一种电动机的制作方法

专利名称：一种电动机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电动机，尤其是一种用于精确位置控制的控制用电动机。
背景技术：
电动机是工业领域中使用非常广泛的一种动力源，而对电动机的控制将直接影响整个系统的运行，因此，电动机的控制系统也被广泛关注。 电动机的种类非常多，根据不同的分类标准，可以把电动机分为异步电动机、同步电动机；交流电动机、直流电动机等。在现有的一些系统中，需要对电动机的位置、转速等进行精确地控制，因此，出现了一种伺服电动机。这种电动机与控制器、编码器结合，可以实现对电动机的闭环控制。因具有高响应特性，宽调速范围等特点受到工农业生产的广泛关注。而在其输出轴上所使用的用于检测电机位置的位置检测器的精度直接影响到系统的速度控制和定位精度。 目前，位置检测传感器主要采用的是编码器。目前通用的方法是在电机上装置光电编码器，将角度信息通过线缆传输到控制器。 增量式编码器轴旋转时候带动光栅盘旋转，发光元件发出的光被光栅盘，指示光栅的狭缝切割成断续光线被接收元件接受，输出相应的脉冲信号，其旋转方向和脉冲数量需要借助判向电路和计数器来实现。计数起点可任意设定，旋转增量编码器转动时输出脉冲，通过计数设备的内部记忆来记住位置，并且工作过程中也不能有干扰而丢失脉冲，否则，记数设备记忆的零点就会偏移，并且无从知道。 为了解决此问题，出现了绝对式编码器。绝对式编码器输出与位置一一对应的代码，从代码的大小变化能判别出旋转方向和转子当前位置。这样抗干扰性，数据的可靠性大大提高了，绝对式编码器已经越来越多的应用于各种工业系统的角度，长度测量和位置控制。但是光电编码器存在一些难以克服的缺点光电编码器由玻璃物质通过刻线而成，其抗震动和冲击能力不强，不适合于尘埃，结露等恶劣环境，并且结构和定位组装复杂。刻线间距有极限，要提高分辨率必须增大码盘，难以做到小型化。在生产中必须保证很高的装配精度，直接影响到生产效率，最终影响产品成本。 由于上述光电编码器存在的问题，出现了在电动机上使用的磁电式编码器，这种编码器主要包括磁钢、磁感应元件和信号处理电路，磁钢随着电动机的轴转动，产生变化的磁场，磁感应元件感应该变化的磁场，将磁信号转变成电信号输出到给信号处理电路，信号处理电路将该电信号处理成角度信号输出。但是，对于直流无刷电动机，该磁电式编码器中使用的磁钢的磁极要与直流无刷电动机的磁极数目相适应。对于不同磁极数的直流无刷电动机要与与其相适应的编码器相配合才可使用，因此，这种磁电式编码器的通用性很差。[0008] 另外，目前的电动机一般采用线缆方式将位置信息传输到控制器的CPU，但通信过程中易受电磁噪声干扰导致信息错误，并且存在通信的滞后性，不能实时反映当前电机转子的位置信息，从而影响到整个系统的控制效果。 再有，传统的电机设计追求的是对单一 目标的完成和实现，但是在需要完成任务较多的要求下，对应不同任务就要选择不同的电机。例如，如任务一中要求大负载高转速，需要选择大转矩高转速的电动机。任务二要求负载较小转速适中，这样任务一中选择出的电机就不再适用于任务二的工作条件，需要令选择电机，这样必将造成浪费。

实用新型内容本实用新型要解决的技术问题在于，本实用新型提出了一种具有新磁电式传感器
的电动机，从而低成本、提高系统的可靠性、提高系统响应速度快。 为了解决上述问题，本实用新型提供了一种电动机，包括电机本体、控制器和磁电
式传感器，所述磁电式传感器用于感测电机轴的转动，并将感测到的电压信号传输给控制
器，通过控制器的处理，获得电机轴转动的角度或位置，进而实现对电机的精确控制；其中，所述磁电式传感器包括转子和将转子套在内部的定子，所述转子包括第一磁钢环、第二磁钢环；所述第一磁钢环和第二磁钢环分别固定在电动机的输出轴上，所述第一磁钢环被均匀地磁化为N[N < = 2n(n = 0， 1， 2…n)]对磁极，并且相邻两极的极性相反；所述第二磁钢环的磁极总数为N，其磁序按照特定磁序算法确定；在定子上，对应于第一磁钢环，以第一磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有m(m为2或3的整数倍)个呈一定角度分布的磁感应元件；对应于第二磁钢环，以第二磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有n(n = 0，1，2…n)个呈一定角度分布的磁感应元件；当转子相对于定子发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转变为电压信号，并将该电压信号输出给所述控制器。[0012] 优选地，在定子上对应于第二磁钢环的相邻两个磁感应元件之间的夹角为360° /N。 优选地，在定子上对应于第一磁钢环相邻两个磁感应元件之间的夹角，当m为2或4时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为90° /N，当m为3时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为120° /N ;当m为6时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为60° /N。[0014] 优选地，所述磁感应元件直接表贴在定子的内表面。 所述控制用电机还包括两个导磁环，每一所述导磁环是由多个同圆心、同半径的弧段构成，相邻两弧段留有空隙，对应于两个磁钢环的磁感应元件分别设在该空隙内。[0016] 优选地，所述的导磁环的弧段端部设有倒角。 优选地，所述倒角为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角。[0018] 优选地，所述的磁感应元件为霍尔应应元件。[0019] 优选地，所述电机本体和控制器一体化设置。 优选地，所述控制器包括外壳和控制模块，所述外壳将控制模块罩在外壳内，并通过连接件与电机固定在一起。 优选地，所述磁电式传感器设于外壳内，并位于电机和控制模块之间或者位于控制模块之后。 所述控制用电机还包括风扇，用于对电机及控制器进行散热。 优选地，所述风扇位于外壳内，并置于远离电机的外壳的最外端部或位于电机、控制模块和磁电式传感器中任何两个部件之间。 优选地，所述控制模块包括数据处理单元、电机驱动单元和电流传感器，所述数据处理单元接收输入的指令信号、电流传感器采集的电机输入电流信号和磁电式传感器输出的代表电机角度的信息，经过数据处理，输出控制信号给所述的电机驱动单元，所述电机驱动单元根据所述的控制信号输出合适的电压给电机，从而实现对电机的精确控制。