CN115912801A - 一种直流无刷电机转子位置检测装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明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。
Description
技术领域
本发明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。
背景技术
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。
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。
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。
发明内容
本发明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，可以有效解决背景技术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。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明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；
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；
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。
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。
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：
电机转子发生位置改变时，则可知电阻环接入电路的长度：
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。
根据电阻R的计算公式：
可知：
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。
再根据扇形弧长的计算公式：
可得：
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
优选地，所述导电圈的外侧面的截面为弧形结构，所述电阻环和导电环的内侧面的截面为弧度相同的弧形结构，且与导电圈的外侧面的截面相适配。
本设计中，能增大导电圈与电阻环之间以及导电圈和导电环之间的接触点，降低接触位置的压强，不仅使得导电性更强，导电效果更好，还能进一步避免发生磨损。
优选地，所述导电柱的周侧中间固定设置有弹性圈，所述电阻环和导电环之间固定设置有绝缘环，所述弹性圈的外侧面和绝缘环的内侧面相压合。
本设计中，绝缘环起到绝缘作用，并使得电阻环和导电环更稳定。弹性圈的结构能够对导电圈与电阻环之间以及导电圈和导电环之间起到一定的减震效果，避免装置发生碰撞时产生的振动问题；弹性圈同时能和绝缘环产生较大摩擦，使得弹性圈和绝缘环之间不易发生相对滑动，使得弹性圈在绝缘环内侧面产生良好的滚动效果，从而保证导电圈与电阻环之间以及导电圈和导电环之间具有良好的滚动接触。
优选地，所述定位块远离轴柱的一端开设有和伸长块相适配的限位槽，所述伸长块的一端活动设置在限位槽的内部，且在限位槽的内部滑动，所述伸长块临近限位槽的一端中部开设有内槽，所述限位槽的内壁固定设置有定位管，所述内槽的内壁固定设置有连接管，所述连接管的一端活动设置在定位管的一端内部，所述定位管和连接管的周侧套设有弹簧，所述弹簧的一端和限位槽的内壁相抵，所述弹簧的另一端和内槽的内壁相抵。
本设计中，弹簧对伸长块产生推力，使得伸长块远离定位块，使得导电圈与电阻环之间以及导电圈和导电环之间时刻接触，定位管和连接管的结构保证弹簧对伸长块产生定向、恒定推力。
优选地，所述轴柱远离定位块的一侧固定设置有配重块。
本设计中，配重块便于平衡轴柱另一侧的重力，使得装置运行更稳定。
优选地，所述机壳的后端盖固定设置有定位壳，所述电阻环、导电环和绝缘环均固定设置在定位壳的内侧壁。
本设计中，定位壳便于电阻环、导电环和绝缘环的安装，以及对定位壳内部构件进行防护。
优选地，所述定位壳远离机壳的一端固定设置有密封盖，所述密封盖对定位壳密封，所述信号检测和转换模块设置在密封盖的内部，所述密封盖内并设置有用于检测温度的温度监测模块，所述温度监测模块和信号检测和转换模块耦合。
本设计中，温度监测模块测量环境温度，在所处环境温度发生变化时，根据下列公式计算电阻环的电阻率ρ：
ρ＝ρ0(1+at)
