CN110954141A - 旋转编码器和用于制造旋转编码器的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及旋转编码器和用于制造旋转编码器的方法。该旋转编码器(10)包括转子(12)和定子(14)。该旋转编码器还包括浇铸化合物(16)。浇铸化合物(16)具有面向定子的第一表面(18a)。第一表面具有第一预定形状并相对于定子固定。浇铸化合物(16)还具有背离定子的第二表面(18b)，该第二表面具有第二预定形状。

Description

旋转编码器和用于制造旋转编码器的方法
技术领域
本公开涉及旋转编码器和用于制造旋转编码器的方法。
背景技术
旋转编码器在工业中用于位置和速度监控，并且通常安装在电机或齿轮箱的轴上。主要由于发动机的振动而引起的机械应力是旋转编码器故障的主要原因，从而在操作使用期间产生意外停止。
旋转编码器的尺寸通常是许多应用中的限制因素，并且最终用户通常努力使旋转编码器的尺寸尽可能小。这限制了旋转编码器的设计稳健性，因为关键部件(诸如滚珠轴承)的选择必须适应有限的体积，而不是适应旨在操作使用旋转编码器的操作环境中对旋转编码器的要求。
发明内容
本公开的目的是提供一种旋转编码器，其寻求单独或以任何组合来减轻、缓解或消除本领域中的一个或多个上述缺陷和缺点。
本公开涉及一种旋转编码器。该旋转编码器包括转子、定子和浇铸化合物。浇铸化合物具有面向定子的第一表面。第一表面具有第一预定形状并相对于定子固定。浇铸化合物还具有背离定子的第二表面。第二表面具有第二预定形状。
通过使用浇铸化合物，获得至少部分地嵌入并固定旋转编码器的部件相对于彼此的空间关系的均匀本体。均匀的浇铸化合物减少对专用紧固部件(诸如螺母和螺栓)以相对于保持转子和定子的壳体固定定子(如现有技术中通常所做的那样)的需求。浇铸化合物主体因此减少振动的影响，因为已去除了紧固部件的使用。浇铸化合物进一步将振动能量分散在更大的体积上。浇铸化合物还防止嵌入元件(诸如静电充电/放电屏蔽)振动。因此，浇铸化合物能够使用更大范围的对振动敏感的部件，例如薄的金属网，以用于屏蔽到/来自旋转编码器的电磁辐射。
另一个技术效果是，与现有技术的旋转编码器相比，旋转编码器的外部几何形状所跨越的内部体积的更大部分可以用于转子和/或定子的部件。因此，进一步的技术效果是更大的滚珠轴承，特别是具有更大尺寸的滚珠轴承可以在现有技术的旋转编码器的对应内部体积内使用。更进一步的技术效果是，相对于现有技术，更多的电路可以被封装在内部体积内，这使得公开的旋转编码器的扩展功能成为可能，例如通过能够在内部体积内将更多(印刷)电路板堆叠在彼此之上。
浇铸化合物的另一个技术效果是，可以使用更宽范围的材料，特别是不同类型的塑料来代替金属以限定旋转编码器的主体。浇铸化合物因此能够使用比金属更轻且更便宜的材料。浇铸化合物还提供具有更大柔韧性且易于制造的主体形状；浇铸化合物的模具可以例如根据客户要求进行3D打印。
根据一些方面，旋转编码器包括具有空腔的第一壳体，其中空腔相对于第二表面固定。第一壳体能够将用于浇铸化合物的模具(或模具的一部分)与浇铸化合物融合，即，当浇铸化合物被倒入第一壳体的空腔中并允许固化时，(固化的)浇铸化合物自身附着到空腔的壁上。因此，第一壳体的使用能够实现制造旋转编码器的灵活方式。第一壳体进一步能够实现向旋转编码器引入附加功能的简单方式，例如通过用于电磁和/或静电屏蔽的薄金属层或金属涂料涂覆空腔(即壳体的内部)的壁。
根据一些方面，旋转编码器还包括至少部分地包围定子并相对于定子固定的第二壳体。第二壳体布置在定子与浇铸化合物之间，使得定子经由第二壳体相对于浇铸化合物的第一表面固定。经由第二壳体相对于浇铸化合物固定定子使得能够制造旋转编码器，其中转子和定子在添加浇铸化合物之前已被组装并布置在壳体内。
根据一些方面，旋转编码器还包括一组滚珠轴承，该组滚珠轴承被布置成使得转子能够相对于定子围绕轴线旋转。公开的旋转编码器的主要优点中之一是其能够更好地利用旋转编码器所跨越的体积。这使得能够在根据本公开的旋转编码器中使用比根据现有技术的旋转编码器更大的滚珠轴承。因此，滚珠轴承与浇铸化合物协同作用，因为浇铸化合物能够实现更大且更耐受应力的滚珠轴承，并且(更大的)滚珠轴承进而为转子提供(以前无法获得的)旋转机构以使转子相对于定子旋转。因此，相对于现有技术，实现了更轻且可能更小但同时更加机械稳固的旋转编码器。
