CN110557056A - 三相开关磁阻电机的磁环检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于电机位置检测技术领域，提供了一种三相开关磁阻电机的磁环检测装置。该装置包括：至少三个双极性磁电霍尔、初级隔离模块、次级隔离模块和差分模块；至少三个双极性磁电霍尔间隔预设度数设置在多极磁环外侧，对多极磁环的磁极位置进行检测得到位置脉冲信号，位置脉冲信号经过初级隔离模块进行波形整形，整形后的位置脉冲信号经过差分模块依次进行共模抑制和放大处理，放大后的位置脉冲信号经过次级隔离模块进行隔离后进入外部控制模块。本发明位置检测速度快，减少了机加难度，同时取消了传统开关磁阻编码器机械齿盘，进一步缩短了电机长度，减轻了电机重量，降低了电机及位置传感器成本。
Description
技术领域
本发明属于电机位置检测技术领域，尤其涉及一种三相开关磁阻电机的磁环检测装置。
背景技术
传统的三相开关磁阻电机的磁环检测装置由机械齿盘、磁电霍尔或光电霍尔及逻辑识别等组成，空间尺寸大，齿盘机械加工难度大，且齿盘精度要求高，机加成本高，同时有磁电霍尔死区大、光电霍尔环境适应差、响应慢等问题，不能适应高转速、高精度以及多尘多油污等恶劣环境的控制要求。
发明内容
以及上述问题，本发明实施例提供了一种三相开关磁阻电机的磁环检测装置。
本发明实施例提供了一种三相开关磁阻电机的磁环检测装置，包括：至少三个双极性磁电霍尔、初级隔离模块、次级隔离模块和差分模块；至少三个双极性磁电霍尔间隔预设度数设置在多极磁环外侧，所述至少三个双极性磁电霍尔还与所述初级隔离模块和所述差分模块连接；所述初级隔离模块还与所述差分模块连接；所述差分模块还与所述次级隔离模块连接；所述次级隔离模块适于与外部控制模块连接；
至少三个双极性磁电霍尔对所述多极磁环的磁极位置进行检测得到位置脉冲信号，所述位置脉冲信号经过所述初级隔离模块进行波形整形，整形后的所述位置脉冲信号经过所述差分模块依次进行共模抑制和放大处理，放大后的所述位置脉冲信号经过所述次级隔离模块进行隔离后进入外部控制模块。
可选的，每个所述双极性磁电霍尔均为ITR9606型号开关。
可选的，所述三相开关磁阻电机的磁环检测装置包括：第一双极性磁电霍尔、第二双极性磁电霍尔和第三双极性磁电霍尔；所述第一双极性磁电霍尔、所述第二双极性磁电霍尔和所述第三双极性磁电霍尔间隔120度设置在多极磁环外侧；
所述第一双极性磁电霍尔的输出端和第三双极性磁电霍尔的输出端均与所述初级隔离模块连接，所述第二双极性磁电霍尔的输出端与所述差分模块连接。
可选的，所述初级隔离模块包括：第一隔离芯片、第二隔离芯片、第一电阻和第二电阻；
所述第一隔离芯片的输入端与所述第一双极性磁电霍尔的输出端连接，所述第一隔离芯片的输入端还通过所述第一电阻与所述第一隔离芯片的接地端连接，所述第一隔离芯片的输出端与所述差分模块连接；
所述第二隔离芯片的第一输入端与所述第三双极性磁电霍尔的输出端连接，所述第二隔离芯片的第一输入端还通过所述第二电阻接地，所述第二隔离芯片的第二输入端与所述差分模块连接。
可选的，所述第一隔离芯片和第二隔离芯片均为SN74LVC2G17DCKR型号芯片。
可选的，所述差分模块包括：第一运算放大器、第二运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第一二极管；
所述第一运算放大器的正相输入端与所述第二双极性磁电霍尔的输出端连接，所述第一运算放大器的负相输入端通过所述第三电阻接地，所述第一运算放大器的负相输入端通过所述第四电阻与所述第二运算放大器的正相输入端连接，所述第一运算放大器的输出端通过所述第五电阻与所述次级隔离模块连接；
所述第二运算放大器的正相输入端还通过所述第六电阻接地，所述第二运算放大器的负相输入端通过所述第七电阻接地，所述第二运算放大器的负相输入端还与所述第二双极性磁电霍尔的输出端和所述第二隔离芯片的第二输入端均连接，所述第二运算放大器的输出端与所述第一二极管的阴极连接；所述第一二极管的阳极与所述次级隔离模块连接。
