专利名称：电机自带绝对位置检测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种检测装置，具体是应用在汽车电动助力转向器上，可以通过霍尔元件对码盘的感应信号来确定电机的绝对位置，进而判断出方向盘角位置的一种电机自带绝对位置检测装置。
背景技术：
当旋转电机连续工作很长时间以后，电机内部的电气绝缘性能由于电、热、机械以及环境的应力不断降低。这将导致电机的击穿和故障。电机在控制中的应用越来越广泛， 对电机的控制要求也越来越高，在控制电机时，能时刻检测到电机位置及转速。电机在汽车电动助力转向器(EPS)应用时，能时刻检测到电机的绝对位置，使汽车电动助力转向器简便地实现回正控制。目前，电动助力转向系统是现代汽车转向系统的发展方向，其工作原理是EPS系统的电子控制单元(MCU)对来自方向盘转矩传感器和车速传感器的信号进行分析处理后， 控制单机产生适当的助力转矩，协助驾驶员完成转向操作。电动助力转向系统主要是在机械式转向系统的基础上装传感器(包括车速传感器、扭矩传感器和小齿轮位置传感器)、 ECU、助力电机、电磁离合器和减速机构而构成。其中助力电机是非常关键的一部分，由于增加了电机，使得操纵机构的惯性增大，必须引入惯性控制和阻尼控制，同时，为了得到更好的路感，必须根据汽车的行驶速度和转向状态确定合理的助力大小和方向。汽车主动回正技术是EPS装置上的一个关键技术，当汽车需要进行回正时，助力电机要根据方向盘的角度来产生相应的回正力矩，在进行回正控制时需要角度传感器来判断方向盘此时的角位置，所以在EPS上还需要安装角度传感器，这就给转向器的结构设计带来了一定的难度，并且在成本上也有所增加。因此，需要提供一种电机自带绝对位置检测装置，具有稳定性高，抗干扰能力强等性能。
实用新型内容本实用新型的一个目的是提供一种稳定性高，抗干扰能力强的电机自带绝对位置检测装置。一种电机自带绝对位置检测装置，包括编码器磁钢、编码器支架、前端盖组建、定子、转子、后端盖、编码器印制板、编码器转子、轴承、凸爪；所述的编码器转子由编码器支架和编码器磁钢组成。所述的凸爪和前端盖组建安装在定子的前端，定子内设有转子，定子的后端设有后端盖，后端盖上设有编码器印制板，编码器印制板上设有编码器转子和轴承。在本实用新型中，所述的编码器转子由编码器支架和编码器磁钢组成，所述的编码器连接掉电保护电路，可以记忆编码器转动过程，所述的磁钢是一个圆环，它里面由N个光栅或N个磁极组成，编码盘贴在支架上构成一个同心圆，在同心圆的圆心有个圆形孔，通过这个孔将磁钢与电机轴承连接在一起，当电机的轴承转动时，编码盘会跟随一起转动，在磁钢上面是编码器印制板，印制板也是一个圆板型结构，印制板上面有一个霍尔器件，通过霍尔器件接收磁珠的信号，印制板时固定在电机上的，不会转动，而编码器转子会随电机的转动而转动。在本实用新型中，所述编码器中间设有比较小的圆孔是固定电机轴承上的，这样码盘就随电机的转动而转动，编码器可以是光电式编码器和磁电式编码器两种，光电式编码器有N-I个齿，是利用光学元件来感应光信号的强弱，由两块印制板组成，一块负责发出光信号，另一块则感应光信号的强弱，光电开关可以根据光栅的位置输出相应间距的脉冲，；磁电式编码器的则是由N-I个磁珠构成，只需要一块印制板，霍尔元件就可以根据磁极的位置输出相应间距的脉冲，霍尔元件就可以根据磁极的位置输出相应间距的脉冲，当缺少磁极的位置经过霍尔元件时，输出的脉冲会持续一段较长距离的低电平。