CN111262395A - 一种包含角度检测装置的永磁电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种包含角度检测装置的永磁电机，其中包括永磁电机本体和旋转角度检测装置；永磁电机本体包括电机定子和永磁转子；永磁转子的磁极沿圆周方向交替分布；旋转角度检测装置包括定子和转子；永磁转子和转子被安装在同一根轴上同轴旋转；定子包括定子轭和位于定子轭上的定子检测齿；每个定子检测齿上最多绕一个线圈；每个线圈的电感随着转子的旋转角度的变化而变化，以用于检测转子的旋转角度。本发明极大提高了永磁电机的可靠性。

Description

一种包含角度检测装置的永磁电机
技术领域
本发明属于电机技术领域，涉及一种包含角度检测装置的永磁电机。
背景技术
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，并且以常要求将其应用在高温环境下。
当前，永磁电机搭载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，但这种电机中的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。
永磁电机搭载旋转变压器可以实现旋转角度检测，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。然而这种传统的旋转变压器一般在每个定子齿上饶有励磁线圈、正弦线圈和余弦线圈，即每个齿上饶有3组不同的线圈，在生产和使用过程中线圈间有相互摩擦造成短路的风险。并且从每个定子齿上有6根导线引出，引线过多有可靠性风险。
发明内容
本发明的目的在于提供降低上述风险的永磁电机。
为了达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种永磁电机，其中包括永磁电机本体和旋转角度检测装置；永磁电机本体包括电机定子和永磁转子；永磁转子的磁极沿圆周方向交替分布；旋转角度检测装置包括定子和转子；永磁转子和转子被安装在同一根轴上同轴旋转；定子包括定子轭和位于定子轭上的定子检测齿；每个定子检测齿上最多绕一个线圈；每个线圈的电感随着转子的旋转角度的变化而变化，以用于检测转子的旋转角度。
永磁转子极对数为N*K，转子的凸极数为N，其中N和K为大于1的整数。
优选地，永磁转子极对数为S，转子的凸极数为1，其中S为正整数。
优选地，永磁转子极对数为M，转子的凸极数为M，其中M为正整数。
永磁电机本体为永磁电动机或永磁发电机。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：消除了每个齿上线圈间的短路风险，极大提高了永磁电机的可靠性。
附图说明
图1为本发明第一实施例中永磁电动机控制流程图；
图2为本发明第一实施例中第一角度和第二角度相对于轴的机械角度的曲线图；
图3为本发明第二实施例中第一角度和第二角度相对于轴的机械角度的曲线图；
图4为本发明第三实施例中永磁电动机控制流程图；
图5为本发明第三实施例中第一角度相对于轴的机械角度的曲线图；
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
本发明提出了一种永磁电机，其中包括永磁电机本体和旋转角度检测装置；永磁电机本体包括电机定子和永磁转子；永磁转子的磁极沿圆周方向交替分布；旋转角度检测装置包括定子和转子；永磁转子和转子被安装在同一根轴上同轴旋转；定子包括定子轭和位于定子轭上的定子检测齿；每个定子检测齿上最多绕一个线圈；每个线圈的电感随着转子的旋转角度的变化而变化，以用于检测转子的旋转角度。永磁电机本体可以是永磁电动机或永磁发电机。
第一实施例：
该实施例中，取K＝2、N＝2，即在本实施例中永磁电机本体是极对数为4的永磁电动机，旋转角度检测装置转子的凸机数为2，永磁转子和转子被安装在同一根轴上同轴旋转，永磁电机的定子和旋转角度检测装置的定子安装在共同的定子机壳里(图中未画)。图1为本发明第一实施例中永磁电动机控制流程图，永磁电动机系统分为永磁电动机和驱动系统两部分，旋转角度检测装置输出的位置信号连接到解码电路的输入端，解码后输出第一角度(如图2中101)，图2中横轴对应永磁电动机转轴转过的机械角度，角度转换电路将第一角度乘以系数Z(永磁电动机极对数为4，转子的凸机数为2，取Z＝2)并除以360再取余数得到第二角度(如图2中102)，由此转换第二角度的周期与永磁电动机转子磁场周期相同，将此第二角度输入给永磁电动机驱动电路即可用周知的方法控制永磁电动机的运行。
第二实施例：
该实施例中，取S＝8，即在本实施例中永磁电机本体是极对数为8的永磁电动机，旋转角度检测装置转子的凸机数为1，永磁转子和转子被安装在同一根轴上同轴旋转，永磁电机的定子和旋转角度检测装置的定子安装在共同的定子机壳里(图中未画)。本发明第二实施例中永磁电机控制流程图也可参照图1，永磁电动机系统分为永磁电动机和驱动系统两部分，旋转角度检测装置输出的位置信号连接到解码电路的输入端，解码后输出第一角度(如图3中201)，图3中横轴对应永磁电动机转轴转过的机械角度，电机转轴每转一周第一角度变化360°，所以可以实现转轴的绝对位置检测。角度转换电路将第一角度乘以系数Z(永磁电动机极对数为8，转子的凸机数为1，取Z＝8)并陈以360再取余数得到第二角度(如图3中202)，由此转换第二角度的周期与永磁电动机转子磁场周期相同，将此第二角度输入给永磁电动机驱动电路即可用周知的方法控制永磁电动机的运行。本实施例可以实现绝对位置控制，特别使机器人应用的控制系统变的简单。
第三实施例：
该实施例中，取M＝4，即在本实施例中永磁电机本体是极对数为4的永磁电动机，旋转角度检测装置转子的凸机数为4，永磁转子和转子被安装在同一根轴上同轴旋转，永磁电机的定子和旋转角度检测装置的定子安装在共同的定子机壳里(图中未画)。图4为本发明第三实施例中永磁电动机控制流程图，永磁电动机系统分为永磁电动机和驱动系统两部分，旋转角度检测装置输出的位置信号连接到解码电路的输入端，解码后输出第一角度信号(如图5中301)，图5中横轴对应永磁电动机转轴转过的机械角度，第一角度信号的周期与永磁电动机转子磁场周期相同，无需进行角度变换，使驱动系统电路的到了简化，系统处理简单。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种永磁电机，其特征在于：包括永磁电机本体和旋转角度检测装置；所述永磁电机本体包括电机定子和永磁转子；所述永磁转子的磁极沿圆周方向交替分布；所述旋转角度检测装置包括定子和转子；所述永磁转子和所述转子被安装在同一根轴上同轴旋转；所述定子包括定子轭和位于所述定子轭上的定子检测齿；每个所述定子检测齿上最多绕一个所述线圈；每个所述线圈的电感随着所述转子的旋转角度的变化而变化，以用于检测所述转子的旋转角度。
2.根据权利要求1所述永磁转子和所述转子，其特征在于：所述永磁转子极对数为N*K，所述转子的凸极数为N，其中N和K为大于1的整数。
3.根据权利要求1所述永磁转子和所述转子，其特征在于：所述永磁转子极对数为S，所述转子的凸极数为1，其中S为正整数。
4.根据权利要求1所述永磁转子和所述转子，其特征在于：所述永磁转子极对数为M，所述转子的凸极数为M，其中M为正整数。
5.根据权利要求1所述的永磁电机本体，其特征在于：所述永磁电机本体为永磁电动机。
6.根据权利要求1所述的永磁电机本体，其特征在于：所述永磁电机本体为永磁发电机。
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