CN101029836A

CN101029836A - 磁性编码器

Info

Publication number: CN101029836A
Application number: CNA2006100739358A
Authority: CN
Inventors: 桥本克博; 梁川敏; 浦崎雄三
Original assignee: Koyo Electronics Industries Co Ltd
Current assignee: Koyo Electronics Industries Co Ltd
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2026-03-02
Also published as: CN100485323C

Abstract

提供一种最大化盖的磁屏蔽面积、抑制外部磁场对霍尔元件相对的影响的磁性编码器。编码器主体部分(10)包括：安装具有霍尔元件的IC芯片(14)的基板(15)；壳体(13)，其自由转动地支撑主轴(11)，以便磁铁(12)与基板上的IC芯片相对；用于覆盖基板且在壳体中嵌入结合的盖(18)；由该盖和壳体夹持并且仅使电缆(20)的导线(20a)插入通过的导线引入部分(19)；在基板(15)的IC芯片的安装面的反面装配，并与通过导线引入部分引入的电缆的导线相连接的连接器(17)；在导线引入部分和电缆相互接触的状态下，保持覆盖两者的外周部分的热收缩管(40)。

Description

磁性编码器

技术领域

本发明涉及一种例如在多关节机器人的各关节的转动角的检测、车辆方向盘的位置的检测、无刷直流马达的控制中所使用的小型磁性编码器。

背景技术

传统的磁性编码器在马达主体的输出侧相反的端面上同轴安装。该磁性编码器在马达主轴的底端部分外周固定的圆盘状凸台上固定由磁性材料制成的圆盘状后轭(バツクヨ一ク)，在该后轭的表面上安装圆盘状的磁极，而且，在马达的轴方向上与磁极离开的位置上固定基板。在该基板上在与磁极相对的位置上固定有霍尔元件。另外，为了保护这些部件，在马达主体上固定有盖(例如参照特许文献1)。

特许文献1：特开平9-308171号公报(第3页、图1)

前述的传统磁性编码器通过在盖的侧面设置电缆引入部分，将电缆自身插入该引入部分内并且在基板上连接导线而构成，但是在将如此构成的磁性编码器放置在受到外部磁场(来自马达的磁噪除外)影响的环境中的场合下，盖安装引入部分的侧面的磁屏蔽面积由于该引入部分而变小，难以确保针对霍尔元件的完全屏蔽。

发明内容

本发明是为解决上述课题而作出的，目的在于提供一种能够尽量增加盖的磁屏蔽面积、抑制外部磁场对霍尔元件的影响的磁性编码器。

根据本发明的磁性编码器，其具有：在主轴的前端固定的磁铁；计算处理部分，其具有检测与该磁铁转动相伴随的磁场变化的霍尔元件，根据该霍尔元件的检测计算主轴的转动角，并且根据该转动角信息生成各种信号；将由该计算处理部分产生的各种信号分别向外输出的多个回路部分；为计算处理部分和多个回路部分供电的电源回路部分，主轴和磁铁、计算处理部分作为编码器主体部分，该编码器主体部分连接用于和控制器侧相连接的电缆，在电缆的中途设置具有多个回路部分和电源回路部分的转接部，编码器主体部分包括：安装有计算处理部分的基板；壳体，其自由转动地支撑主轴，以便磁铁与基板上的计算处理部分相对；与壳体嵌合以覆盖基板的盖；由盖和壳体夹持并且仅使电缆的导线插入通过的导线引入部分；安装在基板的计算处理部分安装面的反面、并与通过导线引入部分引入的电缆的导线相连接的连接器；在导线引入部分和电缆相互接触的状态下，覆盖两者的外周部地进行保持的保持部件。

通过本发明，由于仅使电缆的导线在盖和壳体夹持的导线引入部分中通过，该导线引入部分形状能够小型化，由此，能够尽量增加盖的导线引入部分的夹持面的面积(磁屏蔽面积)，能够抑制外部磁场从该夹持面对霍尔元件的影响。另外，由于在导线引入部分和连接器之间仅是具有柔软性的导线，所以对连接器不施加过大的应力。

