小，不能准确地检测转子的位置信号的问题。
[0028]优选地，所述测量主体还包括固定设置在轴柱周侧的定位块、弹性设置在定位块远离轴柱一端的伸长块，所述导电组件设置在伸长块远离定位块的一端。
[0029]本设计中，在定位块和伸长块形成的结构中，使得导电组件在转子转轴转动情况下，导电组件受离心作用和电阻环以及导电环保持接触；在转子转轴静止情况下，导电组件受弹力和电阻环以及导电环保持接触，确保能时刻检测出电机转子的位置。
[0030]优选地，所述导电组件包括活动设置在伸长块远离定位块一端内侧的绝缘柱，以及固定设置在绝缘柱周侧中间的导电柱，所述导电柱的周侧两端均一体设置有导电圈，其中一个所述导电圈和电阻环相抵，另一个所述导电圈和导电环相抵。
[0031]导电圈、电阻环、导电环均为耐磨材料，本设计中，绝缘柱在伸长块内侧转动，通过两个导电圈使电阻环和导电环之间形成通路，在导电组件做绕轴运动时，使得两个导电圈在电阻环和导电环上形成滚动，能够大大降低导电圈在电阻环和导电环之间的摩擦，能够有效降低磨损，避免磨损后导电圈与电阻环之间以及导电圈和导电环之间接触不紧密的问题，不仅大幅度提高装置的使用寿命，还确保了装置对转子位置检测的稳定性。
[0032]优选地，所述导本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种直流无刷电机转子位置检测装置，其特征在于：包括机壳(1)、活动设置在机壳(1)内部中间的转子转轴(2)、设置在机壳(1)后端盖的测量主体，以及设置在测量主体远离机壳(1)一端的模块结构；所述测量主体包括活动设置在机壳(1)后端的轴柱(3)、活动设置在轴柱(3)周侧的导电组件(4)、固定设置在机壳(1)后端的电阻环(5)和导电环(6)，所述轴柱(3)临近机壳(1)的一端和转子转轴(2)的端部固定连接，且轴柱(3)和转子转轴(2)的轴心共线，所述导电组件(4)整体和轴柱(3)同步转动，所述导电组件(4)的一端和电阻环(5)的内侧面压合，且另一端和导电环(6)的内侧面压合，将电阻环(5)和导电环(6)电性连接，所述电阻环(5)首末端绝缘且相抵，形成完整圆环型结构，所述电阻环(5)和导电环(6)之间不接触，所述电阻环(5)的首端以及导电环(6)的周侧均设置接线端，并接入检测电路，所述电阻环(5)的电阻率处处相等，且电阻环(5)在其首端和与导电组件(4)接触点之间的电阻大小随着导电组件(4)位置的变化而改变；所述模块结构包括设置在测量主体远离机壳(1)一端的信号检测和转换模块(7)，所述信号检测和转换模块(7)用于检测电阻环(5)接入检测电路部分的电压及电路电流，并用于将检测信号转换成导电组件(4)跟随轴柱(3)转动后的位置信号。2.根据权利要求1所述的一种直流无刷电机转子位置检测装置，其特征在于：所述测量主体还包括固定设置在轴柱(3)周侧的定位块(8)、弹性设置在定位块(8)远离轴柱(3)一端的伸长块(9)，所述导电组件(4)设置在伸长块(9)远离定位块(8)的一端。3.根据权利要求2所述的一种直流无刷电机转子位置检测装置，其特征在于：所述导电组件(4)包括活动设置在伸长块(9)远离定位块(8)一端内侧的绝缘柱(41)，以及固定设置在绝缘柱(41)周侧中间的导电柱(42)，所述导电柱(42)的周侧两端均一体设置有导电圈(43)，其中一个所述导电圈(43)和电阻环(5)相抵，另一个所述导电圈(43)和导电环(6)相抵。4.根据权利要求3所述的一种直流无刷电机转子位置检测装置，其特征在于：所述导电圈(43)的外侧面的截面为弧形结构，所述电阻环(5)和导电环(6)的内侧面的截面为弧度相同的弧形结构，且与导电圈(43)的外侧面的截面相适配。5.根据权利要求4所述的一种直流无刷电机转子位置检测装置，其特征在于：所述导电柱(42)的周侧中间固定设置有弹性圈(10)，所述电阻环(5)和导电环(6)之间固定...
【专利技术属性】
技术研发人员：龙志贤，吴宇鹰，刘益才，聂桂祥，王新国，李元香，
申请(专利权)人：娄底市创微达电器有限公司，
类型：发明
国别省市：
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