[0025] 优选地，所述数据处理单元包括机械环控制子单元、电流环控制子单元、P丽控制信号产生子单元和传感器信号处理子单元。所述传感器信号处理子单元接收所述磁电式传感器输出的代表电机角度的信息，经过A/D采样、角度求解，得到电机轴的转动角度，并将该角度传输给所述的机械环控制子单元；所述传感器信号处理子单元还接收所述电流传感器的检测到的电流信号，经过A/D采样后输出给所述的电流环控制子单元。所述机械环控制子单元根据接收到的指令信号和电机轴的转动角度，经过运算得到电流指令，并输出给所述的电流环控制子单元。所述电流环控制子单元根据接收到的电流指令的电流传感器输出的电流信号，经过运算得到三相电压的占空比控制信号，并输出给所述的P丽控制信号产生子单元。所述P丽控制信号产生子单元根据接收到的三相电压的占空比控制信号，生成具有一定顺序的六路P丽信号，分别作用于电机驱动单元。 优选地，所述电机驱动单元包括六个功率开关管，所述开关管每两个串联成一组，三组并联连接在直流供电线路之间，每一开关管的控制端受P丽控制信号产生子单元输出的P丽信号的控制，每一组中的两个开关管分时导通。 优选地，所述传感器信号处理子单元包括磁电式传感器的信号处理电路，用于根据所述磁电式传感器的电压信号得到电机轴的转动角度，具体包括A/D转换电路、相对偏移角度ej十算电路、绝对偏移量92计算电路、角度合成及输出模块和存储模块。其中，所述A/D转换电路对磁电式传感器发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换为数字
信号；所述相对偏移角度ej十算电路用于计算磁电式传感器中对应于第一磁钢环的磁感
应元件发送来的第一电压信号在所处信号周期内的相对偏移量91;所述绝对偏移量92计算电路根据磁电式传感器中对应于第二磁钢环的磁感应元件发送来的第二电压信号，通过计算来确定第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移量e 2 ;所述角度合成及输出模块，用于将上述相对偏移量e工和绝对偏移量92相加，合成所述第一电压信号所代表的
在该时刻的旋转角度e ;所述存储模块用于存储数据。 另外，所述磁电式传感器的信号处理电路还包括信号放大电路，用于在A/D转换模块进行A/D转换之前，对来自于磁电式传感器的电压信号进行放大。 优选地，所述相对偏移角度9工计算电路包括第一合成电路和第一角度获取电路，所述合成电路对磁电式传感器发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理，得到一基准信号D ;所述第一角度获取电路根据该基准信号D，在第一角度存储表中选择一与其相对的角度作为偏移角度^。
优选地，所述相对偏移角度e工计算电路还包括温度补偿电路，用于消除温度对磁
电式传感器发送来的电压信号的影响。
优选地，所述相对偏移角度e工计算电路还包括一系数矫正电路，其根据合成电路
的输出进行运算，得到一输出信号K。 优选地，所述温度补偿电路包括多个乘法器，每一所述乘法器将经过A/D转换的、磁电式传感器发送来的一个电压信号与输出信号K相乘，将相乘后的结果输出给第一合成电路。 优选地，所述绝对偏移量9 2计算电路包括第二合成电路和第二角度获取电路，所述译码器用于对对应于第二磁钢环的磁电式传感器发送来的第二电压信号进行处理，得到
一信号E ;所述第二角度获取电路根据该信号E在第二标准角度表中选择一与其相对的角
度作为第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移量e 2。 优选地，所述数据处理单元为MCU，所述电机驱动单元为IPM模块。 另外，所述电动机本体包括三相绕组，所述每一相绕组由多段绕组头尾串联构成，
每一段绕组的头部和输入的电源之间均连接一控制开关。 其中，所述控制开关为电子电力开关；进一步限定，所述电子电力开关为晶闸管或IGBT。 在前述数据处理单元中还包括扭矩切换子单元，所述矩切换子单元根据电动机实际需要输出的扭矩大小，选择相应的绕组，并输出控制指令给所述电动机的控制开关，分别控制每一项绕组中的多个控制开关的开和关的组合。 本实用新型所述的电动机，其使用的磁电式传感器中涉及到的磁钢的磁极数与电动机的转子的磁极数无关，使得电动机与磁电式传感器的匹配灵活，并且，本实用新型中的电动机由于使用了这种结构的传感器，使控制精度、系统响应速度、可靠性大大提高的同时，又降低了生产成本，因此提高了本实用新型中所述电动机的性价比。 由于本实用新型电动机的内部的绕组可由多段串联而成，因此可以通过控制电机内部的绕组来对电机进行控制；由于本实用新型中的绕组是可变的，所以在低负载的条件下可以选择低绕组状态，这样就降低了电机的工作电流，从而达到节能的目的；普通电机绕组是固定的，任意一相绕组损坏则电机无法正常工作，而本实用新型每一相绕组由多段绕组构成，因此，即使一个绕组损坏，但其他绕组还可工作，因此，靠性提高，制作简单，因而成本低。

图1是本实用新型安装有风扇的控制用电机的分解图。[0041] 图2是本实用新型未安装风扇的控制用电机的分解图。 图3A、3B和3C分别是本实用新型设置有导磁环的磁电式传感器结构的立体分解图、示意图和结构图。 图4A-图4D是本实用新型的导磁环的倒角设计图。 图5为本实用新型所述磁电式传感器的信号处理方法的流程图之一。 图6为本实用新型所述磁电式传感器的信号处理方法的流程图之二。 图7为本实用新型所述磁电式传感器的信号处理方法的流程图之三。 图8为本实用新型所述磁电式传感器的信号处理方法的流程图之四。 图9本实用新型的实施例1的第一磁钢环、导磁环和磁感应元件的结构图。 图10是本实用新型的实施例1的第一磁钢环充磁磁序及与磁感应元件的位置关系图。 图11是第二磁钢环的充磁磁序的算法流程图。 图12A-图12B是本实用新型的实施例1的第二磁钢环充磁磁序及与磁感应元件的位置关系图。 图13是本实用新型实施例1的信号处理装置的框图。[0053] 图14是本实用新型实施例2的磁电式传感器中的第一磁钢环霍尔元件和导磁环、磁感应元件的结构示意图。 图15是本实用新型实施例2的第一磁钢环充磁磁序及与磁感应元件的位置关系图。 图16是本实用新型实施例2的信号处理装置的框图。 图17是本实用新型实施例3的第一磁钢环霍尔元件和导磁环、磁感应元件的结构示意图。 图18是本实用新型实施例3的第一磁钢环充磁磁序及与磁感应元件的位置关系图。 图19是本实用新型实施例3的信号处理装置的框图。 图20是本实用新型实施例4的第一磁钢环霍尔元件和导磁环、磁感应元件的结构示意图。 图21是本实用新型实施例4的第一磁钢环充磁磁序及与磁感应元件的位置关系图。 图22是本实用新型实施例4的信号处理装置的框图。 图23A-图23B为本实用新型对应于第二磁钢环的磁感应元件与导磁环、定子的分布图。 图24是本实用新型磁感应元件直接表贴于磁电式传感器上的磁电式传感器结构的立体分解图。 图25A-图25D分别是对就于第一磁钢环的磁感应元件直接表贴于磁电式传感器
