CN109443193A - 一种筛选旋转角度检测装置的方法及旋转角度检测装置 - Google Patents

一种筛选旋转角度检测装置的方法及旋转角度检测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN109443193A
CN109443193A CN201811580657.4A CN201811580657A CN109443193A CN 109443193 A CN109443193 A CN 109443193A CN 201811580657 A CN201811580657 A CN 201811580657A CN 109443193 A CN109443193 A CN 109443193A
Authority
CN
China
Prior art keywords
rotor
stator
rotation angle
bridge arm
coil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201811580657.4A
Other languages
English (en)
Inventor
高翔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Yuze Intelligent Technology Co.,Ltd.
Original Assignee
Shanghai Yu Yu Electronic Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Yu Yu Electronic Technology Co Ltd filed Critical Shanghai Yu Yu Electronic Technology Co Ltd
Priority to CN201811580657.4A priority Critical patent/CN109443193A/zh
Publication of CN109443193A publication Critical patent/CN109443193A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

本发明提出了一种筛选旋转角度检测装置的方法及旋转角度检测装置。该方法选择每套检测线圈***包括由多个线圈组成的4列并联的8桥臂桥式电路，每列桥臂包含上下两个桥臂，每个桥臂包括至少两个串联连接的线圈；8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；由其中的2根信号引线的差分信号和另外2根信号引线的差分信号分别生成一路随转子的旋转角度变化的第一位置信号电压和第二位置信号电压，两者的相位差为设定的角度，以检测转子的旋转角度。本发明能够得到有效抑制因定转子偏心所造成的测量精度问题的旋转角度检测装置。

