可寄生式双极电感绝对角度传感器研究

来源：电子与信息学报杂志2023年第6期北京时间：

作者：张波, 陈小丽, 郭赫男, 瞿金晨, 李杰, 李建华, 姜勇, 闻小龙

单位：1.北京科技大学数理学院 北京 1000832.北京市弱磁检测及应用工程技术研究中心 北京 1000833.传感技术国家重点实验室 上海 200050

摘要：角度传感器作为电机的核心定位部件，对电机的定位精度有重要影响。该文设计了一种双极电感式绝对角度传感器，该传感器通过周期性改变线圈中感应电压的大小来测量角度，敏感结构主要包括转子和定子，可实现与电机主轴的一体化。其中转子由内外单周期、多周期扇形铜箔组成，形成双极布局，定子由激励线圈、接收线圈以及后续处理电路组成。定子中的两组接收线圈，一组线圈由8个回路组成，对应为外沿多周期扇形铜箔，另一组由2个回路组成，对应中心180°扇形(半圆形)铜箔，两组线圈相互独立，互不影响。当转子在接收线圈上方转动时，转子中产生的涡流会使相邻两个接收线圈感应电压呈周期性正余弦形式变化。8回路线圈测量精度高，但360°内会出现多个周期信号，无法实现绝对位置测量。而2回路线圈在360°范围感应出1个周期信号，通过2回路线圈为8回路线圈提供周期数鉴别，进而解决了绝对位置测量的问题。通过算法对正余弦信号进行识别解算，以高精度转台为基准对样机进行测试，结果表明，传感器测量误差可以达到0.04°，满足电机位置控制精度要求，验证了该方案的可行性。

关键词：电机定位, 双极, 电感式角度传感器, 电磁感应, 绝对位置

基金资助：国家自然科学基金(62031025)，传感技术联合国家重点实验室基金(SKT2105)，中央高校基本科研业务费(FRF-BR-20-02B)