CN109470128A - 基于不同磁钢厚度的绝对式磁电角位移传感器实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于不同磁钢厚度的绝对式磁电角位移传感器实现方法，将单轨道转子码盘按照圆周划分为若干长度相同的区域，其中每个区域内安装一个贴片式磁钢，每个贴片式磁钢的厚度不同，相邻磁钢之间按照N‑S‑N‑S交替的方式均匀充磁，在定子侧面安装有数量不小于2个的磁敏传感器，通过磁敏传感器组合输出信号的唯一性确定角位移和绝对位置。本发明能够实时测量并获取电机转轴等旋转的角位移。

Description

基于不同磁钢厚度的绝对式磁电角位移传感器实现方法

技术领域

本发明涉及电机转子旋转角位移测试技术领域，特别是涉及一种基于不同磁钢厚度的绝对式磁电角位移传感器实现方法。

背景技术

编码器是将旋转运动中的角位移、角速度等物理量转变为数字电信号输出的角位移传感器。将编码器与数字信号处理技术和控制技术相结合,可实现快速、准确的角位移检测与系统级的位置控制，故编码器已经在自动控制的各个领域得到了广泛的应用。

随着控制技术的发展和硬件水平的提升，作为目前在工业上应用最广泛的电机，正经历着从直流驱动到交流驱动的转变以及从传统的模拟量控制到数字量控制的转变。在这个转变过程中，要实现良好的控制效果，都离不开角位移传感器，即编码器。目前编码器在交流伺服领域的应用量增长迅速，占整个编码器市场额逐年提升。

磁电编码器优势明显，已成为发展高技术工业产品的关键部件之一。欧美发达国家在磁电编码器方面起步较早，已实现了产业化，我国相对落后。目前外资企业还是国内编码器市场的主体，占据着高利润的中、高端市场，所以研制高性能低成本的磁电编码器是发展具有我国自主知识产权的工控行业的重要课题。

除了满足军工航天领域等特殊场合的使用要求，通过编码器整体的尺寸优化设计，使其能够灵活适用于其他场合，降低对国外同类产品的依赖，降低高性能控制系统的成本。磁电编码器正不断向小型化、高分辨率和集成化的方向发展，通过对常用编码器的分析和对比，可以明显看到磁电编码器在成本方面的优势和未来发展的潜力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于不同磁钢厚度的绝对式磁电角位移传感器实现方法，能够实时测量并获取电机转轴等旋转的角位移。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于不同磁钢厚度的绝对式磁电角位移传感器实现方法，将单轨道转子码盘按照圆周划分为若干长度相同的区域，其中每个区域内安装一个贴片式磁钢，每个贴片式磁钢的厚度不同，相邻磁钢之间按照N-S-N-S交替的方式均匀充磁，在定子侧面安装有数量不小于2个的磁敏传感器，通过磁敏传感器组合输出信号的唯一性确定角位移和绝对位置。

在转子码盘的径向设置有若干相等极距但厚度不同的n对贴片式磁钢。

在转子码盘的径向设置有若干厚度不同的n对贴片式磁钢构成一个磁环。

有益效果

由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明通过采取传统的单轨道多对磁极的设计并结合安装不同厚度磁钢的方法就可实现对角位移和绝对位置的测量，具备高可靠性，对使用环境要求低，抗震能力强，结构简单，装配简易，在同参数下体积更小，成本更低。

附图说明

图1是两对磁极时磁环充磁平面图；

图2是两对磁极磁钢厚度不同时充磁平面图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本发明的实施方式涉及一种基于不同磁钢厚度的绝对式磁电角位移传感器实现方法，利用单个轨道码盘多对磁极的设计，采用贴片式磁钢，其中每个磁极中磁钢厚度均不相同，n对磁极可形成径向表面凹凸不平的磁环，也可为极距相同的n对极结构，并将磁钢均匀交替充磁。磁敏传感器的使用可采用不同数量，具体可根据不同情况进行设计。定子侧安装了数量不小于2个的m个磁敏传感器，n对磁极中每个磁钢都不相同保证了m个磁敏传感器组合输出(y1,y2,…,ym)在一周的唯一性，通过计算组合输出信号便可得出角位移及其绝对位置。

