專利名稱：多節(jié)伺服潛油電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種伺服電機(jī)，尤其涉及一種改進(jìn)了電機(jī)結(jié)構(gòu)的多節(jié)伺服潛油電 機(jī)。
背景技術(shù)：
目前我國和世界其它產(chǎn)油國家，油田上都廣泛使用潛油電機(jī)來驅(qū)動潛油電泵來汲 取原油，傳統(tǒng)的潛油電泵系統(tǒng)，其動力源主要是二極三相異步電動機(jī)，現(xiàn)有的采油系統(tǒng)在采 油工藝配套中存在三個問題一是與離心潛油泵配套時因電機(jī)轉(zhuǎn)速低于同步轉(zhuǎn)速，電機(jī)效率和功率因數(shù)偏低；二是與潛油螺桿泵配套上時，轉(zhuǎn)速過高很難經(jīng)過轉(zhuǎn)速器將速度降低到與螺桿泵相 適應(yīng)的轉(zhuǎn)速，即使采用減速器也大大的提高了采油成本和降低了系統(tǒng)的效率，若采用變頻 調(diào)速裝置，使電機(jī)長期處于低頻工作狀態(tài)又容易引起電機(jī)的溫升加快，引起電機(jī)故障。系統(tǒng) 不能實現(xiàn)靈活控制，效率低。三是傳統(tǒng)的潛油電泵系統(tǒng)即使采用變頻控制，其電機(jī)控制柜往往置于地面其交流 電在傳輸至電機(jī)時由于是遠(yuǎn)距離傳輸，能量損耗嚴(yán)重，進(jìn)一步降低了系統(tǒng)的效率。隨著新技術(shù)的發(fā)展，伺服技術(shù)的逐漸成熟，伺服潛油抽油系統(tǒng)成為潛油抽油系統(tǒng) 的一種發(fā)展趨勢。公開號為CN228745Y的文獻(xiàn)提出了一種稀土永磁潛油電動機(jī)，但它總得 來說只是在原有異步潛油電機(jī)的基礎(chǔ)上通過在轉(zhuǎn)子上嵌入永磁體來改善同步轉(zhuǎn)速的問題， 極限于電機(jī)本體，沒有解決轉(zhuǎn)速可調(diào)，在低速場合的應(yīng)用仍然很困難，效率也不是很高。公 開號為CN2627715Y的文獻(xiàn)也公開了一種稀土永磁同步潛油電機(jī)，不足依然是在其節(jié)能，以 及速度可調(diào)上的缺乏。雖然結(jié)合變頻控制器使用仍然存在節(jié)能率低的問題。給予上述現(xiàn)有技術(shù)中的潛油電機(jī)存在的缺陷，有必要提供一種效率更高，功率更 大，更加節(jié)約成本的多節(jié)伺服潛油電機(jī)以滿足工業(yè)生產(chǎn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多節(jié)伺服潛油電 機(jī)，安裝結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，能夠提供較大的功率，較好的解決了在井下潛油伺服系統(tǒng)中 的應(yīng)用問題。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種多節(jié)伺服潛油電機(jī)，主要包括電機(jī)本體，電機(jī)本體頭部的電機(jī)殼與頭部法蘭 相連，電機(jī)軸的頭部凸伸于頭部法蘭之外，電機(jī)軸固定在頭部法蘭內(nèi)并通過所述的頭部法 蘭與其他裝置相連，所述的電機(jī)本體內(nèi)包括有多節(jié)電機(jī)，每節(jié)電機(jī)的電機(jī)殼內(nèi)主要包括定 子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子為永磁鐵，定子鐵芯中設(shè)有繞組，相鄰的兩節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸通過聯(lián)軸器連 接；相鄰的兩節(jié)電機(jī)的電機(jī)殼通過連接裝置連接；相鄰的兩節(jié)電機(jī)上設(shè)置的電機(jī)轉(zhuǎn)子的N 極對應(yīng)在一條直線上，S極對應(yīng)在一條直線上；電機(jī)定子的U、V、W三相繞組分別對應(yīng)在一條 直線上。
為了對電機(jī)進(jìn)行支撐，所述的多節(jié)伺服電機(jī)相鄰的兩節(jié)電機(jī)之間還設(shè)有扶正軸承。根據(jù)不同需要，所述的連接裝置為螺紋法蘭或法蘭或雙螺紋法蘭。所述的電機(jī)軸的尾部通過密封裝置與編碼器相連。所述的編碼器可以采用多種結(jié)構(gòu)規(guī)格，比如可以為旋轉(zhuǎn)變壓器或磁敏式電阻編 碼器或位置檢測裝置。所述的位置檢測裝置，主要包括傳感器本體、不銹鋼罩、密封裝置和外殼，傳感器 本體包括磁鋼環(huán)、導(dǎo)磁環(huán)和磁感應(yīng)元件；導(dǎo)磁環(huán)設(shè)置在不銹鋼罩的外壁上，由兩段或多段同 半徑、同圓心的弧段構(gòu)成，相鄰兩弧段留有縫隙；磁感應(yīng)元件置于該縫隙內(nèi)；磁鋼環(huán)設(shè)置在 不銹鋼罩的內(nèi)腔中，固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上；不銹鋼罩外部通過密封裝置與外殼密封并固定； 當(dāng)磁鋼環(huán)與導(dǎo)磁環(huán)發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，所述磁感應(yīng)元件將感測到的磁信號轉(zhuǎn)換為電壓信 號，并將該電壓信號傳輸給相應(yīng)的信號處理裝置。所述的導(dǎo)磁環(huán)由兩段同半徑、同圓心的弧段構(gòu)成，分別為1/4弧段和3/4弧段，對 應(yīng)的磁感應(yīng)元件為2個；或者，所述的導(dǎo)磁環(huán)由三段同半徑的弧段構(gòu)成，分別為1/3弧段，對 應(yīng)的磁感應(yīng)元件為3個；或者，所述的導(dǎo)磁環(huán)由四段同半徑的弧段構(gòu)成，分別為1/4弧段，對 應(yīng)的磁感應(yīng)元件為4個；或者，所述的導(dǎo)磁環(huán)由六段同半徑的弧段構(gòu)成，分別為1/6弧段，對 應(yīng)的磁感應(yīng)元件為6個。所述的導(dǎo)磁環(huán)的弧段端部設(shè)有倒角；所述倒角為沿軸向或徑向或同時沿軸向、徑 向切削而形成的倒角。所述的位置檢測裝置，還包括骨架，用于固定所述導(dǎo)磁環(huán)；所述導(dǎo)磁環(huán)設(shè)置在骨架 成型模具上，在所述骨架一體成型時與骨架固定在一起。所述的磁感應(yīng)元件為霍爾感應(yīng)元件。一種上述的位置檢測裝置的信號處理裝置，包括A/D轉(zhuǎn)換模塊，對位置檢測裝置中磁感應(yīng)元件發(fā)送來的電壓信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將 模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；合成模塊，對位置檢測裝置發(fā)送來的經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的多個電壓信號進(jìn)行處理得到 基準(zhǔn)信號D ；角度獲取模塊，根據(jù)該基準(zhǔn)信號D，在標(biāo)準(zhǔn)角度表中選擇與其相對的角度作為偏移 角度9 ；以及存儲模塊，用于存儲標(biāo)準(zhǔn)角度表和修正數(shù)據(jù)表。在A/D轉(zhuǎn)換模塊和合成模塊之間還包括溫度補(bǔ)償模塊，用于消除溫度對位置檢測 裝置發(fā)送來的電壓信號的影響；所述合成模塊的輸出信號還包括信號R ；所述溫度補(bǔ)償模 塊包括系數(shù)矯正模塊和乘法器，所述系數(shù)矯正模塊對所述合成模塊的輸出的信號R和對應(yīng) 該信號的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的信號Ro進(jìn)行比較得到輸出信號K ；所述乘法器為多個，每一所述乘 法器將從位置檢測裝置發(fā)送來的、經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的一個電壓信號與所述系數(shù)矯正模塊的輸 出信號K相乘，將相乘后的結(jié)果輸出給合成模塊。如果位置檢測裝置發(fā)送來的一個電壓信號為2或3的倍數(shù)，則在所述溫度補(bǔ)償模 塊之前還包括差分模塊，對用于抑制溫度和零點漂移，并提高數(shù)據(jù)精度。所述的位置檢測裝置，主要包括傳感器本體、不銹鋼罩、密封裝置和外殼，
傳感器本體包括轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括第一磁鋼環(huán)、第二磁鋼環(huán)，其中，所述第一磁鋼環(huán)和第二磁鋼環(huán)分別固定在電機(jī)軸上，設(shè)置在不銹鋼罩的內(nèi) 腔中，對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)，以第二磁鋼環(huán)的中心為圓心的同一圓周上設(shè)有n(n= 1，2…n)個 均勻分布的磁感應(yīng)元件，所述第二磁鋼環(huán)的磁極磁化順序使得n個磁感應(yīng)元件輸出呈格雷 碼格式，相鄰兩個輸出只有一位變化；在不銹鋼罩上，對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)，以第一磁鋼環(huán)的中心為圓心的同一圓周上設(shè) 有有m(m為2或3的整數(shù)倍)個呈一定角度分布的磁感應(yīng)元件，所述第一磁鋼環(huán)的磁極總 對數(shù)與第二磁鋼環(huán)的磁極總數(shù)相等，并且相鄰兩極的極性相反；磁感應(yīng)元件設(shè)置在不銹鋼 罩的外壁上；不銹鋼罩外部通過密封裝置與外殼密封并固定；當(dāng)轉(zhuǎn)子相對于定子發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，所述磁感應(yīng)元件將感測到的磁信號轉(zhuǎn)變 為電壓信號，并將該電壓信號輸出給一信號處理裝置。關(guān)于對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)的相鄰兩個磁感應(yīng)元件之間的夾角，當(dāng)m為2或4時，該夾 角為90° /g;當(dāng)m為3時，該夾角為120° /g;當(dāng)m為6時，該夾角為60° /g，其中，g為第 二磁鋼環(huán)的磁極總數(shù)。所述磁感應(yīng)元件直接表貼在不銹鋼罩的外表面。所述的位置檢測裝置，還包括兩個導(dǎo)磁環(huán)，每一所述導(dǎo)磁環(huán)是由多個同圓心、同半 徑的弧段構(gòu)成，相鄰兩弧段留有空隙，對應(yīng)于兩個磁鋼環(huán)的磁感應(yīng)元件分別設(shè)在該空隙內(nèi)。所述的導(dǎo)磁環(huán)的弧段端部設(shè)有倒角，為沿軸向或徑向或同時沿軸向、徑向切削而 形成的倒角。所述的磁感應(yīng)元件為霍爾感應(yīng)元件。所述的位置檢測裝置，主要包括傳感器本體、不銹鋼罩、密封裝置和外殼，傳感器本體包括轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括第一磁鋼環(huán)、第二磁鋼環(huán)，其中，所述第一磁鋼環(huán)和第二磁鋼環(huán)分別固定在轉(zhuǎn)軸上，所述第一磁鋼環(huán)被均勻 地磁化為N[N<= 2n(n = 0，1，2丨11)]對磁極，并且相鄰兩極的極性相反；所述第二磁鋼環(huán) 的磁極總數(shù)為N，其磁序按照特定磁序算法確定；在不銹鋼罩上，對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)，以第一磁鋼環(huán)的中心為圓心的同一圓周上設(shè) 有m(m為2或3的整數(shù)倍)個呈一定角度分布的磁感應(yīng)元件；對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)，以第二磁 鋼環(huán)的中心為圓心的同一圓周上設(shè)有n(n = 0，1，2丨11)個呈一定角度分布的磁感應(yīng)元件； 磁感應(yīng)元件設(shè)置在不銹鋼罩的外壁上；不銹鋼罩外部通過密封裝置與外殼密封并固定；當(dāng)轉(zhuǎn)子相對于定子發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，所述磁感應(yīng)元件將感測到的磁信號轉(zhuǎn)變 為電壓信號，并將該電壓信號輸出給一信號處理裝置。