Description

一种筛选旋转角度检测装置的方法及旋转角度检测装置
技术领域
本发明属于检测技术领域，涉及一种角度检测装置，尤其是旋转角度检测装置。
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。
然而旋转变压器在使用时经常需要将定子和转子分别安装固定在电动机的定子和转子上，由于相关零件机加工有误差，在安装时旋转变压器的定子和转子之间会产生偏心，在这种情况下现有的旋转角度检测装置(尤其指申请号为CN201720411227.4的中国专利中的旋转角度检测装置)很多不能完全保证角度精度，有时会使角度检测***的精度恶化甚至不能使用。
例如，在申请号为CN201720411227.4的中国专利中，取其中权利要求4所述的K等于2，N等于1时，定子检测齿数为16，转子凸极数为1。图1所示为该16齿1凸极的旋转角度检测装置的定转子的截面示意图(未偏心时)，其8组定子线圈按照图2所示接成8桥臂桥式电路。每个定子检测齿上绕有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1101、1102、1103、1104、1105、1106、1107、1108、1109、1110、1111、1112、1113、1114、1115、1116(为了附图的简明起见，图1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)。图2所示为图1中定子检测齿上的线圈构成的8桥臂桥式电路的电路图，其中Y1、Y2、Y3、……、Y16分别为定子检测齿1101、1102、1103、……、1116上的线圈。图2中，8桥臂桥式电路的6个接点A、B、C、D、E、F分别用1根引线引出作为旋转角度检测装置的引线801、802、803、804、805、806，其中引线801和802为励磁引线，由励磁引线输入励磁信号电压，引线803、804为信号引线，由此生成第一位置信号电压，引线805、806为信号引线，由此生成第二位置信号电压。
参照图1和图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＝L1+Lm1*sin(θm1)
L102＝L1+Lm1*sin(θm1-22.5°)
L103＝L1+Lm1*sin(θm1-45°)
L104＝L1+Lm1*sin(θm1-67.5°)
L105＝L1+Lm1*sin(θm1-90°)
L106＝L1+Lm1*sin(θm1-112.5°)
L107＝L1+Lm1*sin(θm1-135°)
L108＝L1+Lm1*sin(θm1-157.5°)
L109＝L1+Lm1*sin(θm1-180°)
L110＝L1+Lm1*sin(θm1-202.5°)
L111＝L1+Lm1*sin(θm1-225°)
L112＝L1+Lm1*sin(θm1-247.5°)
L113＝L1+Lm1*sin(θm1-270°)
L114＝L1+Lm1*sin(θm1-292.5°)
L115＝L1+Lm1*sin(θm1-315°)
L116＝L1+Lm1*sin(4θm1-337.5°)
其中：L101、L102、L103、L104、L105、L106、L107、L108、L109、L110、L111、L112、L113、L114、L115、L116分别表示定子检测齿1101、1102、1103、1104、1105、1106、1107、1108、1109、1110、1111、1112、1113、1114、1115、1116上的线圈的电感；
L1为各线圈的电感的直流分量；
Lm1为各线圈的电感的基波幅值；
θm1为转子的旋转角度。
参照图2的桥式电路图，8个桥臂的电感为：
桥臂XAC的电感L_AC为：L_AC＝L101+L102
桥臂XAD的电感L_AD为：L_AD＝L111+L112
桥臂XAE的电感L_AE为：L_AE＝L105+L106
桥臂XAF的电感L_AF为：L_AF＝L115+L116
桥臂XBC的电感L_BC为：L_BC＝L109+L110
桥臂XBD的电感L_BD为：L_BD＝L103+L104
桥臂XBE的电感L_BE为：L_BE＝L113+L114
桥臂XBF的电感L_BF为：L_BF＝L107+L108
图3所示为图1所示的旋转角度检测装置的转子向上偏心时的截面示意图，可以看出，此时由于转子相对于定子中心位置有着向上的偏心串动，使得每个定子检测齿的线圈的电感发生变化，气隙变小的定子检测齿的线圈电感增加，气隙变大的定子检测齿的线圈电感减小，此时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：
L101a＝L1+Lm1*sin(θm1)+ΔL101
L102a＝L1+Lm1*sin(θm1-22.5°)+ΔL102
L103a＝L1+Lm1*sin(θm1-45°)+ΔL103
L104a＝L1+Lm1*sin(θm1-67.5°)+ΔL104
L105a＝L1+Lm1*sin(θm1-90°)-ΔL105
L106a＝L1+Lm1*sin(θm1-112.5°)-ΔL106
L107a＝L1+Lm1*sin(θm1-135°)-ΔL107
L108a＝L1+Lm1*sin(θm1-157.5°)-ΔL108
L109a＝L1+Lm1*sin(θm1-180°)-ΔL109
L110a＝L1+Lm1*sin(θm1-202.5°)-ΔL110
L111a＝L1+Lm1*sin(θm1-225°)-ΔL111
L112a＝L1+Lm1*sin(θm1-247.5°)-ΔL112
L113a＝L1+Lm1*sin(θm1-270°)-ΔL113
L114a＝L1+Lm1*sin(θm1-292.5°)+ΔL114
L115a＝L1+Lm1*sin(θm1-315°)+ΔL115
L116a＝L1+Lm1*sin(θm1-337.5°)+ΔL116
其中：L101a、L102a、L103a、L104a、L105a、L106a、L107a、L108a、L109a、L110a、L111a、L112a、L113a、L114a、L115a、L116a分别为此时各线圈的电感；
ΔL101、ΔL102、ΔL103、ΔL104、ΔL105、ΔL106、ΔL107、ΔL108、ΔL109、ΔL110、ΔL111、ΔL112、ΔL113、ΔL114、ΔL115、ΔL116分别是各线圈在图3时相对于图1时的电感的变化量的绝对值。
因此，偏移后的各桥臂的电感分别为：
桥臂XAC的电感L_AC为：L_ACa＝L_AC+(ΔL101+ΔL102)
