CN207339581U - 一种角度检测设备、旋转体及电动机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种角度检测设备、旋转体及电动机系统，属于检测技术领域。该角度检测设备包括旋转角度检测装置和信号处理装置；旋转角度检测装置包括至少一套检测线圈系统，每套检测线圈系统包括由多个线圈组成的至少4列并联的多桥臂桥式电路，多桥臂桥式电路的两个并联接点引出两根引线作为励磁引线，从每列桥臂的上下桥臂的接点均引出一根引线作为信号引线。信号处理装置包括励磁电路、信号采集电路以及角度计算电路。两根信号引线的差分信号与另外两根信号引线的差分信号均随转子的旋转角度变化。旋转体包括上述角度检测设备和旋转体本体。本实用新型测量精度和可靠性高，能够对电感式旋转变压器进行有效的信号处理与计算且结构较为简单。

Description

一种角度检测设备、旋转体及电动机系统

技术领域

本实用新型属于检测技术领域，涉及一种检测设备，尤其是一种角度检测设备、旋转体及电动机系统。

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，并且经常要求将其应用在高温环境下。当前，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。旋转变压器是一种可以实现旋转角度检测的传感器，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。

现有电感式旋转变压器有两根励磁线和两根信号线，两根信号线中一根为正弦信号,另一根为余弦信号。在长距离传输过程中，容易受到周围的信号干扰，使检测精度受到不良影响，特别是周围干扰强烈情况下，可能导致无法正常地测量转子的旋转角度。

当前旋转变压器中，定子检测齿上绕有多组绕组，通常绕有三组绕组，使得其制造工艺很复杂，且由于绕组的位置不同使得旋转变压器的一致性受到不利影响；同时，由于在同一定子检测齿上绕有多组绕组，在生产和使用过程中，很容易由于振动冲击等原因出现绕组短路和断线等问题，进而导致旋转变压器失效，可靠性较差。

现有旋转变压器基本上为感应式旋转变压器,其信号处理装置与电感式旋转变压器的适配性较差，因此更适应于电感式旋转变压器的信号处理技术具有较强的研究意义和应用价值。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种测量精度和可靠性高的、能够对电感式旋转变压器进行有效的信号处理与计算且结构较为简单的角度检测设备、旋转体及电动机系统。

为了达到上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种角度检测设备，包括旋转角度检测装置和信号处理装置。所述旋转角度检测装置包括定子、转子和多个线圈；所述定子包括定子轭和位于所述定子轭上的定子检测齿；各所述线圈绕在定子检测齿上，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；所述旋转角度检测装置包括至少一套检测线圈系统，每套所述检测线圈系统包括由多个所述线圈组成的至少4列并联的多桥臂桥式电路，每列桥臂包含至少两个桥臂，每个桥臂包括至少一个线圈；所述多桥臂桥式电路的两个并联接点引出两根引线作为励磁引线，从每列桥臂的上下桥臂的接点均引出一根引线作为信号引线；所述信号处理装置包括励磁电路，以连接所述励磁引线且为所述励磁引线提供励磁信号；包括连接所述信号引线的信号采集电路，以采集所述信号引线输出的信号；以及包括角度计算电路，以连接所述信号采集电路并计算所述转子的旋转角度；每套所述检测线圈系统中，两根所述信号引线连接到所述信号采集电路，其差分信号生成随所述转子的旋转角度变化的第一信号电压；另外两根所述信号引线连接到所述信号采集电路，其差分信号生成随所述转子的旋转角度变化的第二信号电压，以根据第一信号电压和第二信号电压检测所述转子的旋转角度。

所述转子具有转子凸极；所述定子轭、所述定子检测齿和所述转子凸极的材料均为导磁材料。

优选地，所述多桥臂桥式电路仅包含4列并联的桥臂；所述旋转角度检测装置共含有2根励磁引线和4根信号引线。

优选地，定子检测齿数为8*K，转子凸极数为N；其中，K和N均为正整数；进一步优选地，K等于1，N等于2。

优选地，所述定子检测齿沿所述定子轭的更靠近所述转子的一侧的圆周表面分布，相邻的定子检测齿相隔布置，以使得第一信号电压和第二信号电压的相位相差设定的角度。

优选地，所述定子还包括定子解耦齿，所述定子解耦齿上不缠绕线圈，以减少绕有线圈的所述定子检测齿之间的磁耦合；所述定子解耦齿设置在绕有线圈的所述定子检测齿的两侧，绕有线圈的所述定子检测齿之间至少设置1个定子解耦齿；所述定子解耦齿的材料为导磁材料。

优选地，所述定子还包括定子辅助齿，所述定子辅助齿上不缠绕线圈，以改善磁路系统的对称性；所述定子辅助齿设置在所述定子检测齿的外侧；所述定子辅助齿的材料为导磁材料。

优选地，所述定子轭所跨越的角度小于360度。

优选地，设置所述转子凸极的形状，以使得每个所述线圈的电感的变化部分随着所述转子的旋转角度的变化成正弦波变化；或者，设置所述转子凸极的形状，以使得每个所述线圈的电感的变化部分随着所述转子的旋转角度的变化成三角波变化。

优选地，所述角度检测设备具有定子机壳、端盖、轴承和转轴；所述定子包括定子铁芯，所述定子铁芯安装在所述定子机壳上；所述转子包括转子铁芯，所述转子铁芯安装在所述转轴上，与整个所述转子共同旋转；

优选地，所述转子布置在所述定子的内部；或者，所述转子布置在所述定子的外部。

所述旋转角度检测装置包括至少两套所述检测线圈系统；至少两套所述检测线圈系统设置在同一个定子上；所述角度检测设备具有与所述检测线圈系统的数目相等的信号处理装置，所述检测线圈系统与所述信号处理装置一一对应地连接。优选地，至少两个所述信号处理装置共用同一个励磁电路，和/或共用同一个时控电路，和/或共用同一个角度计算电路。

优选地，各套所述检测线圈系统之间，励磁引线共用，信号引线独立；或者，各套所述检测线圈系统之间，励磁引线独立，信号引线独立。

所述角度检测设备包括至少两个旋转角度检测装置；所述角度检测设备包括与所述检测线圈系统数目相等的信号处理装置，所述信号处理装置与所述检测线圈系统一一对应地连接。优选地，至少两个所述信号处理装置共用同一个励磁电路，和/或共用同一个时控电路，和/或共用同一个角度计算电路。

优选地，所述至少两个旋转角度检测装置至少包括第一旋转角度检测装置和第二旋转角度检测装置；第一旋转角度检测装置的转子仅包括1个转子凸极；第二旋转角度检测装置的转子包括2个或2个以上的转子凸极；至少第一旋转角度检测装置的转子和第二旋转角度检测装置的转子设置为同步转动。

优选地，第一旋转角度检测装置的定子检测齿数为8*M，M为正整数。

优选地，第二旋转角度检测装置中，定子检测齿数为8*X，转子凸极数为(Y+1)；其中，X和Y为正整数。

所述信号采集电路为信号采样电路；或者，所述信号采集电路为同步检波电路。

所述励磁信号为正弦波电压源信号、正弦波电流源信号、矩形波电压源信号或者梯形波电压源信号。

所述角度检测设备仅包括一个信号采集电路，所述信号采集电路为分时共用的，以在一个周期内分时检测所述旋转角度检测装置的不同的输出信号；或者，所述角度检测设备包括两个信号采集电路，以分别检测所述旋转角度检测装置的不同的输出信号。

所述信号处理装置还包括时控电路；所述时控电路与所述励磁电路和所述信号采集电路均连接，以控制所述励磁电路提供所述励磁信号以及控制所述信号采集电路的信号采集节拍。

优选地，所述时控电路还与所述角度计算电路连接，以控制所述角度计算电路按照规定的节拍计算转子的旋转角度。

优选地，所述信号处理装置包括两个所述信号采集电路。

所述信号采集电路的输入端连接有滤波器，以对所述信号引线输出的信号进行滤波处理；

优选地，所述信号处理装置包括两组所述滤波器和所述信号采集电路。

优选地，所述滤波器为带通滤波器。

优选地，所述滤波器为低阻滤波器，所述低阻滤波器为低频阻断滤波器。

所述信号采集电路和所述角度计算电路之间连接有低通滤波器，以对所述信号采集电路输出的信号进行低通滤波处理。

优选地，所述信号处理装置包括两组所述低通滤波器和所述信号采集电路。

所述信号采集电路包括差分环节。

所述角度检测设备还包括差分放大电路；所述差分放大电路的输入端连接所述旋转角度检测装置的至少两根信号引线，以接收所述旋转角度检测装置的输出信号并进行差分放大处理；所述差分放大电路的输出端连接所述信号采集电路的输入端，以将差分放大处理后的信号发送给所述信号采集电路。

优选地，所述信号处理装置包括两组所述差分放大电路和所述信号采集电路。

优选地，所述旋转角度检测装置的信号引线和所述差分放大电路之间还设置有滤波器。

所述信号采集电路为模拟电路；或者，所述信号采集电路为数字电路；或者，所述信号采集电路为数字和模拟混合电路。

所述角度计算电路为数字电路；或者，所述角度计算电路为数字和模拟混合电路。

所述定子检测齿沿所述定子轭的更靠近所述转子的一侧的圆周表面分布，相邻的定子检测齿相隔设定的角度布置，以使得第一信号电压和第二信号电压之比为关于转子的旋转角度的正切函数。

所述定子检测齿靠近所述转子的圆周面上设有两个或两个以上的附齿，所述附齿的材料均为导磁材料。

优选地，设置所述附齿的形状和位置，使得所述定子检测齿上线圈的电感的变化部分随转子的旋转角度呈正弦变化，以使得第一信号电压和第二信号电压之比为关于转子的旋转角度的正切函数，以检测所述转子的旋转角度。

优选地，每个所述定子检测齿上设置有3个所述附齿。

所述励磁电路、所述信号采集电路和所述角度计算电路由信号处理芯片实现；优选地，所述信号处理芯片与所述旋转角度检测装置之间设有带通滤波器；优选地，所述信号处理芯片与所述旋转角度检测装置之间设有低阻滤波器，所述低阻滤波器为低频阻断滤波器；优选地，所述信号处理芯片为R/D转换器芯片。

一种包含上述角度检测设备的旋转体，该旋转体还包括旋转体本体。所述角度检测设备与所述旋转体本体安装使得，所述角度检测设备的旋转角度检测装置的转子的旋转角度与所述旋转体本体的旋转角度成规则的关系，以通过所述角度检测设备检测所述旋转体本体的旋转角度。