對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)的相鄰兩個磁感應(yīng)元件之間的夾角為360° /N。對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)相鄰兩個磁感應(yīng)元件之間的夾角，當(dāng)m為2或4時，每相鄰兩 個磁感應(yīng)元件之間的夾角為90° /N，當(dāng)m為3時，每相鄰兩個磁感應(yīng)元件之間的夾角為 120° /N ；當(dāng)m為6時，每相鄰兩個磁感應(yīng)元件之間的夾角為60° /N。所述磁感應(yīng)元件直接表貼在不銹鋼罩的外表面上。所述的位置檢測裝置還包括兩個導(dǎo)磁環(huán)，每一所述導(dǎo)磁環(huán)是由多個同圓心、同半徑的弧段構(gòu)成，相鄰兩弧段留有空隙，對應(yīng)于兩個磁鋼環(huán)的磁感應(yīng)元件分別設(shè)在該空隙內(nèi)。所述的導(dǎo)磁環(huán)的弧段端部設(shè)有倒角，為沿軸向或徑向或同時沿軸向、徑向切削而 成的倒角。所述的磁感應(yīng)元件為霍爾感應(yīng)元件。上述的位置檢測裝置的信號處理裝置，包括A/D轉(zhuǎn)換模塊，對位置檢測裝置發(fā)送來的電壓信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換 為數(shù)字信號；相對偏移角度e i計算模塊，用于計算位置檢測裝置中對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)的磁感 應(yīng)元件發(fā)送來的第一電壓信號在所處信號周期內(nèi)的相對偏移量e i ；絕對偏移量0 2計算模塊，根據(jù)位置檢測裝置中對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)的磁感應(yīng)元件 發(fā)送來的第二電壓信號，通過計算來確定第一電壓信號所處的信號周期首位置的絕對偏移
量角度合成及輸出模塊，用于將上述相對偏移量e i和絕對偏移量e 2相加，合成所 述第一電壓信號所代表的在該時刻的旋轉(zhuǎn)角度0 ；存儲模塊，用于存儲數(shù)據(jù)。還包括信號放大模塊，用于在A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之前，對來自于位置檢測裝置的 電壓信號進(jìn)行放大。所述的位置檢測裝置的信號處理裝置，所述相對偏移角度e:計算模塊包括第一合成單元和第一角度獲取單元，所述第 一合成單元對位置檢測裝置發(fā)送來的經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的多個電壓信號進(jìn)行處理，得到一基準(zhǔn) 信號D ；所述第一角度獲取單元根據(jù)該基準(zhǔn)信號D，在第一標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)角度表中選擇一與其相 對的角度作為偏移角度elt)所述相對偏移角度e:計算模塊還包括溫度補(bǔ)償單元，用于消除溫度對位置檢測 裝置發(fā)送來的電壓信號的影響。所述第一合成單元的輸出還包括信號R。所述溫度補(bǔ)償單元包括系數(shù)矯正器和乘法器，所述系數(shù)矯正器對所述合成模塊的 輸出的信號R和對應(yīng)該信號的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的信號R。進(jìn)行比較得到輸出信號K ；所述乘法器 為多個，每一所述乘法器將從位置檢測裝置發(fā)送來的、經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的一個電壓信號與所 述系數(shù)矯正模塊的輸出信號K相乘，將相乘后的結(jié)果輸出給第一合成單元。所述絕對偏移量e 2計算模塊包括第二合成單元和第二角度獲取單元，所述第二 合成單元用于對對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)的位置檢測裝置發(fā)送來的第二電壓信號進(jìn)行合成，得到 一信號E ；所述第二角度獲取單元根據(jù)該信號E在第二標(biāo)準(zhǔn)角度表中選擇一與其相對的角 度作為第一電壓信號所處的信號周期首位置的絕對偏移量e 2。所述的密封裝置包括密封裝置本體和穿設(shè)在其中的導(dǎo)線，所述的不銹鋼罩和密封 連接法蘭、密封殼體組成密封裝置本體，密封連接法蘭與密封殼體相連，不銹鋼罩穿設(shè)在兩 者之間，密封殼體內(nèi)設(shè)有第一絕緣擋板，第一絕緣擋板、不銹鋼罩和密封殼體圍設(shè)成密封空 間；第一絕緣擋板和密封殼體上分別開設(shè)有出線口，導(dǎo)線從密封連接法蘭穿入該密封裝置 本體的密封空間中，從出線口穿出；密封空間中充滿密封填充物。
所述的密封空間內(nèi)還設(shè)有第二絕緣擋板，其上開設(shè)有出線口 ；所述的第二絕緣擋 板的設(shè)置數(shù)量為一個以上，將密封空間分割為多級密封空間。所述的密封裝置包括密封裝置本體，該密封裝置本體由連接法蘭、密封殼體和所 述的不銹鋼罩組成，連接法蘭與密封殼體相連，不銹鋼罩穿設(shè)在兩者之間，密封殼體內(nèi)腔的 兩端分別設(shè)有密封塊和第一絕緣板，密封塊、第一絕緣板、不銹鋼罩和密封殼體圍設(shè)成密封 空間，密封塊與連接法蘭之間設(shè)有壓緊塊；密封塊、第一絕緣板和密封殼體上分別開設(shè)有通 孔，第一銅棒從密封殼體的通孔穿入該密封裝置本體的密封空間中，從第一絕緣板穿出；密 封空間中充滿密封填充物。所述的第一銅棒為階梯狀，設(shè)置在其中部的臺階柱外徑大于兩端的銅棒外徑，該 臺階柱的下臺階面與第一絕緣板抵頂接觸；所述的第一銅棒的末端設(shè)有連接插頭。所述的第一絕緣板和密封塊之間還設(shè)有第二絕緣板，第二絕緣板與密封塊圍設(shè)的 密封空間內(nèi)穿設(shè)第二銅棒；第一銅棒從密封殼體的通孔穿入該密封裝置本體的密封空間 中，從第一絕緣板穿出，并穿過第二絕緣板與第二銅棒首尾相接；第二銅棒從密封塊的通孔 穿出。所述的第一絕緣板和第二絕緣板之間還設(shè)有支承板，其上開設(shè)有通孔；所述的密 封殼體的內(nèi)腔上設(shè)有凸臺，支承板固設(shè)在凸臺上。所述的第二絕緣板和第二銅棒的設(shè)置數(shù)量為一個以上，將密封空間分割為多級密 封空間。所述的第二銅棒為階梯狀，一端設(shè)置為臺階柱，柱體外徑大于另一端的第二銅棒 外徑，該臺階柱的下臺階面與第二絕緣板抵頂接觸；所述的第二銅棒的末端設(shè)有連接插頭。綜上所述，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、安裝結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，能夠提供較大的功率，較好的解決了在井下潛油伺服 系統(tǒng)中的應(yīng)用問題。2、磁電式位置檢測裝置非接觸式測量方式，滿足了潛油伺服系統(tǒng)中井下控制箱中 伺服系統(tǒng)的密封要求。3、磁電式位置檢測裝置抗振動，抗油污，塵埃能力極強(qiáng)，可靠性高。適用于惡劣環(huán) 境下電機(jī)轉(zhuǎn)子位置的高精度檢測。這些特點使得磁電式位置檢測裝置成為潛油伺服電機(jī)傳 感系統(tǒng)的較好選擇。4、與光電式位置檢測裝置相比，工作溫度范圍寬。5、本發(fā)明的安裝結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，較好的解決了磁電式位置檢測裝置在井下 潛油伺服系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用問題。


圖1是本發(fā)明首節(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明末節(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例四節(jié)電機(jī)采用螺紋和法蘭連接安裝示意圖；圖4是圖3的立體結(jié)構(gòu)圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例四節(jié)電機(jī)采用螺栓連接安裝示意圖；圖6是圖5的立體結(jié)構(gòu)圖7是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例四節(jié)電機(jī)采用雙螺紋法蘭連接安裝示意圖；圖8是圖7的立體結(jié)構(gòu)圖；圖9A是兩節(jié)潛油電機(jī)轉(zhuǎn)子對正圖；圖9B是兩節(jié)潛油電機(jī)定子對正圖；圖10是磁電式位置檢測裝置在潛油伺服電機(jī)上的整體安裝結(jié)構(gòu)示意圖；圖11是磁電式位置檢測裝置安裝結(jié)構(gòu)分解圖；圖12是磁電式位置檢測裝置中的磁鋼環(huán)的示意圖；圖13A與圖13B是磁感應(yīng)元件與導(dǎo)磁環(huán)的布置示意圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的安裝有兩個磁感應(yīng)元件的位置檢測裝置方案 的分解示意圖；圖15是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的安裝有兩個磁感應(yīng)元件的位置檢測裝置方案 的信號處理裝置的框圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的安裝有三個磁感應(yīng)元件的位置檢測裝置方案 的分解示意圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的安裝有三個磁感應(yīng)元件的位置檢測裝置方案 的信號處理裝置的框圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的安裝有四個磁感應(yīng)元件的位置檢測裝置方案 的分解示意圖；圖19是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的安裝有四個磁感應(yīng)元件的位置檢測裝置方案 的信號處理裝置的框圖；圖20是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的安裝有六個磁感應(yīng)元件的位置檢測裝置方案 的分解示意圖；圖21是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的安裝有六個磁感應(yīng)元件的位置檢測裝置方案 的信號處理裝置的框圖；圖22A-圖22D是導(dǎo)磁環(huán)的倒角設(shè)計的示意圖；圖23是第一實施例的位置檢測裝置的信號處理方法的流程圖；圖24是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的位置檢測裝置方案的關(guān)鍵部件的分解立體 圖；圖25是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的位置檢測裝置方案的安裝示意圖；圖26是第二實施例中的與第一磁鋼環(huán)對應(yīng)的兩個磁感應(yīng)元件的布置示意圖；圖27是第二實施例中的第一磁鋼環(huán)均勻磁化為六對極時磁感應(yīng)元件的布置示意 