上的结构示意图。[0065]图26是电机系统控制结构原理简图。图27是电机系统控制结构原理图。图28是另一电机系统控制结构原理图。图29是机械环的框图。图30是只有速度环的情况下的机械环的框图。图31是电流环的框图。图32是P丽信号产生模块的框图。图33是IPM原理图。图34是电动机本体内部的绕组接线图。图35是电动机本体内部具有多段绕组的控制结构原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体的实施例对本实用新型进行详细地说明。 图1是本实用新型安装有风扇的控制用电机的分解图。图2是本实用新型未安装
风扇的控制用电机的分解图。如图1和图2所示，本实用新型的控制用电机包括电机本体
501、控制器和磁电式传感器。控制器包括控制器外壳507和控制模块502。磁电式传感器
用于感测电机轴的转动，并将感测到的电压信号传输给控制器，通过控制器的处理，获得电
机轴转动的角度或位置，进而实现对电机的精确控制。[0077] 本实用新型中的电机本体和控制器可以一体化设置，通过一体化设置，縮短了磁
电式传感器信号的传输路径，降低了信号干扰，因此，提高了控制的可靠性。 本实用新型的控制用电机还可以安装有风扇508 ，用于对电机及控制器进行散热。
风扇508位于风扇罩509内，并置于远离电机的外壳的最外端部或位于电机本体501、控制
模块502和磁电式传感器中任何两个部件之间。 磁电式传感器 本实用新型中用到的磁电式传感器可以包括信号处理电路，也可以不包括信号处 理电路，如果不包括信号处理电路，则该电路位于控制器内。以下在介绍磁电式传感器时介 绍的信号处理电路和该电路位于控制内时的处理相同，因此，在说明控制器的处理模块时 不再重复说明。 图3A、3B和3C分别是本实用新型设置有导磁环的磁电式传感器结构的立体分解 图、示意图和结构图。如图3A、3B和3C所示，本实用新型的磁电式传感器由磁钢环302、磁 钢环303、导磁环304、导磁环305、支架306和多个磁感应元件组成。具体地，磁钢环302、 303的直径小于导磁环304、305的直径，因而导磁环304、305分别套设在磁钢环302、303外 侧，磁钢环302、303固定在转轴301上，且导磁环304、305与磁钢环302、303可以相对转动， 从而使设置在支架306内表面上的多个传感器元件307处于磁钢环的空隙内。 图3C是将本实用新型设置有导磁环的磁电式传感器的各元件组合到一起后的平 面结构图，从图3C可以看出磁钢环302、磁钢环303平行布置在轴301上，对应于磁钢环 302、磁钢环303分别设有两列磁感应元件308和309。这里为下文说明方便，将第一列磁感 应元件即对应磁钢环302和导磁环304的多个磁感应元件都用磁感应元件308表示，而将 第二列磁感应元件即对应磁钢环303和导磁环305的多个磁感应元件都用磁感应元件309 表示。为了说明方便，这里将磁钢环302定义为第一磁钢环，将磁钢环303定义为第二磁 钢环，将导磁环304限定为对应于第一磁钢环302，将导磁环305限定为对应于第二磁钢环 303，然后本实用新型不限于上述的限定。 如图4A-图4D所示，导磁环由两段或多段同半径、同圆心的弧段构成，弧段端部设 有倒角，所述倒角为沿轴向或径向或同时沿轴向、径向切削而形成的倒角。所述倒角为沿轴 向351或径向352或同时沿轴向354、径向353切削而形成的倒角。 根据磁密公式万=|可以知道，当小 一定时候，可以通过减少S，增加B。 因为永磁体产生的磁通是一定的，在导磁环中S较大，所以B比较小，因此可以减 少因为磁场交变而导致的发热。而通过减少导磁环端部面积能够增大端部的磁场强度，使 得磁感应元件的输出信号增强。这样的信号拾取结构制造工艺简单，拾取的信号噪声小，生 产成本低，可靠性高，而且尺寸小。 相邻两弧段间留有缝隙，磁感应元件置于该缝隙内，当磁钢环与导磁环发生相对 旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转换为电压信号，并将该电压信号传输给 相应的控制器。这样的信号拾取结构制造工艺简单，拾取的信号噪声小，生产成本低，可靠 性高，而且尺寸小。 第一磁钢环302被均匀地磁化为N(N < = 2n(n = 0， 1， 2…n))对磁极，并且相邻两 极的极性相反，第二磁钢环的磁极总数为N，其磁序按照磁序算法确定；在支架306上，对应于第一磁钢环302，以第一磁钢环302的中心为圆心的同一圆周上设有m(m为2或3的整数 倍)个呈一定角度分布的磁感应元件308 ;对应于第二磁钢环303，以第二磁钢环303的中 心为圆心的同一圆周上设有n(n = 0，1，2…n)个呈360° /N角度分布的磁感应元件309。 在上述磁电式传感器上还可以包括信号处理装置，其包括A/D转换模块、相对偏 移角度ej十算模块、绝对偏移量92计算模块、角度合成及输出模块和存储模块，其中，所 述A/D转换模块对磁电式传感器发送来的电压信号进行A/D转换，并将模拟信号转换为数 字信号；所述相对偏移角度9 i计算模块用于计算磁电式传感器中对应于第一磁钢环的磁 感应元件发送来的第一电压信号在所处信号周期内的相对偏移量e。所述绝对偏移量e2 计算模块根据磁电式传感器中对应于第二磁钢环的磁感应元件发送来的第二电压信号，通 过计算来确定第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移量e 2 ;所述角度合成及输
出模块用于将上述相对偏移量ejp绝对偏移量92相加，合成所述第一电压信号所代表的
在该时刻的旋转角度9 ;所述存储模块用于存储标定过程中得到的角度和系数K矫正用数据。 对应上述处理装置的流程如图5-8所示，如图5所示，对磁电式传感器中第一磁 钢环和第二磁钢环发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号；由相对
偏移量e J十算模块对磁电式传感器发送来的对应于第一磁钢环的第一电压信号进行角度
e i求解，计算对应于第一磁钢环的信号在所处信号周期内的相对偏移量e i ;由绝对偏移 量92计算模块对磁电式传感器发送来的对应于第二磁钢环的第一电压信号进行角度e2
