本发明属于电子设备，具体涉及无刷直流电动机位置传感器自动调校领域。
背景技术：
1、普通永磁无刷电机仅转子磁极旋转，其电枢是静止不动的。而基于作用力与反作用力原理的双轴对转稀土永磁无刷直流电机在电磁转矩的驱动下，使内、外两个转子同时向相反的方向旋转。在水下电动力对转推进系统中，双轴对转永磁无刷直流电机与对转螺旋桨配合使用，可显著提高水下航行器的推进效率，同时消除由单个螺旋桨转动带来的横滚。
2、位置传感器是双轴对转永磁无刷直流电机的重要组成部分，双轴对转永磁无刷直流电机各相绕组导通的顺序和时间取决于位置传感器输出的转子位置信息。位置传感器必须准确的测量转子磁极位置及电枢绕组位置，并将转子位置信号转换成控制电机驱动电路换相的电信号，其信号直接影响绕组的换相位置，也对电流、转矩和效率产生直接影响。
3、双轴永磁无刷直流电机位置传感器包括内轴位置传感器和外轴位置传感器。外轴位置传感器检测电机本体转子磁钢位置信息，内轴位置传感器检测电机本体绕组位置信息。位置传感器包括位置传感器定子和位置传感器转子。位置传感器的理论安装位置通过设计能够实现，但电机的绕组电感量会对换相角产生影响且磁极的安装也会产生偏差。绕组电感量的计算十分复杂，在工程实现时通常采用人工调整。通常外轴位置传感器采用固定安装方式，内轴位置传感器采用圆周方向动态安装位置。电机一般由多对磁极组成，因此机械角度的误差对电角度影响较大。
4、安装电角度精度直接影响电机的电子换相功能，也会对电机的转矩脉动和噪声带来影响，这就要求位置传感器安装要与三相绕组的反电动势有精确的对应关系。电子换相的时刻由位置信号和反电动势的时序关系决定，因此快速有效地确定位置传感器和绕组间的相序关系是实现无刷直流电机调速功能的关键。
5、双转式稀土永磁无刷直流电机总装完成后需要对位置传感器的安装进行调校。安装调校的依据是位置信号与反电动势的相位关系。但双转式直流无刷电机的位置信号和反电动势的相位关系检测一直是电机总装调试的难点。
6、目前，在电机调试过程中采用人工试凑的方法，即用示波器抓取内、外转子位置信号和反电动势信号，再测量反电动势的相位差，最后由人工计算电机内外转子的相对角度。该方法十分原始，需要多人协作、反复试验，不仅效率低下，而且测试工作带有一定的危险性，耗费大量的人力时间成本，不利于大批量生产。
技术实现思路
1、有鉴于此，为了克服上述问题，本发明提出了一种双转式无刷直流电动机换相相位自动调校方法及装置，通过对双转式三相无刷直流电动机位置传感器输出信号与绕组反电动势的关系进行分析，利用软件解算内、外转子的位置信号，得到电机内、外转子的相对角度，依据此相对角度得到位置信号与反电动势的对应关系，并通过图形化显示，得到被测电机的最佳换相位置。
2、进一步的，具体包括以下步骤，
3、步骤1：工装电机带动被测电机的内、外转子同步转动；
4、步骤2：获得被测电机内、外转子的电周期；
5、步骤3：计算内、外转子的运行时间t1和t2；
6、步骤4：计算内、外转子在运行时间内产生的电角度θ1和θ2；
7、步骤5：计算内、外转子相对于被测电动机静止部分的电角度θ＝θ1+θ2；
8、步骤6：计算电角度θ的下跳沿与被测电机u相反电动势过零点之间的相位角；
9、步骤7：通过调整转子位置传感器的安装位置改变相位角，直到相位角满足预设需求，此时内转子位置传感器与被测电机线圈的相对位置，及外转子位置传感器与被测电机磁钢的相对位置，即为被测电机的最佳换相位置。
10、进一步的，定时同步采样的采样率根据电机频率确定，并满足电角度分辨率在2～3度。
11、进一步的，步骤2具体包括：采用定时同步采样的方式，采集被测电机的三相反电动势u、v、w，通过位置传感器采集被测电动机的内、外转子的位置信号hu；分别以内、外转子位置信号hu的下降沿为零时刻，计算出内、外转子的位置信号hu两次相邻下降沿之间的时间，得到内、外转子的电周期t1和t2。