圖；圖28是第二實施例中的第二磁鋼環(huán)所對應(yīng)的磁感應(yīng)元件個數(shù)為三個時所得到的 編碼；圖29是第二實施例中的第二磁鋼環(huán)的充磁順序；圖30是第二實施例中的第二磁鋼環(huán)所對應(yīng)的磁感應(yīng)元件布置示意圖；圖31-圖34是第二實施例的位置檢測裝置信號處理流程圖；圖35是第二實施例的位置檢測裝置的一個信號處理裝置的框圖；圖36是磁感應(yīng)元件采用表貼式安裝的位置檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖37是根據(jù)第三實施例的位置檢測裝置的分解立體圖；圖38是確定磁鋼環(huán)303的磁序的算法流程圖；圖39是由圖38得到的磁鋼環(huán)的充磁結(jié)構(gòu)圖以及磁感應(yīng)元件的排布順序的一個示 例；圖40是根據(jù)第三實施例的位置檢測裝置的信號處理裝置的框圖；圖41是本發(fā)明的一種密封裝置的剖視圖；圖42是本發(fā)明的另一種密封裝置的剖視圖；圖43為一種密封裝置中第一銅棒的結(jié)構(gòu)示意圖；圖44為一種密封裝置中第二銅棒的結(jié)構(gòu)示意圖；圖45為一種密封裝置的安裝整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖46為旋轉(zhuǎn)變壓器安裝在軸端的結(jié)構(gòu)示意圖；圖47為磁敏式電阻編碼器安裝在軸端的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式以下參照附圖，結(jié)合本發(fā)明的優(yōu)選實施例對本發(fā)明進(jìn)行描述，以使本領(lǐng)域的技術(shù) 人員更加明白和容易實現(xiàn)本發(fā)明。實施例一圖1、圖2分別是本發(fā)明首節(jié)、末節(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。結(jié)合圖3所示，為了解決上 述問題，本發(fā)明提供了一種永磁同步伺服電機(jī)采用多節(jié)形式，目的是為了提供更大的功率。 圖3是永磁同步伺服潛油電機(jī)四節(jié)電機(jī)采用螺紋和法蘭連接安裝示意圖。圖4為永磁同步 伺服潛油電機(jī)的立體結(jié)構(gòu)圖。首節(jié)電機(jī)801處于整個伺服電機(jī)的頂端，有用于與保護(hù)器連 接的電機(jī)頭(圖中未示出)；末節(jié)電機(jī)803是伺服電機(jī)的最后一節(jié)，尾部安裝有電機(jī)尾軸， 用于安裝磁鋼環(huán)，下法蘭810與密封裝置鏈接。每兩節(jié)中間節(jié)電機(jī)802通過法蘭螺紋和螺 栓連接相結(jié)合的形式；轉(zhuǎn)子軸用花間聯(lián)軸器連接。螺紋法蘭與電機(jī)殼800通過螺紋連接，上 法蘭809、下法蘭810之間通過螺栓(圖中未示出)連接。這種形式主要是適合于電機(jī)殼較 薄時的情況。實施例二參照圖5、圖6是本發(fā)明第二實施例的永磁同步伺服潛油電機(jī)裝配結(jié)構(gòu)示意圖。在 本實施例中，大部分結(jié)構(gòu)與實施例一相同，相同的結(jié)構(gòu)不再贅述。不同的是，在本實施例中 每兩節(jié)電機(jī)中間通過螺栓連接，上法蘭、下法蘭與電機(jī)殼體通過螺栓連接。這種形式適合于 電機(jī)殼較厚，足夠可以擰上螺栓時的情況。實施例三參照圖7、圖8是本發(fā)明第三實施例的永磁同步伺服潛油電機(jī)裝配結(jié)構(gòu)示意圖。在 本實施例中，大部分結(jié)構(gòu)與實施例一相同，相同的結(jié)構(gòu)不再贅述。不同的是，在本實施例中 每兩節(jié)點擊中間通過螺栓連接的形式。上螺紋法蘭811、下螺紋法蘭812與電機(jī)殼體800通 過螺紋連接；上螺紋法蘭811、下螺紋法蘭812之間通過螺栓連接，同時在上螺紋法蘭上安 裝有寬螺母814、窄螺母815兩個可動的螺母，裝配時調(diào)整好各節(jié)電機(jī)的位置后，通過擰緊 兩個螺母814、815完成電機(jī)的總裝，這樣可以防止每節(jié)電機(jī)之間的轉(zhuǎn)動。本發(fā)明的兩節(jié)潛油電機(jī)之間通過聯(lián)軸器804連接，聯(lián)軸器804可以使用花鍵聯(lián)軸器等。如圖9A為電機(jī)轉(zhuǎn)子的裝配圖，裝配時相鄰的兩節(jié)電機(jī)上設(shè)置的電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鋼808的 N極對應(yīng)在一條直線上，S極對應(yīng)在一條直線上。如圖9B所示為電機(jī)定子的裝配圖，兩節(jié)電 機(jī)上設(shè)置的電機(jī)定子816的U相繞組817-1、V相繞組818-1、W相繞組819-1三相繞組分別 對應(yīng)在一條直線上。這樣兩節(jié)電機(jī)組合成一個整體，使轉(zhuǎn)子和定子的長度相對加長，變成原 單節(jié)電機(jī)時的兩倍，加強(qiáng)了定子和轉(zhuǎn)子的磁場，增大了電機(jī)的功率。本發(fā)明的多節(jié)伺服電機(jī) 相鄰的兩節(jié)電機(jī)之間還設(shè)有扶正軸承，不僅對電機(jī)起支撐的作用，而且其摩擦系數(shù)小，耐磨 性能好，耐沖擊性強(qiáng)。以下通過實施例詳細(xì)說明本伺服潛油電機(jī)的位置檢測裝置及其信號處理裝置與 方法。圖10是磁電式位置檢測裝置在潛油伺服電機(jī)上的整體安裝結(jié)構(gòu)示意圖。磁電式 位置檢測裝置系統(tǒng)由磁電式位置檢測裝置電路板701、磁感應(yīng)元件702、磁鋼環(huán)703、導(dǎo)磁環(huán) 704、密封裝置705、位置檢測裝置線706、不銹鋼罩708及外殼(未圖示)等組成，磁電式位 置檢測裝置電路板701由電路板和磁感應(yīng)元件702組成，磁感應(yīng)元件例如是霍爾元件。磁 鋼環(huán)安裝703在潛油伺服電機(jī)的尾軸707上，它的位置要同不銹鋼罩708外的導(dǎo)磁環(huán)704 對應(yīng)，跟隨電機(jī)轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生正弦磁場。導(dǎo)磁環(huán)704被分成幾個磁環(huán)塊，導(dǎo)磁環(huán) 704的方案要根據(jù)整個位置檢測裝置磁感應(yīng)元件個數(shù)方案來確定。導(dǎo)磁環(huán)704安裝在不銹 鋼罩708的臺階上，構(gòu)成一周，每兩個導(dǎo)磁環(huán)之間留有狹縫，磁感應(yīng)元件702處在兩個導(dǎo)磁 環(huán)的狹縫當(dāng)中。磁感應(yīng)元件702的管腳直接接在磁電式位置檢測裝置的電路板701上，由 電路板伸出，使得磁感應(yīng)元件到達(dá)兩個導(dǎo)磁環(huán)之間，電路板701上有CPU等電子元器件，電 路板701用于處理磁感應(yīng)元件702產(chǎn)生的信號，反饋信號經(jīng)過位置檢測裝置線706傳入井 下控制箱709中的伺服控制器。圖1中以第一實施例為例，其中磁鋼環(huán)、導(dǎo)磁環(huán)以及磁感應(yīng) 元件只有一套，磁鋼環(huán)為單對磁極，然而本發(fā)明不限于此，磁鋼環(huán)、導(dǎo)磁環(huán)以及磁感應(yīng)元件 可以有兩套，磁鋼環(huán)可以有多對極，后面將會結(jié)合實施例對多對極的情況加以描述。磁電式位置檢測裝置系統(tǒng)分兩處安裝，產(chǎn)生正弦磁場的磁鋼環(huán)703安裝在電機(jī)尾 軸707上，剩下的部分與高壓穿線密封件705構(gòu)成一體，成組件化安裝。安裝磁電式位置檢 測裝置的高壓穿線密封件705的鋼罩，材料要選為不導(dǎo)磁材料，所以可以采用不銹鋼材料， 也就是不銹鋼罩708，既滿足了密封強(qiáng)度要求，又滿足了磁電式位置檢測裝置系統(tǒng)對磁路的 要求。需要說明的是除了不銹鋼罩，其它不導(dǎo)磁、強(qiáng)度滿足密封強(qiáng)度要求的材料也可以選 用。磁鋼環(huán)主要是產(chǎn)生正弦磁場；導(dǎo)磁環(huán)起聚磁作用，磁鋼環(huán)產(chǎn)生的磁通通過導(dǎo)磁環(huán)。 電路板是固定磁感應(yīng)元件并且輸出六路信號線。磁感應(yīng)元件把通過導(dǎo)磁環(huán)的磁場轉(zhuǎn)換成電 壓信號，電壓信號直接進(jìn)入主控板芯片。由主控板上芯片對電壓信號進(jìn)行處理，最后得到角 位移。磁電式位置檢測裝置是利用霍爾效應(yīng)來檢測電機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子位置等信息的位置檢 測裝置，磁感應(yīng)元件能感應(yīng)磁場的變化，把通過導(dǎo)磁環(huán)的磁場轉(zhuǎn)換成電壓信號，磁鋼環(huán)轉(zhuǎn)動 一周產(chǎn)生一個或多個周期的正弦磁場，在不同的角度產(chǎn)生不同的磁場，磁感應(yīng)元件感應(yīng)出 不同的電壓信號，電路板通過接插件，將每個磁感應(yīng)元件的電壓信號傳遞給CPU，CPU根據(jù) 電壓信號計算出轉(zhuǎn)軸的角度位置。磁感應(yīng)元件優(yōu)選地為霍爾感應(yīng)元件?；魻柛袘?yīng)元件模塊 的成本低，因為磁感應(yīng)元件、磁鋼環(huán)、導(dǎo)磁環(huán)成本低，電路板只是將磁感應(yīng)元件的感應(yīng)電壓傳遞給CPU，因此總成本也低。這種位置檢測裝置的安裝結(jié)構(gòu)既達(dá)到了位置檢測裝置密封性的要求，要使得磁電 式位置檢測裝置在在惡劣的潛油伺服電機(jī)環(huán)境中得以正常工作。電機(jī)旋轉(zhuǎn)時帶動磁鋼環(huán)旋 轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，在不銹鋼罩外表面上的導(dǎo)磁環(huán)導(dǎo)通磁場，在兩個導(dǎo)磁環(huán)間隙之間磁 感應(yīng)元件感應(yīng)磁場的變化，產(chǎn)生電壓信號，這些變化的信號在磁電式位置檢測裝置電路板 上被處理，并將處理后的信號傳遞給控制箱，從而獲得電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置、速度等信號。圖11是磁電式位置檢測裝置安裝結(jié)構(gòu)的立體分解示意圖，其中以與圖10相同的 附圖標(biāo)記表示相同的部件。由圖11可以看到，整個安裝結(jié)構(gòu)成組件化設(shè)計，位置檢測裝置 電路板701、磁感應(yīng)元件702、導(dǎo)磁環(huán)704與高壓密封組件705安裝為一體可以單獨成立為 一個組件。這使得這種磁電式位置檢測裝置在潛油伺服電機(jī)中的應(yīng)用安裝方便可靠。圖12是磁電式位置檢測裝置中的磁鋼環(huán)的示意圖。磁鋼環(huán)安裝在電機(jī)的尾軸上， 隨著電機(jī)轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)，形成磁電式位置檢測裝置系統(tǒng)所需的旋轉(zhuǎn)變化的正弦磁場，磁鋼 環(huán)的充磁方式和方向與相應(yīng)的磁電式位置檢測裝置系統(tǒng)的要求對應(yīng)。在第一實施例中，磁 鋼環(huán)為一對磁極；在第二實施例中，磁鋼環(huán)為多對磁極，該多對磁極均勻排列；在第三實施 例中，磁鋼環(huán)為多對磁極，該多對磁極按一定角度排列。圖13A與圖13B是以兩個磁感應(yīng)元件的方案為例解釋磁感應(yīng)元件與導(dǎo)磁環(huán)的布置 的示意圖。如圖13A所示，磁感應(yīng)元件100、101采用表面貼的方式，即在圓環(huán)形定子102內(nèi) 側(cè)壁布置，103為磁鋼環(huán)，在兩個磁感應(yīng)元件的方案中，兩個磁感應(yīng)元件100、101相隔90° 布置。