另外，由于以主轴和磁铁、计算处理部分作为编码器主体部分，该编码器主体部分连接与控制器一侧相连接的电缆，电缆的中途设置具有多个回路部分和电源回路部分的转接部，所以编码器主体部分能够小型化。

附图说明

图1是示出根据本发明实施例的磁性编码器的一部分截面的外观视图。

图2是示出根据实施例的编码器主体部分的分解立体图。

附图标记说明

10编码器主体部分；11主轴；11a凹部；12磁铁；13壳体；13a凹部；13b密封轴承；14IC芯片；15基板；16阳型连接器；16a导向部分；17阴型连接器；18盖；18a切口部分；19导线引入部分；19a底部；19b槽；19c圆筒部分；19d孔；20电缆；30转接部；40热收缩管

具体实施方式

图1是示出根据本发明实施例的磁性编码器的一部分截面的外观视图，图2是示出根据实施例的编码器主体部分的分解立体图。

根据本实施例的磁性编码器包括编码器主体部分10；在编码器主体部分10上安装的电缆20；一端连接该电缆20并且由通过热熔工艺方法成形的树脂部件(未示出)覆盖的转接部30；与该转接部30的另一端相连接的电缆(未示出)。该电缆连接图中未示出的控制器。

编码器主体部分10包括：前端形成凹部11a的主轴11；在主轴11的凹部11a内嵌入的具有例如12kGs磁通密度的磁铁12；壳体13，其上部形成凹部13a，在内周部上沿圆周方向装配有密封轴承13b，并在凹部13a中自由旋转地支撑主轴11的前端部；在磁铁12的上部设置并且在下面安装有与磁铁12对置的IC芯片14(计算处理部分)的基板15；在基板15上面安装的例如阳型连接器16；与阳型连接器16可拆装连接的阴型连接器17，其与电缆20的多个导线20a相连接；与壳体13嵌合的磁性材料的盖18；由盖18和壳体13夹持的且由诸如防尘橡胶形成的导线引入部分19。通过该构造，编码器主体部分10的外形尺寸为15mm×15mm×22mm。

所述IC芯片14中心在主轴11的中心轴上，以该中心为轴在其圆周上以90度间隔布置有霍尔元件(未示出)，该霍尔元件检测伴随磁铁12的转动的磁场变化。该IC芯片14基于霍尔元件的检测计算主轴11的转动角度，而且，以PWM信号和数字信号(用于串行通信)的形式输出该绝对数据(转动角信息)，并且产生增量信号。这种增量信号包括A相·B相信号、无刷直流马达的通信信号(U相·V相·W相信号)等等，通过设定信号模式执行这些信号的切换。

基板14的上面安装的阳型连接器16在一端面配置有向前方凸出的多个连接销(未示出)，另外，为了从四周包围该连接销，设置从同一端面向前凸出的四角形导向部分16a。虽然图中未示出，但是在除盖18及壳体13的主轴凸出面之外的外面上施加树脂密封部件。从编码器主体部分10的盖18侧插入模具，通过使得液体密封材料流入到与模具的间隙来进行成形的热熔工艺方法而形成该密封材部件。

虽然图中未示出，转接部30包括基板；在该基板的电缆20的中心轴方向的表面彼此对置安装的第一和第二连接器；基板的电缆20的中心轴方向的背面彼此对置安装的第三和第四连接器；在基板上安装的电源回路部分、低通滤波器部分、通信接口部分、输出回路部分等。前述电源回路部分、低通滤波器部分、通信接口部分、输出回路部分等与IC芯片14一样是安装在基板上的周边回路，与该基板相分离。前述各个连接器例如由L型板内连接器组成，在基板的宽度方向(与电缆20的中心轴垂直的方向)布置的通孔(未示出)中分别插入多个端子，通过钎焊进行固定。