12、进一步的，步骤6具体包括，将所述电角度θ采用方波的形式显示，方波的下跳沿对应0度，计算θ的下跳沿与u相反电动势的过零点之间的相位角β。
13、一种双转式无刷直流电动机换相相位自动调校装置，包括运转平台、工装电机、联轴器、模拟负载箱以及测控柜；所述运转平台用于安装被测电机和工装电机，被测电机与工装电机通过联轴器连接，用于保证工装电机的内、外轴和被测电机的内、外转子同步转动，模拟负载箱用于提供模拟负载，所述测控柜用于实时采集被测电机内、外转子旋转的位置信号和电机电枢绕组输出的反电动势信号，并计算被测电机内、外转子的相对角度，以及显示相对角度与电枢绕组输出的反电动势的关系。
14、进一步的，所述测控柜包括模拟负载电路、信号调理及采集电路、主控电路及显示计算机；所述模拟负载电路用于取样被测电机三相反电动势相电压信号；信号调理及采集电路用于被测电机内、外转子位置信号及三相反电动势相电压信号的同步采样；主控电路用于根据信号调理及采集电路获取的数据，计算反电动势相位差和电机内外转子相对角度；显示计算机用于数据实时显示。
15、有益效果
16、1、本发明解决了双转式永磁直流无刷电机换相相位的精确测量问题，提高了测量准确性。
17、2、本发明为双转式永磁直流无刷电机位置传感器安装的准确性提供了依据，大大提高了电机生产的装配工作效率。
18、3、本发明采用方波的形式显示电角度，更加便于在显示屏幕上观察电角度与反向电动势过零点之间的关系，利于快速找出相位角结果。
19、4、本发明操作安全，有利于大批量生产。
1.一种双转式无刷直流电动机换相相位自动调校方法，其特征在于：通过软件解算内、外转子的位置信号，得到电机内、外转子的相对角度，依据此相对角度得到位置信号与反电动势的对应关系，并通过图形化显示，得到被测电机的最佳换相位置。
2.根据权利要求1所述的一种双转式无刷直流电动机换相相位自动调校方法，其特征在于：具体包括以下步骤，
3.根据权利要求2所述的一种双转式无刷直流电动机换相相位自动调校方法，其特征在于：定时同步采样的采样率根据电机频率确定，并满足电角度分辨率在2～3度。
4.根据权利要求3所述的一种双转式无刷直流电动机换相相位自动调校方法，其特征在于：步骤2具体包括：采用定时同步采样的方式，采集被测电机的三相反电动势u、v、w，通过位置传感器采集被测电动机的内、外转子的位置信号hu；分别以内、外转子位置信号hu的下降沿为零时刻，计算出内、外转子的位置信号hu两次相邻下降沿之间的时间，得到内、外转子的电周期t1和t2。
5.根据权利要求4所述的一种双转式无刷直流电动机换相相位自动调校方法，其特征在于：步骤6具体包括，将所述电角度θ采用方波的形式显示，方波的下跳沿对应0度，计算θ的下跳沿与u相反电动势的过零点之间的相位角β。
6.一种双转式无刷直流电动机换相相位自动调校装置，基于权1-5任意所述的调校方法，其特征在于：包括运转平台、工装电机、联轴器、模拟负载箱以及测控柜；所述运转平台用于安装被测电机和工装电机，被测电机与工装电机通过联轴器连接，用于保证工装电机的内、外轴和被测电机的内、外转子同步转动，模拟负载箱用于提供模拟负载，所述测控柜用于实时采集被测电机内、外转子旋转的位置信号和电机电枢绕组输出的反电动势信号，并计算被测电机内、外转子的相对角度，以及显示相对角度与电枢绕组输出的反电动势的关系。
7.根据权利要求6所述的一种双转式无刷直流电动机换相相位自动调校装置，其特征在于：所述测控柜包括模拟负载电路、信号调理及采集电路、主控电路及显示计算机；所述模拟负载电路用于取样被测电机三相反电动势相电压信号；信号调理及采集电路用于被测电机内、外转子位置信号及三相反电动势相电压信号的同步采样；主控电路用于根据信号调理及采集电路获取的数据，计算反电动势相位差和电机内外转子相对角度；显示计算机用于数据实时显示。