在圖13B中，兩個磁感應(yīng)元件109、110夾于導(dǎo)磁環(huán)的兩個或多個同心安裝的弧段(此 處為兩個弧段111、112)之間，113為磁鋼環(huán)。盡管此處以兩個磁感應(yīng)元件的方案為例加以 解釋，然而本發(fā)明不限于此，每列磁感應(yīng)元件的數(shù)目可以是三個、四個、六個，對應(yīng)的導(dǎo)磁環(huán) 的弧段也相應(yīng)地為三個、四個、六個。而且可以采用兩列磁感應(yīng)元件和兩個磁鋼環(huán)的方案， 此時第二個導(dǎo)磁環(huán)的弧段也相應(yīng)地有所變化，而不局限于1/4弧段與3/4弧段的方案或均 勻分段的方案。本發(fā)明還提供了一種基于上述結(jié)構(gòu)的位置檢測裝置的信號處理裝置，包括A/D 轉(zhuǎn)換模塊、合成模塊、角度獲取模塊和存儲模塊，其中，A/D轉(zhuǎn)換模塊對位置檢測裝置中磁 感應(yīng)元件發(fā)送來的電壓信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，對應(yīng)于磁感應(yīng)元 件的個數(shù)，該模塊中具有多個A/D轉(zhuǎn)換器，分別用于對每個磁感應(yīng)元件發(fā)送來的電壓信號 進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；所述合成模塊對經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的多個電壓信號進(jìn)行處理，得到基準(zhǔn)信號D ； 所述角度獲取模塊，根據(jù)該基準(zhǔn)信號D，在角度存儲表中選擇與其相對的角度作為偏移角度 0 ；所述存儲模塊用于存儲數(shù)據(jù)。上述各個模塊可以構(gòu)成一 MCU。以下通過實施例詳細(xì)描述本發(fā)明的位置檢測裝置 及其信號處理裝置與方法。第一實施例圖14是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的安裝有兩個磁感應(yīng)元件的位置檢測裝置方案 的分解示意圖。位置檢測裝置包括感應(yīng)元件710、電路板711、導(dǎo)磁環(huán)712、不銹鋼罩713、磁 鋼環(huán)715及外殼(未圖示)等部分，磁鋼環(huán)715安裝于電機(jī)尾軸716上，其余部分可安裝于 密封裝置714的不銹鋼罩713上。本方案的特征之處在于，位置檢測裝置有兩個磁感應(yīng)元 件，導(dǎo)磁環(huán)712也由兩部分組成，一個是1/4的磁環(huán)，一個是3/4的磁環(huán)。兩個不完整的磁環(huán)形成兩個狹縫，用于同兩個磁感應(yīng)元件配合使用。圖15是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的安裝有兩個磁感應(yīng)元件的位置檢測裝置方案 的信號處理裝置的框圖。磁感應(yīng)元件氏和H2的輸出信號接MCU的內(nèi)置A/D轉(zhuǎn)換器模擬輸 入口，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到輸出信號接乘法器1、2，系數(shù)矯正器7的輸出信號K接乘法器1、2 的輸入端，乘法器1、2的輸出信號接合成器3的輸入端，合成器3輸出信號D和R，系數(shù)矯正 器7接收合成器3輸出的信號D和R，通過運(yùn)算得到信號K，通過使磁感應(yīng)元件&和H2的信 號與該信號K進(jìn)行相乘，以此來進(jìn)行溫度補(bǔ)償，消除溫度對信號的影響。存儲器4中存儲有 一角度存儲表，MCU根據(jù)信號D在角度存儲表中選擇與其相對的角度作為偏移角度0。在存儲模塊中存儲有一標(biāo)準(zhǔn)角度表，其中存儲了對應(yīng)于一系列的碼，每一個碼對 應(yīng)于一個角度。該表是通過標(biāo)定得到的，標(biāo)定方法是，利用本施例的檢測裝置和一高精度 位置傳感器，將本施例中的磁感應(yīng)元件輸出的信號和該高精度位置傳感器輸出的角度進(jìn)行 一一對應(yīng)，以此建立出一磁感應(yīng)元件輸出的信號與角度之間的關(guān)系表。另外，在存儲模塊中還存儲了一些數(shù)據(jù)修正表，這些表中包括一個信號R與其標(biāo) 準(zhǔn)狀態(tài)下的信號Ro的對應(yīng)表，通過合成模塊，即合成器3得到的信號R，通過查表可以得到 一信號禮，通過將信號禮和信號R進(jìn)行比較，如除法運(yùn)算，得到信號K。其中對信號的處理，即合成器3對信號的處理原則是比較兩個信號的數(shù)值的大 小，數(shù)值小的用于輸出的信號D，信號D的結(jié)構(gòu)為{第一個信號的符合位，第二個信號的符合 位，較小數(shù)值的信號的數(shù)值位}。以本實施例為例，說明如下約定當(dāng)數(shù)據(jù)X為有符號數(shù)時，數(shù)據(jù)X的第0位(二進(jìn)制左起第1位)為符號位，X_0 = 1表示數(shù)據(jù)X為負(fù)，X_0 = 0表示數(shù)據(jù)X為正。X_D表示數(shù)據(jù)X的數(shù)值位(數(shù)據(jù)的絕對值)，即去除符號位剩下數(shù)據(jù)位。如果A_D>=B_DD = {A_0 ;B_0 ;B_D}R=ylA2+B2 ；否則D = {A_0 ;B_0 ;A_D}R= ylA2+B2 o圖16是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的安裝有三個磁感應(yīng)元件的位置檢測裝置方案 的分解示意圖。其各部分組件的安裝方式與兩個磁感應(yīng)元件的方案的相似，故在此不再重 復(fù)。本方案的特征之處在于，位置檢測裝置有三個磁感應(yīng)元件，導(dǎo)磁環(huán)也由三部分組成，每 兩個不完整的磁環(huán)形成狹縫，總共形成三個狹縫，用于同三個磁感應(yīng)元件配合使用。圖17是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的安裝有三個磁感應(yīng)元件的位置檢測裝置方案 的信號處理裝置的框圖。位置檢測裝置包括感應(yīng)元件717、電路板718、導(dǎo)磁環(huán)719、不銹鋼 罩720、磁鋼環(huán)722及外殼(未圖示)等部分，721是密封裝置，723是電機(jī)尾軸。本方案的 信號處理裝置與兩個磁感應(yīng)元件的方案中的相似，不同之處在于，磁感應(yīng)元件有三個，輸出 給合成器的信號為三個，合成器在取舍信號時與上述方案中的有所不同。在這里，僅說明合 成器如何取舍信號。合成器4對信號的處理原則是先判斷三個信號的符合位，并比較符合位相同的信號的數(shù)值的大小，數(shù)值小的用于輸出的信號D，信號D的結(jié)構(gòu)為{第一個信號的符合位，第 二個信號的符合位，第三個信號的符合位，較小數(shù)值的信號的數(shù)值位}。以本實施例為例約定當(dāng)數(shù)據(jù)X為有符號數(shù)時，數(shù)據(jù)X的第0位(二進(jìn)制左起第1位)為符號位，X_0 = 1表示數(shù)據(jù)X為負(fù)，X_0 = 0表示數(shù)據(jù)X為正。
0162]X_D表示數(shù)據(jù)X的數(shù)值位(數(shù)據(jù)的絕對值)，即去除符號位剩下數(shù)據(jù)位。
0163]如果{A_0;B_0 ;C_0} = 010 并且 A_D >= C_D
0164]D = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;C_D}
0165]如果{A_0;B_0 ;C_0} = 010 并且 A_D < C_D
0166]D = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;A_D}
0167]如果{A_0;B_0 ;C_0} = 101 并且 A_D >= C_D
0168]D = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;C_D}
0169]如果{A_0;B_0 ;C_0} = 101 并且 A_D < C_D
0170]D = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;A_D}
0171]如果{A_0；B_0 ；C_0} = Oil 并且 B_D >= C_D
0172]D = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;C_D}
0173]如果{A_0；B_0 ；C_0} = Oil 并且 B_D < C_D
0174]D = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;B_D}
0175]如果{A_0；B_0 ；C_0} = 100 并且 B_D >= C_D
0176]D = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;C_D}
0177]如果{A_0；B_0 ；C_0} = 100 并且 B_D < C_D
0178]D = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;B_D}
0179]如果{A_0；B_0 ；C_0} = 001 并且 B_D >= A_D
0180]D = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;A_D}
0181]如果{A_0；B_0 ；C_0} = 001 并且 B_D < A_D
0182]D = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;B_D}
0183]如果{A_0；B_0 ；C_0} = 110 并且 B_D >= A_D
0184]D = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;A_D}
0185]如果{A_0；B_0 ；C_0} = 110 并且 B_D < A_D
0186]D = {A_0 ；B_0 ；C_0 ;B_D}
TT7T