可选的，所述三相开关磁阻电机的磁环检测装置还包括：发光二极管；
所述发光二极管的阳极通过所述第五电阻与所述第一运算放大器的输出端，所述发光二极管的阳极还与所述第一二极管的阳极连接，所述发光二极管的阴极与所述初级隔离模块和所述次级隔离模块连接。
可选的，所述第一运算放大器和所述第二运算放大器均为MV3581型号放大器。
可选的，所述次级隔离模块包括：第三隔离芯片和输出接口；
所述第三隔离芯片的输入端与所述差分模块连接，所述第三隔离芯片的输出端与所述输出接口连接；所述输出接口还适于与外部控制模块连接。
可选的，所述第三隔离芯片为AM26C311PWG4型号芯片。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：该电路主要包括至少三个双极性磁电霍尔、初级隔离模块、次级隔离模块和差分模块，减少了机加难度，同时取消了传统开关磁阻编码器机械齿盘，进一步缩短了电机长度，减轻了电机重量；其中，至少三个双极性磁电霍尔间隔预设度数设置在多极磁环外侧，对多极磁环的磁极位置进行检测得到位置脉冲信号，位置脉冲信号经过初级隔离模块进行波形整形，整形后的位置脉冲信号经过差分模块依次进行共模抑制和放大处理，放大后的位置脉冲信号经过次级隔离模块进行隔离后进入外部控制模块，实现了位置检测速度快，降低了电机及位置传感器成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的三相开关磁阻电机的磁环检测装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的三相开关磁阻电机的磁环检测装置的电路示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
参见图1，本实施例提供的一种三相开关磁阻电机的磁环检测装置，主要包括：至少三个双极性磁电霍尔、初级隔离模块6、次级隔离模块5和差分模块7；至少三个双极性磁电霍尔间隔预设度数设置在多极磁环1外侧，至少三个双极性磁电霍尔还与初级隔离模块6和差分模块7连接；初级隔离模块6还与差分模块7连接；差分模块7还与次级隔离模块5连接；次级隔离模块5适于与外部控制模块连接，且至少三个双极性磁电霍尔、初级隔离模块6、次级隔离模块5和差分模块7均设置在PCB板上。
具体的，至少三个双极性磁电霍尔对多极磁环1的磁极位置进行检测得到位置脉冲信号，所述位置脉冲信号经过初级隔离模块6进行波形整形，整形后的所述位置脉冲信号经过差分模块7依次进行共模抑制和放大处理，放大后的所述位置脉冲信号经过次级隔离模块5进行隔离后进入外部控制模块，以使外部控制模块对接收到的位置脉冲信号进行逻辑识别，进而实现对电机各相通断时序和电流大小的控制等，减少了机加难度，同时取消了传统开关磁阻编码器机械齿盘，进一步缩短了电机长度，减轻了电机重量。实际应用中，多极磁环1可以是4极NS磁环、8极NS磁环或16极NS磁环等。
上述实施例中，至少三个双极性磁电霍尔间隔预设度数设置在多极磁环1外侧，对多极磁环1的磁极位置进行检测得到位置脉冲信号，位置脉冲信号经过初级隔离模块6进行波形整形，整形后的位置脉冲信号经过差分模块7依次进行共模抑制和放大，放大后的位置脉冲信号经过次级隔离模块5进行隔离后进入外部控制模块，实现了位置检测速度快，降低了电机及位置传感器成本。
可选的，每个双极性磁电霍尔均可以为ITR9606型号开关，成本低，响应速度快，使传统的三相开关磁阻电机的磁环检测装置取消了传统开关磁阻编码器机械齿盘，缩短了电机长度减轻了电机重量，降低了电机及位置传感器成本。