所述旋转角度检测装置的转子铁芯安装在所述旋转体本体的转轴上，与所述旋转体本体同步转动且形成一体式结构，以检测所述旋转体本体的旋转角度；所述旋转角度检测装置的定子安装在与所述旋转体本体共用的定子机壳上；优选地，所述旋转体本体为电动机或发电机。

或者，所述旋转角度检测装置固定在所述旋转体本体的端部；所述旋转角度检测装置的转轴与所述旋转体本体的转轴连接以使得所述旋转角度检测装置和所述旋转体本体同步转动；优选地，所述旋转角度检测装置的转轴与所述旋转体本体的转轴通过联轴节连接；优选地，所述旋转体本体为电动机或发电机。

一种包含上述旋转体的电动机系统，所述电动机系统还包括电动机驱动电路；所述电动机驱动电路与信号处理装置连接，以根据信号处理装置输出的信号驱动电动机。

优选地，旋转体本体为永磁发电机或者永磁电动机。进一步优选地，旋转角度检测装置的凸极数与旋转体本体的永磁转子极对数相等；或者，当旋转角度检测装置的凸极数为1时，旋转体本体的永磁转子极对数为任意正整数。

优选地，信号处理装置包括低阻滤波器和R/D转换器，所述低阻滤波器连接在旋转角度检测装置和所述R/D转换器之间。

由于采用上述方案，本实用新型的有益效果是：本实用新型由于转子位置信号采用差分方式，在信号线较长的应用中可以大大降低信号传输过程中外来干扰的影响。同时，能够实现在每个定子检测齿上最多绕1个线圈，大大简化了生产工艺，有效防止了由于绕组的位置不同使得旋转角度检测装置的一致性受到不利影响，并克服了现有技术中同一定子检测齿上不同绕组间的短路风险。

在旋转角度检测装置的定子轭所跨越的角度小于360度的情况下，极大地促进了旋转角度检测装置的小型化和轻量化。通过设置定子解耦齿和/或定子辅助齿，主动避免磁耦合干扰的方式，大大优化了旋转角度检测装置的精度，同时提高了其快速响应性能，简化了旋转角度检测装置的系统结构。

本实用新型能在一个旋转角度检测装置上设置两套或两套以上的检测线圈系统，相比于现有技术中具有同等可靠性的多旋转变压器系统，所需设置的旋转角度检测装置数量少，所占用的体积少，成本大大降低；相比于现有技术中设置相同数量旋转变压器的多旋转变压器系统，在占用体积相同时，可靠性则大大提高。

在本实用新型的旋转角度检测系统中，至少两个旋转角度检测装置组合使用，能够实现高精度地得到电机转子的绝对位置。

本实用新型在定子检测齿上设置两个以上的附齿，能够实现高精度小体积的角度检测系统。

同时，本实用新型角度检测设备提出了一种能够为电感式旋转角度检测装置提供有效的信号处理的技术，能够有效地对电感式旋转角度检测装置进行励磁和采样以及旋转角度计算，得到较为精确的旋转变压器的旋转角度。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例中角度检测设备的整体结构示意图；

图2为本实用新型第一实施例中旋转角度检测装置的定转子的截面示意图；

图3为本实用新型第一实施例中旋转角度检测装置整体的结构示意图；

图4为本实用新型第一实施例中多桥臂式电路的结构示意图；

图5为本实用新型第一实施例中信号处理装置的结构示意图；

图6为本实用新型第二实施例中旋转角度检测装置的定转子的截面示意图；

图7为本实用新型第三实施例中旋转角度检测装置的定转子的截面示意图；

图8为本实用新型第四实施例中旋转角度检测装置的定转子的截面示意图；

图9a为本实用新型第四实施例中第一多桥臂桥式电路的电路图；

图9b为本实用新型第四实施例中第二多桥臂桥式电路的电路图；

图10a为本实用新型第五实施例中第一旋转角度检测装置的定转子的截面示意图；

图10b为本实用新型第五实施例中第二旋转角度检测装置的定转子的截面示意图；

图11a为本实用新型第五实施例中第一多桥臂桥式电路的电路图；

图11b为本实用新型第五实施例中第二多桥臂桥式电路的电路图；

图12为本实用新型第六实施例中信号处理装置的结构示意图；

图13为本实用新型第七实施例中信号处理装置的结构示意图；

图14为本实用新型第八实施例中信号处理装置的结构示意图；

图15a为本实用新型第九实施例中旋转角度检测装置的定子的截面示意图；

图15b为本实用新型第九实施例中旋转角度检测装置的转子的截面示意图；

图16为本实用新型第九实施例中多桥臂式电路的电路图；

图17为本实用新型第十一实施例中旋转角度检测装置和旋转体本体连接的结构示意图；

图18为本实用新型第十二实施例中旋转角度检测装置和旋转体本体连接的结构示意图；

图19为本实用新型第十三实施例中电动机系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明。

本实用新型提出了一种角度检测设备，该角度检测设备包括旋转角度检测装置和信号处理装置。

本实用新型中，旋转角度检测装置包括定子、转子和多个线圈。定子包括定子轭和位于定子轭上的定子检测齿。各线圈绕在定子检测齿上，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。旋转角度检测装置包括至少一套检测线圈系统，每套检测线圈系统包括由多个线圈组成的至少4列并联的多桥臂桥式电路，每列桥臂包含至少两个桥臂，每个桥臂包括至少一个线圈。多桥臂桥式电路的两个并联接点引出两根引线作为励磁引线，从每列桥臂的上下桥臂的接点均引出一根引线作为信号引线。

本实用新型中，信号处理装置包括励磁电路，以连接励磁引线且为励磁引线提供励磁信号；包括连接所述信号引线的第一信号采集电路和第二信号采集电路，以采集所述信号引线输出的信号；以及包括角度计算电路，以连接信号采集电路并计算旋转角度检测装置的旋转角度。

每套检测线圈系统中，至少两根信号引线连接到第一信号采集电路，其(即上述两根信号引线的)差分信号生成随转子的旋转角度变化的第一信号电压；另外两根信号引线连接到第二信号采集电路，其(即上述另外两根信号引线的)差分信号生成随转子的旋转角度变化的第二信号电压，以根据第一信号电压和第二信号电压检测转子的旋转角度。第一信号采集电路和第二信号采集电路可以是相互独立的电路；也可以共用一个信号采集电路，即为分时共用的信号采集电路，该分时共用的信号采集电路在一个周期内分时采集上述第一信号采集电路采集的至少两根信号引线的信号和上述第二信号采集电路采集的另外两根引线的信号。

本实用新型中，转子具有转子凸极；定子轭、定子检测齿和转子凸极的材料均为导磁材料。

第一实施例：

角度检测设备包括一个旋转角度检测装置和一个信号处理装置。该旋转角度检测装置仅包含一套检测线圈系统。图1所示为该角度检测设备的整体结构示意图。

本实施例中，旋转角度检测装置的定子检测齿数为8，转子凸极数为2(按照定子检测齿数为8*K，转子凸极数为N设置；其中，K和N均为正整数。由此，本实施例中，K等于1，N等于2)。图2所示为该旋转角度检测装置的定转子的截面示意图。定子包括定子铁芯，转子包括转子铁芯。定子铁芯和转子铁芯均采用硅钢片冲压形成。本实施例中，8个定子检测齿在定子铁芯的内圆周上均匀分布；2个转子凸极沿转子铁芯的圆周在其外圆上均匀分布。

每个定子检测齿上有绝缘绕线骨架(图2中未示出)。每个定子检测齿上绕有1个线圈，8个定子检测齿上共有8个线圈沿圆周分布，8个定子检测齿沿圆周顺时针分布依次为1101、1102、1103、1104、1105、1106、1107、1108(为了附图的简明起见，图2中并未对全部的定子检测齿进行标记，仅标记若干个定子检测齿)。各线圈的电感随转子的旋转角度的变化而变化。本实施例中，通过电磁仿真选择转子凸极的形状，使得线圈的电感的变化部分随转子的旋转角度呈正弦变化。本实施例中，各线圈的电感的直流分量相等，各线圈的电感的基波幅值相等。

图3所示为该旋转角度检测装置整体的结构示意图。该旋转角度检测装置包括定子2、转子3、转轴4、轴承5、定子机壳6、两侧的端盖701和702、轴承室、六根引出线801、802、803、804、805、806。转子铁芯固定在转轴4上，能够与转轴4一同旋转。轴承5安装在转轴4上，轴承5支撑转子3平滑顺畅地转动。定子铁芯安装固定在定子机壳6内。轴承室设置在旋转角度检测装置的两侧端盖701和702上，轴承5的外圈安装在两个端盖701和702的轴承室内，保证转轴4的中心线与定子2的内圆中心线一致。

本实施例中，该旋转角度检测装置包括仅一套检测线圈系统，该检测线圈系统包括由上述8个线圈组成的仅4列并联的多桥臂桥式电路，每列桥臂包括两个桥臂，每个桥臂中连接有一个线圈。定子检测齿沿定子轭的更靠近转子的一侧的圆周表面分布，相邻的定子检测齿相隔45度布置，以使得第一信号电压和第二信号电压的相位相差90度。本实施例中，8个线圈共分为8组。每组定子线圈包括1个线圈。8组定子线圈按图4所示连接成多桥臂桥式电路。图4中，桥臂X_AC由定子检测齿1101上的线圈Y1构成，桥臂X_AD由定子检测齿1107上的线圈Y7构成，桥臂X_AE由定子检测齿1102上的线圈Y2构成，桥臂X_AF由定子检测齿1108上的线圈Y8构成，桥臂X_BC由定子检测齿1103上的线圈Y3构成，桥臂X_BD由定子检测齿1105上的线圈Y5构成，桥臂X_BE由定子检测齿1104上的线圈Y4构成，桥臂X_BF由定子检测齿1106上的线圈Y6构成。

多桥臂桥式电路的6个接点A、B、C、D、E、F分别用6根引线引出作为旋转角度检测装置的引出线801、802、803、804、805、806，其中引出线801和802为励磁引线，引出线803、804、805、806为信号引线。因此，该旋转角度检测装置共含有2根励磁引线和4根信号引线。

图5为本实施例中信号处理装置的结构示意图。该信号处理装置包括励磁电路、信号采集电路、时控电路和角度计算电路。其中，信号采集电路包括第一信号采集电路和第二信号采集电路。第一信号采集电路用于采集反馈信号中的第一反馈信号(即旋转角度检测装置的两个输出信号，本实施例中为C、D端的信号)，第二信号采集电路用于采集反馈信号中的第二反馈信号(即旋转角度检测装置的另外两个输出信号，本实施例中为E、F端的信号)。