电源回路部分将来自控制器的电源5V作为恒定电压，并且是向供应编码器主体10的IC芯片14等供给的回路，低通滤波器部分将PWM信号转换为模拟信号。当从控制器接收转动角的数字数据请求时，通信接口部分将该意图通知IC芯片14，通过应答该通知，如果接收到来自IC芯片14的数字信号(绝对信号)，就传送到控制器(串行)。输出回路部分是将来自IC芯片14的增量信号输出到控制器的回路。

在前述盖18的一个侧面上形成如图2所示的切口部分18a，而且在壳体13上形成与盖18的切口部分18a的下部嵌合的凸起部分13c。例如图2所示，导线引入部分19包括底部19a、从该底部19a凸出形成的圆筒部分19c。在底部19a中设置了具有电缆20的多个导线20a能够通过的直径的孔(未示出)，在外周部分设置有盖18的切口部分18a和壳体13的凸起部分13c能够嵌入的槽19b。圆筒部分19c具有以在底部19a上设置的孔的中心轴作为中心的同直径的孔19d。此圆筒部分19的外径与电缆20的外径相同。

在底部19a设置的槽19b中嵌入盖18的切口部分18a，随后，通过使壳体13和盖18嵌合来夹持导线引入部分19。在该情况下，壳体13的凸出部分13c进入底部19a的下部的槽19b内。在盖18和壳体13之间夹持导线引入部分19之前，首先，电缆20在热收缩管40中通过，电缆20的多个导线20a在导线引入部分19的圆筒部分19c的孔19d和底部19a的孔内通过。并且，使导线引入部分19的圆筒部分19c的前端面与电缆20的除导线20a以外的外周部分的端面相接触，通过先前穿过电缆20的热收缩管40覆盖该部分，通过加热使该热收缩管收缩，对圆筒部分19c和电缆20进行紧固。通过该热收缩管40的收缩，能够保持导线引入部分19与电缆20的连接状态。

这样，由于导线引入部分19的圆筒部分19c的外径与电缆20的外径相同，与传统的使电缆20自身插入穿入部分相比，导线引入部分19能够小型化，由此，编码器主体部分10自身小型化，而且能够尽量增加盖18的导线引入部分19的夹持面的面积(磁屏蔽面积)，能够抑制外部磁场从该夹持面对霍尔元件的影响。另外，由于在导线引入部分19和连接器17之间仅是具有柔软性的导线20a，所以对阳型连接器和阴型连接器16、17不会施加过大的应力。

Claims

1、一种磁性编码器，其具有：在主轴的前端固定的磁铁；计算处理部分，其具有检测与该磁铁转动相伴随的磁场变化的霍尔元件，根据该霍尔元件的检测计算主轴的转动角，并且根据该转动角信息生成各种信号；将由该计算处理部分生成的各种信号分别向外输出的多个回路部分；为所述计算处理部分和多个回路部分供电的电源回路部分，

所述主轴和磁铁、计算处理部分作为编码器主体部分，该编码器主体部分连接用于和控制器侧相连接的电缆，在所述电缆的中途设置具有上述多个回路部分和电源回路部分的转接部，

所述编码器主体部分包括：

安装有所述计算处理部分的基板；

壳体，其自由转动地支撑所述主轴，以便所述磁铁与所述基板上的计算处理部分对置；

与所述壳体嵌合以覆盖所述基板的盖；

由该盖和所述壳体夹持并且仅使所述电缆的导线插入通过的导线引入部分；

安装在所述基板的计算处理部分安装面的反面，与通过所述导线引入部分引入的所述电缆的导线相连接的连接器；

在所述导线引入部分和电缆相互接触的状态下，覆盖两者的外周部分地进行保持的保持部件。

2、如权利要求1所述的磁性编码器，其特征在于，导线引入部分包括底部和圆筒部分，上述底部设置具有所述电缆的导线能够通过的直径的孔，并且在外周部分上形成所述盖和壳体的侧壁嵌入的槽，上述圆筒部分从该底部凸出形成并且具有以所述孔的中心轴为中心的相同直径的孔，所述圆筒部分的外径与所述电缆的外径相同。

3、如权利要求1或2所述的磁性编码器，其特征在于，所述保持部件由因热而收缩的热收缩管形成。