桥臂XAD的电感L_AD为：L_ADa＝L_AD-(ΔL111+ΔL112)
桥臂XAE的电感L_AE为：L_AEa＝L_AE-(ΔL105+ΔL106)
桥臂XAF的电感L_AF为：L_AFa＝L_AF+(ΔL115+ΔL116)
桥臂XBC的电感L_BC为：L_BCa＝L_BC-(ΔL109+ΔL110)
桥臂XBD的电感L_BD为：L_BDa＝L_BD+(ΔL103+ΔL104)
桥臂XBE的电感L_BE为：L_BEa＝L_BE+(ΔL114-ΔL113)
桥臂XBF的电感L_BF为：L_BFa＝L_BF-(ΔL107+ΔL108)
以XAC桥臂的电感为例，Y1、Y2两个串联线圈的电感同时变大，即偏心引起的桥臂电感变化量ΔL101、ΔL102变大，使得检测线圈***中桥臂XAC的电感偏离定转子不偏心时的值。用同样的分析方法可知，其余桥臂的电感也会偏离定转子不偏心时的值，进而第一位置信号电压和第二位置信号电压也会偏离定转子不偏心时的值，进而使旋转角度计算精度下降。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够抑制定转子偏心对角度测量精度影响的旋转角度检测装置技术。
为了达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种筛选旋转角度检测装置的方法，其中该旋转角度检测装置包括定子和转子，定子包括定子轭和位于定子轭上的定子检测齿；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；旋转角度检测装置还包括多个线圈，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***，该方法选择每套检测线圈***包括由多个线圈组成的4列并联的8桥臂桥式电路，每列桥臂包含上下两个桥臂，每个桥臂包括至少两个串联连接的线圈；4列并联的8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；由其中的2根信号引线的差分信号生成一路随转子的旋转角度变化的第一位置信号电压，由另外2根信号引线的差分信号生成另一路随转子的旋转角度变化的第二位置信号电压，第一位置信号电压和第二位置信号电压的相位差为设定的角度，以检测转子的旋转角度。
选择定子上的定子检测齿的数量为8*(K+1)，转子上的转子凸极的数量为N*(K+1)；其中，K为正整数，N为正整数且N不等于4的倍数。
选择所有绕有线圈的定子检测齿沿定子轭的圆周均匀分布，相邻检测齿之间的夹角为45°/(K+1)。
每个桥臂上的至少两个串联连接的线圈在定子上的位置为相对于定子的圆心对称分布。
优选地，所述4列并联的8桥臂桥式电路中，每个桥臂上串联连接的线圈的数量相等。
优选地，上述设定的角度为90度。
优选地，定子检测齿的数量为16，转子凸极的数量为4。
转子在定子的内部或外部；所有绕有线圈的定子检测齿沿定子与转子相对的面的圆周呈规则分布。
优选地，所有上述线圈的电感的直流分量相等，所有上述线圈的电感的基波幅值相等。
一种旋转角度检测装置，包括定子和转子，定子包括定子轭和位于定子轭上的定子检测齿；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；旋转角度检测装置还包括多个线圈，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***，每套检测线圈***包括由多个线圈组成的4列并联的8桥臂桥式电路，每列桥臂包含上下两个桥臂，每个桥臂包括至少两个串联连接的线圈；4列并联的8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；由其中的2根信号引线的差分信号生成一路随转子的旋转角度变化的第一位置信号电压，由另外2根信号引线的差分信号生成另一路随转子的旋转角度变化的第二位置信号电压，第一位置信号电压和第二位置信号电压的相位差为设定的角度，以检测转子的旋转角度。
每个桥臂上的至少两个串联连接的线圈在定子上的位置为相对于定子的圆心对称分布。
优选地，所述4列并联的8桥臂桥式电路中，每个桥臂上串联连接的线圈的数量相等。
优选地，上述设定的角度为90度。
定子上的定子检测齿的数量为8*(K+1)，转子上的转子凸极的数量为N*(K+1)；其中，K为正整数，N为正整数且N不等于4的倍数。优选地，定子检测齿的数量为16，转子凸极的数量为4。
转子在定子的内部或外部；所有绕有线圈的定子检测齿沿定子与转子相对的面的圆周呈规则分布。
所有绕有线圈的所述定子检测齿沿所述定子轭的圆周均匀分布，相邻检测齿之间的夹角为45°/(K+1)。
优选地，所有所述线圈的电感的直流分量相等，所有所述线圈的电感的基波幅值相等。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：本发明筛选旋转角度检测装置的方法及旋转角度检测装置能够得到有效抑制因定子和转子偏心所造成的测量精度问题，测量结果精度较高的旋转角度检测装置。
附图说明
图1为现有技术中一旋转角度检测装置的定转子的截面示意图；
图2为图1中旋转角度检测装置的8桥臂桥式电路的电路图；
图3为图1中旋转角度检测装置的转子向上偏心时的截面示意图；
图4为本发明一实施例中旋转角度检测装置的定转子的截面示意图；
图5为图4中旋转角度检测装置的8桥臂桥式电路的电路图；
图6为图4中旋转角度检测装置的转子向上偏心时的截面示意图。
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。
本发明提出了一种筛选旋转角度检测装置的方法，其中旋转角度检测装置包括定子和转子，定子包括定子轭和位于定子轭上的定子检测齿；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；旋转角度检测装置还包括多个线圈，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***，该方法选择每套检测线圈***包括由多个线圈组成的4列并联的8桥臂桥式电路，每列桥臂包含上下两个桥臂，每个桥臂包括至少两个串联连接的线圈；4列并联的8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；由其中的2根信号引线的差分信号生成一路随转子的旋转角度变化的第一位置信号电压，由另外2根信号引线的差分信号生成另一路随转子的旋转角度变化的第二位置信号电压，第一位置信号电压和第二位置信号电压的相位差为设定的角度，以检测转子的旋转角度。
选择定子上的定子检测齿的数量为8*(K+1)，转子上的转子凸极的数量为N*(K+1)；其中，K为正整数，N为正整数且N不等于4的倍数。