励磁电路的输出端输出励磁信号，与旋转角度检测装置的励磁端A和B连接；旋转角度检测装置的反馈信号端C、D、E、F连接信号采集电路的输入端，具体为C、D端连接第一信号采集电路，E、F端连接第二信号采集电路。时控电路控制励磁电路输出励磁信号并按设定的节拍控制第一信号采集电路和第二信号采集电路对旋转角度检测装置的反馈信号进行信号采集处理得到位置信号；经采样处理后的位置信号发送给角度计算电路，由角度计算电路根据位置信号计算旋转角度。本实施例中，第一信号采集电路和第二信号采集电路均包含差分环节。

本实用新型中，第一信号采集电路和第二信号采集电路可以为同一个信号采集电路(即共用一个信号采集电路)，对该信号采集电路进行分时共用，在一个周期内分时采集本实施例中上述第一信号采集电路和第二信号采集电路所采集的信号。

本实施例中，信号采集电路为信号采样电路(本实用新型中，信号采集电路也可以是同步检波电路)。

本实施例中，信号产生与处理的原理如下：

令定子检测齿1101、1102、1103、1104、1105、1106、1107、1108上的线圈的电感分别为L101、L102、L103、L104、L105、L106、L107、L108。由图2可以看出，随着转子的旋转角度的变化，各定子检测齿与转子凸极之间的间隙发生变化，使得各线圈的电感随之变化，其变化周期数为2。各线圈的电感随转子的旋转角度θm₁的变化可以分别表示为：

L101＝L105＝L1+Lm₁*sin(2θm₁) 式(101)

L102＝L106＝L1+Lm₁*sin(2θm₁-90) 式(102)

L103＝L107＝L1+Lm₁*sin(2θm₁-180) 式(103)

L104＝L108＝L1+Lm₁*sin(2θm₁-270) 式(104)

其中，L1为本实施例中各电感的直流分量(本实施例中各电感的直流分量相等)；

Lm₁为本实施例中各电感的基波幅值(本实施例中各电感的基波幅值相等)；

θm₁为本实施例中转子的旋转角度。

参照图4的桥式电路图，

桥臂X_AC的电感L_AC为：L_AC＝L101 式(105)

桥臂X_AD的电感L_AD为：L_AD＝L107 式(106)

桥臂X_AE的电感L_AE为：L_AE＝L102 式(107)

桥臂X_AF的电感L_AF为：L_AF＝L108 式(108)

桥臂X_BC的电感L_BC为：L_BC＝L103 式(109)

桥臂X_BD的电感L_BD为：L_BD＝L105 式(110)

桥臂X_BE的电感L_BE为：L_BE＝L104 式(111)

桥臂X_BF的电感L_BF为：L_BF＝L106 式(112)

参考图4并根据式(101)－(112)通过电路的简单计算很容易求出多桥臂桥式电路的接点C和D之间的差分信号电压(第一信号电压)，与接点E和F之间的信号电压(第二差分信号电压)之比为关于转子的旋转角度的正切函数。本实施例中，将节点C、D连接第一信号采集电路，将节点E、F连接第二信号采集电路，角度计算电路根据第一信号电压和第二信号电压，即能够计算转子的旋转角度。

由于转子位置信号检测采用差分方式，在信号线较长的应用中可以大大降低信号传输过程中外来信号干扰的影响。同时，本实施例能够实现在每个定子检测齿上最多绕1个线圈，大大简化了生产工艺，有效防止了由于绕组的位置不同使得旋转角度检测装置的一致性受到不利影响，并有效避免了现有技术中同一定子检测齿上不同绕组间的短路风险。

第二实施例：

本实施例中，角度检测设备包括一个旋转角度检测装置和一个信号处理装置。该旋转角度检测装置仅包含一套检测线圈系统。该角度检测设备的整体结构示意图可借用第一实施例的图1。

本实施例中，旋转角度检测装置的定子检测齿数为8，转子凸极数为2。此外，在该旋转角度检测装置中，设置8个定子解耦齿，定子解耦齿上不缠绕线圈，定子解耦齿的材料为导磁材料。图6所示为该旋转角度检测装置的定转子的截面示意图。定子包括定子铁芯，转子包括转子铁芯。定子铁芯和转子铁芯均采用硅钢片冲压形成。本实施例中，8个定子检测齿沿定子铁芯均匀分布，8个定子解耦齿沿定子铁芯圆周均匀分布，2个转子凸极沿转子铁芯的圆周在其外圆上均匀分布。图6中用附图标记9标出一个定子解耦齿。

每个定子检测齿上有绝缘绕线骨架(图6中未示出)。每个定子检测齿上绕有1个线圈，8个定子检测齿上共有8个线圈沿圆周分布，8个定子检测齿沿圆周顺时针分布依次为2101、2102、2103、2104、2105、2106、2107、2108(为了附图的简明起见，图6中并未对全部的定子检测齿进行标记，仅标记若干个定子检测齿)。各线圈的电感随转子的旋转角度的变化而变化。本实施例中，通过电磁仿真选择转子凸极的形状，使得线圈的电感的变化部分随转子的旋转角度呈正弦变化。本实施例中，各线圈的电感的直流分量相等，各线圈的电感的基波幅值相等。

该旋转角度检测装置整体的结构示意图可参考第一实施例中的图3。

本实施例中，该旋转角度检测装置包括一套检测线圈系统，该检测线圈系统包括由上述8个线圈组成的4列并联的多桥臂桥式电路。定子检测齿沿定子轭的更靠近转子的一侧的圆周表面分布，相邻的定子检测齿相隔一定的角度(此处为相隔45度；本实用新型的同一个实施例的同一个多桥臂式电路中，各相邻的定子检测齿相隔的角度不一定相等)布置，以使得第一信号电压和第二信号电压的相位相差90度。本实施例中，8个线圈共分为8组。每组定子线圈包括1个线圈；每个线圈的电感随转子的旋转角度的变化而变化。8组定子线圈连接成的多桥臂桥式电路的电路图可参考第一实施例的图4。此时，桥臂X_AC由定子检测齿2101上的线圈Y1构成，桥臂X_AD由定子检测齿2107上的线圈Y7构成，桥臂X_AE由定子检测齿2102上的线圈Y2构成，桥臂X_AF由定子检测齿2108上的线圈Y8构成，桥臂X_BC由定子检测齿2103上的线圈Y3构成，桥臂X_BD由定子检测齿2105上的线圈Y5构成，桥臂X_BE由定子检测齿2104上的线圈Y4构成，桥臂X_BF由定子检测齿2106上的线圈Y6构成。

多桥臂桥式电路的6个接点A、B、C、D、E、F分别用6根引线引出作为旋转角度检测装置的引出线。六根引出线中，两根引出线为励磁引线，四根引出线为信号引线。

本实施例的信号处理装置与后续第八实施例中的信号处理装置相同，电路图可以参考后续第八实施例中的图14。同样，励磁电路的输出端输出励磁信号，与旋转角度检测装置的励磁端A和B连接；旋转角度检测装置的反馈信号端C、D、E、F分别连接第一信号采集电路和第二信号采集电路的输入端。

本实施例中，信号产生与处理的原理如下：

通过以上定子检测齿和绕组的设置，根据与第一实施例相同的分析方法容易得出，接点C和D之间的差分信号电压(第一信号电压)，与接点E和F之间的差分信号电压(第二信号电压)之比为关于转子的旋转角度的正切函数。本实施例中，在第一信号采集电路和第二信号采集电路之前均设置有差分放大电路。因此，本实施例中，将节点C、D通过滤波器和差分放大电路连接第一信号采集电路，将节点E、F通过滤波器和差分放大电路连接第二信号采集电路，角度计算电路根据第一信号电压和第二信号电压，即能够计算转子的旋转角度。

除了具有第一实施例的优点外，本实施例由于定子采用了定子辅助齿(其上不缠绕线圈)，降低了定子检测齿之间的磁耦合影响，测试信号得到了改良。定子解耦齿设置在绕有线圈的定子检测齿的两侧，绕有线圈的定子检测齿之间至少设置1个定子解耦齿。

第三实施例：

本实施例中，角度检测设备包括一个旋转角度检测装置和一个信号处理装置。该旋转角度检测装置仅包含一套检测线圈系统。该角度检测设备的整体结构示意图可借用第一实施例的图1。

本实施例中，旋转角度检测装置的定子检测齿数为8，转子凸极数为8。同时，在整体定子检测齿的两个外侧分别设置1个定子辅助齿(共设置2个定子辅助齿)，定子辅助齿上不缠绕线圈，定子辅助齿的材料为导磁材料。此外，本实施例中，定子轭的跨度小于360度。图7所示为该旋转角度检测装置的定转子的截面示意图。定子包括定子铁芯，转子包括转子铁芯。定子铁芯和转子铁芯均采用硅钢片冲压形成。本实施例中，8个定子检测齿沿定子铁芯均匀分布，各定子检测齿之间夹角为11.25度；第一定子辅助齿1001与定子检测齿3101之间的夹角为11.25度，第二定子辅助齿1002与定子检测齿3108之间的夹角为11.25度；8个转子凸极沿转子铁芯的圆周在其外圆上均匀分布。

每个定子检测齿上有绝缘绕线骨架(图7中未示出)。每个定子检测齿上绕有1个线圈，8个定子检测齿上共有8个线圈，8个定子检测齿沿圆周顺时针分布依次为3101、3102、3103、3104、3105、3106、3107、3108(为了附图的简明起见，图7中并未对全部的定子检测齿进行标记，仅标记若干个定子检测齿)。各线圈的电感随转子的旋转角度的变化而变化。本实施例中，通过电磁仿真选择转子凸极的形状，使得线圈的电感的变化部分随转子的旋转角度呈正弦变化。本实施例中，各线圈的电感的直流分量相等，各线圈的电感的基波幅值相等。

本实施例中，该旋转角度检测装置仅包括一套检测线圈系统，该检测线圈系统包括由上述8个线圈组成的4列并联的多桥臂桥式电路。定子检测齿沿定子轭的更靠近转子的一侧的圆周表面分布，相邻的定子检测齿相隔设定的角度(此处为11.25度)布置，以使得第一信号电压和第二信号电压的相位相差90度。本实施例中，8个线圈共分为8组。每组定子线圈包括1个线圈；每个线圈的电感随转子的旋转角度的变化而变化。8组定子线圈连接成多桥臂桥式电路，该多桥臂桥式电路的电路图可参考第一实施例的图4。此时，桥臂X_AC由定子检测齿3101上的线圈Y1构成，桥臂X_AD由定子检测齿3107上的线圈Y7构成，桥臂X_AE由定子检测齿3102上的线圈Y2构成，桥臂X_AF由定子检测齿3108上的线圈Y8构成，桥臂X_BC由定子检测齿3103上的线圈Y3构成，桥臂X_BD由定子检测齿3105上的线圈Y5构成，桥臂X_BE由定子检测齿3104上的线圈Y4构成，桥臂X_BF由定子检测齿3106上的线圈Y6构成。