求解，来确定第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移量e2 ;通过角度合成及输出 模块，如加法器用于将上述相对偏移量e工和绝对偏移量92相加，合成所述第一电压信号 所代表的在该时刻的旋转角度e 。对于图6，为在图5的基础上增加的信号放大模块，具体
如放大器，用于在A/D转换模块进行A/D转换之前，对来自于磁电式传感器的电压信号进行
放大。图7是包括温度补偿的信号处理流程图，在进行角度e工求解之前，还包括温度补偿
的过程；图8为基于图7的温度补偿的具体过程，即进行温度补偿时，要先进行系数矫正，而 后再将A/D转换器输出的信号与系数矫正的输出通过乘法器进行相乘的具体方式来进行 温度补偿。当然，温度补偿的具体方式还有很多种，在此就不一一介绍。 以下通过实施例详细说明本实用新型的磁电式传感器及其信号处理装置与方法。 实施例1 本实用新型的实施例1提供了第一列磁感应元件设有两个磁感应元件308，第二 列感应元件设有三个磁感应元件309的磁电式传感器。 图9为本实用新型的实施例1的第一磁钢环、导磁环和磁感应元件的结构图；图 10为本实用新型的实施例1的第一磁钢环充磁磁序及与磁感应元件的位置关系图。对应于 第一磁钢环302的第一列磁感应元件308为2个，即m = 2，用&和H2表示，这两个磁感应 元件&和H2分别放置于对应导磁环304的两个夹缝中。对应于第二磁钢环303的第二列 磁感应元件309为3个，即n = 3，用H3、 H4和H5表示。取磁极数N = 8，这样，对应于第二 磁钢环303的相邻两个磁感应元件309之间的夹角为360° /8。对应于第一磁钢环302的 相邻两个磁感应元件308之间的夹角为90。 /8。 从图10可以看出第一磁钢环302的充磁顺序以及&和H2的磁极排布。图11是 第二磁钢环303的算法流程图。如图ll所示，首先进行初始化a[O] ="0……O";然后将当前编码入编码集，即编码集中有"0……O";接着检验入编码集的集合元素是否达到2 如果
是则程序结束，反之将当前编码左移一位，后面补O;然后检验当前编码是否已入编码集，
如果未入编码集则将当前编码入编码集继续进行上述步骤，如果已入编码集则将当前码末
位去0补1 ;接着检验当前编码是否已入编码集，如果未入编码集则将当前编码入编码集继
续进行上述步骤，如果已入编码集则检验当前码是否为"o……0"，是则结束，否则将当前编
码的直接前去码末位去O补1 ;接着检验当前编码是否已入编码集，如果未入编码集则将当 前编码入编码集继续进行上述步骤，如果已入编码集则检验当前码是否为"O……0"，然后
继续进行下面的程序。其中0磁化为"N/S"， 1磁化为"S/N"。这样得到了图12所示的磁钢 环303充磁结构图以及H3、 H4和H5的排布顺序。 图13是本实用新型实施例1的信号处理装置的框图，第一磁钢环的磁感应元件输 出信号接放大器，放大器的输出信号输入给A/D转换器模拟输入口 ，经模数转换后得到输 出信号接乘法器4ja、5Ja，系数矫正器10_la的输出信号接乘法器4_la、5_la的输入端， 乘法器4_la、5_la的输出信号A， B接第一合成器6_la的输入端，第一合成器6_la的输出 信号D作为存储器8_la和存储器9_la的输入信号，存储器9_la的输出信号接系数矫正器 10Ja，存储器8_la的输出信号9 !作为加法器12_la的输入端。 传感器l_3a、l_4a、. . . l_na的输出信号分别接三个放大器2_3a、2_4a、. . . 2—na进 行放大，然后接AD转换器3_3a、3_4a、. . . 3_na进行模数转换后通过第二器7_la进行译码，
然后接存储器ii_ia得到e 2。 e工和e 2通过加法器i2_ia得到测量的绝对角位移e输出。 其中，在信号的处理过程中，第一合成器6ja的输出按以下方式进行 约定 当数据X为有符号数时，数据X的第0位(二进制左起第1位)为符号位，XJ)= 1表示数据X为负，X_0 = 0表示数据X为正。 X_D表示数据X的数值位(数据的绝对值)，即去除符号位剩下数据位。 比较两个信号的数值的大小，数值小的用于输出的信号D，信号D的结构为{第一
个信号的符合位，第二个信号的符合位，较小数值的信号的数值位}。具体如下 如果A—D〉二B—D D = {A_0 ;B_0 ;B_D} R= ^2+JB2 ; 否则 D = {A_0 ;B_0 ;A_D} R= V^2+jB2 。 第二合成器7_la的输出按以下方式进行 E = {C3_0 ;C4_0 ; Cn_0}信号K 一般是通过将信号R。和R进行除法运算得到。 对于第一、二标准角度表，在存储器中存储了两个表，每个表对应于一系列的码， 每一个码对应于一个角度。该表是通过标定得到的，标定方法是，利用本施例的检测装置和 一高精度位置传感器，将本施例中的磁感应元件输出的信号和该高精度位置传感器输出的 角度进行一一对应，以此建立出一磁感应元件输出的信号与角度之间的关系表。也就是，对应于信号D存储了一个第一标准角度表，每一个信号D代表一个相对偏移量e1()对应于信
号E，存储了一个第二标准角度表，每一个信号E代表一个绝对偏移量9 2。 实施例2 本实用新型的第二实施例提供了对应于第一磁钢环302设有四个磁感应元件的 示意图。 图14是本实用新型实施例2的磁电式传感器中的第一磁钢环霍尔元件和导磁环、 磁感应元件的结构示意图；图15是本实用新型实施例2的第一磁钢环充磁磁序及与磁感应 元件的位置关系图。 如图14所示，对应于第一磁钢环302的第一列磁感应元件308为4个，即m = 4， 用HpH^Hg和H4表示，这两个磁感应元件HpH^Hg和H4分别放置于对应第一导磁环304的 四个夹缝中。对应于第二磁钢环303的第二列磁感应元件309为3个，即n = 3，用H5、 H6 和H7表示。取N = 8，这样，对应于第二磁钢环303的相邻两个磁感应元件309之间的夹角 为360° /8。对应于第一磁钢环302的相邻两个磁感应元件308之间的夹角为90° /8。 从图15可以看出磁钢环302的充磁顺序以及HpH^Hs和H4的磁极排布。第二磁 钢环303的充磁结构及算法流程与实施例1的相同，在此省略对它们的说明。 图16是本实用新型实施例2的信号处理装置的框图。信号处理装置与处理方法 与实施例1相类似，不同在于，由于本实施例2中有4个磁感应元件，第一磁钢环的磁感应 元件ljc(H》和l_2c(H2)和输出信号接放大电路2jc进行差动放大，第一磁钢环的磁感 应元件l_3c(H3)和l_4c(H4)的输出信号接放大电路2—2c进行差动放大，最终输出给合成 器的信号仍为2个，处理过程及方法与实施例1相同。