选择所有绕有线圈的定子检测齿沿定子轭的圆周均匀分布，相邻检测齿之间的夹角为45°/(K+1)。
每个桥臂上的至少两个串联连接的线圈在定子上的位置为相对于定子的圆心对称分布。
优选地，该4列并联的8桥臂桥式电路中，每个桥臂上串联连接的线圈的数量相等。
转子在定子的内部或外部；所有绕有线圈的定子检测齿沿定子与转子相对的面的圆周呈规则分布。
优选地，所有上述线圈的电感的直流分量相等，所有上述线圈的电感的基波幅值相等。
本发明还提出了一种旋转角度检测装置，该旋转角度检测装置，包括定子和转子，定子包括定子轭和位于定子轭上的定子检测齿；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。该旋转角度检测装置还包括多个线圈，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***，每套检测线圈***包括由多个线圈组成的4列并联的8桥臂桥式电路，每列桥臂包含上下两个桥臂，每个桥臂包括至少两个串联连接的线圈。该4列并联的8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；由其中的2根信号引线的差分信号生成一路随转子的旋转角度变化的第一位置信号电压，由另外2根信号引线的差分信号生成另一路随转子的旋转角度变化的第二位置信号电压，第一位置信号电压和第二位置信号电压的相位差为设定的角度，以检测转子的旋转角度。优选地，上述4列并联的8桥臂桥式电路中，每个桥臂上串联连接的线圈的数量相等。
本发明中，定子上的定子检测齿的数量为8*(K+1)，转子上的转子凸极的数量为N*(K+1)；其中，K为正整数，N为正整数且N不等于4的倍数。本实施例中，取K＝1，N＝2，所以该旋转角度检测装置的定子检测齿的数量为16，转子凸极的数量为4。图4所示为该旋转角度检测装置的定转子的截面示意图。定子包括定子铁心，转子包括转子铁心。转子在定子内部(本发明中，转子也可以设置在定子外部)，定子铁心和转子铁心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心均匀分布；4个转子凸极沿转子铁心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4中未示出)。每个定子检测齿上绕有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2101、2102、2103、2104、2105、2106、2107、2108、2109、2110、2111、2112、2113、2114、2115、2116(为了附图的简明起见，图4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一套检测线圈***，该检测线圈***包括由上述16个线圈组成的4列并联的8桥臂桥式电路，每列桥臂包括上下两个桥臂，每个桥臂中包括两个线圈，这两个线圈在定子上的位置是相对于定子的圆心对称分布，也就是每个桥臂中的两个线圈在定子内圆周上的位置相差180°。8组定子线圈按图5所示接成8桥臂桥式电路。图5中，桥臂XAC由定子检测齿2101上的线圈Y1和定子检测齿2109上的线圈Y9串联构成，桥臂XAD由定子检测齿2107上的线圈Y7和定子检测齿2115上的线圈Y15串联构成，桥臂XAE由定子检测齿2102上的线圈Y2和定子检测齿2110上的线圈Y10串联构成，桥臂XAF由定子检测齿2108上的线圈Y8和定子检测齿2116上的线圈Y16串联构成，桥臂XBC由定子检测齿2103上的线圈Y3和定子检测齿2111上的线圈Y11串联构成，桥臂XBD由定子检测齿2105上的线圈Y5和定子检测齿2113上的线圈Y13串联构成，桥臂XBE由定子检测齿2104上的线圈Y4和定子检测齿2112上的线圈Y12串联构成，桥臂XBF由定子检测齿2106上的线圈Y6和定子检测齿2114上的线圈Y14串联构成。
图5中，8桥臂桥式电路的6个接点A、B、C、D、E、F分别用1根引线引出作为旋转角度检测装置的引线801、802、803、804、805、806，其中引线801和802为励磁引线，由励磁引线输入励磁信号电压，引线803、804为信号引线，由此生成第一位置信号电压，引线805、806为信号引线，由此生成第二位置信号电压。
本实施例中，励磁引线连接10kHz频率的正弦电压信号，位置信号产生的原理如下：
令定子检测齿2101、2102、2103、2104、2105、2106、2107、2108、2109、2110、2111、2112、2113、2114、2115、2116上的线圈的电感分别为L201、L202、L203、L204、L205、L206、L207、L208、L209、L210、L211、L212、L213、L214、L215、L216。由图4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，其变化周期为4。各线圈的电感随转子的旋转角度θm2的变化可以分别表示为：
L201＝L205＝L209＝L213＝L2+Lm2*sin(4θm2) 式(101)
L202＝L206＝L210＝L214＝L2+Lm2*sin(4θm2-90°) 式(102)
L203＝L207＝L211＝L215＝L2+Lm2*sin(4θm2-180°) 式(103)
L204＝L208＝L212＝L216＝L2+Lm2*sin(4θm2-270°) 式(104)
其中，L2为本实施例中各线圈的电感的直流分量；
Lm2为本实施例中各线圈的电感的基波幅值；
θm2为本实施例中转子的旋转角度。
参照图5的桥式电路图，
桥臂XAC的电感L_AC为：L_AC＝L201+L209 式(105)
桥臂XAD的电感L_AD为：L_AD＝L207+L215 式(106)
桥臂XAE的电感L_AE为：L_AE＝L202+L210 式(107)
桥臂XAF的电感L_AF为：L_AF＝L208+L216 式(108)
桥臂XBC的电感L_BC为：L_BC＝L203+L211 式(109)
桥臂XBD的电感L_BD为：L_BD＝L205+L213 式(110)
桥臂XBE的电感L_BE为：L_BE＝L204+L212 式(111)
桥臂XBF的电感L_BF为：L_BF＝L206+L214 式(112)