多桥臂桥式电路的6个接点A、B、C、D、E、F分别用6根引线引出作为旋转角度检测装置的引出线。6根引出线中，两根引出线为励磁引线，另外四根引出线为信号引线。

本实施例的信号处理装置与后续第八实施例中的信号处理装置相同，电路图可以参考后续第八实施例中的图14。同样，励磁电路的输出端输出励磁信号，与旋转角度检测装置的励磁端A和B连接，旋转角度检测装置的反馈信号端C、D、E、F分别连接第一信号采集电路和第二信号采集电路的输入端。

本实施例中，信号产生与处理的原理如下：

通过以上定子检测齿和绕组的设置，根据与第一实施例相同的分析方法容易得出，接点C和D之间的差分信号电压(第一信号电压)，与接点E和F之间的差分信号电压(第二信号电压)之比为关于转子的旋转角度的正切函数。本实施例中，在第一信号采集电路和第二信号采集电路之前均设置有差分放大电路。因此，本实施例中，将接点C、D通过滤波器和差分放大电路连接第一信号采集电路，将接点E、F通过滤波器和差分放大电路连接第二信号采集电路，角度计算电路根据第一信号电压和第二信号电压，即能够计算转子的旋转角度。

除了具有第一实施例的优点外，本实施例由于定子轭的跨度小于360度，并非为完整的圆形，因此能减小检测系统的体积、重量以及制造成本。此外，本实施例还设置定子辅助齿，即位于整体定子检测齿的外侧的不缠绕线圈的定子齿，以改善磁路系统的对称性，提高检测精度(若没有设置定子辅助齿，最外侧的定子检测齿与内侧的定子检测齿的磁阻会不一致，从而使得各定子检测齿上线圈的电感的基波幅值和直流分量不一致，对检测精度造成不利影响)。

第四实施例：

本实施例中，角度检测设备包括一个旋转角度检测装置和两个信号处理装置。该旋转角度检测装置共包含两套检测线圈系统(检测线圈系统的数量与信号处理装置的数量相等)，两套检测线圈系统设置在同一个定子上。两套检测线圈系统和两个信号处理装置一一对应地连接。

本实施例中，旋转角度检测装置的定子检测齿数为16，转子凸极数为4。图8所示为本实施例中该旋转角度检测装置的定转子的截面示意图。定子包括定子铁芯，转子包括转子铁芯，定子铁芯和转子铁芯均采用硅钢片冲压形成。本实施例中，16个定子检测齿沿定子铁芯内表面均匀分布；4个转子凸极沿转子铁芯的外圆表面上均匀分布。

每个定子检测齿上有绝缘绕线骨架(图8中未示出)。每个定子检测齿上绕有且仅饶有1个线圈，16个定子检测齿上共有16个线圈沿圆周分布，16个定子检测齿沿圆周顺时针分布依次为4101、4102、4103、4104、4105、4106、4107、4108、4109、4110、4111、4112、4113、4114、4115、4116(为了附图的简明起见，图8中并未对全部的定子检测齿进行标记，仅标记若干个定子检测齿)。各线圈的电感随转子的旋转角度的变化而变化。本实施例中，通过电磁仿真选择转子凸极的形状，使得线圈的电感的变化部分随转子的旋转角度呈正弦变化。本实施例中，各线圈的电感的直流分量相等，各线圈的电感的基波幅值相等。

本实施例中，该旋转角度检测装置共包括两套检测线圈系统，分别为第一检测线圈系统和第二检测线圈系统。第一检测线圈系统包括绕在定子检测齿4101、4102、4103、4104、4105、4106、4107、4108上的线圈，第二检测线圈系统包括绕在定子检测齿4109、4110、4111、4112、4113、4114、4115、4116上的线圈，两套检测线圈系统分别属于两个独立的旋转角度检测装置检测线圈系统，两个检测线圈系统分别组成第一多桥臂桥式电路、第二多桥臂桥式电路。第一多桥臂桥式电路、第二多桥臂桥式电路连接后的电路示意图分别如图9a和图9b所示。

图9a中，桥臂X_A1C1由定子检测齿4101上的线圈Y1构成，桥臂X_A1D1由定子检测齿4107上的线圈Y7构成，桥臂X_A1E1由定子检测齿4102上的线圈Y2构成，桥臂X_A1F1由定子检测齿4108上的线圈Y8构成，桥臂X_B1C1由定子检测齿4103上的线圈Y3构成，桥臂X_B1D1由定子检测齿4105上的线圈Y5构成，桥臂X_B1E1由定子检测齿4104上的线圈Y4构成，桥臂X_B1F1由定子检测齿4106上的线圈Y6构成。

图9b中，桥臂X_A2C2由定子检测齿4109上的线圈Y9构成，桥臂X_A2D2由定子检测齿4115上的线圈Y15构成，桥臂X_A2E2由定子检测齿4110上的线圈Y10构成，桥臂X_A2F2由定子检测齿4116上的线圈Y16构成，桥臂X_B2C2由定子检测齿4111上的线圈Y11构成，桥臂X_B2D2由定子检测齿4113上的线圈Y13构成，桥臂X_B2E2由定子检测齿4112上的线圈Y12构成，桥臂X_B2F2由定子检测齿4114上的线圈Y14构成。

由接点A1、B1引出两根引线作为第一检测线圈系统的励磁信号引线，由接点C1、D1、E1、F1引出四根引线作为第一检测线圈系统的位置信号引线。

由接点A2、B2引出两根引线作为第二检测线圈系统的励磁信号引线，由接点C2、D2、E2、F2引出四根引线作为第二检测线圈系统的位置信号引线。

本实施例中，两套检测线圈系统之间，励磁引线独立，信号引线独立。而在本实用新型中，各套所述检测线圈系统(本实用新型中旋转角度检测装置也可以包含两套以上的检测线圈系统)之间，也可以为励磁引线共用，信号引线独立。

本实施例中，第一信号处理装置和第二信号处理装置均与后续第八实施例中的信号处理装置相同，电路图均可以参考后续第八实施例中的图14。第一检测线圈系统与第一信号处理装置连接，具体为第一信号处理装置的励磁电路的输出端输出励磁信号，与第一检测线圈系统的接点A1和B1连接，第一检测线圈系统的反馈信号端C1、D1、E1、F1分别通过滤波器和差分放大电路连接第一信号处理装置的两个信号采集电路的输入端。第二检测线圈系统与第二信号处理电路连接，具体为第二信号处理装置的励磁电路的输出端输出励磁信号，与第二检测线圈系统的接点A2和B2连接，第二检测线圈系统的反馈信号端C2、D2、E2、F2分别通过滤波器和差分放大电路连接第二信号处理装置的两个信号采集电路的输入端。

本实施例中，信号产生与处理的原理如下：

令第一检测线圈系统检测齿4101、4102、4103、4104、4105、4106、4107、4108上的线圈的电感分别为L101、L102、L103、L104、L105、L106、L107，L108。由图8可以看出，随着转子的旋转角度的变化，各定子检测齿与转子凸极之间的间隙发生变化，使得各线圈的电感随之变化，其变化周期数为4。各线圈的电感随转子的旋转角度θm₄的变化可以分别表示为：

L101＝L105＝L4+Lm₄*sin(4θm₄) 式(401)

L102＝L106＝L4+Lm₄*sin(4θm₄-90) 式(402)

L103＝L107＝L4+Lm₄*sin(4θm₄-180) 式(403)

L104＝L108＝L4+Lm₄*sin(4θm₄-270) 式(404)

其中，L4为本实施例中各电感的直流分量(本实施例中各电感的直流分量相等)；

Lm₄为本实施例中各电感的基波幅值(本实施例中各电感的基波幅值相等)；

θm₄为本实施例中转子的旋转角度。

通过以上定子检测齿和绕组的设置，根据与第一实施例相同的分析方法容易得到，接点C1和D1之间的差分信号电压(第一信号电压)，与接点E1和F1之间的差分信号电压(第二信号电压)之比为关于转子的旋转角度的正切函数。因此，本实施例中，将接点C1、D1通过滤波器和差分放大电路连接第一信号处理装置的第一信号采集电路，将接点E1、F1通过滤波器和差分放大电路连接第一信号处理装置的第二信号采集电路，角度计算电路根据第一信号电压和第二信号电压，即能够计算转子的旋转角度。

同理，令第二检测线圈系统检测齿4109、4110、4111、4112、4113、4114、4115、4116上的线圈的电感分别为L109、L110、L111、L112、L113、L114、L115，L116。由图8可以看出，随着转子的旋转角度的变化，各定子检测齿与转子凸极之间的间隙发生变化，使得各线圈的电感随之变化，其变化周期数为4。各线圈的电感随转子的旋转角度θm₄的变化可以分别表示为

L109＝L113＝L4+Lm₄*sin(4θm₄) 式(405)

L110＝L114＝L4+Lm₄*sin(4θm₄-90) 式(406)

L111＝L115＝L4+Lm₄*sin(4θm₄-180) 式(407)

L112＝L116＝L4+Lm₄*sin(4θm₄-270) 式(408)

其中，L4为本实施例中各电感的直流分量；

Lm₄为本实施例中各电感的基波幅值，

θm₄为本实施例中转子的旋转角度。

通过以上定子检测齿和绕组的设置，根据与第一实施例相同的分析方法容易得出，接点C2和D2之间的差分信号电压(第三信号电压)与接点E2和F2之间的差分信号电压(第四信号电压)之比为关于转子的旋转角度的正切函数。因此，本实施例中，将接点C2、D2通过滤波器和差分放大电路连接第二信号处理装置的一个信号采集电路，将接点E2、F2通过滤波器和差分放大电路连接第二信号处理装置的另一个信号采集电路，角度计算电路根据第三信号电压和第四信号电压，即能够计算转子的旋转角度。

由此可见，除了具有第一实施例的优点外，本实施例在同一个定子上设置两套检测线圈系统，在使用过程中，可以将一套检测线圈系统作为备用系统，在当前使用的检测线圈系统出现故障时，切换到另一套检测线圈系统继续工作，大大提高了转子的旋转角度检测的可靠性；也可以使两套检测线圈系统同时工作检测旋转角度，检测结果相互对比，也能够大大提高检测结果的可靠性。其相比于现有技术中具有同等可靠性的多旋转角度检测系统，所需设置的旋转角度检测装置数量少，所占用的体积少，成本大大降低；相比于现有技术中设置相同数量旋转角度检测装置的多旋转角度检测系统，在占用体积相同时，可靠性则大大提高。