0187]a = A-Bx cos(—) -Cx cos(—)J3 = Bx sin(j)-Cx sin(j)R = ^a2+ p2圖18是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的安裝有四個磁感應(yīng)元件的位置檢測裝置方案 的分解示意圖。位置檢測裝置包括感應(yīng)元件724、電路板725、導(dǎo)磁環(huán)726、不銹鋼罩727、磁 鋼環(huán)729及外殼(未圖示)等部分，密封裝置728，電機(jī)尾軸730。其各部分組件的安裝方 式與兩個磁感應(yīng)元件的方案的相似，故在此不再重復(fù)。本方案的特征之處在于，位置檢測裝 置有四個磁感應(yīng)元件，導(dǎo)磁環(huán)也由四部分組成，每兩個不完整的磁環(huán)形成狹縫，總共形成四個狹縫，用于同四個磁感應(yīng)元件配合使用。圖19是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的安裝有四個磁感應(yīng)元件的位置檢測裝置方案 的信號處理裝置的框圖。方案的信號處理裝置與兩個磁感應(yīng)元件的方案中的相似，不同之 處在于，增加了差動放大模塊，通過該差動放大模塊抑制溫度和零點漂移，以此來提高數(shù)據(jù) 精度，最終輸出給合成器的信號仍為兩個，處理過程及方法與兩個傳感器的方案的相同，在 此不再重復(fù)。圖20是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的安裝有六個磁感應(yīng)元件的位置檢測裝置方案 的分解示意圖。位置檢測裝置包括感應(yīng)元件731、電路板732、導(dǎo)磁環(huán)733、不銹鋼罩734、磁 鋼環(huán)736及外殼(未圖示)等部分，735是密封裝置，737是電機(jī)尾軸。其各部分組件的安 裝方式與兩個磁感應(yīng)元件的方案的相似，故在此不再重復(fù)。本方案的特征之處在于，位置檢 測裝置有六個磁感應(yīng)元件，導(dǎo)磁環(huán)也由六部分組成，每兩個不完整的磁環(huán)形成狹縫，總共形 成六個狹縫，用于同六個磁感應(yīng)元件配合使用。圖21是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的安裝有六個磁感應(yīng)元件的位置檢測裝置方案 的信號處理裝置的框圖。方案的信號處理裝置與三個磁感應(yīng)元件的方案中的相似，不同之 處在于，增加了差動放大模塊，通過該差動放大模塊抑制溫度和零點漂移，以此來提高數(shù)據(jù) 精度，最終輸出給合成器的信號仍為三個，處理過程及方法與三個傳感器的方案的相同，在 此不再重復(fù)。圖22k-圖22D以由1/4弧段和3/4弧段構(gòu)成的導(dǎo)磁環(huán)為例，圖示了本發(fā)明的導(dǎo)磁 環(huán)的倒角設(shè)計。如圖22A到圖22D所示，導(dǎo)磁環(huán)由兩段或多段同半徑、同圓心的弧段構(gòu)成，圖 22A所示的導(dǎo)磁環(huán)沒有設(shè)計倒角，圖22B到圖22D所示的弧段端部設(shè)有倒角，所述倒角為沿 軸向(圖22B)或徑向(圖22C)或同時沿軸向、徑向(圖22D)切削而形成的倒角，151、153 表示軸向切面，152、154表示徑向切面。相鄰兩弧段間留有縫隙，磁感應(yīng)元件置于該縫隙內(nèi)， 當(dāng)磁鋼環(huán)與導(dǎo)磁環(huán)發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，所述磁感應(yīng)元件將感測到的磁信號轉(zhuǎn)換為電壓信
號，并將該電壓信號傳輸給相應(yīng)的控制器。根據(jù)磁密公式5 = $可以知道，當(dāng) 一定時候，
可以通過減少S，增加B。因為永磁體產(chǎn)生的磁通是一定的，在導(dǎo)磁環(huán)中S較大，所以B比較 小，因此可以減少因為磁場交變而導(dǎo)致的發(fā)熱。而通過減少導(dǎo)磁環(huán)端部面積能夠增大端部 的磁場強(qiáng)度，使得磁感應(yīng)元件的輸出信號增強(qiáng)。這樣的信號拾取結(jié)構(gòu)制造工藝簡單，拾取的 信號噪聲小，生產(chǎn)成本低，可靠性高，而且尺寸小。雖然以兩個弧段的方案為例描述了導(dǎo)磁 環(huán)的倒角設(shè)計，然而本發(fā)明不限于此，導(dǎo)磁環(huán)為三弧段、四弧段、六弧段的方案都可以采用 類似的倒角設(shè)計，在此不再詳細(xì)描述。圖23是第一實施例的位置檢測裝置的信號處理方法的流程圖。如圖23所示，根 據(jù)本實施例的位置檢測裝置的信號處理方法包括以下步驟S100，對位置檢測裝置發(fā)送來的多個電壓信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；S101，對位置檢測裝 置發(fā)送來的經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的多個電壓信號進(jìn)行處理得到基準(zhǔn)信號D ;S102，根據(jù)該基準(zhǔn)信號 D，在角度存儲表中選擇與其相對的角度作為偏移角度0。優(yōu)選地，所述方法還包括在步驟S101中，對經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的多個電壓信號進(jìn)行處 理時，得到基準(zhǔn)信號D的同時得到信號R ；步驟S103，根據(jù)得到的基準(zhǔn)信號禮和R進(jìn)行運(yùn)算， 得到信號K ；在對位置檢測裝置發(fā)送來的經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的多個電壓信號進(jìn)行處理之前，將所述多個電壓信號分別與信號K相乘，從而實現(xiàn)對電壓信號的溫度補(bǔ)償。以上以采用導(dǎo)磁環(huán)的方案為例描述了本發(fā)明的位置檢測裝置的安裝方案，而本發(fā) 明還可以采用表貼的方式安裝磁感應(yīng)元件。由于除了磁感應(yīng)元件的安裝方式之外的其余部 分的安裝方式與上述實施例中的類似，故在此不再贅述。第二實施例在第二實施例中，磁鋼環(huán)、導(dǎo)磁環(huán)各為兩個，磁感應(yīng)元件也相應(yīng)地有兩列，這些是 位置檢測裝置的關(guān)鍵部件，除此之外的其它部件的安裝與結(jié)構(gòu)與第一實施例中的相似，在 此不再贅述。圖24是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的位置檢測裝置方案的關(guān)鍵部件的分解立體 圖。圖25是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的位置檢測裝置方案的安裝示意圖。本實施例的位 置檢測裝置包括轉(zhuǎn)子和將轉(zhuǎn)子套在內(nèi)部的定子，轉(zhuǎn)子包括第一磁鋼環(huán)201a和第二磁鋼環(huán) 201b以及第一導(dǎo)磁環(huán)205a和第二導(dǎo)磁環(huán)205b，第一磁鋼環(huán)201a和第二磁鋼環(huán)201b分別 固定在電機(jī)軸200上，其中定子為支架203。第一導(dǎo)磁環(huán)205a和第二導(dǎo)磁環(huán)205b分別由多 個同圓心、同半徑的弧段構(gòu)成，相鄰兩個弧段之間留有空隙，對應(yīng)于兩個磁鋼環(huán)的磁感應(yīng)元 件204分別設(shè)在該空隙內(nèi)。磁感應(yīng)元件設(shè)置在不銹鋼罩的外壁上，不銹鋼罩外部通過密封 裝置與外殼密封并固定，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，所述磁感應(yīng)元件將感測到的磁信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡?壓信號，并將該電壓信號輸出給一信號處理裝置。第一磁鋼環(huán)201a均勻的磁化為g(g的取值等于第二磁鋼環(huán)中的磁極總數(shù))對極 (N極和S極交替排列)，當(dāng)?shù)诙配摥h(huán)中的磁極總數(shù)為6時，第一磁鋼環(huán)201a的極對數(shù)為 6對。以第一磁鋼環(huán)201a的中心為圓心的同一圓周上，設(shè)置有m個磁感應(yīng)元件，如2個，如 圖26所示，二個磁感應(yīng)元件Hi、H2之間的夾角為90° /6。第一磁鋼環(huán)均勻地磁化為6對極 時磁感應(yīng)元件的布置如圖27所示。當(dāng)轉(zhuǎn)子相對于定子發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，所述磁感應(yīng)元 件將感測到的磁信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?，并將該電壓信號輸出給一信號處理裝置。定義第一磁鋼環(huán)中相鄰一對“N-S”為一個信號周期，因此，任一“N-S”對應(yīng)的機(jī)械 角度為360° /g(g為“N-S”個數(shù))，假定轉(zhuǎn)子在t時刻旋轉(zhuǎn)角度e位于第nth信號周期內(nèi)， 則此時刻角位移e可認(rèn)為由兩部分構(gòu)成1.在第nth信號周期內(nèi)的相對偏移量，磁感應(yīng)元 件氏和H2感應(yīng)第一磁鋼環(huán)的磁場來確定在此“N-S”信號周期內(nèi)的偏移量0 ！(值大于0小 于360° /g) ；2.第rith信號周期首位置的絕對偏移量92，用傳感器氏，114，...扎感應(yīng)磁環(huán) 2的磁場來確定此時轉(zhuǎn)子究竟是處于哪一個“N-S”來得到e2。對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)201b，以第二磁鋼環(huán)201b的中心為圓心的同一圓周上設(shè)有n(n =1，2…n)個均勻分布的磁感應(yīng)元件，第二磁鋼環(huán)的磁極磁化順序使得n個磁感應(yīng)原件輸 出呈格雷碼形式。磁極的極性為格雷碼的首位為“0”對應(yīng)于“N/S”極，首位為“ 1，，對應(yīng)于 “S/N”極。例如，當(dāng)n為3時，得到如圖28所示的編碼，得到如圖29所示的第二磁鋼環(huán)的充 磁順序，如圖30所示，三個磁感應(yīng)元件均布周圍進(jìn)行讀數(shù)。本發(fā)明還提供了一種基于該位置檢測裝置及其原理的信號處理裝置，其包括A/D 轉(zhuǎn)換模塊、相對偏移量9工計算模塊、絕對偏移量92計算模塊和存儲模塊。其信號處理流 程如圖31-圖34所示，對傳感器本體中第一磁鋼環(huán)和第二磁鋼環(huán)發(fā)送來的電壓信號進(jìn)行A/ D轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；由相對偏移量e:計算模塊對位置檢測裝置發(fā)送來的 對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)的第一電壓信號進(jìn)行角度e工求解，計算對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)的信號在所處信號周期內(nèi)的相對偏移量e1;由絕對偏移量e2計算模塊對位置檢測裝置發(fā)送來的對應(yīng) 于第二磁鋼環(huán)的第一電壓信號進(jìn)行角度e2求解，來確定第一電壓信號所處的信號周期首 位置的絕對偏移量e2;通過角度合成及輸出模塊，如加法器用于將上述相對偏移量 絕對偏移量9 2相加，合成所述第一電壓信號所代表的在該時刻的旋轉(zhuǎn)角度e。對于圖32， 為在圖31的基礎(chǔ)上增加的信號放大模塊，具體如放大器，用于在A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn) 換之前，對來自于傳感器本體的電壓信號進(jìn)行放大。圖33是包括溫度補(bǔ)償?shù)男盘柼幚砹鞒?圖，在進(jìn)行角度9工求解之前，還包括溫度補(bǔ)償?shù)倪^程；圖34為基于圖33的溫度補(bǔ)償?shù)木?體過程，即進(jìn)行溫度補(bǔ)償時，要先進(jìn)行系數(shù)矯正，而后再將A/D轉(zhuǎn)換器輸出的信號與系數(shù)矯 正的輸出通過乘法器進(jìn)行相乘的具體方式來進(jìn)行溫度補(bǔ)償。當(dāng)然，溫度補(bǔ)償?shù)木唧w方式還 有很多種，在些就不一一介紹。相對偏移量e i計算模塊包括信號合成單元、第一角度獲取單元和溫度補(bǔ)償單元， 信號合成單元對不同位置檢測裝置發(fā)送來的經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的電壓信號進(jìn)行處理，得到一基 準(zhǔn)信號D ；所述第一角度獲取單元根據(jù)該基準(zhǔn)信號D，在第一標(biāo)準(zhǔn)角度表中選擇一與其相對 的角度作為偏移角度e ??；其中，在得到基準(zhǔn)信號D之前，先對輸入給信號合成單元的信號 由溫度補(bǔ)償單元進(jìn)行溫度補(bǔ)償，再將溫度補(bǔ)償后的信號進(jìn)行處理得到信號D。這里所述的處 理將在后面詳細(xì)說明。