示例性的，参见图1和图2，本实施例的三相开关磁阻电机的磁环检测装置可以包括：第一双极性磁电霍尔2、第二双极性磁电霍尔3和第三双极性磁电霍尔4；第一双极性磁电霍尔2、第二双极性磁电霍尔3和第三双极性磁电霍尔4间隔120度设置在多极磁环1外侧；第一双极性磁电霍尔2的输出端和第三双极性磁电霍尔4的输出端均与初级隔离模块6连接，第二双极性磁电霍尔3的输出端与差分模块7连接。三个双极性磁电霍尔间隔120度设置在多极磁环1外侧，简化三相开关磁阻电机位置传感器结构，使用简单，且检测精度高、响应快、成本低，适用于三相6/4、12/8、24/16开关磁阻电机位置检测，无需对控制原理进行改变即可使用，适用于高粉尘、多油污等恶劣环境中,同时减少了机加难度。
可选的，本实施例的初级隔离模块6可以包括：第一隔离芯片U1、第二隔离芯片U2、第一电阻R1和第二电阻R2；第一隔离芯片U1的输入端与所述第一双极性磁电霍尔2的输出端连接，第一隔离芯片U1的输入端还通过第一电阻R1与第一隔离芯片U1的接地端连接，第一隔离芯片U1的输出端与差分模块7连接；第二隔离芯片U2的第一输入端与第三双极性磁电霍尔4的输出端连接，第二隔离芯片U2的第一输入端还通过第二电阻R2接地，第二隔离芯片U2的第二输入端与差分模块7连接。
可选的，本实施例的第一隔离芯片U1和第二隔离芯片U2均可以为SN74LVC2G17DCKR型号芯片，该芯片的结构简单，成本低，隔离信号输出稳定，噪声低。
可选的，本实施例的差分模块7可以包括：第一运算放大器UB1、第二运算放大器UB2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7和第一二极管D1；第一运算放大器UB1的正相输入端与第二双极性磁电霍尔3的输出端连接，第一运算放大器UB1的负相输入端通过所述第三电阻R3接地，第一运算放大器UB1的负相输入端通过第四电阻R4与第二运算放大器UB2的正相输入端连接，第一运算放大器UB1的输出端通过第五电阻R5与次级隔离模块5连接。
第二运算放大器UB2的正相输入端还通过第六电阻R6接地，第二运算放大器UB2的负相输入端通过第七电阻R7接地，第二运算放大器UB2的负相输入端还与第二双极性磁电霍尔3的输出端和第二隔离芯片U2的第二输入端均连接，第二运算放大器UB2的输出端与第一二极管D1的阴极连接；第一二极管D1的阳极与次级隔离模块5连接。可选的，本实施例的第一运算放大器UB1和第二运算放大器UB2均可以为MV3581型号放大器。
可选的，本实施例的三相开关磁阻电机的磁环检测装置还包括：发光二极管D2；发光二极管D2的阳极通过第五电阻R5与第一运算放大器UB1的输出端，发光二极管D2的阳极还与第一二极管D1的阳极连接，发光二极管D2的阴极与初级隔离模块6和次级隔离模块5连接。本实施例的差分模块7处理的信号精度高，速度快，干扰小。
可选的，本实施例的次级隔离模块5可以包括：第三隔离芯片U3和输出接口J1；第三隔离芯片U3的输入端与差分模块7连接，第三隔离芯片U3的输出端与输出接口J1连接；输出接口J1还适于与外部控制模块连接，示例性的，输出接口J1可以通过8芯屏蔽电缆与控制模块连接。
可选的，本实施例的第三隔离芯片U3可以为AM26C311PWG4型号芯片，该芯片的结构简单，成本低，隔离信号输出稳定，噪声低。
上述实施例的三相开关磁阻电机的磁环检测装置，结构紧凑，使用简单，检测精度高、响应快、成本低，简化了三相开关磁阻电机位置传感器结构，编码器板通用性好，无需对控制原理进行改变即可使用，适用于高粉尘、多油污等恶劣环境，减少了机加难度，取消了传统开关磁阻编码器机械齿盘，同时缩短了电机长度减轻了电机重量，降低了电机及位置传感器成本。
本发明在具体使用时，首先根据电机尾轴尺寸定制相应极数的多极磁环1并安装于尾轴上，按图2定制如图1中PCB编码板成品，并将其固定于电机尾端端盖上，根据单相对位控制进行调节对位并紧固。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包括在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种三相开关磁阻电机的磁环检测装置，其特征在于，包括：至少三个双极性磁电霍尔、初级隔离模块、次级隔离模块和差分模块；