参考图5，根据式(101)－(112)中电感的特性，当在励磁引线801、802上施加励磁信号电压时，可以在信号引线803、804和信号引线805、806得到对应的两组包含转子的旋转角度的输出电压，将这两组输出电压输入到差分及采样电路即可生成第一位置信号电压和第二位置信号电压，此第一位置信号电压和第二位置信号电压是幅值相等、相位相差90度的正弦电压信号，此正弦电压即为现有技术中求取转子的旋转角度所需的基础信号电压。上述信号处理过程可以在由现有的集成的R/D转换芯片构成的角度计算***中完成，角度计算***包含两个励磁端、两个余弦信号端和两个正弦信号端。将励磁引线801、802与角度计算***的两个励磁端相连，将信号引线803、804与角度计算***的两个余弦信号端相连，将信号引线805、806与角度计算***的两个正弦信号端相连。根据R/D转换芯片的功能在R/D转换芯片内部生成两相幅值相等、相位相差90度的第一位置信号电压和第二位置信号电压，此第一位置信号电压和第二位置信号电压即为现有技术中求取转子的旋转角度所需的基础信号电压，并在R/D转换芯片内部经过角度计算得到转子的旋转角度θm2。
以上是本实施例中定转子不偏心情况下根据各桥臂电感特性，利用现有技术求解转子的旋转角度的过程。下文进一步说明本实施例中定转子偏心情况下根据各桥臂电感特性，利用现有技术求解转子的旋转角度的过程。图6所示为图4所示的旋转角度检测装置的转子向上偏心时的截面示意图，可以看出由于转子相对于定子中心位置有着向上的偏心串动，使得定子的每个检测齿的线圈的电感发生变化，气隙变小的线圈电感增加，气隙变大的线圈电感变小，各线圈的电感随转子的旋转角度θm2的变化可以分别表示为：
L201a＝L2+Lm2*sin(4θm2)+ΔL201 式(113)
L202a＝L2+Lm2*sin(4θm2-90°)+ΔL202 式(114)
L203a＝L2+Lm2*sin(4θm2-180°)+ΔL203 式(115)
L204a＝L2+Lm2*sin(4θm2-270°)+ΔL204 式(116)
L205a＝L2+Lm2*sin(4θm2)-ΔL205 式(117)
L206a＝L2+Lm2*sin(4θm2-90°)-ΔL206 式(118)
L207a＝L2+Lm2*sin(4θm2-180°)-ΔL207 式(119)
L208a＝L2+Lm2*sin(4θm2-270°)-ΔL208 式(120)
L209a＝L2+Lm2*sin(4θm2)-ΔL209 式(121)
L210a＝L2+Lm2*sin(4θm2-90°)-ΔL210 式(122)
L211a＝L2+Lm2*sin(4θm2-180°)-ΔL211 式(123)
L212a＝L2+Lm2*sin(4θm2-270°)-ΔL212 式(124)
L213a＝L2+Lm2*sin(4θm2)-ΔL213 式(125)
L214a＝L2+Lm2*sin(4θm2-90°)+ΔL214 式(126)
L215a＝L2+Lm2*sin(4θm2-180°)+ΔL215 式(127)
L216a＝L2+Lm2*sin(4θm2-270°)+ΔL216 式(128)
其中：L201a、L202a、L203a、L204a、L205a、L206a、L207a、L208a、L209a、L210a、L211a、L212a、L213a、L214a、L215a、L216a分别为此时各线圈的电感；
ΔL201、ΔL202、ΔL203、ΔL204、ΔL205、ΔL206、ΔL207、ΔL208、ΔL209、ΔL210、ΔL211、ΔL212、ΔL213、ΔL214、ΔL215、ΔL216分别是各线圈在图6时相对于图4时的电感的变化量的绝对值。
参照图5的桥式电路图，
桥臂XAC的电感L_ACa为：L_ACa＝L201+L209+(ΔL201-ΔL209) 式(129)
桥臂XAD的电感L_ADa为：L_ADa＝L207+L215+(ΔL215-ΔL207) 式(130)
桥臂XAE的电感L_AEa为：L_AEa＝L202+L210+(ΔL202-ΔL210) 式(131)
桥臂XAF的电感L_AFa为：L_AFa＝L208+L216+(ΔL216-ΔL208) 式(132)
桥臂XBC的电感L_BC为：L_BCa＝L203+L211+(ΔL203-ΔL211) 式(133)
桥臂XBD的电感L_BDa为：L_BDa＝L205+L213-(ΔL205+ΔL213) 式(134)
桥臂XBE的电感L_BEa为：L_BEa＝L204+L212+(ΔL204-ΔL212) 式(135)
桥臂XBF的电感L_BFa为：L_BFa＝L206+L214+(ΔL214-ΔL206) 式(136)
由图6可以看出，同一桥臂的两个串联的线圈中，由于其中一个线圈增加的气隙与另一个线圈减小的气隙相等，所以两个串联线圈的电感变化量近似相等，即ΔL201≈ΔL209，ΔL215≈ΔL207，ΔL202≈ΔL210，ΔL216≈ΔL208，ΔL203≈ΔL211，ΔL204≈ΔL212，ΔL214≈ΔL206；在此实施例中，由于线圈Y5和线圈Y13的气隙变化微小，对电感的变化的影响可以忽略，即ΔL205≈ΔL213≈0。
由此可知，在定转子偏心时，各桥臂的电感可以表示为：
桥臂XAC的电感L_ACa为：L_ACa≈L201+L209＝L_AC 式(137)
桥臂XAD的电感L_ADa为：L_ADa≈L207+L215＝L_AD 式(138)
桥臂XAE的电感L_AEa为：L_AEa≈L202+L210＝L_AE 式(139)
桥臂XAF的电感L_AFa为：L_AFa≈L208+L216＝L_AF 式(140)
桥臂XBC的电感L_BCa为：L_BCa≈L203+L211＝L_BC 式(141)
桥臂XBD的电感L_BDa为：L_BDa≈L205+L213＝L_BD 式(142)
桥臂XBE的电感L_Bea为：L_BEa≈L204+L212＝L_BE 式(143)
桥臂XBF的电感L_BFa为：L_BFa≈L206+L214＝L_BF 式(144)
通过以上分析可以看出，本实施例的旋转角度检测装置的定转子即使存在偏心，由于各桥臂的两个电感变化量相互抵消，抑制了偏心对桥臂电感的影响，使偏心时各桥臂的电感接近定转子不偏心时各桥臂的电感，即定转子有偏心时的各桥臂电感表达式(137)～(144)与定转子不偏心时的各桥臂电感表达式(105)～(112)近似相等，因此偏心时得到的第一位置信号电压和第二位置信号电压与定转子不偏心时得到的第一位置信号电压和第二位置信号电压近似相等，从而由第一位置信号电压和第二位置信号电压计算得到的转子的旋转角度也近似相等，进而抑制了偏心对角度计算精度的影响。
本发明中，当定转子偏心情况与本实施例不同时，按照上述相似的分析可以得到相同的结论。
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 (10)