因此，在此不再赘述。 实施例3 本实用新型的第三实施例提供了对应于第一磁钢环设有三个磁感应元件的结构 图。 图17是本实用新型实施例3的第一磁钢环霍尔元件和导磁环、磁感应元件的结构 示意图；图18是本实用新型实施例3的第一磁钢环充磁磁序及与磁感应元件的位置关系 图； 如图17所示，对应于第一磁钢环302的第一列磁感应元件308为3个，S卩m = 3， 用Hp H2和H3表示，这两个磁感应元件Hp H2和H3分别放置于对应第一导磁环304的三个 夹缝中。对应于第二磁钢环303的第二列磁感应元件309为3个，即n = 3，用H4、 H5和H6 表示。取N二 8，这样，对应于第二磁钢环303的相邻两个磁感应元件309之间的夹角为 360° /8。对应于第一磁钢环302的相邻两个磁感应元件308之间的夹角为120° /8。 从图18可以看出磁钢环302的充磁顺序以及H" H2和H3的磁极排布。第二磁钢 环302的充磁结构及算法流程与实施例1的相同，在此省略对它们的说明。 图19是本实用新型实施例3的信号处理装置的框图。与实施例1不同的是，磁感 应元件有三个，输出给合成器的信号为三个，合成器在处理信号时与实施例1不同，其余与 实施例1相同。在这里，仅说明合成器如何进行处理得到D和R。 在本实施例中，对信号的处理，即第一合成器71b的输出原则是先判断三个信号 的符合位，并比较符合位相同的信号的数值的大小，数值小的用于输出的信号D，信号D的 结构为{第一个信号的符合位，第二个信号的符合位，第三个信号的符合位，较小数值的信■0125 ■0126
表示数据x为负，X—0 = 0表示数据X为正。0127 :0128 0129:
0130: 0131:
0132: 0133: 0134: 0135: :0136 :0137 :0138 :01390140 :01410142 0143: 0144: 0145: 0146: 0147: 0148: 0149:0150 :01510152015301540155 0156
结构图
约定
当数据x为有符号数时，数据X的第0位(二进制左起第1位)为符号位，XJ)
X_D表示数据X的数值位(数据的绝对值)，即去除符号位剩下数据位。 如果{A—0 ;B_0 ;C_0} = 010并且A一D 〉= C_D
D =仏—0 ;B_0 ;C_0 ;C— 如果{A—0 ;B—0 ;C_0}: D = {A_0 ;B_0 ;C_0 ;A— 如果{A_0 ;B_0 ;C_0}: D = {A_0 ;B—0 ;C_0 ;C—
如果{A—0 ;B—0 ;C_0}:
D = {A—0 ;B—0 ;C—0 ;A— 如果仏—0 ;B—0 ;C_0}: D =仏—0 ;B_0 ;C_0 ;C— 如果{A_0 ;B_0 ;C_0}: D = {A_0 ;B_0 ;C_0 ;B— 如果{A_0 ;B—0 ;C_0}: D = {A—0 ;B—0 ;C_0 ;C— 如果{A—0 ;B—0 ;C—0}: D =仏—0 ;B_0 ;C_0 ;B-如果{A—0 ;B—0 ;C_0}: D = {A_0 ;B_0 ;C_0 ;A-如果{A_0 ;B_0 ;C_0}: D = {A_0 ;B—0 ;C_0 ;B-如果{A—0 ;B—0 ;C_0}: D = {A—0 ;B—0 ;C—0 ;A-如果仏—0 ;B—0 ;C—0}: D =仏_0 ;B_0 ;C_0 ;B.
—D}
=010并且A—D < C_D ;
=101并且A—D >= C_D ;
=101并且A—D < C—D ;
=Oil并且B—D 〉= C_D —W ;
=Oil并且BJ) < C_D —W ;
=100并且B—D 〉= C_D —W ;
=100并且B—D < C—D —W ;
=001并且B—D 〉= A_D —W ;
=001并且B—D < A_D —W ;
=110并且B—D 〉= A_D —W ;
=110并且B—D < A—D —W ;
a = X - 5 x cos(胥)- C x cos(胥) 〃 =5xsin(*)-Cxsin(,)
实施例4
根据本实用新型的第四实施例，提供了对应于第-
-磁钢环设有六个磁感应元件的
图20是本实用新型实施例4的第一磁钢环霍尔元件和导磁环、磁感应元件的结 构示意图；图21是本实用新型实施例4的第一磁钢环充磁磁序及与磁感应元件的位置关 系图。如图20所示，对应于第一磁钢环302的第一列磁感应元件308为6个，即m = 6，用Hp H2、 H3、 H4、 H5和H6表示，这两个磁感应元件Hp H2、 H3、 H4、 H5和H6分别放置于对应第一导 磁环304的六个夹缝中。对应于第二磁钢环303的第二列磁感应元件309为3个，即n = 3，用H7、 H8和H9表示。取N = 8，这样，对应于第二磁钢环303的相邻两个磁感应元件309 之间的夹角为360° /8。对应于第一磁钢环302的相邻两个磁感应元件308之间的夹角为 60° /8。 从图21可以看出磁钢环302的充磁顺序以及HpmHs和He的排布。第一
磁钢环302的充磁结构及算法流程与实施例1的相同，在此省略对它们的说明。 图22是本实用新型实施例4的信号处理装置的框图。与实施例3不同的是，磁
感应元件有六个，因此，第一磁钢环的磁感应元件ljd(H》l—2d0g输出信号接放大电路
2jd进行差动放大，第一磁钢环的磁感应元件l_3d(H3) l_4d(H4)输出信号接放大电路2_2(1
进行差动放大，第一磁钢环的磁感应元件l_5d(H5) l_6d(H6)输出信号接放大电路23d进行
差动放大，最终输出给合成器的信号仍为3个，处理过程及方法与实施例3相同。 上述四个实施例是在n = 3的情况下，m值变化的各种实施例，本实用新型不限于
此，第二磁钢环上的磁感应元件n可以是任意整数(n = 0， 1，2…n)，如图23A-图23B所示，
分别为当n = 4、5时的第二磁钢环、导磁环和磁感应元件的分布分。其各自的磁化顺序及