式中t是摄氏温度，ρ0是O℃时的电阻率，a是电阻率温度系数，这里ρ0和a为已知值，t值通过温度监测模块检测，即可计算出不同温度环境中电阻率，代入上述公式计算扇形圆心角n，保证对转子位置的检测不受温度变化影响。
一种直流无刷电机转子位置检测装置的检测方法，包括以下步骤：
S1、导电组件在转子转轴安装时，确定好导电组件和转子相对位置，检测时，令导电组件跟随转子转轴进行同步转动，对于电阻环而言，导电组件和电阻环的接触点的位置发生改变，导致电阻环接入检测电路的长度发生改变，导致检测电路中电流随之发生变化；
S2、使用信号检测和转换模块监测检测电路中实时电流，由于导电组件和转子转轴同步转动，这里通过信号检测和转换模块将检测电路实时电流信号转化为导电组件的实时位置信号，根据电阻、电阻率和电阻环接入检测电路的长度之间的关系，计算出电机转子位置信号，完成对电机转子位置检测。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明，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。
2、本发明，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。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单的介绍，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种直流无刷电机转子位置检测装置及其检测方法的立体图；
图2为本发明的一种直流无刷电机转子位置检测装置及其检测方法的图1中A部分放大图；
图3为本发明的一种直流无刷电机转子位置检测装置及其检测方法在转盘处俯视剖视图；
图4为本发明的一种直流无刷电机转子位置检测装置及其检测方法的第一搅拌块立体图；
图5为本发明的一种直流无刷电机转子位置检测装置及其检测方法的输水组件的立体图；
图6为本发明的一种直流无刷电机转子位置检测装置及其检测方法的输水组件的立体剖视图；
图7为本发明的一种直流无刷电机转子位置检测装置及其检测方法的螺旋叶立体图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、机壳；2、转子转轴；3、轴柱；4、导电组件；41、绝缘柱；42、导电柱；43、导电圈；5、电阻环；6、导电环；7、信号检测和转换模块；8、定位块；9、伸长块；10、弹性圈；11、绝缘环；12、限位槽；13、内槽；14、定位管；15、连接管；16、弹簧；17、配重块；18、定位壳；19、密封盖；20、温度监测模块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“中”、“外”、“内”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1：
请参阅图1-7所示，一种直流无刷电机转子位置检测装置，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；
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，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，导电组件4整体和轴柱3同步转动，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，电阻环5首末端绝缘且相抵，形成完整圆环型结构，电阻环5和导电环6之间不接触，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，电阻环5的电阻率处处相等，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；
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，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。轴柱3转动后的位置信号为转子转轴2位置信号，即为电机转子位置信号。
本装置设置有检测电路，根据电流的变化来检测直流无刷电机的转子位置。电阻环5在其首端和与导电组件4接触点之间的电阻，为电阻环5接入检测电路的电阻。本实施例中，导电组件4在转子转轴2上安装时，确定好导电组件4和转子相对位置。电阻环5为标准的圆环型，其中导电组件4和导电环6均视作导线，其上的电阻忽略不计。导电组件4和电阻环5的不同位置进行接触，电阻环5接入检测电路中的电阻发生变化。
由于电阻环5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5接入电路的阻值：
直流无刷电机转子发生位置改变时，则可知电阻环5接入电路的长度：