本实用新型中，两个(或者更多个)信号处理装置能够共用同一个励磁电路，和/或共用同一个时控电路，和/或共用同一个角度计算电路。

第五实施例：

本实施例中，角度检测设备包括两个旋转角度检测装置(本实用新型中，也可以包含两个以上的旋转角度检测装置)和两个信号处理装置，每个旋转角度检测装置仅包括一套检测线圈系统。因此，该旋转角度检测装置共包含两套检测线圈系统(检测线圈系统的数量与信号处理装置的数量相等且一一对应地连接)。两套检测线圈系统和两个信号处理装置一一对应地连接。

本实施例中，第一旋转角度检测装置的定子检测齿数为8，转子凸极数为1；第二旋转角度检测装置的定子检测齿数为8，转子凸极数为10；第一旋转角度检测装置和第二旋转角度检测装置设置为同步转动(本实用新型中，该角度检测设备可以包含1个、2个或2个以上的旋转角度检测装置。第一旋转角度检测装置仅包括1个转子凸极；第二旋转角度检测装置包括2个或2个以上的转子凸极，至少第一旋转角度检测装置和第二旋转角度检测装置设置为同步转动。本实用新型中，第一旋转角度检测装置的定子检测齿数为8*M，M为正整数；第二旋转角度检测装置中，定子检测齿数为8*X，转子凸极数为(Y+1)；其中，X和Y为正整数。因此，本实施例中，M等于1，X等于1，Y等于9)。

图10a为本实施例中第一旋转角度检测装置的定转子的截面示意图；图10b为本实施例中第二旋转角度检测装置的定转子的截面示意图。第一旋转角度检测装置和第二旋转角度检测装置中，定子均包括定子铁芯，转子均包括转子铁芯，定子铁芯和转子铁芯均采用硅钢片冲压形成。第一旋转角度检测装置和第二旋转角度检测装置的8个定子检测齿沿所在的定子铁芯内表面均匀分布；第二旋转角度检测装置的10个转子凸极沿第二旋转角度检测装置的转子铁芯的外圆周均匀分布。

第一旋转角度检测装置和第二旋转角度检测装置的每个定子检测齿上有绝缘绕线骨架(图10a和图10b中未示出)。每个定子检测齿上绕有且仅饶有1个线圈，8个定子检测齿上共有8个线圈沿圆周分布。第一旋转角度检测装置中，8个定子检测齿沿圆周顺时针分布依次为5101A、5102A、5103A、5104A，5105A、5106A、5107A、5108A(为了附图的简明起见，图10a中并未对全部的定子检测齿进行标记，仅标记若干个定子检测齿)。第二旋转角度检测装置中，8个定子检测齿沿圆周顺时针分布依次为5101B、5102B、5103B、5104B，5105B、5106B、5107B、5108B(为了附图的简明起见，图10b中并未对全部的定子检测齿进行标记，仅标记若干个定子检测齿)。各线圈的电感随转子的旋转角度的变化而变化。本实施例中，通过电磁仿真选择转子凸极的形状，使得线圈的电感的变化部分随转子的旋转角度呈正弦变化。本实施例中，各线圈的电感的直流分量相等，各线圈的电感的基波幅值相等。

本实施例中，第一旋转角度检测装置仅包括一套检测线圈系统，本实施例中称为第一检测线圈系统。第一检测线圈系统包括绕在定子检测齿5101A、5102A、5103A、5104A，5105A、5106A、5107A、5108A上的线圈。本实施例中，第二旋转角度检测装置包括一套检测线圈系统，本实施例中称为第二检测线圈系统。第二检测线圈系统包括绕在定子检测齿5101B、5102B、5103B、5104B，5105B、5106B、5107B、5108B上的线圈。上述两套检测线圈系统分别属于两个定子上的独立的旋转角度检测装置检测线圈系统，两个检测线圈系统分别组成第一旋转角度检测装置的多桥臂桥式电路和第二旋转角度检测装置的多桥臂桥式电路，本实施例中分别称为第一多桥臂桥式电路和第二多桥臂桥式电路，两者的电路示意图分别如图11a和图11b所示。

图11a中，桥臂X_A1C1由定子检测齿5101A上的线圈Y_A1构成，桥臂X_A1D1由定子检测齿5106A上的线圈Y_A6构成，桥臂X_A1E1由定子检测齿5103A上的线圈Y_A3构成，桥臂X_A1F1由定子检测齿5108A上的线圈Y_A8构成，桥臂X_B1C1由定子检测齿5105A上的线圈Y_A5构成，桥臂X_B1D1由定子检测齿5102A上的线圈Y_A2构成，桥臂X_B1E1由定子检测齿5107A上的线圈Y_A7构成，桥臂X_B1F1由定子检测齿5104A上的线圈Y_A4构成。

图11b中，桥臂X_A2C2由定子检测齿5101B上的线圈Y_B1构成，桥臂X_A2D2由定子检测齿5107B上的线圈Y_B7构成，桥臂X_A2E2由定子检测齿5102B上的线圈Y_B2构成，桥臂X_A2F2由定子检测齿5108B上的线圈Y_B8构成，桥臂X_B2C2由定子检测齿5103B上的线圈Y_B3构成，桥臂X_B2D2由定子检测齿5105B上的线圈Y_B5构成，桥臂X_B2E2由定子检测齿5104B上的线圈Y_B4构成，桥臂X_B2F2由定子检测齿5106B上的线圈Y_B6构成。

由接点A1、B1引出两根引线作为第一检测线圈系统的励磁信号引线，由接点C1、D1、E1、F1引出四根引线作为第一检测线圈系统的位置信号引线。

由接点A2、B2引出两根引线作为第二检测线圈系统的励磁信号引线，由接点C2、D2、E2、F2引出四根引线作为第二检测线圈系统的位置信号引线。

本实施例中，第一信号处理装置和第二信号处理装置均与后续第八实施例中的信号处理装置相同，电路图均可以参考后续第八实施例中的图14。第一检测线圈系统与第一信号处理电路连接，具体为第一信号处理装置的励磁电路的输出端输出励磁信号，与第一检测线圈系统的接点A1和B1连接，第一检测线圈系统的反馈信号端C1、D1、E1、F1通过滤波器和差分放大电路连接第一信号处理装置的信号采集电路的输入端。第二检测线圈系统与第二信号处理电路连接，具体为第二信号处理装置的励磁电路的输出端输出励磁信号，与第二检测线圈系统的接点A2和B2连接，第二检测线圈系统的反馈信号端C2、D2、E2、F2通过滤波器和差分放大电路连接第二信号处理装置的信号采集电路的输入端。

通过以上定子检测齿和绕组的设置，根据与第一实施例相同的分析方法容易得出，接点C1和D1之间的差分信号电压(第一信号电压)与接点E1和F1之间的差分信号电压(第二信号电压)之比为关于转子的旋转角度的正切函数。因此，本实施例中，将接点C1、D1通过滤波器和差分放大电路连接第一信号处理装置的第一信号采集电路，将接点E1、F1通过滤波器和差分放大电路连接第一信号处理装置的第二信号采集电路，角度计算电路根据第一信号电压和第二信号电压，即能够计算转子的旋转角度。并且，此信号的周期数为1，由此可得到电机转子的绝对位置。

通过以上定子检测齿和绕组的设置，根据与第一实施例相同的分析方法容易得出，接点C2和D2之间的差分信号电压(第三信号电压)与接点E2和F2之间的差分信号电压(第四信号电压)之比为关于转子的旋转角度的正切函数。因此，本实施例中，将接点C2、D2通过滤波器和差分放大电路连接第二信号处理装置的一个信号采集电路，将接点E2、F2通过滤波器和差分放大电路连接第二信号处理装置的另一个信号采集电路，角度计算电路根据第三信号电压和第四信号电压，即能够计算转子的旋转角度。并且，此信号的周期数为10。

第二旋转角度检测装置中，转子每旋转1周，线圈的电感变化10个周期，即转子每转36度位置信号变化1个周期，由此与第一旋转角度检测装置的结果结合可以用来细分测试区间，大大提高检测精度。

因此，本实施例中该旋转角度检测系统除了具有第一实施例中旋转角度检测装置的优点外，由第一旋转角度检测装置与第二旋转角度检测装置组合使用还可高精度地得到电机转子的绝对位置。

本实用新型中，两个(或者更多个)信号处理装置能够共用同一个励磁电路，和/或共用同一个时控电路，和/或共用同一个角度计算电路。

第六实施例：

本实施例中，角度检测设备包括旋转角度检测装置和与其相连的信号处理装置，其中旋转角度检测装置与第一实施例中的旋转角度检测装置相同。本实施例中，信号处理装置中励磁电路输出的励磁信号为正弦波电压源信号(本实用新型中，也可以是正弦波电流源信号、矩形波电压源信号或者梯形波电压源信号)。

图12所示为本实施例中信号处理装置的结构示意图。本实施例中，信号处理装置包括励磁电路、两个滤波器、两个信号采集电路、时控电路和角度计算电路。图12中，同第一实施例中一样，第一反馈信号为反馈信号端C和D输出的信号，第二反馈信号为反馈信号端E和F输出的信号。

励磁电路的输出端输出励磁信号，与旋转角度检测装置的励磁端A和B连接；旋转角度检测装置的反馈信号端C、D连接到信号处理装置的第一滤波器的输入端，经第一滤波器滤除干扰后的输出信号送到第一信号采集电路的输入端；旋转角度检测装置的反馈信号端E、F连接到信号处理装置的第二滤波器的输入端，经第二滤波器滤除干扰后的输出信号送到第二信号采集电路的输入端。本实施例中的信号采集电路均包括差分环节。时控电路控制励磁电路输出励磁信号并按所设定的采样节拍控制第一信号采集电路和第二信号采集电路对旋转角度检测装置的反馈信号进行采样处理得到位置信号，采样处理后的位置信号传送给角度计算电路计算出旋转角度。本实用新型中，第一信号采集电路和第二信号采集电路可以共用一个信号采集电路，对该信号采集电路进行分时共用，在一个周期内分时采集如本实施例中上述第一信号采集电路和第二信号采集电路采集的信号。

本实施例中，信号采集电路为信号采样电路(本实用新型中，信号采集电路也可以是同步检波电路)。

本实用新型中，第一滤波器和第二滤波器均为带通滤波器；或者，第一滤波器和第二滤波器均为低阻(低频阻断)滤波器，以对信号引线输出的信号进行直流分量阻断处理。

本实施例的角度检测原理与第一实施例相似。同时，本实施例由于在反馈信号与信号采集电路之间引入了滤波器，大大增强了角度检测系统在实际使用现场的抗干扰能力。

第七实施例：

本实施例中，角度检测设备包括旋转角度检测装置和与其相连的信号处理装置，其中旋转角度检测装置与第一实施例中的旋转角度检测装置相同。本实施例中，信号处理装置中励磁电路输出的励磁信号为正弦波电压源信号(本实用新型中，也可以是正弦波电流源信号、矩形波电压源信号或者梯形波电压源信号)。