算法流程分别与图10、11类似，在此省略对它们的详细说明。 图24是本实用新型磁感应元件直接表贴于磁电式传感器上的磁电式传感器结构 的立体分解图。图25A-图25D分别是对应于第一磁钢环的磁感应元件直接表贴于磁电式 传感器上的结构示意图。在磁感应元件直接表贴于磁电式传感器上的情况下，磁感应元件 的排布顺序与上述带有导磁环的顺序相同，且信号处理装置及方法也相同，在此省略详细 说明。 控制器 控制器包括控制器外壳507和控制模块502，控制器外壳507将控制模块502罩在 其内，并通过连接件与电机本体501固定在一起。 图26是电机系统结构简图。电机系统由伺服控制器、电机和编码器组成。这里所 述的编码器和以下图中所涉及的编码器即为本实用新型中所述的磁电式传感器。控制模块 包括数据处理单元、电机驱动单元和电流传感器。所述数据处理单元为MCU，所述电机驱动 单元为IPM模块。MCU接收输入的指令信号、电流传感器采集的电机输入电流信号和磁电式 传感器输出的电压信号，经过数据处理，输出P丽信号给IPM， IPM根据P丽信号输出三相电 压给电机，从而实现对电机的精确控制。整个系统是一个闭环的控制系统，控制周期短(一 个控制周期只有几十个微秒)，响应快，精度高。 图27是电机系统控制结构原理图。此时，磁电式传感器的信号处理电路位于该传 感器中，控制器只需通过同步通讯接口接收该传感器的信号即可。如图27所示，在MCU的 内部有CPU、 A/D、同步通讯口和P丽信号产生模块等，A/D将电流传感器输入到MCU的模拟 信号转换为数字信号，从而得到电流反馈。编码器将电机角度位置信息通过同步口通讯传 递给MCU。 MCU中的CPU根据电流反馈和角度反馈运行控制程序。控制程序主要包含机械 环和电流环，机械环根据设定指令和角度反馈，计算出电流指令，电流环根据电流指令和电 流反馈，计算出三相电压占空比。P丽信号产生模块根据三相电压占空比，产生P丽信号，传 递给IPM。 IPM根据P丽信号，产生三相电压给电 。[0166] 图28是另一电机系统控制结构原理图，此时，控制器中包括用于处理来自于磁电 式传感器的电压信号的信号处理电路，该部分与前述在磁电式传感器的说明中所述的信号 处理电路相同；其他部分与图27相同，因此，在此不再重复说明。 图29是机械环的框图。如图29所示，机械环根据角度指令和编码器的角度反馈， 经过控制计算，计算出电流指令，传递给电流环。机械环包含位置环和速度环，位置环输出 速度指令，速度环输出电流指令。 角度指令为控制程序设定的指令或者根据设定指令计算出来。编码器检测电机转 轴的角度位置信号，并将角度信号通过同步口通讯传递给MCU， MCU得到角度反馈。角度指 令减去角度反馈，得到角度误差，通过PID控制器对角度进行PID控制，得到速度指令，角度 的PID控制叫做位置环，位置环输出的是速度指令，传递给速度环。角度反馈通过微分器得 到速度反馈，速度指令减去速度反馈，得到速度误差，通过PID控制器对速度进行PID控制， 得到电流指令krrf。速度的PID控制叫做速度环。电流指令为速度环的输出，也为机械环 的输出，机械换输出电流指令Iq—ref给电流环。 图30是只有速度环的情况下的机械环的框图。在有些情况下，不需对电机进行位 置控制，只需要进行速度控制，因此机械环中没有位置环，只有速度环。速度指令为控制程 序设定的指令。编码器检测电机转轴的角度位置信号，并将角度信号通过同步口通讯传递 给MCU，MCU得到角度反馈，角度反馈通过微分器得到速度反馈。速度指令减去速度反馈，得 到速度误差，通过PID控制器对速度进行PID控制，得到电流指令Iq Mf。速度的PID控制叫 做速度环。电流指令为速度环的输出，也为机械环的输出，机械换输出电流指令Iq—w给电 流环。 图31是电流环的框图。电流环根据机械环输出的电流指令和电流传感器的电流 反馈，经过控制计算，产生加给PTO1信号产生模块的三相电压占空比。 电流传感器可以为3个或者2个。电流传感器为3个时，每一个电流传感器分别检 测电机U、V、W三相中一相电流的大小。电流传感器将检测的三相电流信号传递给CPU，CPU 经过A/D采样，将模拟信号转换为数字信号，从而获得电机的三相电流大小。正常情况下电 机的三相电流之和为零，当电机出现某些异常时，如电机漏电，三相电流之和不为零。当电 流传感器出现故障或者电流A/D采样故障时，也可能造成CPU获得的三相电流值之和不为 零，可以以此作为一个项系统检测依据，出现上述故障时及时报警。 电流传感器为2个时，检测电机U、V、W三相中两相电流的大小。电流传感器将检 测的两相电流信号传递给CPU, CPU经过A/D采样，将模拟信号转换为数字信号，获得电机的 两相电流大小。由于电机的三相电流之和为零，所以根据两相电流大小，可以计算出第三相 电流大小。这样只用两个电流传感器就能满足电机系统的需要，降低了成本。 机械输出的电流指令为I,，f，为q轴的电流指令。电流传感器输出的信号传递给 MCU，经过A/D采样，得到电流反馈。如果电流传感器为三个，则直接得到三相电流反馈Ia fb， Ib—fb， 1。—fb，如果电流传感器为两个，则得到直接得到两相电流反馈，另一相电流反馈根据三 相电流反馈之和为零，计算得到。三相电流反馈Ia—fb， Ib—ft， I。—ft经过3_>2变换，得到d， q轴 的电流反馈Id—fb， kfb。 一般将d轴的电流指令Id，f控制为O。分别将d，q轴的电流指令 减去d， q轴的电流反馈，得到d， q轴的电流误差Id e 和Iq—6 ，通过PID控制器分别对d， q 轴电流进行PID控制，得到d， q轴的指令电压Ud ref， Uq Mf。指令电压Ud ref， Uq Mf经过2_>3变换，得到三相指令电压，即为三相电压占空比Ua—占空比， 流环的输出，传递给P丽信号产生模块。
上述3_>2变换的公式为
U,
b—占空比，
.占空比c
三相占空比为电
cos A
2
-sin《 -sin(《-了;r)
2 3_>2变换将电流传感器反馈的电机三相电流，经过坐标变换，变换为d， q轴电流c
式中Ia， Ib， 1。为反馈的三相电流，在电流环框图中对应为Ia—fb， Ib—ft， I。—ft。式中Id， I,为变 换后的d，q轴电流，在电流环框图中对应为Idft，Iqfb。式中9e为电机的电角度，其中ee =pX 、，p为电机的极对数，、为电机的机械角度，、为控制框图中的角度反馈，通过角
度求解算法得到。 2->3变换的公式为
c/一
cos《 之
