电动汽车用开关磁阻电机转子位置检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种位置检测装置，具体涉及一种电动汽车上用的开关磁阻电机转子位置检测装置，该极性分布结构的开关磁阻电机可直接传动电动汽车。

背景技术：

当前，传动电动机系统正逐渐趋向于无级变速、高可靠性、数字化的方向发展。研究并开发可实现无级变速运行、高可靠性、数字化调速来直接驱动电动汽车的新型电动机系统，已成为电气传动领域前沿性创新研究工作的新发展趋势和重要方向。

目前国内外广泛应用的电动机传动系统为感应电动机，不能无级变速。若由直流调速电动机实现无级变速传动，其直流电动机的结构复杂、造价偏高、维护困难且寿命较短。若由感应电动机变频调速系统实现无级变速传动，其系统控制方案采用矢量变换控制或直接转矩控制，但实现矢量变换或直接转矩控制计算复杂，且其低速力矩小、低速性能不佳。

开关磁阻电机，其电机结构简单紧凑、转动惯量小，适用于在高温、高速的环境下工作；开关磁阻必须工作于自同步状态。位置闭环是开关磁阻电机系统正常工作的基本条件，也是开关磁阻电机区别于步进电机重要标志之一。通过位置传感器的反馈信号，开关磁阻电机控制系统才能保证电机相绕组按照预定目标顺序导通，并在正确位置换相，同时位置信息还被作为开关磁阻电机速度反馈信号，以实现开关磁阻电机系统的速度闭环控制。因此开关磁阻电机系统中位置反馈信号作用相当重要。

技术实现要素：

本实用新型的目的是：提供一种能够精确检测转子位置的电动汽车用开关磁阻电机转子位置检测装置，以克服现有技术的不足。

为了达到上述目的，本实用新型的技术方案是：一种电动汽车用开关磁阻电机转子位置检测装置，包括四相16/12极开关磁阻电动机，所述四相16/12极开关磁阻电动机包括定子、转子和转子轴，所述转子套装在转子轴上，且定子设在转子的外周，所述定子具有A、B、C、D四相绕组，每相绕组均具有四个定子凸极，所述转子具有转子凸极和转子凹槽；其创新点在于：

还包括光敏式转子位置传感器，所述光敏式转子位置传感器包括第一光电脉冲发生器、第二光电脉冲发生器和转盘；

所述第一光电脉冲发生器和第二光电脉冲发生器分别设在定子的A相绕组中的一个定子凸极中心线的两侧，且第一光电脉冲发生器和第二光电脉冲发生器相对该定子凸极的中心线均偏离18.75°；

所述转盘固定在转子轴上，转盘的圆周方向均匀设有多个齿，相邻的齿之间为槽，所述转盘的齿和槽的个数与转子的转子凸极个数以及转子凹槽的数量相等。

在上述技术方案中，所述第一光电脉冲发生器与转子轴的中心点的连线和第二光电脉冲发生器与转子轴的中心点的连线之间的夹角α为37.5°。

在上述技术方案中，所述转盘的齿和槽和转子的转子凸极个数以及转子凹槽的数量均为12。

在上述技术方案中， 所述定子的A相绕组包含A1、A2、A3、A4四个定子凸极，且A1、A2、A3、A4四个定子凸极上的集中绕组串联构成A相绕组，

所述定子的B相绕组包含B1、B2、B3、B4四个定子凸极，且B1、B2、B3、B4四个定子凸极上的集中绕组串联构成B相绕组，

所述定子的C相绕组包含C1、C2、C3、C4四个定子凸极，且C1、C2、C3、C4四个定子凸极上的集中绕组串联构成C相绕组，

所述定子的D相绕组包含D1、D2、D3、D4四个定子凸极，且D1、D2、D3、D4四个定子凸极上的集中绕组串联构成D相绕组。

本实用新型所具有的积极效果是：由于本实用新型还包括光敏式转子位置传感器，所述光敏式转子位置传感器包括第一光电脉冲发生器、第二光电脉冲发生器和转盘；所述第一光电脉冲发生器和第二光电脉冲发生器分别设在定子的A相绕组中的一个定子凸极中心线的两侧，且第一光电脉冲发生器和第二光电脉冲发生器相对该定子凸极的中心线均偏离18.75°；所述转盘固定在转子轴上，转盘的圆周方向均匀设有多个齿，相邻的齿之间为槽，所述转盘的齿和槽的个数与转子的转子凸极个数以及转子凹槽的数量相等；所述转盘与转子同步旋转，当转盘的齿转到两个光电脉冲发生器的位置时，光电脉冲发生器的发光管的光被遮住时，其输出状态为0，而没有被遮住时，其输出状态为1，在一个转子角周期30°内，两个光电脉冲发生器会产生两个方波信号，其相位差为7.5°、占空比为50%，并组合成四种不同的状态，分别代表电机四相绕组不同的参考位置。本实用新型采用的是半数检测方案，即通过光电脉冲发生器的反馈信号，能够精确检测转子位置，保证电机相绕组按照预定目标顺序导通，并在正确位置换相，使得电机能够稳定运行，可直接传动电动汽车系统，具有较高的运行可靠性和容错能力。