图13所示为本实施例中信号处理装置的结构示意图。本实施例中，信号处理装置包括励磁电路、两个滤波器、两个信号采集电路、时控电路、两个低通滤波器和角度计算电路。图13中，同第一实施例中一样，第一反馈信号为反馈信号端C和D输出的信号，第二反馈信号为反馈信号端E和F输出的信号。

励磁电路的输出端输出励磁信号，与旋转变压器的励磁端A和B连接；旋转角度检测装置的反馈信号端C和D连接到第一信号处理装置的第一滤波器的输入端，第一滤波器的输出信号送到第一信号采集电路的输入端；旋转角度检测装置的反馈信号端E和F连接到第二信号处理装置的第二滤波器的输入端，第二滤波器的输出信号送到第二信号采集电路的输入端。本实施例中的信号采集电路均包括差分环节。时控电路控制励磁电路输出励磁信号并按设定的采样节拍控制第一信号采集电路对旋转角度检测装置的反馈信号进行采样处理得到位置信号，采样处理后的位置信号分别传送给第一低通滤波器和第二低通滤波器，低通滤波后的位置信号输出给角度计算电路，由角度计算电路计算出旋转角度。本实用新型中，第一信号采集电路和第二信号采集电路可以共用一个信号采集电路，对该信号采集电路进行分时共用，在一个周期内分时采集上述第一信号采集电路和第二信号采集电路采集的信号。

本实施例中，信号采集电路为信号采样电路(本实用新型中，信号采集电路也可以是同步检波电路)。

本实用新型中，第一滤波器和第二滤波器均为带通滤波器；或者，第一滤波器和第二滤波器均为低阻(低频阻断)滤波器，以对信号引线输出的信号进行直流分量阻断处理。

本实施例的角度检测原理与第一实施例和第六实施例相似。同时，本实施例由于在信号采集电路与角度计算电路间相对于第六实施例又加入了低通滤波器，从而大大降低了角度检测系统的高频抗干扰影响。

第八实施例：

本实施例中，角度检测设备包括旋转角度检测装置和与其相连的信号处理装置，其中旋转角度检测装置与第一实施例中的旋转角度检测装置相同。本实施例中，信号处理装置中励磁电路输出的励磁信号为正弦波电压源信号(本实用新型中，也可以是正弦波电流源信号、矩形波电压源信号或者梯形波电压源信号)。

图14所示为本实施例中信号处理装置的结构示意图。本实施例中，信号处理装置包括励磁电路、两个滤波器、两个差分放大电路、两个信号采集电路、时控电路和角度计算电路。图14中，同第一实施例中一样，第一反馈信号为反馈信号端C和D输出的信号，第二反馈信号为反馈信号端E和F输出的信号。

励磁电路的输出端输出励磁信号，与旋转角度检测装置的励磁端A和B连接；旋转角度检测装置的反馈信号端C、D连接到信号处理装置的第一滤波器的输入端，经第一滤波器滤除干扰后的输出信号送到第一差分放大电路，经第一差分放大电路后的差分放大信号进入第一信号采集电路的输入端；旋转角度检测装置的反馈信号端E、F连接到信号处理装置的第二滤波器的输入端，经第二滤波器滤除干扰后的输出信号送到第二差分放大电路，经第二差分放大电路后的差分放大信号进入第二信号采集电路的输入端。时控电路控制励磁电路输出励磁信号并按所设定的采样节拍控制第一信号采集电路和第二信号采集电路对旋转角度检测装置的反馈信号进行采样处理得到位置信号，采样处理后的位置信号传送给角度计算电路计算出旋转角度。本实用新型中，第一信号采集电路和第二信号采集电路可以共用一个信号采集电路，对该信号采集电路进行分时共用，在一个周期内分时采集上述第一信号采集电路和第二信号采集电路采集的信号；此时，第一滤波器和第二滤波器共用一个滤波器，第一差分放大电路和第二差分放大电路共用一个差分放大电路。

本实施例中，信号采集电路为信号采样电路(本实用新型中，信号采集电路也可以是同步检波电路)。

本实用新型中，第一滤波器和第二滤波器均为带通滤波器；或者，第一滤波器和第二滤波器均为低阻(低频阻断)滤波器，以对信号引线输出的信号进行直流分量阻断处理。

本实施例的角度检测原理与第一实施例相似，只是将第一实施例中需要在信号采集电路中进行的差分运算在差分放大电路中完成。同时，本实施例由于在反馈信号与信号采集电路之间引入了滤波器，大大增强了角度检测系统在实际使用现场的抗干扰能力。

第九实施例：

本实施例的角度检测设备包括旋转角度检测装置和与其相连的信号处理装置，其中信号处理装置与第八实施例中的信号处理装置相同。本实施例中，信号处理装置中励磁电路输出的励磁信号为正弦波电压源信号(本实用新型中，也可以是正弦波电流源信号、矩形波电压源信号或者梯形波电压源信号)。

本实施例中，旋转角度检测装置的定子检测齿数为16，各定子检测齿之间的夹角为22.5度；每个定子检测齿上设置有3个附齿(本实用新型中，可在每个定子检测齿上设置2个或2个以上的附齿)，每个检测齿上相邻的附齿之间的夹角为6度(此时，位于中间的附齿的中心线与所在的定子检测齿的中心线重合)。附齿的材料均为导磁材料。图15a所示为该旋转角度检测装置的定子的截面示意图。本实施例中，该旋转角度检测装置的转子凸极数为60，这60个转子凸极沿转子表面均匀地分布，图15b所示为该旋转角度检测装置的转子的截面示意图。与前述各实施例相同，本实施例中旋转角度检测装置的转子位于定子的内部。这里由于转子凸极数较多，清楚起见，以图15a和图15b分别表示旋转角度检测装置的定子和转子。定子包括定子铁芯，转子包括转子铁芯。定子铁芯和转子铁芯均采用硅钢片冲压形成。

本实施例中，该旋转角度检测装置共包括一套检测线圈系统，该检测线圈系统包括16个线圈，每个定子检测齿上缠绕1个线圈。上述16个线圈按图16连接形成多桥臂式电路。

16个定子检测齿沿圆周顺时针分布依次为9101、9102、9103、9104、9105、9106、9107、9108、9109、9110、9111、9112、9113、9114、9115、9116(为了附图的简明起见，图15a中并未对全部的定子检测齿进行标记，仅标记若干个定子检测齿)。各线圈的电感随转子的旋转角度的变化而变化。本实施例中，通过电磁仿真，选择附齿和转子凸极的形状，使得线圈的电感的变化部分随转子的旋转角度呈正弦变化。本实施例中，各线圈的电感的直流分量相等，各线圈的电感的基波幅值相等。

图16中，桥臂X_AC由定子检测齿9101和定子检测齿9109上的线圈构成，桥臂X_AD由定子检测齿9107和定子检测齿9115上的线圈构成，桥臂X_AE由定子检测齿9102和定子检测齿9110上的线圈构成，桥臂X_AF由定子检测齿9108和定子检测齿9116上的线圈构成，桥臂X_BC由定子检测齿9103和定子检测齿9111上的线圈构成，桥臂X_BD由定子检测齿9105和定子检测齿9113上的线圈构成，桥臂X_BE由定子检测齿9104和定子检测齿9112上的线圈构成，桥臂X_BF由定子检测齿9106和定子检测齿9114上的线圈构成。

多桥臂桥式电路的6个接点A、B、C、D、E、F分别用6根引线引出作为旋转角度检测装置的引线，其中从接点A和B引出的引线为励磁引线，从接点C、D、E、F引出的引线为信号引线。

本实施例中的信号处理装置与第八实施例的信号处理装置相同。其中，励磁电路的输出端输出励磁信号，与旋转角度检测装置的励磁端A和B连接；旋转角度检测装置的反馈信号端C、D连接到信号处理装置的第一滤波器的输入端，经第一滤波器滤除干扰后的输出信号送到第一差分放大电路，经第一差分放大电路后的差分放大信号进入第一信号采集电路的输入端；旋转角度检测装置的反馈信号端E、F连接到信号处理装置的第二滤波器的输入端，经第二滤波器滤除干扰后的输出信号送到第二差分放大电路，经第二差分放大电路后的差分放大信号进入第二信号采集电路的输入端。时控电路控制励磁电路输出励磁信号并按所设定的采样节拍控制第一信号采集电路和第二信号采集电路对旋转角度检测装置的反馈信号进行采样处理得到位置信号，采样处理后的位置信号传送给角度计算电路计算出旋转角度。

本实施例中，信号采集电路为信号采样电路(本实用新型中，信号采集电路也可以是同步检波电路)。

本实施例中，信号产生与处理的原理如下：

令定子检测齿9101、9102、9103、9104、9105、9106、9107、9108、9109、9110、9111、9112、9113、9114、9115、9116上的线圈的电感分别为L101、L102、L103、L104、L105、L106、L107、L108、L109、L110、L111、L112、L113、L114、L115、L116。由图15a和图15b可以看出，随着转子的旋转角度的变化，各定子检测齿与转子凸极之间的间隙发生变化，使得各线圈的电感随之变化，其变化周期数为60。各线圈的电感随转子的旋转角度θm₈的变化可以分别表示为：

L101＝L105＝L109＝L113＝L9+Lm₉*sin(60θm₉) 式(901)

L102＝L106＝L110＝L114＝L9+Lm₉*sin(60θm₉+90) 式(902)

L103＝L107＝L111＝L115＝L9+Lm₉*sin(60θm₉+180) 式(903)

L104＝L108＝L112＝L116＝L9+Lm₉*sin(60θm₉+270) 式(904)

其中，L9为本实施例中各电感的直流分量；

Lm₉为本实施例中各电感的基波幅值；

θm₉为本实施例中转子的旋转角度。

根据以上定子检测齿和绕阻的设置，通过简单计算很容易得出，多桥臂桥式电路的接点C和D之间的差分信号电压(第一信号电压)，与接点E和F之间的差分信号电压(第二信号电压)之比是关于转子的旋转角度的正切函数。本实施例中，将节点C、D通过滤波器和差分放大电路连接第一信号采集电路，将节点E、F通过滤波器和差分放大电路连接第二信号采集电路，角度计算电路根据第一信号电压和第二信号电压，即能够计算转子的旋转角度。

由式(901)-式(904)，定子检测齿9101、9105、9109和9113上的线圈在图16的多桥臂式电路中的位置可以互换；定子检测齿9102、9106、9110和9114上的线圈在图16的多桥臂式电路中的位置可以互换；定子检测齿9103、9107、9111和9115上的线圈在图16的多桥臂式电路中的位置可以互换；定子检测齿9104、9108、9112和9116上的线圈在图16的多桥臂式电路中的位置可以互换。

