CN106225814A - 一种齿轮式磁多圈编码器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种齿轮式磁多圈编码器，属于多圈编码器。主体与壳体一固定连接，壳体二与壳体一固定连接，PCB板与主体固定连接，齿轮组与偏心轮固定连接并置于主体中，偏心轮磁阻接收器一、偏心轮磁阻接收器二分别与偏心轮外侧的主体固定连接、且二者距离旋转轴孔的距离相同，该偏心轮磁阻接收器一和偏心轮磁阻接收器二放置在旋转中心的径向方向、且与偏心轮在同一平面；齿轮组中每个齿轮齿顶处的主体上固定连接磁阻接收器组，磁阻接收器组中各磁阻接收器放置在旋转中心的径向方向、且与各自对应的齿轮在同一平面。优点是结构新颖，抗磁干扰性强，采用一体化密封结构，进而实现小型化，适用于微型系列电机以及小型机器人等领域。

Description

一种齿轮式磁多圈编码器
技术领域
本发明属于一种多圈编码器。
背景技术
目前，市场上的多圈编码器主要分光电式和磁式为两大类。
光电式编码器：其内部的光学系统对环境要求较高，容易受到油污的侵蚀。光栅盘为玻璃材质，容易受到外部震动、冲击等环境的影响，码盘出现破碎。并且需要做密封处理。
磁编码器：磁编码器采用切割磁场获取脉冲信号，其内部无光学系统，所有它对环境要求较低，不会受灰尘、油污等的影响。并且它的抗冲击、振动性更高。常见的磁编码器多为磁环式：在转子外侧固定一个磁环，感应器件在磁环的径向方向放置，并固定在定子上，磁环转动一周过程中，感应器件接收的磁通量的矢量方向和强度变化，通过电路处理输出正余弦信号。
由于磁环多采用永磁材料铸成，并通过录磁设备使其带有磁性。首先，由于永磁材料较脆，导致产品包装运输以及高速运转时，磁环容易损坏；其次，由于录磁精度较低，导致此类编码器的精度亦很低；磁环类编码器组装复杂；磁环类编码器的感应器件为线性传感器，其抗电磁干扰能力差；当需要用到多个磁环组合才能实现最终输出信号时，为了避免不同磁环存在相互干扰的问题，各磁环之间须增加屏蔽设计，进行此类产品无法实现小型化。
发明内容
本发明提供一种齿轮式磁多圈编码器，以解决目前磁多圈编码器存在的精度低、结构复杂、抗电磁干扰能力差、无法实现小型化的问题。
本发明采取的技术方案是：主体与壳体一固定连接，壳体二与壳体一固定连接，PCB板与主体固定连接，齿轮组与偏心轮固定连接并置于主体中，偏心轮磁阻接收器一、偏心轮磁阻接收器二分别与偏心轮外侧的主体固定连接、且二者距离旋转轴孔的距离相同，该偏心轮磁阻接收器一和偏心轮磁阻接收器二放置在旋转中心的径向方向、且与偏心轮在同一平面；齿轮组中每个齿轮齿顶处的主体上固定连接磁阻接收器组，磁阻接收器组中各磁阻接收器放置在旋转中心的径向方向、且与各自对应的齿轮在同一平面。
本发明所述齿轮组包括直径由大到小叠放固定连接的2~4个齿轮，且各齿轮齿数不同。
本发明所述齿轮组包括直径由大到小叠放固定连接的3个齿轮，分别是齿轮一、齿轮二、齿轮三。
本发明所述齿轮组中直径最小的齿轮与偏心轮固定连接、且其直径大于偏心轮直径。
本发明所述磁阻接收器组包括2~4个磁阻接收器。
本发明所述磁阻接收器组中各磁阻接收器、偏心轮磁阻接收器一和偏心轮磁阻接收器二之间的位置相互错开。
本发明所述磁阻接收器组包括3个磁阻接收器，分别是磁阻接收器一、磁阻接收器二、磁阻接收器三。
本发明所述齿轮组中各齿轮为铁磁性物质。
本发明所述偏心轮铁磁性物质。
本发明所述偏心轮还能采用凸轮或椭圆轮。
本发明的优点是结构新颖，抗磁干扰性强，与常规的此编码器相比，由于本发明中的磁阻传感器采用梯度接受方式，对固定方向的磁场不敏感，自带铁磁性保护外壳，它可以屏蔽掉外界的磁场、电场等对磁阻传感器的干扰。采用一体化密封结构，可以在各种环境下工作，对环境要求低，可应用于各种恶劣环境下，通过本体以及外壳将磁阻传感器、PCB板等电子器件密封起来，以确保其可以在水下、多粉尘、真空、高冲击振动等环境正常工作。结构小型化：通过降低齿轮的齿数和模数，可以有效的缩小产品的尺寸，进而实现小型化，适用于微型系列电机以及小型机器人等领域。结构坚固，定位精度高：产品中无易碎零部件，且接口尺寸可采用过渡配合。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明齿轮组的结构示意图，图中以三个齿轮为例；
图3是图1的A-A剖视图；
图4是图1的B-B剖视图；
图5是图1的C-C剖视图；
图6是图1的D-D剖视图。
具体实施方式
主体1与壳体一4固定连接，壳体二2与壳体一4固定连接，PCB板3与主体1固定连接，齿轮组5与偏心轮7固定连接并置于主体1中，偏心轮磁阻接收器一8、偏心轮磁阻接收器二9分别与偏心轮外侧的主体固定连接、且二者距离旋转轴孔的距离相同，该偏心轮磁阻接收器一和偏心轮磁阻接收器二放置在旋转中心的径向方向、且与偏心轮在同一平面；齿轮组5中每个齿轮齿顶处的主体上固定连接磁阻接收器组6，磁阻接收器组中各磁阻接收器放置在旋转中心的径向方向、且与各自对应的齿轮在同一平面；
所述齿轮组5包括直径由大到小叠放固定连接的2~4个齿轮，且各齿轮齿数不同；
所述齿轮组5包括直径由大到小叠放固定连接的3个齿轮，分别是齿轮一501、齿轮二502、齿轮三503。
所述齿轮组5中直径最小的齿轮与偏心轮固定连接、且其直径大于偏心轮直径。
所述磁阻接收器组6包括2~4个磁阻接收器。
所述磁阻接收器组中各磁阻接收器、偏心轮磁阻接收器一和偏心轮磁阻接收器二间的位置相互错开。
所述磁阻接收器组6包括3个磁阻接收器，分别是磁阻接收器一601、磁阻接收器二602、磁阻接收器三603。
所述齿轮组中各齿轮为铁磁性物质。
所述偏心轮铁磁性物质；
所述偏心轮还能采用凸轮或椭圆轮。
工作原理：
将本发明的齿轮组，以三个齿轮为例、偏心轮固定在转子上，随转子一起转动，壳体1固定在定子上，当转子转动时，致使磁阻接收器一、磁阻接收器二、磁阻接收器三内部的自带磁场的矢量方向发生变化，进而使3个磁阻接收器各输出一组正余弦信号。齿轮组转动一周过程中，每个磁阻接收器输出正余弦信号的脉冲数与其对应的齿轮的齿数相同，各组信号进入控制器后，控制器内部进行信号放大，相位校正，A/D采样后，计算出每组正弦信号的相位，再跟据各组正弦信号的相位关系进行位置解算，并通过游标码原理，对正余弦信号进行寻址、处理、细分，最终形成单圈绝对位置值。
当转子转动时，偏心轮与偏心轮磁阻接收器一，偏心轮磁阻接收器二之间的间隙随之变化，导致磁阻接收器内部磁场的矢量方向发生变化，进而产生每圈一个脉冲的正余弦信号。偏心轮磁阻接收器一，偏心轮磁阻接收器二距离转子的旋转轴距离相通，且相差一定角度，偏心轮在旋转过程中，其同一位置与两个磁阻传感器之间的间隙相同，这使得两路信号波形相同，但相差一定角度的相位差。进而通过这两路信号计量旋转圈数。
最终，偏心轮部分以总线协议形式，向单圈处理电路发送转动圈数数值，以及一位同步位信息，单圈处理电路会将单圈信息与多圈信息进行同步后输出，即为绝对式多圈编码器。