单轨码盘外侧贴片式磁钢径向表面可形成凹凸不平的磁环，因不同磁极中磁钢厚度不同使周围磁场都不相同，那么磁敏传感器的输出信号便不相同，m个磁敏传感器的信号组合即可确定一周的唯一性。在保证气隙长度一定时，安装极距相同但磁钢厚度不同的磁极，那么磁敏传感器的输出信号便不相同，m个磁敏传感器的信号组合即可确定一周的唯一性。在单轨道码盘的基础上保证磁钢厚度的不同即可实现双轨道码盘对绝对位置的测量。

下面通过两个实施例来进一步说明本发明。两个实施例均使用两对磁极实现本实施方式的方法。

如图1所示，将码盘按照圆周划分为4个长度相等的区域，每个区域中安装不同厚度的贴片式磁钢，形成径向表面凹凸不平的磁环。并对磁环中这4个贴片式磁钢构成的磁极均匀的交替N-S-N-S充磁，这样两对极的磁环便可使用。磁敏传感器的使用可采用不同数量，具体可根据不同情况进行设计。使用两对磁极用2个霍尔传感器采集，将霍尔传感器安装在相隔一定气隙的定子装置侧面，定子上对应磁环的外侧圆周位置。具体在每个区域中的位置可根据磁敏传感器的数量和不同的磁钢区域大小决定。为确保信号采集的准确性，磁敏传感器距离磁环的水平距离需相同。这样便实现了总体结构的安装。

如图2所示，将码盘按照圆周划分为4个长度相等的区域，选用四种材料不同、大小相同但厚度不同的贴片式磁钢，相邻磁钢相同距离安装并均匀的交替N-S-N-S充磁，形成两对极极距相等的结构，这样两对极的磁环便可使用。磁敏传感器的使用可采用不同数量，具体可根据不同情况进行设计。使用两对磁极用2个霍尔传感器采集，将霍尔传感器安装在相隔一定气隙的定子装置侧面，定子上对应磁环的外侧圆周位置。具体在每个区域中的位置可根据磁敏传感器的数量和不同的磁钢区域大小决定。为确保信号采集的准确性，磁敏传感器距离磁环的水平距离需相同。这样便实现了总体结构的安装。

上述两种结构都是基于不同磁钢厚度的单轨码盘实现方法，实现实时测量其绝对位置和转动的角度。同时，该方法也同样适用于多对磁极的磁环状态下对其绝对位置和角度的测量，结合对分辨率的要求，可设计出多对磁极高分辨率的绝对式磁电角位移传感器。

不难发现，本发明通过采取传统的单轨道多对磁极的设计并结合安装不同厚度磁钢的方法就可实现对角位移和绝对位置的测量，具备高可靠性，对使用环境要求低，抗震能力强，结构简单，装配简易，在同参数下体积更小，成本更低。

Claims (3)

1.一种基于不同磁钢厚度的绝对式磁电角位移传感器实现方法，其特征在于，将单轨道转子码盘按照圆周划分为若干长度相同的区域，其中每个区域内安装一个贴片式磁钢，每个贴片式磁钢的厚度不同，相邻磁钢之间按照N-S-N-S交替的方式均匀充磁，在定子侧面安装有数量不小于2个的磁敏传感器，通过磁敏传感器组合输出信号的唯一性确定角位移和绝对位置。

2.根据权利要求1所述的基于不同磁钢厚度的绝对式磁电角位移传感器实现方法，其特征在于，在转子码盘的径向设置有若干相等极距但厚度不同的n对贴片式磁钢。

3.根据权利要求1所述的基于不同磁钢厚度的绝对式磁电角位移传感器实现方法，其特征在于，在转子码盘的径向设置有若干厚度不同的n对贴片式磁钢构成一个磁环。