1.一种筛选旋转角度检测装置的方法，其特征在于：所述旋转角度检测装置包括定子和转子，所述定子包括定子轭和位于所述定子轭上的定子检测齿；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；
所述旋转角度检测装置还包括多个线圈，各所述线圈绕在所述定子检测齿上，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***，所述方法选择每套所述检测线圈***包括由多个所述线圈组成的4列并联的8桥臂桥式电路，每列桥臂包含上下两个桥臂，每个桥臂包括至少两个串联连接的线圈；所述4列并联的8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；由其中的2根所述信号引线的差分信号生成一路随所述转子的旋转角度变化的第一位置信号电压，由另外2根所述信号引线的差分信号生成另一路随所述转子的旋转角度变化的第二位置信号电压，第一位置信号电压和第二位置信号电压的相位差为设定的角度，以检测所述转子的旋转角度。
2.根据权利要求1所述的筛选旋转角度检测装置的方法，其特征在于：选择所述定子上的定子检测齿的数量为8*(K+1)，所述转子上的转子凸极的数量为N*(K+1)；其中，K为正整数，N为正整数且N不等于4的倍数。
3.根据权利要求2所述的筛选旋转角度检测装置的方法，其特征在于：选择所有绕有线圈的所述定子检测齿沿所述定子轭的圆周均匀分布，相邻检测齿之间的夹角为45°/(K+1)。
4.一种旋转角度检测装置，其特征在于：包括定子和转子，所述定子包括定子轭和位于所述定子轭上的定子检测齿；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；
所述旋转角度检测装置还包括多个线圈，各所述线圈绕在所述定子检测齿上，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***，每套所述检测线圈***包括由多个所述线圈组成的4列并联的8桥臂桥式电路，每列桥臂包含上下两个桥臂，每个桥臂包括至少两个串联连接的线圈；所述4列并联的8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；由其中的2根所述信号引线的差分信号生成一路随所述转子的旋转角度变化的第一位置信号电压，由另外2根所述信号引线的差分信号生成另一路随所述转子的旋转角度变化的第二位置信号电压，第一位置信号电压和第二位置信号电压的相位差为设定的角度，以检测所述转子的旋转角度。
5.根据权利要求4所述的旋转角度检测装置，其特征在于：每个所述桥臂上的至少两个串联连接的线圈在定子上的位置为相对于定子的圆心对称分布。
6.根据权利要求4所述的旋转角度检测装置，其特征在于：所述设定的角度为90度。
7.根据权利要求4所述的旋转角度检测装置，其特征在于：所述定子上的定子检测齿的数量为8*(K+1)，所述转子上的转子凸极的数量为N*(K+1)；其中，K为正整数，N为正整数且N不等于4的倍数。
8.根据权利要求7所述的旋转角度检测装置，其特征在于：所述定子检测齿的数量为16，所述转子凸极的数量为4。
9.根据权利要求4所述的旋转角度检测装置，其特征在于：所述转子在所述定子的内部或外部；
所有绕有线圈的所述定子检测齿沿所述定子与所述转子相对的面的圆周呈规则分布。
10.根据权利要求7所述的旋转角度检测装置，其特征在于：所有绕有线圈的所述定子检测齿沿所述定子轭的圆周均匀分布，相邻检测齿之间的夹角为45°/(K+1)。
CN201811580657.4A 2018-12-24 2018-12-24 一种筛选旋转角度检测装置的方法及旋转角度检测装置 Pending CN109443193A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811580657.4A CN109443193A (zh) 2018-12-24 2018-12-24 一种筛选旋转角度检测装置的方法及旋转角度检测装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811580657.4A CN109443193A (zh) 2018-12-24 2018-12-24 一种筛选旋转角度检测装置的方法及旋转角度检测装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109443193A true CN109443193A (zh) 2019-03-08

