CN102361370A - 一种电机端盖内置传感器的一体化电机转速测量机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种电机端盖内置传感器的一体化电机转速测量机构，端盖中心嵌设有轴承起支撑电机转轴旋转的作用，电机转轴端部嵌于轴承内孔中；径向磁化的永磁体磁钢安装于转轴端面中心处随电机转轴旋转，并在霍尔传感器芯片中感应信号；圆形电路板用螺钉固定于端盖中心圆形沉台中；霍尔传感器芯片位于圆形电路板表面中心处感知电机转轴的旋转；电缆一端直接焊在圆形电路板上，另一端通过端盖的加工电缆孔引出端盖以便信号输出。采用一体化的结构，使电机转子转速测量更加紧凑、可靠，且免去外部装置的安装和调试。这种正交脉冲信号可以采用计数器测量，因此方法简单可靠。由于霍尔传感器芯片与电机转轴为无接触安装，可靠性大为提高。

Description

一种电机端盖内置传感器的一体化电机转速测量机构
技术领域
　　本发明涉及一种电机端盖内置传感器的一体化电机转速测量机构，主要用于电动汽车电动机转轴转速测量。
 
背景技术
       在电机控制系统中，电机转子的位置和转速信号的检测是必不可少的重点考虑环节。特别是在矢量控制系统，转子位置对于磁场定位的准确性至关重要。现在普遍采用光电编码器和旋转变压器的方法。由于这两种方式一般都采用成型的外部安装产品，并需要在电机端盖外的转轴上考虑安装位置，给实际应用带来不便，密封也比较麻烦；而且这些产品都包括转动和静止两部分，容易因安装不当引起配合失控问题，其运行的可靠性也不如无接触方式。旋转变压器在使用上要相对复杂一些，需要激励信号，有两组驻波的输出，需要进行复杂计算才能得到转子位子信息，而高质量的旋转变压器成本也很高。因此无论从方便性、可靠性和成本考虑，光电编码器和旋转变压器的方法都存在一些不足。
 
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，发明解决电机转子的位置和转速信号检测的方便性、可靠性和成本的问题，提供一种一体化结构的一种端盖内置一体化电机转速测量机构。
本发明采用的技术方案如下：一种电机端盖内置传感器的一体化电机转速测量机构，包括端盖、电机转轴和永磁体磁钢；其特征在于，端盖起支撑作用，端盖中心嵌设有轴承起支撑电机转轴旋转的作用，电机转轴端部嵌于轴承内孔中；径向磁化的永磁体磁钢安装于转轴端面中心处随电机转轴旋转，并在霍尔传感器芯片中感应信号；圆形电路板用螺钉固定于端盖中心圆形沉台中；霍尔传感器芯片位于圆形电路板表面中心处感知电机转轴的旋转；电缆一端直接焊在圆形电路板上，另一端通过端盖的加工电缆孔引出端盖以便信号输出。
相比现有技术，本发明具有如下有益效果：
　　采用一体化的结构，使电机转子转速测量更加紧凑、可靠，且免去外部装置的安装和调试。在电机结构设计时便考虑将转速测量机构置于电机内部，信号线直接引出到电机外壳，这样不必再附加安装其测量装置，应用也非常方便。同时，采用不同的测量方式还可以增强可靠性和降低成本。将带有霍尔传感器芯片的电路板直接安装于端盖内侧，在转轴上安装磁钢，形成一体化结构。霍尔传感器芯片输出信号可以是正交脉冲信号，其正交脉冲信号的分辨率可根据需要选择芯片型号；霍尔传感器芯片也可以直接输出与旋转变压器一样的正交正弦信号而不再需要激励信号和复杂的处理电路。这种正交脉冲信号可以采用计数器测量，因此方法简单可靠。由于霍尔传感器芯片与电机转轴为无接触安装，可靠性大为提高。
 
附图说明
　　图1是本发明端盖内置一体化电机转速测量机构的结构示意图。
　　图2是端盖内置一体化电机转速测量机构旋转信号感知原理图。
　　图3 是霍尔传感器芯片输出波形图。
 
具体实施方式
       下面结合附图对具体实施方式进行说明。
如图1所示，一种电机端盖内置传感器的一体化电机转速测量机构，包括端盖1、电机转轴4、永磁体磁钢5；端盖1起支撑作用，端盖1中心嵌设有轴承3起支撑电机转轴4旋转的作用，电机转轴4端部嵌于轴承3内孔中；径向磁化的永磁体磁钢5安装于转轴4端面中心处随电机转轴4旋转，并在霍尔传感器芯片6中感应信号；圆形电路板7用螺钉固定于端盖1中心圆形沉台中；霍尔传感器芯片6位于圆形电路板7表面中心处感知电机转轴4的旋转；电缆一端直接焊在圆形电路板7上，另一端通过端盖1的加工电缆孔2引出端盖1以便信号输出。
本发明在电机结构设计时着重于电机一端的端盖设计，在端盖1内部中心处设计圆形沉台，其位置应与轴承有足够间隙，便于磁钢和电路板安装。端盖沿径向加工电缆孔2便于信号线引出。在电机内部转轴端面装有径向磁化的永久磁钢5，极数为二，其完全固定于电机转轴4端面而随电机轴旋转。设计圆形电路板7，将霍尔传感器芯片6安置于电路板7的中心，信号线从电路板7边缘处引出。在电机端盖内中心沉台安装圆形电路板7，用螺钉锁紧，使电路板上的霍尔传感器芯片6与磁钢5端面平行，中心对准，间隙适当。
如图2所示，当磁钢（21即图1中的5）随转轴旋转，旋转磁场就会耦合到霍尔传感器芯片（22即图1中的6），芯片内部将这种旋转磁场信号转化为图3所示的脉冲信号。其中，A信号和B信号为两路正交脉冲，每一路信号都可以测量转速，两路信号的相位关系决定旋转方向。Index信号则是归零信号，转子旋转一周感应一次。
当选择同一厂家的另一型号芯片时，霍尔传感器芯片也可以直接输出与旋转变压器一样的正交正弦信号而不需要激励信号和复杂的处理电路。
　　本发明一体化的结构，使电机转子转速测量更加紧凑、可靠，且免去外部装置的安装和调试；将转轴旋转信息以磁场耦合的无接触方式传递到传感器，提高了可靠性，抗振动和抗油污污染，抗冲击，密封效果更好；霍尔传感器芯片感知转轴旋转，并转化为脉冲输出，无需特殊信号处理，结构简单易用。

Claims (1)

1.一种电机端盖内置传感器的一体化电机转速测量机构，包括端盖（1）、电机转轴（4）和永磁体磁钢（5）；其特征在于，端盖（1）起支撑作用，端盖（1）中心嵌设有轴承（3）起支撑电机转轴（4）旋转的作用，电机转轴（4）端部嵌于轴承（3）内孔中；径向磁化的永磁体磁钢（5）安装于转轴（4）端面中心处随电机转轴（4）旋转，并在霍尔传感器芯片（6）中感应信号；圆形电路板（7）用螺钉固定于端盖（1）中心圆形沉台中；霍尔传感器芯片（6）位于圆形电路板（7）表面中心处感知电机转轴（4）的旋转；电缆一端直接焊在圆形电路板（7）上，另一端通过端盖（1）的加工电缆孔（2）引出端盖（1）以便信号输出。
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