除了具有第八实施例的优点外，本实施例中由于设置了附齿，能够实现用小型旋转角度检测装置得到周期数高的位置信号，即实现了小型旋转角度检测装置的高精度位置检测，降低了系统的体积和重量。

第十实施例：

本实施例中，角度检测设备包括两个旋转角度检测装置(本实用新型中，也可以包含两个以上的旋转角度检测装置)和两个信号处理装置，每个旋转角度检测装置仅包括一套检测线圈系统。因此，该旋转角度检测装置共包含两套检测线圈系统(本实用新型中，检测线圈系统的数量与信号处理装置的数量相等且一一对应地连接)。两套检测线圈系统和两个信号处理装置一一对应地连接。

其中，第一旋转角度检测装置与第五实施例中的第一旋转角度检测装置相同；第二旋转角度检测装置与第九实施例中的旋转角度检测装置相同，设置有附齿；两个信号处理装置均与第八实施例中的信号处理装置相同。

第一信号处理装置中，励磁电路的输出端输出励磁信号，与第一旋转角度检测装置的励磁端A1和B1连接；第一旋转角度检测装置的反馈信号端C1、D1连接到第一信号处理装置的第一滤波器的输入端，经第一滤波器滤除干扰后的输出信号送到第一差分放大电路，经第一差分放大电路后的差分放大信号进入第一信号采集电路的输入端；第一旋转角度检测装置的反馈信号端E1、F1连接到信号处理装置的第二滤波器的输入端，经第二滤波器滤除干扰后的输出信号送到第二差分放大电路，经第二差分放大电路后的差分放大信号进入第二信号采集电路的输入端。时控电路控制励磁电路输出励磁信号并按所设定的采样节拍控制第一信号处理装置的第一信号采集电路和第二信号采集电路对旋转角度检测装置的反馈信号进行采样处理得到位置信号，采样处理后的位置信号传送给其角度计算电路计算出旋转角度。

根据与第一实施例相同的分析方法容易得到，接点C1和D1之间的差分信号电压(第一信号电压)，与接点E1和F1之间的差分信号电压(第二信号电压)之比为关于转子的旋转角度的函数。因此，本实施例中，将接点C1、D1通过滤波器和差分放大电路连接第一信号处理装置的第一信号采集电路，将接点E1、F1通过滤波器和差分放大电路连接第一信号处理装置的第二信号采集电路，角度计算电路根据第一信号电压和第二信号电压，即能够计算转子的旋转角度。并且，转子每旋转一周，此信号的周期数为1，由此可得到电机转子的绝对位置。

第二信号处理装置中，励磁电路的输出端输出励磁信号，与第二旋转角度检测装置的励磁端A2和B2连接；第二旋转角度检测装置的反馈信号端C2、D2连接到第二信号处理装置的第一滤波器的输入端，经其第一滤波器滤除干扰后的输出信号送到其第一差分放大电路，经其第一差分放大电路后的差分放大信号进入其第一信号采集电路的输入端；第二旋转角度检测装置的反馈信号端E2、F2连接到第二信号处理装置的第二滤波器的输入端，经其第二滤波器滤除干扰后的输出信号送到其第二差分放大电路，经其第二差分放大电路后的差分放大信号进入其第二信号采集电路的输入端。其时控电路控制其励磁电路输出励磁信号并按所设定的采样节拍控制其第一信号采集电路和其第二信号采集电路对第二旋转角度检测装置的反馈信号进行采样处理得到位置信号，采样处理后的位置信号传送给其角度计算电路计算出旋转角度。

根据与第一实施例相同的分析方法容易得出，接点C2和D2之间的差分信号电压(第三信号电压)，与接点E2和F2之间的差分信号电压(第四信号电压)之比为关于转子的旋转角度的正切函数。因此，本实施例中，将接点C2、D2通过滤波器和差分放大电路连接第二信号处理装置的一个信号采集电路，将接点E2、F2通过滤波器和差分放大电路连接第二信号处理装置的另一个信号采集电路，角度计算电路根据第三信号电压和第四信号电压，即能够计算转子的旋转角度。并且，转子每旋转一周，此信号的周期数为60。

第二旋转角度检测装置中，转子每旋转1周，线圈的电感变化60个周期，即转子每转6度位置信号变化1个周期，由此与第一旋转角度检测装置的结果结合可以用来细分测试区间，大大提高检测精度。

本实用新型中，励磁电路、信号采集电路和角度计算电路可由信号处理芯片实现。信号处理芯片与旋转角度检测装置之间可设有带通滤波器，或者设有低阻(低频阻断)滤波器，也可设置有差分放大器。本实用新型中，信号处理芯片可以是R/D转换器芯片。

本实用新型中，时控电路还可与角度计算电路连接，以控制角度计算电路按照规定的节拍计算转子的旋转角度。

本实用新型中，可以设置信号采集电路为模拟电路、数字电路，或者为数字和模拟混合电路；设置角度计算电路为数字电路，或者为数字和模拟混合电路。

本实用新型(包括上述各实施例)中，旋转角度检测装置均可以是旋转变压器。

上述各实施例的旋转角度检测装置中，转子均布置在定子的内部。在本实用新型中，转子也可以布置在定子的外部。

本实用新型中，角度计算电路能够是具有反正切计算和除法计算(比例环节)的芯片。

上述各实施例的旋转角度检测装置中，均设置转子凸极的形状，以使得每个线圈的电感的变化部分随着转子的旋转角度的变化成正弦波变化。在本实用新型中，也可以设置转子凸极的形状，以使得每个线圈的电感的变化部分随着转子的旋转角度的变化成三角波变化。

本实用新型还提出了一种具有上述角度检测设备的旋转体。该旋转体包括旋转体本体和上述角度检测设备。其中，角度检测设备的旋转角度检测装置与旋转体本体安装使得，角度检测设备的旋转角度检测装置的转子的旋转角度与旋转体本体的转子的旋转角度成规则的关系(即两者成确定性的函数关系，能够相互换算。在下述两个实施例中，两者相等；在本实用新型中，两者也可以相差恒定的角度，可以通过齿轮机构等技术手段连接旋转角度检测装置和旋转体本体使得上述两个角度成一定的比例关系等等)，因此能够通过角度检测设备检测的旋转角度得到旋转体本体的旋转角度。

第十一实施例：

本实施例中，旋转体本体为电动机(本实用新型中，该旋转体本体也可以为发电机)。图17所示为本实施例中旋转角度检测装置和旋转体本体连接的结构示意图。图17中，1101表示旋转角度检测装置与电动机共用的机壳，1102表示旋转角度检测装置的定子，旋转角度检测装置的定子1102安装在与旋转体本体共用的机壳1101上；1103表示电动机的定子，1104表示旋转角度检测装置的转子铁芯，1105表示电动机的转子铁芯，旋转角度检测装置的转子铁芯1104与电动机的转子铁芯1105一同旋转，1106表示转轴，旋转角度检测装置的转子铁芯1104安装在旋转体本体的转子1106上，11071、11072分别表示前后端盖，1108表示轴承，保证转子相对定子顺畅转动，11091、11092、11093、11094、11095、11096表示旋转角度检测装置的引出线，11091和11092为励磁引线，11093、11094、11095、11096为信号引线，11010表示电动机的引线，11011表示旋转角度检测装置线圈，11012表示电动机线圈。本实施例中，角度检测设备的旋转角度检测装置与电动机构成一体式结构。

第十二实施例：

本实施例中，旋转体本体为电动机(本实用新型中，该旋转体本体也可以为发电机)。图18所示为本实施例中旋转角度检测装置和旋转体本体连接的结构示意图。图18中，1201表示旋转角度检测装置，1202表示电动机，1203表示电动机转轴，1204表示旋转角度检测装置引出线，1205表示电动机引线，1206为螺钉。本实施例中，旋转角度检测装置1201安装在电动机1202的端部，电动机转轴1203与旋转角度检测装置转轴用联轴节连接同步旋转(图18中未示出)。由此可见，本实施例中，角度检测设备的旋转角度检测装置与电动机本体为分体式的。

本实用新型还提出了一种包含上述旋转体的电动机系统。该电动机系统还包括电动机驱动电路。该电动机驱动电路与信号处理装置连接，以根据信号处理装置输出的信号驱动电动机。

第十三实施例：

本实施例中，旋转体本体为永磁电动机(本实用新型中，也可以为永磁发电机)，其与旋转角度检测装置的连接如同第十一实施例(或者如同第十二实施例)。图19所示为本实施例中电动机系统的结构示意图。

本实施例中，旋转角度检测装置采用与第二实施例相同的旋转角度检测装置，其转子凸极数为2。电动机为三相永磁电动机，该三相永磁电动机的永磁转子极对数为2(本实用新型中，旋转角度检测装置的凸极数与旋转体本体的永磁转子极对数相等；或者，当旋转角度检测装置的凸极数为1时，旋转体本体的永磁转子极对数为任意正整数)。

本实施例中，信号处理装置包括低阻滤波器和R/D转换器，低阻滤波器为低频阻断滤波器，连接在旋转角度检测装置和R/D转换器之间。如图19所示，R/D转换器输出励磁信号给旋转角度检测装置的励磁端，旋转角度检测装置的输出信号传送到信号处理装置的输入端，经低阻滤波后的位置信号传送给R/D转换器，得到旋转角度检测装置的转子的旋转角度，从而得到电动机的转子角度。R/D转换器将此转子角度传送给电动机驱动电路，电动机驱动电路根据该转子角度的信号(即图19中的数字化角度数据)和运行指令对电动机进行控制。

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实用新型。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，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (56)

1.一种角度检测设备，其特征在于：包括旋转角度检测装置和信号处理装置；

所述旋转角度检测装置包括定子、转子和多个线圈；所述定子包括定子轭和位于所述定子轭上的定子检测齿；各所述线圈绕在定子检测齿上，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；

所述旋转角度检测装置包括至少一套检测线圈系统，每套所述检测线圈系统包括由多个所述线圈组成的至少4列并联的多桥臂桥式电路，每列桥臂包含至少两个桥臂，每个桥臂包括至少一个线圈；所述多桥臂桥式电路的两个并联接点引出两根引线作为励磁引线，从每列桥臂的上下桥臂的接点均引出一根引线作为信号引线；

所述信号处理装置包括励磁电路，以连接所述励磁引线且为所述励磁引线提供励磁信号；包括连接所述信号引线的信号采集电路，以采集所述信号引线输出的信号；以及包括角度计算电路，以连接所述信号采集电路并计算所述转子的旋转角度；