絕對偏移量e 2計算模塊包括第二合成器和所述第二角度獲取單元， 用于對對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)的位置檢測裝置發(fā)送來的第二電壓信號進(jìn)行合成，得到軸轉(zhuǎn)過信 號周期數(shù)，從而確定第一電壓信號所處的信號周期首位置的絕對偏移量e 2，具體實現(xiàn)方式 是所述第二合成器對對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)的位置檢測裝置發(fā)送來的第二電壓信號進(jìn)行合成， 得到一信號E ；所述第二角度獲取單元根據(jù)該信號E在第二標(biāo)準(zhǔn)角度表中選擇一與其相對 的角度作為第一電壓信號所處的信號周期首位置的絕對偏移量e 2。圖35是本實施例的位置檢測裝置的一個信號處理裝置的框圖。本示例中，第一磁 鋼環(huán)設(shè)有兩個磁感應(yīng)元件，傳感器1_1和1_2的輸出信號接放大器2_1、2_2進(jìn)行放大，然后 接A/D轉(zhuǎn)換器3_1、3_2，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后得到輸出信號接乘法器4、5，系數(shù)矯正器10輸出信號 接乘法器4、5的輸入端，乘法器4、5的輸出信號A、B接合成器6的輸入端，第一合成器6對 信號A、B進(jìn)行處理，得到信號D、R，根據(jù)信號D從存儲器8中存儲的標(biāo)準(zhǔn)角度表中選擇一與 其相對的角度作為偏移角度、。其中，第五合成器6的輸出信號R輸送給系數(shù)矯正器10， 系數(shù)矯正器10根據(jù)信號R和從存儲器9中查表得到信號禮得到信號K，該信號K作為乘法 器4、5的另一輸入端，與從放大器2_1、2_2輸出的信號CI、C2分雖相乘得到信號A、B作為 第一合成器6的輸入。傳感器1_3、1_4、. . . l_n的輸出信號分別接放大器2_3、2_4、. . . 2_n進(jìn)行放大，然 后接A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換后通過第二合成器7進(jìn)行合成，得到一信號E ；根據(jù)該信號E 在存儲器11中的第二標(biāo)準(zhǔn)角度表中選擇一與其相對的角度作為第一電壓信號所處的信號 周期首位置的絕對偏移量92，9工和e2通過加法器12得到測量的絕對角位移輸出e。第二合成器7的功能是，通過對傳感器H3、H4、. . . Hn的信號進(jìn)行合成，得到此時刻 轉(zhuǎn)子處于哪一個“N-S”信號周期內(nèi)。第二合成器7的處理是當(dāng)數(shù)據(jù)X為有符號數(shù)時，數(shù)據(jù) X的第0位(二進(jìn)制左起第1位)為符號位，X_0 = 1表示數(shù)據(jù)X為負(fù)，X_0 = 0表示數(shù)據(jù) X為正。也即當(dāng)感應(yīng)的磁場為N時，輸出為X_0 = 0，否則為X_0 = 1。則對于本實施例，E= {C3_0 ；C4_0 ；Cn_0}。
其中，第一合成器6對信號的處理是比較兩個信號的數(shù)值的大小，數(shù)值小的用于 輸出的信號D，信號D的結(jié)構(gòu)為{第一個信號的符合位，第二個信號的符合位，較小數(shù)值的信 號的數(shù)值位}。具體如下這里約定(后文各合成器均使用該約定)，當(dāng)數(shù)據(jù)X為有符號數(shù)時，數(shù)據(jù)X的第0 位(二進(jìn)制左起第1位)為符號位，x_0 = 1表示數(shù)據(jù)X為負(fù)，X_0 = 0表示數(shù)據(jù)X為正。 X_D表示數(shù)據(jù)X的數(shù)值位(數(shù)據(jù)的絕對值)，即去除符號位剩下的數(shù)據(jù)位。如果 A_D>=B_DD = {A_0 ;B_0 ;B_D}R二 y/A2+B2 ；否則D = {A_0 ;B_0 ;A_D}R= ylA2+B2 ；信號K 一般是通過將信號禮和R進(jìn)行除法運(yùn)算得到。對于第一、二標(biāo)準(zhǔn)角度表，在存儲器中存儲了兩個表，每個表對應(yīng)于一系列的碼， 每一個碼對應(yīng)于一個角度。該表是通過標(biāo)定得到的，標(biāo)定方法是，利用本施例的檢測裝置和 一高精度位置傳感器，將本施例中的磁感應(yīng)元件輸出的信號和該高精度位置傳感器輸出的 角度進(jìn)行一一對應(yīng)，以此建立出一磁感應(yīng)元件輸出的信號與角度之間的關(guān)系表。也就是，對 應(yīng)于信號D存儲了一個第一標(biāo)準(zhǔn)角度表，每一個信號D代表一個相對偏移量0lt)對應(yīng)于信 號E，存儲了一個第二標(biāo)準(zhǔn)角度表，每一個信號E代表一個絕對偏移量e 2。本發(fā)明不限于上述示例，第一磁鋼環(huán)還可以設(shè)有三個、四個、六個磁感應(yīng)元件，相 應(yīng)的導(dǎo)磁環(huán)和信號處理電路也要做相應(yīng)變化，然而其變化與第一實施例中所述的類似，故 在此不再贅述。當(dāng)設(shè)有導(dǎo)磁環(huán)時，導(dǎo)磁環(huán)的弧段端部設(shè)有倒角，為沿軸向或徑向或同時沿軸向、徑 向切削而形成的倒角。作為替代，磁感應(yīng)元件可以直接表貼在不銹鋼罩的外表面上，即不設(shè)有導(dǎo)磁環(huán)，如 圖36所示。其它部件以及其信號處理裝置與有導(dǎo)磁環(huán)的類似，在此不再贅述。第三實施例第三實施例中，各個部件的個數(shù)及其安裝方案與第二實施例中的類似，所不同的 是磁鋼環(huán)的充磁方式及磁感應(yīng)元件的布置位置。圖37是根據(jù)第三實施例的位置檢測裝置的分解立體圖。對應(yīng)于磁鋼環(huán)302、磁鋼 環(huán)303分別設(shè)有兩列磁感應(yīng)元件308和309。為了說明方便，這里將第一列磁感應(yīng)元件即對 應(yīng)磁鋼環(huán)302和導(dǎo)磁環(huán)304的多個磁感應(yīng)元件都用磁感應(yīng)元件308表示，而將第二列磁感 應(yīng)元件即對應(yīng)磁鋼環(huán)303和導(dǎo)磁環(huán)305的多個磁感應(yīng)元件都用磁感應(yīng)元件309表示。為了 說明方便，這里將磁鋼環(huán)302定義為第一磁鋼環(huán)，將磁鋼環(huán)303定義為第二磁鋼環(huán)，將導(dǎo)磁 環(huán)304限定為對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)302，將導(dǎo)磁環(huán)305限定為對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)305，然而本 發(fā)明不限于上述的限定。第一磁鋼環(huán)302被均勻地磁化為2n(n = 0，1,2-n)對磁極，并且相鄰兩極的極性 相反，第二磁鋼環(huán)的磁極總數(shù)為2n，其磁序按照磁序算法確定；在軸301上，對應(yīng)于第一磁 鋼環(huán)302，以第一磁鋼環(huán)302的中心為圓心的同一圓周上設(shè)有m(m為2或3的整數(shù)倍)個呈
20一定角度分布的磁感應(yīng)元件308 ；對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)303，以第二磁鋼環(huán)303的中心為圓心 的同一圓周上設(shè)有n(n = 0，1，2…n)個呈360° /2n角度分布的磁感應(yīng)元件309。第二磁 鋼環(huán)303的磁極總數(shù)與以n為位數(shù)排成的、相鄰兩位只有一位不同的格雷碼的個數(shù)相同，磁 極的極性為格雷碼的首位為“0”對應(yīng)于“N”極，首位為“ 1，，對應(yīng)于“S”極。第二磁鋼環(huán)的 磁極總對數(shù)與第一磁鋼環(huán)的磁極總數(shù)相等，并且相鄰兩極的極性相反。圖38是磁鋼環(huán)303的磁序算法流程圖。如圖38所示，以三個磁感應(yīng)元件的情況 為例，首先進(jìn)行初始化a[3] =“0，0，0”；然后將當(dāng)前編碼入編碼集，即編碼集中有“0，0， 0” ；接著檢驗入編碼集的集合元素是否達(dá)到2n，如果是則程序結(jié)束，反之將當(dāng)前編碼左移一 位，后面補(bǔ)0 ；然后檢驗當(dāng)前編碼是否已入編碼集，如果未入編碼集則將當(dāng)前編碼入編碼集 繼續(xù)進(jìn)行上述步驟，如果已入編碼集則將當(dāng)前碼末位去0補(bǔ)1 ；接著檢驗當(dāng)前編碼是否已入 編碼集，如果未入編碼集則將當(dāng)前編碼入編碼集繼續(xù)進(jìn)行上述步驟，如果已入編碼集則檢 驗當(dāng)前碼是否為“0……0”，是則結(jié)束，否則將當(dāng)前編碼的直接前去碼末位去0補(bǔ)1 ；接著檢 驗當(dāng)前編碼是否已入編碼集，如果未入編碼集則將當(dāng)前編碼入編碼集繼續(xù)進(jìn)行上述步驟， 如果已入編碼集則檢驗當(dāng)前碼是否為“0……0”，然后繼續(xù)進(jìn)行下面的程序。其中0磁化為 “N”，1磁化為“S”。這樣得到了圖39所示的磁鋼環(huán)303充磁結(jié)構(gòu)圖以及H3、H4和H5的排布 順序。本實施例中，對應(yīng)于所述的第二磁鋼環(huán)的相鄰兩個磁感應(yīng)元件之間的夾角為 360° /2n。關(guān)于對應(yīng)于所述的第一磁鋼環(huán)相鄰兩個磁感應(yīng)元件之間的夾角，當(dāng)m為2或4 時，每相鄰兩個磁感應(yīng)元件之間的夾角為90° /2n，當(dāng)m為3時，每相鄰兩個磁感應(yīng)元件之 間的夾角為120°為6時，每相鄰兩個磁感應(yīng)元件之間的夾角為60° /2n。圖40是根據(jù)第三實施例的位置檢測裝置的信號處理裝置的框圖。由于其信號處 理方式與第二實施例的類似，故在此不再贅述。第一磁鋼環(huán)可以設(shè)有兩個、三個、四個、六個磁感應(yīng)元件，相應(yīng)的導(dǎo)磁環(huán)和信號處 理電路也要做相應(yīng)變化，然而其變化與第一實施例中所述的類似，故在此不再贅述。當(dāng)設(shè)有導(dǎo)磁環(huán)時，導(dǎo)磁環(huán)的弧段端部設(shè)有倒角，為沿軸向或徑向或同時沿軸向、徑 向切削而形成的倒角。作為替代，磁感應(yīng)元件可以直接表貼在不銹鋼罩的外表面上，即不設(shè)有導(dǎo)磁環(huán)，其 它部件以及其信號處理裝置與有導(dǎo)磁環(huán)的類似，在此不再贅述。本實施例的位置檢測裝置的信號處理方法與第二實施例中的類似，故在此省略對 其重復(fù)描述。圖41為本發(fā)明的一種密封裝置的整體剖面示意圖。如圖41所示，本實施例提供 一種密封裝置901，該密封裝置901包括密封裝置本體和穿設(shè)在其中的導(dǎo)線910。該密封裝 置本體由密封連接法蘭911、密封殼體912和不銹鋼罩913組成。密封連接法蘭911與密 封殼體912相連，而不銹鋼罩913穿設(shè)在兩者之間。本實施例中為了滿足潛油伺服電機(jī)的 需要，不銹鋼罩913的材質(zhì)為不銹鋼，而選定的材質(zhì)。應(yīng)理解地是，在特定的使用場合下，為 保證結(jié)構(gòu)不變，可以根據(jù)實際情況來選擇不銹鋼罩913的材質(zhì)。密封殼體912是整個密封 裝置901的支承件。在密封殼體912內(nèi)設(shè)有第一絕緣擋板914。第一絕緣擋板914、不銹鋼 罩913外壁和密封殼體912內(nèi)壁圍設(shè)成密封空間。在第一絕緣擋板914和密封殼體912上 分別開設(shè)有出線口 915，導(dǎo)線910從密封連接法蘭911穿入該密封裝置本體的密封空間中，在密封空間中纏繞，然后從出線口 915穿出。密封殼體912在其出線口 915端與不銹鋼罩 913螺紋連接，并涂有螺紋密封膠，從而使密封殼體912與不銹鋼罩913之間密封。密封空 間中充滿密封填充物916，例如環(huán)氧膠。當(dāng)然，根據(jù)實際需要也可以采用耐高溫、粘性好的粘 接膠，同樣可以達(dá)到良好的密封效果。