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5的使用材料即可知道ρ值，L为材料的长度，这里为电阻环5接入电路的长度，S为电阻环5的横截面积，本设计中，S为定值。由于电阻环5为标准的圆环型，因此，这里ρ和S均为已知值，电阻环5接入电路的阻值R随着电阻环5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5接入电路的阻值R。
根据电阻R的计算公式：
可知：
U为电阻环5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7可检测得到。
再根据扇形弧长的计算公式：
可得：
这里，n是扇形圆心角，即导电组件4从电阻环5首端开始转过的角度；l是弧长，即电阻环5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5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2与导电组件4转动同步，通过计算可出转子转轴2转过的角度，即可得出电机转子的位置信息。
本实施例中，通过使导电组件4和电阻环5进行接触，使得电机转子转动角度能够以电阻环5接入电路长度进行体现。首先通过检测电阻环5接入电路的阻值端电压以及电路电流，计算出电阻环5接入电路的阻值，接着计算出电阻环5接入电路的长度，最后通过电阻环5接入电路的长度来计算出导电组件4从电阻环5首端转过的角度，便可得出电机转子的位置信息。
本设计中，导电组件4整体在轴柱3周侧并受离心作用，使得电机长期工作中，导电组件4发生磨损的情况下，导电组件4始终和电阻环5以及导电环6保持接触。且导电组件4在转子转轴2转动或静止过程中，都始终和电阻环5以及导电环6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。
其中，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，导电组件4设置在伸长块9远离定位块8的一端。
本设计中，在定位块8和伸长块9形成的结构中，使得导电组件4在转子转轴2转动情况下，导电组件4受离心作用和电阻环5以及导电环6保持接触；在转子转轴2静止情况下，导电组件4受弹力和电阻环5以及导电环6保持接触，确保能时刻检测出电机转子的位置。
其中，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，导电柱42的周侧两端均一体设置有导电圈43，其中一个导电圈43和电阻环5相抵，另一个导电圈43和导电环6相抵。
导电圈43、电阻环5、导电环6均为耐磨材料，本设计中，绝缘柱41在伸长块9内侧转动，通过两个导电圈43使电阻环5和导电环6之间形成通路，在导电组件4做绕轴运动时，使得两个导电圈43在电阻环5和导电环6上形成滚动，能够大大降低导电圈43在电阻环5和导电环6之间的摩擦，能够有效降低磨损，避免磨损后导电圈43与电阻环5之间以及导电圈43和导电环6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。同时能减少噪音及发热问题。
其中，导电圈43的外侧面的截面为弧形结构，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。
本设计中，能增大导电圈43与电阻环5之间以及导电圈43和导电环6之间的接触点，降低接触位置的压强，不仅使得导电性更强，导电效果更好，还能进一步避免发生磨损。
其中，导电柱42的周侧中间固定设置有弹性圈10，电阻环5和导电环6之间固定设置有绝缘环11，弹性圈10的外侧面和绝缘环11的内侧面相压合。
本设计中，绝缘环11起到绝缘作用，并使得电阻环5和导电环6更稳定。弹性圈10的结构能够对导电圈43与电阻环5之间以及导电圈43和导电环6之间起到一定的减震效果，避免装置发生碰撞时产生的振动问题；弹性圈10同时能和绝缘环11产生较大摩擦，使得弹性圈10和绝缘环11之间不易发生相对滑动，使得弹性圈10在绝缘环11内侧面产生良好的滚动效果，从而保证导电圈43与电阻环5之间以及导电圈43和导电环6之间具有良好的滚动接触。
其中，定位块8远离轴柱3的一端开设有和伸长块9相适配的限位槽12，伸长块9的一端活动设置在限位槽12的内部，且在限位槽12的内部滑动，伸长块9临近限位槽12的一端中部开设有内槽13，限位槽12的内壁固定设置有定位管14，内槽13的内壁固定设置有连接管15，连接管15的一端活动设置在定位管14的一端内部，定位管14和连接管15的周侧套设有弹簧16，弹簧16的一端和限位槽12的内壁相抵，弹簧16的另一端和内槽13的内壁相抵。
本设计中，弹簧16对伸长块9产生推力，使得伸长块9远离定位块8，使得导电圈43与电阻环5之间以及导电圈43和导电环6之间时刻接触，定位管14和连接管15的结构保证弹簧16对伸长块9产生定向、恒定推力。