一sin《 -sin(足 3-〉2变换将d， q轴电压转换为电机的三相电压。式中Ud， Uq为d， q轴电压，在电 流环框图中对应为Ud ref， Uq Mf。式中Ua， Ub， U。为计算出来的需加给电机的三相电压，在电 流环框图中对应为Ua—占空比，Ub—占空比，Uc—占空比。式中9e为电机的电角度。 图32是P丽信号产生模块的框图。P丽信号产生模块根据电流环计算出来的三相 电压占空比，以及控制程序设定的控制周期和死区时间，产生六路P丽信号，传递给IPM，控 制IPM内部的六个IGBT。控制周期和死区时间是在编写控制程序的时候设定好的，一般在 程序运行的过程中不作改变。设置死区的原因是IPM内部同一相上下桥臂IGBT不能同时 导通，同时导通则会损坏IGBT，因此必须有一个关断死区，保证同一相上下桥臂IGBT不会 同时导通。 图33是IPM原理图。IPM内部有六个功率开关管(IGBT)，六个IGBT可以分为三 组，分别对应U、V、W三相，每一相有两个IGBT，分别称之为上、下桥臂。PN之间的电压为控 制器的母线电压，输入到控制器的交流电，经过整流、滤波变换为直流电，P、N分别为直流电 的正负极。P丽信号产生模块产生的六路P丽信号，分别控制IPM内部的六个IGBT。以U 相为例，如果PWM_U为导通信号，则U相上桥臂导通，U相输出的电势为P极电势，如果PWM_ U(带上划线的)为导通信号，则U相下桥臂导通，U相输出的电势为N极电势。当P丽—U和 PW1LU(带上划线的)都为关断时，电流通过续流二极管流动。当电流流向电机时，电流通过 下桥臂的续流二极管从N极流向电机，此时U相电势输出的电势为N极电势；当电流从电机 流出时，电流通过上桥臂的续流二极管从电机流向P极，此时U相输出的电势为P极电势。 电动机本体和风扇采用现有技术中的任何一种均可。在此不再赘述。 另外，本实用新型电动机本体内部包括三相绕组，所述每一相绕组由多段绕组头 尾串联构成，每一段绕组的头部和输入的电源之间均连接一控制开关。如34图，为电机绕
17组一实施例的安装与控制示意图。在该实施例中，每一相电机绕组由两段绕组组成，如Lll和L12头尾串联组成一相，L11和L12的头部分别连接控制开关K3、K4，K3、K4的另一端并联在一起，与V相相联，同理，L21和L22头尾串联组成一相，L21和L22的头部分别连接控制开关K1、K2， K1、K2的另一端并联在一起，与U相相联，L31和L32头尾串联组成一相。L31和L32的头部分别连接控制开关K5、 K6， K5、 K6的另一端并联在一起，与W相相联。[0184] 具有该多段绕组的电动机的控制如图35所示，该图仅为电动机控制器其他部分一种情况，当然也包括前述的控制器其他部分的各种变形形式。 IPM接收经P丽调制后的信号后输出U， V， W三相电压，由于电压是经过P丽调制后输出的因此电压的幅值是确定的。 当在负载较大对转矩要求场合较大的情况下，因为扭矩的大小T正比于NI (N为线圈匝数，I为流经线圈的电流)若N较小，那么将需要一个较大的电流来满足转矩的要求，但是受到电机绕组线圈可流过的最大电流的限制，所以这种方法可能达不到转矩的要求，因此需要采取增加线圈匝数的方式满足转矩的要求，通过控制器中的扭矩切换子单元控制开关K1， K3， K5使它们处于闭合状态，控制开关K2， K4， K6使它们处于断开状态，此时电机绕组线圈Ll 1 ， L12， L21 ， L22， L31 ， L32都为通电工作状态，电机处于高绕组状态电机的反电动势E-4.44iVf^ (N为线圈的匝数，f为转子频率，&磁通)增加，而U-E = IR+IXi减小，因为电机电流I与(U-E)成正相关，所以电机中电流减小，这样可以使流过绕组线圈的电流小于电机绕组线圈的最大电流，而同时因为线圈匝数得到了显著的增加，所以转矩T增大可以达到负载的要求。 当在负载不大但是要求高速性的场合中，由于速度较高即频率较大，因此产生了较大的反电动势使(U-E)的差值变小，这样就导致了电机中电流I的减小造成了电机转矩的下降抑制了电机的高速性，为了更好的保证电机的高速性可以采取减少绕组匝数的方式，通过扭矩切换子单元的控制，使开关Kl， K3， K5处于断开状态，开关K2， K4， K6处于闭合状态，此时电机绕组Lll， L21， L31处于工作状态而绕组L12， L22， L32未被接入电机工作电路中，由公式^-4.44iV^^可见线圈匝数减少1/2后，要达到同样的反电动势频率f可以增加一倍即速度可以在原基础上增大一倍，所以在相同工作速度的条件下减少线圈匝数的控制方式可以具有更小的反电动势，从而获得更大的电流使电机扭矩增大高速性能更好达到工作要求。 图34中的控制开关可以采用电子电力开关，如晶闸管或IGBT等形式。 以上仅是一个电动机绕组的实施例，每一相绕组的个数不限于两个，可以为多个，
由于原理相同，在此不再重复说明。 以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本实用新型的技术方案进行修改和等同替换，而不脱离本技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求一种电动机，包括电机本体、控制器和磁电式传感器，其特征在于，所述磁电式传感器用于感测电机轴的转动，并将感测到的电压信号传输给控制器，通过控制器的处理，获得电机轴转动的角度或位置，进而实现对电机的精确控制；其中，所述磁电式传感器包括转子和将转子套在内部的定子，所述转子包括第一磁钢环、第二磁钢环；其中，所述第一磁钢环和第二磁钢环分别固定在电动机的输出轴上，所述第一磁钢环被均匀地磁化为N[N＜＝2n(n＝0，1，2…n)]对磁极，并且相邻两极的极性相反；所述第二磁钢环的磁极总数为N，其磁序按照特定磁序算法确定；在定子上，对应于第一磁钢环，以第一磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有m(m为2或3的整数倍)个呈一定角度分布的磁感应元件；对应于第二磁钢环，以第二磁钢环的中心为圆心的同一圆周上设有n(n＝0，1，2…n)个呈一定角度分布的磁感应元件；当转子相对于定子发生相对旋转运动时，所述磁感应元件将感测到的磁信号转变为电压信号，并将该电压信号输出给所述控制器。
2. 如权利要求1所述的电动机，其特征在于，在所述磁电式传感器中，在定子上对应于 第一磁钢环相邻两个磁感应元件之间的夹角，当m为2或4时，每相邻两个磁感应元件之 间的夹角为90。 /N，当m为3时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为120° /N;当m为6 时，每相邻两个磁感应元件之间的夹角为60。 /N。
3. 如权利要求1所述的电动机，其特征在于，在所述磁电式传感器中，所述磁感应元件 直接表贴在定子的内表面。
4. 如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述磁电式传感器还包括两个导磁环，每 一所述导磁环是由多个同圆心、同半径的弧段构成，相邻两弧段留有空隙，对应于两个磁钢 环的磁感应元件分别设在该空隙内。
5. 如权利要求4所述的电动机，其特征在于，所述的导磁环的弧段端部设有倒角。
6. 如权利要求5所述的电动机，其特征在于，所述倒角为沿轴向或径向或同时沿轴向、 径向切削而形成的倒角。