在本实用新型中，利用的码盘和传统的码盘不同，其中，光电式编码器有N-I个齿，是利用光学元件来感应光信号的强弱，由两块印制板组成，一块负责发出光信号，另一块则感应光信号的强弱，光电开关可以根据光栅的位置输出相应间距的脉冲，当缺少光栅的位置经过光电开关时，输出的信号会持续一段较长距离的低电平，由此可以判断出电机的绝对位置，进而判断出方向盘此时的角位置，然而由于光电开关输出的信号缺少了一个脉冲，导致不能控制电机正常工作，再通过信号恢复设备，把缺少的脉冲恢复出来，把光电开关输出的脉冲信号转变成连续的脉冲信号，可以对电机实现准确地控制，达到检测及控制的目的；磁电式编码器的则是由N-I个磁珠构成，只需要一块印制板，霍尔元件就可以根据磁极的位置输出相应间距的脉冲，霍尔元件就可以根据磁极的位置输出相应间距的脉冲，当缺少磁极的位置经过霍尔元件时，输出的脉冲会持续一段较长距离的低电平，由此可以判断出电机的绝对位置，然而由于霍尔元件输出缺少了一个脉冲，使得电机不能正常地被控制，再通过信号恢复设备，可以把缺少的那一个脉冲恢复出来，使得电机可以正常的被控制，达到检测及控制的目的。本实用新型的原理在传统的编码器中，设完整的编码盘均勻分布N个磁珠(或光栅)，则磁珠(或光栅)间的角位移为360/N度，在使用带豁口的编码器后，由于在完整的编码盘中去掉了一个磁珠(或光栅)，使得各磁珠或光栅间的角位移出现了唯一一个为180/N度 ，我们可以识别该被“抹掉的”磁珠(或光栅)的位置，而所有其他磁珠(或光栅)与它的相对位置在编码盘中是固定不变和被识别的，从而在电机旋转运行时，可以通过编码信号来确定电机的绝对位置。1:使用带豁口的编码器磁珠(或光栅)数为N-I ；电机过豁口时间为Th，经过磁珠间(或光栅间)时间为Tn;2: N 足够大；3:物理上电机转速变化率使得经过豁口前到豁口后满足关系Th /Tn-I ^3; Th/ Tl ^ 3。本实用新型的有益效果是1、本实用新型省掉了角度传感器，利用码盘来判断方向盘的角位置，可以使生产成本大大降低；2、本实用新型由于主要应用在汽车EPS上，并且没有角度传感器，使得带角度传感器的EPS安装困难的问题得以解决；3、本实用新型由于是靠脉冲信号来判断电机的绝对位置，这就使得带码盘电机的稳定性高，抗干扰能力强。[0016]
以下结合附图和实施例，来进一步说明本实用新型，但本实用新型不局限于这些实施例，任何在本实用新型基本精神上的改进或替代，仍属于本实用新型权利要求书中所要求保护的范围。
图1是本实用新型的编码器磁钢示意图。图2是本实用新型的编码器转子示意图。图3是本实用新型的光电式编码器结构示意图。图4是本实用新型的光电式印制板结构示意图。图5是本实用新型的磁极式编码器结构示意图。图6是本实用新型的磁极式印制板结构示意图。图7是本实用新型的电机前端装配图。图8本实用新型豁口定位的原理图。图9本实用新型的掉电保护电路原理图。参见图2，图7，自带绝对位置检测装置，包括，编码器磁钢1、编码器支架2、前端盖组建3、定子4、转子5、后端盖6、编码器印制板7、编码器转子8、轴承9、凸爪10。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。实施例1如图2所示，编码器转子8由编码器支架2和编码器磁钢1组成，磁电式编码器由 35个磁珠构成，只需要一块印制板，利用霍尔元件来感应码盘的磁感应信号，从而判断电机的绝对位置。如图4所示，凸爪10和前端盖组建3安装在定子4的前端，定子4内设有转子5， 定子4的后端设有后端盖6，后端盖6上设有编码器印制板7，编码器印制板7上设有编码器转子8和轴承9。