Family

ID=65537835

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811580657.4A Pending CN109443193A (zh) 2018-12-24 2018-12-24 一种筛选旋转角度检测装置的方法及旋转角度检测装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109443193A (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0356817A (ja) * 1989-07-26 1991-03-12 Ckd Corp 回転角度検出装置
JPH09210726A (ja) * 1996-01-31 1997-08-15 Ckd Corp 回転角度検出装置及び回転角検出信号生成回路
JP2004333481A (ja) * 2003-04-14 2004-11-25 Nsk Ltd レゾルバ装置及び角度位置検出装置
JP2011122878A (ja) * 2009-12-09 2011-06-23 Toyota Motor Corp 回転角検出装置
CN102737825A (zh) * 2011-04-15 2012-10-17 株式会社一宫电机 可变磁阻式旋转变压器
CN104200972A (zh) * 2014-09-17 2014-12-10 哈尔滨工业大学 消谐波粗精耦合径向磁路旋转变压器及信号绕组绕线方法
CN104303019A (zh) * 2012-05-14 2015-01-21 株式会社阿米泰克 位置检测装置
CN107276323A (zh) * 2017-08-01 2017-10-20 上海世昱电子技术有限公司 一种角度检测设备、旋转体及电动机***
CN206772221U (zh) * 2017-04-19 2017-12-19 上海世昱电子技术有限公司 旋转角度检测装置、旋转角度检测***和旋转体