此外，在由第一絕緣擋板914、不銹鋼罩913和密封殼體912圍成的密封空間中，還 可以設(shè)有第二絕緣擋板917。在第二絕緣擋板917上也開設(shè)有出線口(圖未示)，以便導(dǎo)線 910穿出。密封空間內(nèi)還設(shè)有第二絕緣擋板，其上開設(shè)有出線口 ；所述的第二絕緣擋板的設(shè) 置數(shù)量為一個以上，將密封空間分割為多級密封空間。圖42為本發(fā)明的另一種密封裝置的剖視圖。如圖42所示，第一絕緣板957和密 封塊956之間還可以設(shè)有第二絕緣板960，絕緣板可以采用高強(qiáng)度絕緣板，并且其上開設(shè)有 用于通過銅棒的孔，第二絕緣板960與密封塊956圍設(shè)的密封空間內(nèi)穿設(shè)第二銅棒961 ；第 一銅棒954從密封殼體952的通孔穿入該密封裝置本體的密封空間中，從第一絕緣板957 穿出，并穿過第二絕緣板960與第二銅棒961首尾相接；第二銅棒961從密封塊956的通孔 穿出。此外，在第一絕緣板957和第二絕緣板960之間可以設(shè)有支承板962，支承板962 上開設(shè)有通孔。應(yīng)注意的是，支承板962上開設(shè)的通孔的內(nèi)徑大于第一銅棒954或第二銅 棒961的外徑，以防止支承板962與第一銅棒954或第二銅棒961之間導(dǎo)通。此外，密封殼 體952的內(nèi)腔上設(shè)有凸臺965，可以將支承板962固設(shè)在凸臺965上。圖43為密封裝置中第一銅棒的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖43所示，第一銅棒954為階梯 狀，即采用中間粗，兩頭細(xì)的階梯軸形式，設(shè)置在其中部的臺階柱963外徑大于兩端的銅棒 外徑，該臺階柱963的下臺階面與第一絕緣板957抵頂接觸。通過這個臺階來防止第一銅 棒954因承受壓力過大而壓穿，同時將壓力傳遞給第一絕緣板957，使得壓力均勻，再通過 第一絕緣板957將壓力傳遞到密封殼體952的底端。此外，第一銅棒954的末端均設(shè)有連 接插頭955。圖44為密封裝置中第二銅棒的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖44所示，第二銅棒961也為階 梯狀，即階梯軸形式。其底端為粗臺階柱964，柱體外徑大于另一端的外徑，該臺階柱964的 下臺階面與第二絕緣板960抵頂接觸。由于第二銅棒961的下端較粗且與第二絕緣板960 接觸，因此將第二銅棒961受到的壓力均勻分配給第二絕緣板960后，再傳遞給下面的支承 板962，最后傳遞到密封殼體952上。銅棒采用階梯軸形式，能避免導(dǎo)線在灌封的環(huán)氧樹脂 層中因壓力過大而直接被壓出密封裝置導(dǎo)致密封失效。此外，在較粗的臺階柱964上設(shè)有 螺紋孔，用于與第一銅棒954連接，從而實現(xiàn)密封裝置內(nèi)第一銅棒954與第二銅棒961之間 導(dǎo)通。第二銅棒961的較小外徑的末端設(shè)有連接插頭955。作為替代，第一絕緣板和第二絕緣板之間還設(shè)有支承板，其上開設(shè)有通孔；所述的 密封殼體的內(nèi)腔上設(shè)有凸臺，支承板固設(shè)在凸臺上。第二絕緣板960和第二銅棒961的數(shù)量可以根據(jù)具體情況和需要而設(shè)置為多個， 從而將密封空間分割為多級密封空間。相鄰兩個第二絕緣板960之間可以設(shè)有支承板962， 支承板962上開設(shè)有通孔。圖45為密封裝置的安裝整體結(jié)構(gòu)示意圖。如圖45所示，密封裝置971介于潛油伺服電機(jī)972和控制箱973之間，并且與潛油伺服電機(jī)972和控制箱973相連接。具體來 說，密封裝置971的密封殼體952在第一銅棒954穿出的一端與控制箱973連接，例如可以 通過螺紋進(jìn)行連接。密封裝置971的密封連接法蘭951與潛油伺服電機(jī)972連接，例如可 以通過螺栓進(jìn)行連接。盡管以上各圖中以潛油編碼器為例進(jìn)行說明，然而潛油伺服拖動系統(tǒng)中的傳感器 本體還可以是旋轉(zhuǎn)變壓器或磁敏式電阻編碼器。圖46和圖47分別是旋轉(zhuǎn)變壓器和磁敏式 電阻編碼器的剖面圖。圖中的附圖標(biāo)記表示密封套91，密封件外壁92，隔板93，密封膠94， 接線柱95，旋轉(zhuǎn)變壓器定子96，電機(jī)尾軸97，旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)子98，旋轉(zhuǎn)變壓器電路板99，磁 敏元件90，磁鋼環(huán)88，編碼器電路板89。最后應(yīng)說明的是以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照 上述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依然可以對本發(fā) 明的技術(shù)方案進(jìn)行修改和等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本 發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
2權(quán)利要求
一種多節(jié)伺服潛油電機(jī)，主要包括電機(jī)本體，電機(jī)本體頭部的電機(jī)殼與頭部法蘭相連，電機(jī)軸的頭部凸伸于頭部法蘭之外，電機(jī)軸固定在頭部法蘭內(nèi)并通過所述的頭部法蘭與其他裝置相連，其特征在于，所述的電機(jī)本體內(nèi)包括有多節(jié)電機(jī)，每節(jié)電機(jī)的電機(jī)殼內(nèi)主要包括定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子為永磁鐵，定子鐵芯中設(shè)有繞組，相鄰的兩節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸通過聯(lián)軸器連接；相鄰的兩節(jié)電機(jī)的電機(jī)殼通過連接裝置連接；相鄰的兩節(jié)電機(jī)上設(shè)置的電機(jī)轉(zhuǎn)子的N極對應(yīng)在一條直線上，S極對應(yīng)在一條直線上；電機(jī)定子的U、V、W三相繞組分別對應(yīng)在一條直線上。
2.如權(quán)利要求1所述的多節(jié)伺服潛油電機(jī)，其特征在于，所述的多節(jié)伺服電機(jī)相鄰的 兩節(jié)電機(jī)之間還設(shè)有扶正軸承，對電機(jī)本體進(jìn)行支撐；所述的電機(jī)軸的尾部通過密封裝置與編碼器相連；所述的編碼器為旋轉(zhuǎn)變壓器或磁敏式電阻編碼器或位置檢測裝置。
3.如權(quán)利要求2所述的多節(jié)伺服潛油電機(jī)，其特征在于，所述的位置檢測裝置，其特征 在于，該位置檢測裝置主要包括傳感器本體、不銹鋼罩、密封裝置和外殼，傳感器本體包括 磁鋼環(huán)、導(dǎo)磁環(huán)和磁感應(yīng)元件；導(dǎo)磁環(huán)設(shè)置在不銹鋼罩的外壁上，由兩段或多段同半徑、同 圓心的弧段構(gòu)成，相鄰兩弧段留有縫隙；磁感應(yīng)元件置于該縫隙內(nèi)；磁鋼環(huán)設(shè)置在不銹鋼 罩的內(nèi)腔中，固定在電機(jī)轉(zhuǎn)軸上；不銹鋼罩外部通過密封裝置與外殼密封并固定；當(dāng)磁鋼 環(huán)與導(dǎo)磁環(huán)發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，所述磁感應(yīng)元件將感測到的磁信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并 將該電壓信號傳輸給相應(yīng)的信號處理裝置；所述的導(dǎo)磁環(huán)由兩段同半徑、同圓心的弧段構(gòu)成，分別為1/4弧段和3/4弧段，對應(yīng)的 磁感應(yīng)元件為2個；或者，所述的導(dǎo)磁環(huán)由三段同半徑的弧段構(gòu)成，分別為1/3弧段，對應(yīng)的 磁感應(yīng)元件為3個；或者，所述的導(dǎo)磁環(huán)由四段同半徑的弧段構(gòu)成，分別為1/4弧段，對應(yīng)的 磁感應(yīng)元件為4個；或者，所述的導(dǎo)磁環(huán)由六段同半徑的弧段構(gòu)成，分別為1/6弧段，對應(yīng)的 磁感應(yīng)元件為6個；所述的導(dǎo)磁環(huán)的弧段端部設(shè)有倒角；所述倒角為沿軸向或徑向或同時沿軸向、徑向切 削而形成的倒角；還包括骨架，用于固定所述導(dǎo)磁環(huán)；所述導(dǎo)磁環(huán)設(shè)置在骨架成型模具上，在所述骨架一 體成型時與骨架固定在一起；所述的磁感應(yīng)元件為霍爾感應(yīng)元件。
4.一種基于權(quán)利要求3所述的多節(jié)伺服潛油電機(jī)，其特征在于，所述的位置檢測裝置 的信號處理裝置，包括A/D轉(zhuǎn)換模塊，對位置檢測裝置中磁感應(yīng)元件發(fā)送來的電壓信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將模擬 信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；合成模塊，對位置檢測裝置發(fā)送來的經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的多個電壓信號進(jìn)行處理得到基準(zhǔn) 信號D;角度獲取模塊，根據(jù)該基準(zhǔn)信號D，在標(biāo)準(zhǔn)角度表中選擇與其相對的角度作為偏移角度 9 ；以及存儲模塊，用于存儲標(biāo)準(zhǔn)角度表和修正數(shù)據(jù)表；在A/D轉(zhuǎn)換模塊和合成模塊之間還包括溫度補(bǔ)償模塊，用于消除溫度對位置檢測裝置 發(fā)送來的電壓信號的影響；所述合成模塊的輸出信號還包括信號R ；所述溫度補(bǔ)償模塊包括系數(shù)矯正模塊和乘法器，所述系數(shù)矯正模塊對所述合成模塊的輸出的信號R和對應(yīng)該信 號的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的信號Ro進(jìn)行比較得到輸出信號K ；所述乘法器為多個，每一所述乘法器 將從位置檢測裝置發(fā)送來的、經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的一個電壓信號與所述系數(shù)矯正模塊的輸出信 號K相乘，將相乘后的結(jié)果輸出給合成模塊；如果位置檢測裝置發(fā)送來的一個電壓信號為2或3的倍數(shù)，則在所述溫度補(bǔ)償模塊之 前還包括差分模塊，對用于抑制溫度和零點漂移，并提高數(shù)據(jù)精度。
