CN106403807A - 基于增量检测的绝对式时栅角位移传感器 - Google Patents

基于增量检测的绝对式时栅角位移传感器 Download PDF

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高忠华
王朝
王中宇
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Chongqing Zhong Tian Tian Precision Equipment Technology Co Ltd
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes

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Abstract

本发明提供的一种基于增量检测的绝对式时栅角位移传感器，包括两个增量式时栅角位移传感器，该两个增量式时栅角位移传感器同轴并列设置；所述增量式角位移传感器包括定子和转子，所述转子同轴设置于定子内，所述定子上绕制有两组激励绕组和一组感应绕组，所述定子和转子间具有间隙；其中，两组激励绕组输入信号相位相差90°，从而感应输出绕组上可以产生包含角位移信息的行波信号，转子上无绕组，能够有效简化传感器的自身结构，一方面能够有效降低制造难度以及生产成本易于产业化，而且能够有效提高传感器的结构稳定性和测量精度。

Description

基于增量检测的绝对式时栅角位移传感器
技术领域
本发明涉及一种角位移检测设备，尤其涉及一种基于增量检测的绝对式时栅角位移传感器。
背景技术
时栅角位移传感器广泛应用于现代工业生产中，时栅角位移传感器基于电磁感应原理实现角位移测量；其中，目前已经发展比较成熟的时栅角位移传感器均为增量式测量方法，即只能实现对极内相对角度的测量。一旦工作系统断电后，当工作系统再供电开始工作时，现有的增量式时栅传感器无法立即获取运动部件准确的位置信息；另外现有的增量式时栅传感器定转子都有绕组线圈，为了实现转子的整周转动，转子上都具有滑环结构，因此，结构复杂，制造成本高，而且由于其结构的复杂性导致自身的稳定性难以满足工业应用越来越高的要求，
因此，需要提出一种新的基于增量检测的绝对式时栅角位移传感器，能够有效简化传感器的自身结构，一方面能够有效降低制造难度以及生产成本，而且能够有效提高传感器的结构稳定性和测量稳定性，提高传感器的测量精度。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种基于增量检测的绝对式时栅角位移传感器，能够有效简化传感器的自身结构，一方面能够有效降低制造难度以及生产成本，而且能够有效提高传感器的结构稳定性和测量稳定性，提高传感器的测量精度。
本发明提供的一种基于增量检测的绝对式时栅角位移传感器，包括两个增量式时栅角位移传感器，该两个增量式时栅角位移传感器同轴并列设置；
所述增量式角位移传感器包括定子和转子，所述转子同轴设置于定子内，所述定子上绕制有两组激励绕组和一组感应绕组，所述定子和转子间具有间隙；其中，两组激励绕组输入信号相位相差90°。
进一步，所述定子设置有定子齿，所述激励绕组和感应绕组均设置于定子齿上，所述两个激励绕组为间隔反向串接结构，所述感应绕组为逐齿反向串接结构。
进一步，所述转子设置有转子齿，相邻两个转子齿之间形成转子槽，所述定子齿的齿宽和转子槽的宽度相等，转子转过一个转子齿的齿距所用时间为感应绕组输出的感应信号的一个变化周期。
进一步，所述定子齿和转子槽的宽度相等，所述转子齿和转子槽的宽度相等。
进一步，所述两个激励绕组的初始绕制位置相差一个定子齿槽宽的距离。
进一步，两个增量式时栅角位移传感器的转子齿数差值为1。
进一步，所述两个增量式角位移传感器之间设置有隔磁环。
本发明的有益效果：本发明的基于增量检测的绝对式时栅角位移传感器，能够有效简化传感器的自身结构，一方面能够有效降低制造难度以及生产成本，而且能够有效提高传感器的结构稳定性和测量稳定性，提高传感器的测量精度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，如图所示，本发明提供的一种基于增量检测的绝对式时栅角位移传感器，包括两个增量式时栅角位移传感器，该两个增量式时栅角位移传感器同轴并列设置；