其中，轴柱3远离定位块8的一侧固定设置有配重块17。
本设计中，配重块17便于平衡轴柱3另一侧的重力，使得装置运行更稳定。
其中，机壳1的后端盖固定设置有定位壳18，电阻环5、导电环6和绝缘环11均固定设置在定位壳18的内侧壁。
本设计中，定位壳18便于电阻环5、导电环6和绝缘环11的安装，以及对定位壳18内部构件进行防护。
其中，定位壳18远离机壳1的一端固定设置有密封盖19，密封盖19对定位壳18密封，信号检测和转换模块7设置在密封盖19的内部，密封盖19内并设置有用于检测温度的温度监测模块20，温度监测模块20和信号检测和转换模块7耦合。
本设计中，温度监测模块20测量环境温度，在所处环境温度发生变化时，根据下列公式计算电阻环5的电阻率ρ：
ρ＝ρ0(1+at)
式中t是摄氏温度，ρ0是O℃时的电阻率，a是电阻率温度系数，这里ρ0和a为已知值，t值通过温度监测模块20检测，即可计算出不同温度环境中电阻率，代入上述公式计算扇形圆心角n，保证对转子位置的检测不受温度变化影响。
实施例2：一种直流无刷电机转子位置检测装置的检测方法，包括以下步骤：
S1、导电组件4在转子转轴2安装时，确定好导电组件4和转子相对位置，检测时，令导电组件4跟随转子转轴2进行同步转动，对于电阻环5而言，导电组件4和电阻环5的接触点的位置发生改变，导致电阻环5接入检测电路的长度发生改变，导致检测电路中电流随之发生变化；
S2、使用信号检测和转换模块7监测检测电路中实时电流，由于导电组件4和转子转轴2同步转动，这里通过信号检测和转换模块7将检测电路实时电流信号转化为导电组件4的实时位置信号，根据电阻、电阻率和电阻环5接入检测电路的长度之间的关系，计算出电机转子位置信号，完成对电机转子位置检测。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
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)之间固定设置有绝缘环(11)，所述弹性圈(10)的外侧面和绝缘环(11)的内侧面相压合。
6.根据权利要求5所述的一种直流无刷电机转子位置检测装置，其特征在于：所述定位块(8)远离轴柱(3)的一端开设有和伸长块(9)相适配的限位槽(12)，所述伸长块(9)的一端活动设置在限位槽(12)的内部，且在限位槽(12)的内部滑动，所述伸长块(9)临近限位槽(12)的一端中部开设有内槽(13)，所述限位槽(12)的内壁固定设置有定位管(14)，所述内槽(13)的内壁固定设置有连接管(15)，所述连接管(15)的一端活动设置在定位管(14)的一端内部，所述定位管(14)和连接管(15)的周侧套设有弹簧(16)，所述弹簧(16)的一端和限位槽(12)的内壁相抵，所述弹簧(16)的另一端和内槽(13)的内壁相抵。
7.根据权利要求6所述的一种直流无刷电机转子位置检测装置，其特征在于：所述轴柱(3)远离定位块(8)的一侧固定设置有配重块(17)。
8.根据权利要求7所述的一种直流无刷电机转子位置检测装置，其特征在于：所述机壳(1)的后端盖固定设置有定位壳(18)，所述电阻环(5)、导电环(6)和绝缘环(11)均固定设置在定位壳(18)的内侧壁。
9.根据权利要求8所述的一种直流无刷电机转子位置检测装置，其特征在于：所述定位壳(18)远离机壳(1)的一端固定设置有密封盖(19)，所述密封盖(19)对定位壳(18)密封，所述信号检测和转换模块(7)设置在密封盖(19)的内部，所述密封盖(19)内并设置有用于检测温度的温度监测模块(20)，所述温度监测模块(20)和信号检测和转换模块(7)耦合。
10.根据权利要求1-9所述的任一项一种直流无刷电机转子位置检测装置的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、导电组件(4)在转子转轴(2)上安装时，确定好导电组件(4)和转子相对位置，检测时，令导电组件(4)跟随转子转轴(2)进行同步转动，对于电阻环(5)而言，导电组件(4)和电阻环(5)的接触点的位置发生改变，导致电阻环(5)接入检测电路的长度发生改变，导致检测电路中电流随之发生变化；
S2、使用信号检测和转换模块(7)监测检测电路中实时电流，由于导电组件(4)和转子转轴(2)同步转动，这里通过信号检测和转换模块(7)将检测电路实时电流信号转化为导电组件(4)的实时位置信号，根据电阻、电阻率和电阻环(5)接入检测电路的长度之间的关系，计算出电机转子位置信号，完成对电机转子位置检测。
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2023
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