每套所述检测线圈系统中，两根所述信号引线连接到所述信号采集电路，其差分信号生成随所述转子的旋转角度变化的第一信号电压；另外两根所述信号引线连接到所述信号采集电路，其差分信号生成随所述转子的旋转角度变化的第二信号电压，以根据第一信号电压和第二信号电压检测所述转子的旋转角度。

2.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述转子具有转子凸极；所述定子轭、所述定子检测齿和所述转子凸极的材料均为导磁材料。

3.根据权利要求2所述的角度检测设备，其特征在于：所述多桥臂桥式电路仅包含4列并联的桥臂；所述旋转角度检测装置共含有2根励磁引线和4根信号引线。

4.根据权利要求2所述的角度检测设备，其特征在于：定子检测齿数为8*K，转子凸极数为N；其中，K和N均为正整数。

5.根据权利要求4所述的角度检测设备，其特征在于：K等于1，N等于2。

6.根据权利要求2所述的角度检测设备，其特征在于：所述定子检测齿沿所述定子轭的更靠近所述转子的一侧的圆周表面分布，相邻的定子检测齿相隔布置，以使得第一信号电压和第二信号电压的相位相差设定的角度。

7.根据权利要求2所述的角度检测设备，其特征在于：所述定子还包括定子解耦齿，所述定子解耦齿上不缠绕线圈，以减少绕有线圈的所述定子检测齿之间的磁耦合；所述定子解耦齿设置在绕有线圈的所述定子检测齿的两侧，绕有线圈的所述定子检测齿之间至少设置1 个定子解耦齿；所述定子解耦齿的材料为导磁材料。

8.根据权利要求2所述的角度检测设备，其特征在于：所述定子还包括定子辅助齿，所述定子辅助齿上不缠绕线圈，以改善磁路系统的对称性；所述定子辅助齿设置在所述定子检测齿的外侧；所述定子辅助齿的材料为导磁材料。

9.根据权利要求2所述的角度检测设备，其特征在于：所述定子轭所跨越的角度小于360度。

10.根据权利要求2所述的角度检测设备，其特征在于：设置所述转子凸极的形状，以使得每个所述线圈的电感的变化部分随着所述转子的旋转角度的变化成正弦波变化；或者，设置所述转子凸极的形状，以使得每个所述线圈的电感的变化部分随着所述转子的旋转角度的变化成三角波变化。

11.根据权利要求2所述的角度检测设备，其特征在于：所述角度检测设备具有定子机壳、端盖、轴承和转轴；所述定子包括定子铁芯，所述定子铁芯安装在所述定子机壳上；所述转子包括转子铁芯，所述转子铁芯安装在所述转轴上，与整个所述转子共同旋转。

12.根据权利要求2所述的角度检测设备，其特征在于：所述转子布置在所述定子的内部；或者，所述转子布置在所述定子的外部。

13.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述旋转角度检测装置包括至少两套所述检测线圈系统；至少两套所述检测线圈系统设置在同一个定子上；

所述角度检测设备具有与所述检测线圈系统的数目相等的信号处理装置，所述检测线圈系统与所述信号处理装置一一对应地连接。

14.根据权利要求13所述的角度检测设备，其特征在于：至少两个所述信号处理装置共用同一个励磁电路，和/或共用同一个时控电路，和/或共用同一个角度计算电路。

15.根据权利要求13所述的角度检测设备，其特征在于：各套所述检测线圈系统之间，励磁引线共用，信号引线独立；或者，各套所述检测线圈系统之间，励磁引线独立，信号引线独立。

16.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述角度检测设备包括至少两个旋转角度检测装置；

所述角度检测设备包括与所述检测线圈系统数目相等的信号处理装置，所述信号处理装置与所述检测线圈系统一一对应地连接。

17.根据权利要求16所述的角度检测设备，其特征在于：至少两个所述信号处理装置共用同一个励磁电路，和/或共用同一个时控电路，和/或共用同一个角度计算电路。

18.根据权利要求16所述的角度检测设备，其特征在于：所述至少两个旋转角度检测装置至少包括第一旋转角度检测装置和第二旋转角度检测装置；第一旋转角度检测装置的转子仅包括1个转子凸极；第二旋转角度检测装置的转子包括2个或2个以上的转子凸极；至少第一旋转角度检测装置的转子和第二旋转角度检测装置的转子设置为同步转动。

19.根据权利要求18所述的角度检测设备，其特征在于：第一旋转角度检测装置的定子检测齿数为8*M，M为正整数。

20.根据权利要求18所述的角度检测设备，其特征在于：第二旋转角度检测装置中，定子检测齿数为8*X，转子凸极数为(Y+1)；其中，X和Y为正整数。

21.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述信号采集电路为信号采样电路；或者，所述信号采集电路为同步检波电路。

22.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述励磁信号为正弦波电压源信号、正弦波电流源信号、矩形波电压源信号或者梯形波电压源信号。

23.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述角度检测设备仅包括一个信号采集电路，所述信号采集电路为分时共用的，以在一个周期内分时检测所述旋转角度检测装置的不同的输出信号；

或者，所述角度检测设备包括两个信号采集电路，以分别检测所述旋转角度检测装置的不同的输出信号。

24.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述信号处理装置还包括时控电路；所述时控电路与所述励磁电路和所述信号采集电路均连接，以控制所述励磁电路提供所述励磁信号以及控制所述信号采集电路的信号采集节拍。

25.根据权利要求24所述的角度检测设备，其特征在于：所述时控电路还与所述角度计算电路连接，以控制所述角度计算电路按照规定的节拍计算转子的旋转角度。

26.根据权利要求24所述的角度检测设备，其特征在于：所述信号处理装置包括两个所述信号采集电路。

27.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述信号采集电路的输入端连接有滤波器，以对所述信号引线输出的信号进行滤波处理。

28.根据权利要求27所述的角度检测设备，其特征在于：所述信号处理装置包括两组所述滤波器和所述信号采集电路。

29.根据权利要求27所述的角度检测设备，其特征在于：所述滤波器为带通滤波器。

30.根据权利要求27所述的角度检测设备，其特征在于：所述滤波器为低阻滤波器，所述低阻滤波器为低频阻断滤波器。

31.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述信号采集电路和所述角度计算电路之间连接有低通滤波器，以对所述信号采集电路输出的信号进行低通滤波处理。

32.根据权利要求31所述的角度检测设备，其特征在于：所述信号处理装置包括两组所述低通滤波器和所述信号采集电路。

33.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述信号采集电路包括差分环节。

34.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：还包括差分放大电路；所述差分放大电路的输入端连接所述旋转角度检测装置的至少两根信号引线，以接收所述旋转角度检测装置的输出信号并进行差分放大处理；所述差分放大电路的输出端连接所述信号采集电路的输入端，以将差分放大处理后的信号发送给所述信号采集电路。

35.根据权利要求34所述的角度检测设备，其特征在于：所述信号处理装置包括两组所述差分放大电路和所述信号采集电路。

36.根据权利要求34所述的角度检测设备，其特征在于：所述旋转角度检测装置的信号引线和所述差分放大电路之间还设置有滤波器。

37.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述信号采集电路为模拟电路；

或者，所述信号采集电路为数字电路；

或者，所述信号采集电路为数字和模拟混合电路。

38.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述角度计算电路为数字电路；

或者，所述角度计算电路为数字和模拟混合电路。

39.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述定子检测齿沿所述定子轭的更靠近所述转子的一侧的圆周表面分布，相邻的定子检测齿相隔设定的角度布置，以使得第一信号电压和第二信号电压之比为关于转子的旋转角度的正切函数。

40.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述定子检测齿靠近所述转子的圆周面上设有两个或两个以上的附齿，所述附齿的材料均为导磁材料。

41.根据权利要求40所述的角度检测设备，其特征在于：设置所述附齿的形状和位置，使得所述定子检测齿上线圈的电感的变化部分随转子的旋转角度呈正弦变化，以使得第一信号电压和第二信号电压之比为关于转子的旋转角度的正切函数，以检测所述转子的旋转角度。

42.根据权利要求40所述的角度检测设备，其特征在于：每个所述定子检测齿上设置有3个所述附齿。

43.根据权利要求1所述的角度检测设备，其特征在于：所述励磁电路、所述信号采集电路和所述角度计算电路由信号处理芯片实现。

44.根据权利要求43所述的角度检测设备，其特征在于：所述信号处理芯片与所述旋转角度检测装置之间设有带通滤波器。

45.根据权利要求43所述的角度检测设备，其特征在于：所述信号处理芯片与所述旋转角度检测装置之间设有低阻滤波器，所述低阻滤波器为低频阻断滤波器。

46.根据权利要求43所述的角度检测设备，其特征在于：所述信号处理芯片为R/D转换器芯片。

47.一种包含权利要求1至46中任一项所述的角度检测设备的旋转体，其特征在于：还包括旋转体本体；

所述角度检测设备与所述旋转体本体安装以使得，通过所述角度检测设备检测所述旋转体本体的旋转角度。

48.根据权利要求47所述的旋转体，其特征在于：所述旋转角度检测装置的转子铁芯安装在所述旋转体本体的转轴上，与所述旋转体本体同步转动且形成一体式结构，以检测所述旋转体本体的旋转角度；所述旋转角度检测装置的定子安装在与所述旋转体本体共用的定子机壳上。

49.根据权利要求48所述的旋转体，其特征在于：所述旋转体本体为电动机或发电机。

50.根据权利要求47所述的旋转体，其特征在于：所述旋转角度检测装置固定在所述旋转体本体的端部；所述旋转角度检测装置的转轴与所述旋转体本体的转轴连接以使得所述旋转角度检测装置和所述旋转体本体同步转动。

51.根据权利要求50所述的旋转体，其特征在于：所述旋转角度检测装置的转轴与所述旋转体本体的转轴通过联轴节连接。

52.根据权利要求50-51中任一项所述的旋转体，其特征在于：所述旋转体本体为电动机或发电机。

53.一种包含权利要求47-52中任一项所述的旋转体的电动机系统，其特征在于：所述电动机系统还包括电动机驱动电路；所述电动机驱动电路与信号处理装置连接，以根据信号处理装置输出的信号驱动电动机。

54.根据权利要求53所述的电动机系统，其特征在于：旋转体本体为永磁发电机或者永磁电动机。

55.根据权利要求54所述的电动机系统，其特征在于：旋转角度检测装置的凸极数与旋转体本体的永磁转子极对数相等；或者，当旋转角度检测装置的凸极数为1时，旋转体本体的永磁转子极对数为任意正整数。

56.根据权利要求54所述的电动机系统，其特征在于：信号处理装置包括低阻滤波器和R/D转换器，所述低阻滤波器连接在旋转角度检测装置和所述R/D转换器之间。