在传统的编码器中，完整的编码盘均勻分布36个磁珠，则磁珠间的角位移为 360/36度，在使用带豁口的编码器后，由于在完整的编码盘中去掉了一个磁珠，使得各磁珠或光栅间的角位移出现了唯一一个为180/36度，我们可以识别该被“抹掉的”磁珠的位置，而所有其他磁珠与它的相对位置在编码盘中是固定不变和被识别的，从而在电机旋转运行时，可以通过编码信号来确定电机的绝对位置。磁电式编码器的则是由35个磁珠构成，只需要一块印制板，霍尔元件就可以根据齿的位置输出间距相同的脉冲，可以计算出电机过豁口时间为Th，经过磁珠间时间为Tn，霍尔元件就可以根据缺少珠子的位置输出间距相同的脉冲，当缺少珠子的位置经过霍尔元件时，输出的脉冲会持续一段长距离的低电平， 由此可以判断出电机此时的绝对位置，进而判断出方向盘此时的角位置，然后由于霍尔元件输出少了一个脉冲，使得EPS不能正常工作，再通过信号恢复设备，可以把消失的那一段脉冲恢复出来，使得EPS得以正常工作，达到检测的目的。实施例2[0033]如图2、图3所示编码器转子8由编码器支架2和编码器磁钢1组成，光电式编码器有35个齿，是利用光学元件来感应光信号的强弱，由两块印制板组成，一块负责发出光信号，另一块则感应光信号的强弱，从而判断电机的绝对位置。如图4所示，凸爪10和前端盖组建3安装在定子4的前端，定子4内设有转子5， 定子4的后端设有后端盖6，后端盖6上设有编码器印制板7，编码器印制板7上设有编码器转子8和轴承9。在传统的编码器中，完整的编码盘均勻分布36光栅，则光栅间的角位移为360/36 度，在使用带豁口的编码器后，由于在完整的编码盘中去掉了一个光栅，使得各磁珠或光栅间的角位移出现了唯一一个为180/36度，光电式编码器有35个齿，是利用光学元件来感应光信号的强弱，由两块印制板组成，一块负责发出光信号，另一块则感应光信号的强弱， 霍尔元件就可以根据齿的位置输出间距相同的脉冲，使用带豁口的编码器光栅数为35;通过计算机可以计算电机过豁口时间为Th，经过光栅间时间为Tn ；霍尔元件就可以根据齿的位置输出间距相同的脉冲，当少齿的位置经过霍尔元件时，输出的脉冲会持续一段长距离的低电平，由此可以判断出电机此时的绝对位置，进而判断出方向盘此时的角位置，然后由于霍尔元件输出少了一个脉冲，使得EPS不能正常工作，再通过信号恢复设备，可以把消失的那一段脉冲恢复出来，使得EPS得以正常工作，达到检测的目的。以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求1.电机自带绝对位置检测装置，包括，编码器磁钢、编码器支架、前端盖组建、定子、转子、后端盖、编码器印制板、编码器转子、轴承、凸爪，其特征在于，所述的编码器转子由编码器支架和编码器磁钢组成，编码器磁钢是一个圆环，编码器磁钢贴在支架上构成一个同心圆，在同心圆的圆心有个圆形孔，通过这个孔与电机轴承连接上，在磁钢上面是编码器印制板，印制板也是一个圆板型结构，印制板上面有一个霍尔器件，通过霍尔器件接收磁珠的信号，印制板时固定在电机上的，而编码器转子会随电机的转动而转动。
专利摘要本实用新型公布了电机自带绝对位置检测装置，该检测装置包括编码器磁钢、编码器支架、前端盖组建、定子、转子、后端盖、编码器印制板、编码器转子、轴承、凸爪，本实用新型利用一种新型码盘和传统的码盘不同，达到检测的目的。本实用新型省掉了角度传感器，利用码盘来判断方向盘的角位置，可以使生产成本大大降低，带码盘电机的稳定性高，抗干扰能力强。
文档编号G01D5/245GK202109881SQ20112005188
公开日2012年1月11日 申请日期2011年3月2日 优先权日2011年3月2日
发明者周廷明, 李昭灿, 林联伟, 石广林, 赵斌, 赵楠, 陈奇志 申请人:株洲易力达机电有限公司