5.如權(quán)利要求2所述的多節(jié)伺服潛油電機(jī)，其特征在于，所述的位置檢測裝置，主要包 括傳感器本體、不銹鋼罩、密封裝置和外殼，傳感器本體包括轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括第一磁鋼環(huán)、第二磁鋼環(huán)， 其中，所述第一磁鋼環(huán)和第二磁鋼環(huán)分別固定在電機(jī)軸上，設(shè)置在不銹鋼罩的內(nèi)腔中， 對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)，以第二磁鋼環(huán)的中心為圓心的同一圓周上設(shè)有n(n = 1，2…n)個均勻 分布的磁感應(yīng)元件，所述第二磁鋼環(huán)的磁極磁化順序使得n個磁感應(yīng)元件輸出呈格雷碼格 式，相鄰兩個輸出只有一位變化；在不銹鋼罩上，對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)，以第一磁鋼環(huán)的中心為圓心的同一圓周上設(shè)有有 m(m為2或3的整數(shù)倍)個呈一定角度分布的磁感應(yīng)元件，所述第一磁鋼環(huán)的磁極總對數(shù)與 第二磁鋼環(huán)的磁極總數(shù)相等，并且相鄰兩極的極性相反；磁感應(yīng)元件設(shè)置在不銹鋼罩的外 壁上；不銹鋼罩外部通過密封裝置與外殼密封并固定；當(dāng)轉(zhuǎn)子相對于定子發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，所述磁感應(yīng)元件將感測到的磁信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡?壓信號，并將該電壓信號輸出給一信號處理裝置；關(guān)于對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)的相鄰兩個磁感應(yīng)元件之間的夾角，當(dāng)m為2或4時，該夾角為 90° /g;當(dāng)m為3時，該夾角為120° /g;當(dāng)m為6時，該夾角為60° /g，其中，g為第二磁 鋼環(huán)的磁極總數(shù)；所述磁感應(yīng)元件直接表貼在不銹鋼罩的外表面；還包括兩個導(dǎo)磁環(huán)，每一所述導(dǎo)磁環(huán)是由多個同圓心、同半徑的弧段構(gòu)成，相鄰兩弧段 留有空隙，對應(yīng)于兩個磁鋼環(huán)的磁感應(yīng)元件分別設(shè)在該空隙內(nèi)；所述的導(dǎo)磁環(huán)的弧段端部設(shè)有倒角，為沿軸向或徑向或同時沿軸向、徑向切削而形成 的倒角；所述的磁感應(yīng)元件為霍爾感應(yīng)元件；或者，所述的位置檢測裝置，主要包括傳感器本體、不銹鋼罩、密封裝置和外殼， 傳感器本體包括轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括第一磁鋼環(huán)、第二磁鋼環(huán)， 其中，所述第一磁鋼環(huán)和第二磁鋼環(huán)分別固定在轉(zhuǎn)軸上，所述第一磁鋼環(huán)被均勻地磁 化為N[N<= 2n(n = 0，1，2丨11)]對磁極，并且相鄰兩極的極性相反；所述第二磁鋼環(huán)的磁 極總數(shù)為N，其磁序按照特定磁序算法確定；在不銹鋼罩上，對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)，以第一磁鋼環(huán)的中心為圓心的同一圓周上設(shè)有m(m 為2或3的整數(shù)倍)個呈一定角度分布的磁感應(yīng)元件；對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)，以第二磁鋼環(huán)的 中心為圓心的同一圓周上設(shè)有n(n = 0，1，2丨11)個呈一定角度分布的磁感應(yīng)元件；磁感應(yīng) 元件設(shè)置在不銹鋼罩的外壁上；不銹鋼罩外部通過密封裝置與外殼密封并固定；當(dāng)轉(zhuǎn)子相對于定子發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，所述磁感應(yīng)元件將感測到的磁信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡?壓信號，并將該電壓信號輸出給一信號處理裝置；對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)的相鄰兩個磁感應(yīng)元件之間的夾角為360° /N ； 對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)相鄰兩個磁感應(yīng)元件之間的夾角，當(dāng)m為2或4時，每相鄰兩個磁感 應(yīng)元件之間的夾角為90° /N，當(dāng)m為3時，每相鄰兩個磁感應(yīng)元件之間的夾角為120° /N ； 當(dāng)m為6時，每相鄰兩個磁感應(yīng)元件之間的夾角為60° /N ； 所述磁感應(yīng)元件直接表貼在不銹鋼罩的外表面上；還包括兩個導(dǎo)磁環(huán)，每一所述導(dǎo)磁環(huán)是由多個同圓心、同半徑的弧段構(gòu)成，相鄰兩弧段 留有空隙，對應(yīng)于兩個磁鋼環(huán)的磁感應(yīng)元件分別設(shè)在該空隙內(nèi)；所述的導(dǎo)磁環(huán)的弧段端部設(shè)有倒角，為沿軸向或徑向或同時沿軸向、徑向切削而成的 倒角；所述的磁感應(yīng)元件為霍爾感應(yīng)元件。
6. 一種基于上述權(quán)利要求5所述的多節(jié)伺服潛油電機(jī)，其特征在于，所述的位置檢測 裝置的信號處理裝置，其特征在于，包括A/D轉(zhuǎn)換模塊，對位置檢測裝置發(fā)送來的電壓信號進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；相對偏移角度9工計算模塊，用于計算位置檢測裝置中對應(yīng)于第一磁鋼環(huán)的磁感應(yīng)元 件發(fā)送來的第一電壓信號在所處信號周期內(nèi)的相對偏移量e工；絕對偏移量9 2計算模塊，根據(jù)位置檢測裝置中對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)的磁感應(yīng)元件發(fā)送來的第二電壓信號，通過計算來確定第一電壓信號所處的信號周期首位置的絕對偏移量 02；角度合成及輸出模塊，用于將上述相對偏移量和絕對偏移量e2相加，合成所述第 一電壓信號所代表的在該時刻的旋轉(zhuǎn)角度e ； 存儲模塊，用于存儲數(shù)據(jù)；還包括信號放大模塊，用于在A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換之前，對來自于位置檢測裝 置的電壓信號進(jìn)行放大；所述相對偏移角度9工計算模塊包括第一合成單元和第一角度獲取單元，所述第一合 成單元對位置檢測裝置發(fā)送來的經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的多個電壓信號進(jìn)行處理，得到一基準(zhǔn)信號 D ；所述第一角度獲取單元根據(jù)該基準(zhǔn)信號D，在第一標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)角度表中選擇一與其相對的 角度作為偏移角度9 ！；所述相對偏移角度9工計算模塊還包括溫度補(bǔ)償單元，用于消除溫度對位置檢測裝置 發(fā)送來的電壓信號的影響；所述第一合成單元的輸出還包括信號R ；所述溫度補(bǔ)償單元包括系數(shù)矯正器和乘法器，所述系數(shù)矯正器對所述合成模塊的輸出 的信號R和對應(yīng)該信號的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的信號Ro進(jìn)行比較得到輸出信號K ；所述乘法器為多 個，每一所述乘法器將從位置檢測裝置發(fā)送來的、經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換的一個電壓信號與所述系 數(shù)矯正模塊的輸出信號K相乘，將相乘后的結(jié)果輸出給第一合成單元；所述絕對偏移量e 2計算模塊包括第二合成單元和第二角度獲取單元，所述第二合成 單元用于對對應(yīng)于第二磁鋼環(huán)的位置檢測裝置發(fā)送來的第二電壓信號進(jìn)行合成，得到一信號E ；所述第二角度獲取單元根據(jù)該信號E在第二標(biāo)準(zhǔn)角度表中選擇一與其相對的角度作 為第一電壓信號所處的信號周期首位置的絕對偏移量θ2。
7.如權(quán)利要求3或5任一項所述的多節(jié)伺服潛油電機(jī)，其特征在于，所述的密封裝置包 括密封裝置本體和穿設(shè)在其中的導(dǎo)線，所述的不銹鋼罩和密封連接法蘭、密封殼體組成密 封裝置本體，密封連接法蘭與密封殼體相連，不銹鋼罩穿設(shè)在兩者之間，密封殼體內(nèi)設(shè)有第 一絕緣擋板，第一絕緣擋板、不銹鋼罩和密封殼體圍設(shè)成密封空間；第一絕緣擋板和密封殼 體上分別開設(shè)有出線口，導(dǎo)線從密封連接法蘭穿入該密封裝置本體的密封空間中，從出線 口穿出；密封空間中充滿密封填充物；所述的密封空間內(nèi)還設(shè)有第二絕緣擋板，其上開設(shè)有出線口 ；所述的第二絕緣擋板的 設(shè)置數(shù)量為一個以上，將密封空間分割為多級密封空間。
8.如權(quán)利要求3或5任一項所述的多節(jié)伺服潛油電機(jī)，其特征在于，所述的密封裝置 包括密封裝置本體，該密封裝置本體由連接法蘭、密封殼體和所述的不銹鋼罩組成，連接法 蘭與密封殼體相連，不銹鋼罩穿設(shè)在兩者之間，密封殼體內(nèi)腔的兩端分別設(shè)有密封塊和第 一絕緣板，密封塊、第一絕緣板、不銹鋼罩和密封殼體圍設(shè)成密封空間，密封塊與連接法蘭 之間設(shè)有壓緊塊；密封塊、第一絕緣板和密封殼體上分別開設(shè)有通孔，第一銅棒從密封殼體 的通孔穿入該密封裝置本體的密封空間中，從第一絕緣板穿出；密封空間中充滿密封填充 物；所述的第一銅棒為階梯狀，設(shè)置在其中部的臺階柱外徑大于兩端的銅棒外徑，該臺階 柱的下臺階面與第一絕緣板抵頂接觸；所述的第一銅棒的末端設(shè)有連接插頭；所述的第一絕緣板和密封塊之間還設(shè)有第二絕緣板，第二絕緣板與密封塊圍設(shè)的密 封空間內(nèi)穿設(shè)第二銅棒；第一銅棒從密封殼體的通孔穿入該密封裝置本體的密封空間中， 從第一絕緣板穿出，并穿過第二絕緣板與第二銅棒首尾相接；第二銅棒從密封塊的通孔穿 出；所述的第一絕緣板和第二絕緣板之間還設(shè)有支承板，其上開設(shè)有通孔；所述的密封殼 體的內(nèi)腔上設(shè)有凸臺，支承板固設(shè)在凸臺上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多節(jié)伺服潛油電機(jī)，其特征在于，所述的第二絕緣板和第二 銅棒的設(shè)置數(shù)量為一個以上，將密封空間分割為多級密封空間；所述的第二銅棒為階梯狀，一端設(shè)置為臺階柱，柱體外徑大于另一端的第二銅棒外徑， 該臺階柱的下臺階面與第二絕緣板抵頂接觸；所述的第二銅棒的末端設(shè)有連接插頭。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多節(jié)伺服潛油電機(jī)，其特征在于，所述的連接裝置為螺紋法 蘭或法蘭或雙螺紋法蘭。
全文摘要
一種多節(jié)伺服潛油電機(jī)，主要包括電機(jī)本體，電機(jī)本體頭部的電機(jī)殼與頭部法蘭相連，電機(jī)軸的頭部凸伸于頭部法蘭之外，電機(jī)軸固定在頭部法蘭內(nèi)并通過所述的頭部法蘭與其他裝置相連，所述的電機(jī)本體內(nèi)包括有多節(jié)電機(jī)，每節(jié)電機(jī)的電機(jī)殼內(nèi)主要包括定子和轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子為永磁鐵，定子鐵芯中設(shè)有繞組，相鄰的兩節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸通過聯(lián)軸器連接；相鄰的兩節(jié)電機(jī)的電機(jī)殼通過連接裝置連接；相鄰的兩節(jié)電機(jī)上設(shè)置的電機(jī)轉(zhuǎn)子的N極對應(yīng)在一條直線上，S極對應(yīng)在一條直線上；電機(jī)定子的U、V、W三相繞組分別對應(yīng)在一條直線上。本發(fā)明的所接伺服潛油電機(jī)安裝結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，能夠提供更大的功率。
文檔編號H02K16/00GK101877521SQ20091013776
公開日2010年11月3日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者郝雙暉, 郝明暉 申請人:浙江關(guān)西電機(jī)有限公司