Claims (10)

1.一种齿轮式磁多圈编码器，其特征在于：主体与壳体一固定连接，壳体二与壳体一固定连接，PCB板与主体固定连接，齿轮组与偏心轮固定连接并置于主体中，偏心轮磁阻接收器一、偏心轮磁阻接收器二分别与偏心轮外侧的主体固定连接、且二者距离旋转轴孔的距离相同，该偏心轮磁阻接收器一和偏心轮磁阻接收器二放置在旋转中心的径向方向、且与偏心轮在同一平面；齿轮组中每个齿轮齿顶处的主体上固定连接磁阻接收器组，磁阻接收器组中各磁阻接收器放置在旋转中心的径向方向、且与各自对应的齿轮在同一平面。
2.根据权利要求1所述的一种齿轮式磁多圈编码器，其特征在于：所述齿轮组包括直径由大到小叠放固定连接的2~4个齿轮，且各齿轮齿数不同。
3.根据权利要求2所述的一种齿轮式磁多圈编码器，其特征在于：所述齿轮组包括直径由大到小叠放固定连接的3个齿轮，分别是齿轮一、齿轮二、齿轮三。
4.根据权利要求1所述的一种齿轮式磁多圈编码器，其特征在于：所述齿轮组中直径最小的齿轮与偏心轮固定连接、且其直径大于偏心轮直径。
5.根据权利要求1所述的一种齿轮式磁多圈编码器，其特征在于：所述磁阻接收器组包括2~4个磁阻接收器。
6.根据权利要求5所述的一种齿轮式磁多圈编码器，其特征在于：所述磁阻接收器组包括3个磁阻接收器，分别是磁阻接收器一、磁阻接收器二、磁阻接收器三。
7.根据权利要求1所述的一种齿轮式磁多圈编码器，其特征在于：所述磁阻接收器组中各磁阻接收器、偏心轮磁阻接收器一和偏心轮磁阻接收器二之间的位置相互错开。
8.根据权利要求1所述的一种齿轮式磁多圈编码器，其特征在于：所述齿轮组中各齿轮为铁磁性物质。
9.根据权利要求1所述的一种齿轮式磁多圈编码器，其特征在于：所述偏心轮铁磁性物质。
10.根据权利要求1所述的一种齿轮式磁多圈编码器，其特征在于：所述偏心轮还能采用凸轮或椭圆轮。
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