7. 如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述磁电式传感器中的磁感应元件为霍 尔应应元件。
8. 如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述电机本体和控制器一体化设置。
9. 如权利要求1所述的电动机，其特征在于，所述控制器包括外壳和控制模块，所述外 壳将控制模块罩在外壳内，并通过连接件与电机固定在一起。
10. 如权利要求9所述的电动机，其特征在于，所述磁电式传感器设于外壳内，并位于 电机和控制模块之间或者位于控制模块之后。
11. 如权利要求1或8或9所述的电动机，其特征在于，还包括风扇，用于对电机及控制 器进行散热。
12. 如权利要求11所述的电动机，其特征在于，所述风扇位于外壳内，并置于远离电机 的外壳的最外端部或位于电机、控制模块和磁电式传感器中任何两个部件之间。
13. 如权利要求9所述的电动机，其特征在于，所述控制模块包括数据处理单元、电机 驱动单元和电流传感器，所述数据处理单元接收输入的指令信号、电流传感器采集的电机 输入电流信号和磁电式传感器输出的代表电机角度的信息，经过数据处理，输出控制信号给所述的电机驱动单元，所述电机驱动单元根据所述的控制信号输出合适的电压给电机， 从而实现对电机的精确控制。
14. 如权利要求13所述的电动机，其特征在于，所述数据处理单元包括机械环控制子 单元、电流环控制子单元、P丽控制信号产生子单元和传感器信号处理子单元；所述传感器信号处理子单元接收所述磁电式传感器输出的代表电机角度的信息，将电 机的角度传输给所述的机械环控制子单元；所述传感器信号处理子单元还接收所述电流传 感器的检测到的电流信号，经过A/D采样后输出给所述的电流环控制子单元；所述机械环控制子单元根据接收到的指令信号和电机轴的转动角度，经过运算得到电 流指令，并输出给所述的电流环控制子单元；所述电流环控制子单元根据接收到的电流指令的电流传感器输出的电流信号，经过运 算得到三相电压的占空比控制信号，并输出给所述的P丽控制信号产生子单元；所述P丽控制信号产生子单元根据接收到的三相电压的占空比控制信号，生成具有一 定顺序的六路P丽信号，分别作用于电机驱动单元。
15. 如权利要求14所述的电动机，其特征在于，所述电机驱动单元包括六个功率开关 管，所述开关管每两个串联成一组，三组并联连接在直流供电线路之间，每一开关管的控制 端受P丽控制信号产生子单元输出的P丽信号的控制，每一组中的两个开关管分时导通。
16. 如权利要求14所述的电动机，其特征在于，所述传感器信号处理子单元或磁电式 传感器中包括磁电式传感器的信号处理电路，用于根据所述磁电式传感器的电压信号得到 电机轴的转动角度，具体包括A/D转换电路，对磁电式传感器发送来的电压信号进行A/D转换，将模拟信号转换为数字信号；相对偏移角度9 i计算电路，用于计算磁电式传感器中对应于第一磁钢环的磁感应元 件发送来的第一电压信号在所处信号周期内的相对偏移量9 i ;绝对偏移量e 2计算电路，根据磁电式传感器中对应于第二磁钢环的磁感应元件发送来的第二电压信号，通过计算来确定第一电压信号所处的信号周期首位置的绝对偏移量9 2 ;角度合成及输出模块，用于将上述相对偏移量e工和绝对偏移量02相加，合成所述第 一电压信号所代表的在该时刻的旋转角度e ;存储模块，用于存储数据。
17. 根据权利要求16所述的电动机，其特征在于，还包括信号放大电路，用于在A/D转换模块进行A/D转换之前，对来自于磁电式传感器的电压 信号进行放大。
18. 根据权利要求16或17所述的电动机，其特征在于，所述相对偏移角度9 i计算电路包括第一合成电路和第一角度获取电路，所述第一合 成电路对磁电式传感器发送来的经过A/D转换的多个电压信号进行处理，得到一基准信号 D ;所述第一角度获取电路根据该基准信号D，在第一标准标准角度表中选择一与其相对的 角度作为偏移角度^。
19. 如权利要求18所述的电动机，其特征在于，所述相对偏移角度ej十算电路还包括温度补偿电路，用于消除温度对磁电式传感器发送来的电压信号的影响。
20. 如权利要求19所述的电动机，其特征在于，所述第一合成电路的输出还包括信号R ;所述温度补偿单元包括系数矫正器和乘法器，所述系数矫正器对所述合成模块的输出 的信号R和对应该信号的标准状态下的信号Ro进行比较得到输出信号K ;所述乘法器为多 个，每一所述乘法器将从磁电式传感器发送来的、经过A/D转换的一个电压信号与所述系 数矫正模块的输出信号K相乘，将相乘后的结果输出给第一合成电路。
21. 根据权利要求16或17所述的电动机，其特征在于，所述绝对偏移量92计算电路包括第二合成电路和第二角度获取电路，所述第二合成电路用于对对应于第二磁钢环的磁 电式传感器发送来的第二电压信号进行合成，得到一信号E;所述第二角度获取电路根据 该信号E在第二标准角度表中选择一与其相对的角度作为第一电压信号所处的信号周期 首位置的绝对偏移量92。
22. 如权利要求13所述的电动机，其特征在于，所述数据处理单元为MCU，所述电机驱 动单元为IPM模块。
23. 如权利要求1或13所述的电动机，其特征在于，所述电动机本体包括三相绕组，所 述每一相绕组由多段绕组头尾串联构成，每一段绕组的头部和输入的电源之间均连接一控 制开关。
24. 如权利要求23所述的电动机，其特征在于，所述控制开关为电子电力开关。
25. 如权利要求24所述的电动机，其特征在于，所述电子电力开关为晶闸管或IGBT。
26. 如权利要求23所述的电动机，其特征在于，所述数据处理单元包括扭矩切换子单 元，所述矩切换子单元根据电动机实际需要输出的扭矩大小，选择相应的绕组，并输出控制 指令给所述电动机的控制开关，分别控制每一项绕组中的多个控制开关的开和关的组合。
专利摘要本实用新型公开了一种电动机，包括电机本体、控制器和磁电式传感器，所述磁电式传感器用于感测电机轴的转动，并将感测到的电压信号传输给控制器，通过控制器的处理，获得电机轴转动的角度或位置，进而实现对电机的精确控制；所述的电动机，其使用的磁电式传感器中涉及到的磁钢的磁极数与电动的转子的磁极数无关，使得电动机与磁电式传感器的匹配灵活，并且，本实用新型中的电动机由于使用了这种结构的传感器，使控制精度、系统响应速度、可靠性大大提高的同时，又降低了生产成本，因此提高了本实用新型中所述电动机的性价比。
文档编号H02K11/00GK201490863SQ200920150040
公开日2010年5月26日 申请日期2009年4月30日 优先权日2009年4月30日
发明者郝双晖, 郝明晖 申请人:浙江关西电机有限公司