附图说明

图1是本实用新型一种具体实施的的结构示意图；

图2是本实用新型的转盘结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图以及给出的实施例，对本实用新型作进一步的说明，但并不局限于此。

如图1、2所示，一种电动汽车用开关磁阻电机转子位置检测装置，包括四相16/12极开关磁阻电动机，所述四相16/12极开关磁阻电动机包括定子1、转子2和转子轴3，所述转子2套装在转子轴3上，且定子1设在转子2的外周，所述定子1具有A、B、C、D四相绕组，每相绕组均具有四个定子凸极，所述转子2具有转子凸极和转子凹槽；

还包括光敏式转子位置传感器，所述光敏式转子位置传感器包括第一光电脉冲发生器4、第二光电脉冲发生器5和转盘6；

所述第一光电脉冲发生器4和第二光电脉冲发生器5分别设在定子1的A相绕组中的一个定子凸极中心线的两侧，且第一光电脉冲发生器4和第二光电脉冲发生器5相对该定子凸极的中心线均偏离18.75°；

所述转盘6固定在转子轴3上，转盘6的圆周方向均匀设有多个齿6-1，相邻的齿6-1之间为槽6-2，所述转盘6的齿6-1和槽6-2的个数与转子2的转子凸极个数以及转子凹槽的数量相等。

如图1所示，在一个转子角周期30°内，两个光电脉冲发生器会产生两个方波信号，为了使得两个光电脉冲发生器的相位差为7.5°、占空比为50%，所述第一光电脉冲发生器4与转子轴3的中心点的连线和第二光电脉冲发生器5与转子轴3的中心点的连线之间的夹角α为37.5°。

如图1所示，为了使得本实用新型结构更加合理，所述转盘6的齿6-1和槽6-2和转子2的转子凸极个数以及转子凹槽的数量均为12。

如图1所示，所述定子1的A相绕组包含A1、A2、A3、A4四个定子凸极，且A1、A2、A3、A4四个定子凸极上的集中绕组串联构成A相绕组，

所述定子1的B相绕组包含B1、B2、B3、B4四个定子凸极，且B1、B2、B3、B4四个定子凸极上的集中绕组串联构成B相绕组，

所述定子1的C相绕组包含C1、C2、C3、C4四个定子凸极，且C1、C2、C3、C4四个定子凸极上的集中绕组串联构成C相绕组，

所述定子1的D相绕组包含D1、D2、D3、D4四个定子凸极，且D1、D2、D3、D4四个定子凸极上的集中绕组串联构成D相绕组。

由此可知，本实用新型的结构简单坚固耐用，转子上没有任何形式的绕组，而所述定子的定子凸极上只有简单的集中绕组，使其具有绝缘结构简单，制造简便，成本低的优势，且发热大部分在定子，也易于冷却，在恶劣条件下具有调速性能良好、控制灵活、工作可靠性高、容错性好、使用寿命长的特点。

本实用新型所述转盘6与转子2同步旋转，当转盘6的齿6-1转到两个光电脉冲发生器的位置时，光电脉冲发生器的发光管的光被遮住时，其输出状态为0，而没有被遮住时，其输出状态为1，在一个转子角周期30°内，两个光电脉冲发生器会产生两个方波信号，其相位差为7.5°、占空比为50%，并组合成四种不同的状态，分别代表电机四相绕组不同的参考位置。

如图1所示，将如图所示的两个光电脉冲发生器相对位置设为计时零点，则第一光电脉冲发生器4和第二光电脉冲发生器5的输出状态分别为P=1，Q=1；当所述转子2逆时针旋转且转过7.5°时，第一光电脉冲发生器4和第二光电脉冲发生器5的输出状态分别为P=1，Q=0；再转过7.5°时，第一光电脉冲发生器4和第二光电脉冲发生器5的输出状态分别为P=0，Q=0；再转过7.5°时，第一光电脉冲发生器4和第二光电脉冲发生器5的输出状态分别为P=0，Q=1；再转过7.5°时，转子已转过一个转子角周期30°，位置传感器输出状态恢复为起始状态P=1，Q=1，如此往复循环，可以得到开关磁阻电机的转子位置状态信息。

本实用新型与控制系统相连时，通过本实用新型检测转子位置，由控制系统的DSP或单片机根据转子位置检测器的输出信号，判断定、转子的相对位置；接着由DSP或单片机输出控制信号，用来调控控制系统的四相不对称半桥式功率变换器的上管和下管的导通和关断，使电源对四相16/12极结构开关磁阻电机的相绕组通电和断电，吸引转子向定、转子间最小磁阻位置方向旋转。

本实用新型采用的是半数检测方案，即通过光电脉冲发生器的反馈信号，能够精确检测转子位置，保证电机相绕组按照预定目标顺序导通，并在正确位置换相，使得电机能够稳定运行，可直接传动电动汽车系统，具有较高的运行可靠性和容错能力。

本实用新型的四相16/12极开关磁阻电动机在恶劣条件下具有调速性能良好、控制灵活、工作可靠性高、容错性好、使用寿命长的特点。