至少三个双极性磁电霍尔间隔预设度数设置在多极磁环外侧，所述至少三个双极性磁电霍尔还与所述初级隔离模块和所述差分模块连接；所述初级隔离模块还与所述差分模块连接；所述差分模块还与所述次级隔离模块连接；所述次级隔离模块适于与外部控制模块连接；
至少三个双极性磁电霍尔对所述多极磁环的磁极位置进行检测得到位置脉冲信号，所述位置脉冲信号经过所述初级隔离模块进行波形整形，整形后的所述位置脉冲信号经过所述差分模块依次进行共模抑制和放大处理，放大后的所述位置脉冲信号经过所述次级隔离模块进行隔离后进入外部控制模块。
2.如权利要求1所述的三相开关磁阻电机的磁环检测装置，其特征在于，每个所述双极性磁电霍尔均为ITR9606型号开关。
3.如权利要求1所述的三相开关磁阻电机的磁环检测装置，其特征在于，所述三相开关磁阻电机的磁环检测装置包括：第一双极性磁电霍尔、第二双极性磁电霍尔和第三双极性磁电霍尔；所述第一双极性磁电霍尔、所述第二双极性磁电霍尔和所述第三双极性磁电霍尔间隔120度设置在多极磁环外侧；
所述第一双极性磁电霍尔的输出端和第三双极性磁电霍尔的输出端均与所述初级隔离模块连接，所述第二双极性磁电霍尔的输出端与所述差分模块连接。
4.如权利要求3所述的三相开关磁阻电机的磁环检测装置，其特征在于，所述初级隔离模块包括：第一隔离芯片、第二隔离芯片、第一电阻和第二电阻；
所述第一隔离芯片的输入端与所述第一双极性磁电霍尔的输出端连接，所述第一隔离芯片的输入端还通过所述第一电阻与所述第一隔离芯片的接地端连接，所述第一隔离芯片的输出端与所述差分模块连接；
所述第二隔离芯片的第一输入端与所述第三双极性磁电霍尔的输出端连接，所述第二隔离芯片的第一输入端还通过所述第二电阻接地，所述第二隔离芯片的第二输入端与所述差分模块连接。
5.如权利要求4所述的三相开关磁阻电机的磁环检测装置，其特征在于，所述第一隔离芯片和第二隔离芯片均为SN74LVC2G17DCKR型号芯片。
6.如权利要求4所述的三相开关磁阻电机的磁环检测装置，其特征在于，所述差分模块包括：第一运算放大器、第二运算放大器、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻和第一二极管；
所述第一运算放大器的正相输入端与所述第二双极性磁电霍尔的输出端连接，所述第一运算放大器的负相输入端通过所述第三电阻接地，所述第一运算放大器的负相输入端通过所述第四电阻与所述第二运算放大器的正相输入端连接，所述第一运算放大器的输出端通过所述第五电阻与所述次级隔离模块连接；
所述第二运算放大器的正相输入端还通过所述第六电阻接地，所述第二运算放大器的负相输入端通过所述第七电阻接地，所述第二运算放大器的负相输入端还与所述第二双极性磁电霍尔的输出端和所述第二隔离芯片的第二输入端均连接，所述第二运算放大器的输出端与所述第一二极管的阴极连接；所述第一二极管的阳极与所述次级隔离模块连接。
7.如权利要求6所述的三相开关磁阻电机的磁环检测装置，其特征在于，所述三相开关磁阻电机的磁环检测装置还包括：发光二极管；
所述发光二极管的阳极通过所述第五电阻与所述第一运算放大器的输出端，所述发光二极管的阳极还与所述第一二极管的阳极连接，所述发光二极管的阴极与所述初级隔离模块和所述次级隔离模块连接。
8.如权利要求6所述的三相开关磁阻电机的磁环检测装置，其特征在于，所述第一运算放大器和所述第二运算放大器均为MV3581型号放大器。
9.如权利要求1至8任一项所述的三相开关磁阻电机的磁环检测装置，其特征在于，所述次级隔离模块包括：第三隔离芯片和输出接口；
所述第三隔离芯片的输入端与所述差分模块连接，所述第三隔离芯片的输出端与所述输出接口连接；所述输出接口还适于与外部控制模块连接。
10.如权利要求9所述的三相开关磁阻电机的磁环检测装置，其特征在于，所述第三隔离芯片为AM26C311PWG4型号芯片。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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