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0356817A (ja) * 1989-07-26 1991-03-12 Ckd Corp 回転角度検出装置
JPH09210726A (ja) * 1996-01-31 1997-08-15 Ckd Corp 回転角度検出装置及び回転角検出信号生成回路
JP2004333481A (ja) * 2003-04-14 2004-11-25 Nsk Ltd レゾルバ装置及び角度位置検出装置
JP2011122878A (ja) * 2009-12-09 2011-06-23 Toyota Motor Corp 回転角検出装置
CN102737825A (zh) * 2011-04-15 2012-10-17 株式会社一宫电机 可变磁阻式旋转变压器
CN104303019A (zh) * 2012-05-14 2015-01-21 株式会社阿米泰克 位置检测装置
CN104200972A (zh) * 2014-09-17 2014-12-10 哈尔滨工业大学 消谐波粗精耦合径向磁路旋转变压器及信号绕组绕线方法
CN206772221U (zh) * 2017-04-19 2017-12-19 上海世昱电子技术有限公司 旋转角度检测装置、旋转角度检测***和旋转体
CN107276323A (zh) * 2017-08-01 2017-10-20 上海世昱电子技术有限公司 一种角度检测设备、旋转体及电动机***

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102444618B1 (ko) 각이동센서를 포함한 베어링
CN106895857B (zh) 检测转子轴的轴向位置的装置及其在旋转机械上的应用
JPH06213614A (ja) 位置検出装置
JP5105029B2 (ja) 回転検出器用ステータの巻線方法とその構造及び回転検出器を有する電動機
CN106533108A (zh) 一种旋转变压器和具有这种旋转变压器的旋转体
JPH02502670A (ja) 誘導変位センサ
CN107683376A (zh) 电磁铁单元、磁轴承装置及真空泵
CN105634235B (zh) 一种同时测量旋转角速度、角加速度的轴套型发电机
US9587963B2 (en) Brushless linear rotary transformer
Nasiri-Gheidari et al. Performance evaluation of disk type variable reluctance resolvers
CN101322014A (zh) 角度检测器
CN107276323B (zh) 一种角度检测设备、旋转体及电动机***
CN106655685A (zh) 一种旋转变压器和具有这种旋转变压器的旋转体
CN102723185B (zh) 一种双通道轴向磁路磁阻式旋转变压器
CN106895856B (zh) 径向位置传感器
CN104501841A (zh) 基于无刷多极旋转变压器的单圈绝对式旋转编码器
JP6460372B2 (ja) 磁気センサ及びその製造方法、並びにそれを用いた計測機器
JP2004069374A (ja) バリアブルリラクタンスレゾルバ
CN109443193A (zh) 一种筛选旋转角度检测装置的方法及旋转角度检测装置
CN104748768B (zh) 转角位置检测装置的检测方法
CN206283398U (zh) 一种旋转变压器和具有这种旋转变压器的旋转体
CN206772221U (zh) 旋转角度检测装置、旋转角度检测***和旋转体
CN106767954A (zh) 一种旋转变压器***和具有这种旋转变压器***的旋转体
CN106712427A (zh) 一种旋转变压器和具有这种旋转变压器的旋转体
CN108731586A (zh) 旋转角度检测装置、旋转角度检测***和旋转体

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20211011

Address after: 150001 No. 1, building 1, No. 126, customs Street, Nangang District, Harbin, Heilongjiang Province

Applicant after: Gao Hongwei

Address before: 201702 b419, Weige Creative Park, No. 59, Xude Road, Xujing Town, Qingpu District, Shanghai

Applicant before: Shanghai Shiyu Electronic Technology Co., Ltd

TA01 Transfer of patent application right
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20211222

Address after: 215431 room 577, floor 5, building 1, Hutai fashion, No. 10, Nanhai Road, Liuhe Town, Taicang City, Suzhou City, Jiangsu Province

Applicant after: Suzhou Yuze Intelligent Technology Co.,Ltd.

Address before: 150001 No. 1, building 1, No. 126, customs Street, Nangang District, Harbin, Heilongjiang Province

Applicant before: Gao Hongwei

TA01 Transfer of patent application right