所述增量式角位移传感器包括定子(1,1a)和转子(2,2a)，所述转子(2,2a)同轴设置于定子(1,1a)内，所述定子(1,1a)上绕制有两组激励绕组(3,3a)和一组感应绕组4，所述定子(1,1a)和转子(2,2a)间具有间隙；其中，两组激励绕组输入信号相位相差90°也就是说激励绕组一组为正弦激励绕组，另一组为余弦激励绕组，如图1所示，图1实际为本发明的轴向剖视示意图，定子1和转子2组成一个增量式时栅角位移传感器，定子1a和转子2a组成一个增量式时栅角位移传感器；
正弦激励绕组和余弦接绕组工作时输入相位相差90°且频率相同的激励信号，两个增量式时栅角位移传感器的感应绕组感应出两个电压信号，该两个电压信号之差包含了被检测的绝对角度位置信息，通过上述结构，整个传感器结构中无需传统的滑环结构，从而能够有效简化传感器的自身结构，一方面能够有效降低制造难度以及生产成本，而且能够有效提高传感器的结构稳定性和测量稳定性，能够有效抑制工作过程中高次谐波，进而有效减少谐波电势。
本实施例中，所述定子(1,1a)设置有定子齿5，所述激励绕组(3,3a)和感应绕组4均设置于定子齿5，所述两个激励绕组(3,3a)为间隔反向串接结构，所述感应绕组4为逐齿反向串接结构，通过这种结构，保证感应绕组上可以产生带有周期变化的行波信号，其中行这个行波信号里就包含有精确角位移信息，如图1所示，激励绕组在绕制过程中为跨两个齿的结构，如果从激励绕组从绕制的初始绕制的齿为1号齿，那么1号和2号齿为正向，3号和4号齿为反向，即为间隔反向。
本实施例中，所述转子(2,2a)设置有转子齿6，相邻两个转子6齿之间形成转子槽7，所述定子齿5的齿宽和转子槽7的宽度相等，转子转过一个转子齿的齿距所用时间为感应绕组输出的感应信号的一个变化周期，在同一个增量式角位移传感器上：所述定子齿5和转子槽7的宽度相等，所述转子齿6和转子槽7的宽度相等；通过上述结构，能够有效保证感应信号在空间上正交，从而利于抑制感应信号中的高次谐波，并有效消除除齿谐波以外的高次谐波的谐波分量磁场所引起的谐波电势，并且，传感器在工作过程中由于定子固定，转子转动，并且感应电压幅值随着定子和转子之间的间隙间的磁导变化而变化，而转子每转过一个齿距，则感应电压信号的幅值就变化一个周期，因此，通过上述结构，还能够保证感应信号的输出稳定性，进而提高检测精度。
本实施例中，所述两个激励绕组(3,3a)的初始绕制位置相差一个定子齿槽宽，通过这种结构，能够有效确保输入激励信号在空间上的正交性，从而能够保证传感器最终的检测精度，定子齿槽为两个定子齿之间形成的槽。
本实施例中，两个增量式时栅角位移传感器的转子齿6数差值为1，也就是说转子2和转子2a的转子齿数相差1各，由于转子每转过一个齿距为感应电压信号幅值变化的一个周期，因此，通过上述结构，能够保证两个增量式传感器输出端感应信号的幅值变化周期刚好相差一个周期，当本发明的感应信号输出到后续的处理电路后，能够准确反应当前检测的绝对角度位置信息，从而保证最终检测结果的准确性。
本实施例中，所述两个增量式角位移传感器之间设置有隔磁环8，通过这种结构，能够避免两个增量式传感器之间的磁路干扰，确保最终检测结果的准确性。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种基于增量检测的绝对式时栅角位移传感器，其特征在于：包括两个增量式时栅角位移传感器，该两个增量式时栅角位移传感器同轴并列设置；
所述增量式角位移传感器包括定子和转子，所述转子同轴设置于定子内，所述定子上绕制有两组激励绕组和一组感应绕组，所述定子和转子间具有间隙；其中，两组激励绕组输入信号相位相差90°。
2.根据权利要求1所述基于增量检测的绝对式时栅角位移传感器，其特征在于：所述定子设置有定子齿，所述激励绕组和感应绕组均设置于定子齿，所述两个激励绕组为间隔反向串接结构，所述感应绕组为逐齿反向串接结构。
3.根据权利要求2所述基于增量检测的绝对式时栅角位移传感器，其特征在于：所述转子设置有转子齿，相邻两个转子齿之间形成转子槽，所述定子齿的齿宽和转子槽的宽度相等，转子转过一个转子齿的齿距所用时间为感应绕组输出的感应信号的一个变化周期。
4.根据权利要求3所述基于增量检测的绝对式时栅角位移传感器，其特征在于：所述定子齿和转子槽的宽度相等，所述转子齿和转子槽的宽度相等。
5.根据权利要求4所述基于增量检测的绝对式时栅角位移传感器，其特征在于：所述两个激励绕组的初始绕制位置相差一个定子齿槽宽的距离。
6.根据权利要求5所述基于增量检测的绝对式时栅角位移传感器，其特征在于：两个增量式时栅角位移传感器的转子齿数差值为1。
7.根据权利要求1所述基于增量检测的绝对式时栅角位移传感器，其特征在于：所述两个增量式角位移传感器之间设置有隔磁环。
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