根据一些方面，旋转编码器还包括旋转停止装置，该旋转停止装置被配置成当旋转停止装置固定于外部装置时，防止定子相对于外部装置旋转。旋转停止装置便于旋转编码器的安装。特别地，旋转停止装置提供用于防止定子相对于已安装有定子的系统旋转的机构。
旋转停止装置可以被配置成能够以多种方式有效地向/从旋转编码器传递扭矩。例如，根据一些方面，旋转停止装置包括扭矩支架。扭矩支架被配置成当扭矩支架被固定于外部装置时相对于外部装置固定定子。扭矩支架使得能够使用标准部件(诸如螺母和螺栓)安装旋转编码器。
根据一些方面，旋转停止装置包括细长构件。细长构件被布置为远离转子被配置成围绕其旋转的轴线。细长构件被布置成从旋转编码器向外延伸。细长构件提供附接部位，由于细长构件从该轴线偏移，该附接部位能够将扭矩传递到附接到细长构件的外部装置以及从附接到细长构件的外部装置传递扭矩。通过附接到细长构件并通过提供与旋转编码器引起的扭矩相反的扭矩，旋转编码器的定子可以被防止相对于外部装置旋转，外部装置通过使用通过附接到细长构件而启用的杠杆臂提供该反扭矩。
根据一些方面，旋转编码器还包括凹槽。凹槽被布置成当固定于外部装置的细长构件布置在凹槽中时防止定子相对于外部装置旋转。凹槽被布置为远离转子经配置成围绕其旋转的轴线。凹槽使得反扭矩能够响应于旋转编码器引起的扭矩而作用在旋转编码器上。该原理类似于细长构件的原理；通过将细长构件插入凹槽中并保持细长构件固定，可以防止旋转编码器的定子相对于插入的细长构件旋转。
旋转编码器还可以被配置用于电磁兼容性场景。浇铸化合物是固定并保护易碎的EMC部件(诸如各种类型的屏蔽)免受振动的理想材料。根据一些方面，旋转编码器还包括被布置成屏蔽旋转编码器免受静电充电和/或放电的静电放电ESD屏蔽。根据一些方面，旋转编码器还包括被布置成防止到和/或来自旋转编码器的电磁辐射超过预定阈值的电磁屏蔽。根据一些方面，旋转编码器被配置成在存在预定电磁干扰的情况下运行而不劣化。换句话说，根据一些方面，旋转编码器被配置成对预定的射频干扰具有电磁免疫性。
根据一些方面，旋转编码器还包括布置在旋转编码器处的一组密封部件。这组密封部件被布置成将转子相对于浇铸化合物密封。
根据一些方面，旋转编码器还包括布置在旋转编码器处的一组间隔件。该组间隔件被配置成固定旋转编码器的两个或更多个部件之间的相对位置。密封部件也可以用作间隔件，反之亦然。换句话说，密封部件和间隔件可以起到双重功能。通过固定两个或更多个部件之间的相对位置，间隔件促进旋转编码器的制造，因为两个或更多个部件可以在精确的期望位置处嵌入化合物中。
本公开还涉及一种用于制造旋转编码器的方法。旋转编码器包括转子和定子。该方法包括将定子布置在壳体的内部空间中。该方法还包括用浇铸化合物填充定子与壳体之间的内部空间的剩余空间。浇铸化合物具有面向定子的第一表面。第一表面具有第一预定形状并相对于定子固定。浇铸化合物还具有背离定子的第二表面。第二表面具有由壳体的内部空间确定的第二形状。
根据一些方面，该方法还包括在旋转编码器处布置一组密封部件。这组密封部件被布置成将转子与浇铸化合物密封。
根据一些方面，该方法还包括在旋转编码器处布置一组间隔件。该组间隔件被配置成固定旋转编码器的两个或更多个部件之间的相对位置。
根据一些方面，该方法还包括在旋转编码器处布置旋转停止装置。旋转停止装置被配置成当旋转停止装置固定于外部装置时相对于外部装置固定定子。
因此，公开的方法提供根据本公开的旋转编码器。因此，该方法提供公开的旋转编码器的所有相关技术效果和优点。
附图说明
如附图所示，根据以下对示例性实施方式的更具体的描述，前述内容将变得显而易见，在附图中，相同的附图标记在不同的视图中指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在说明示例性实施方式上。
图1示出旋转编码器的剖视图；
图2示出制造旋转编码器的方法；
图3示出旋转编码器的分解透视图；
图4a和图4b分别示出旋转编码器的分解透视图和剖视图；
图5a至图5c示出具有不同扭矩传递装置的旋转编码器；以及
图6a和图6b示出具有不同电磁兼容性方面的旋转编码器。
具体实施方式
在下文中，将参考附图更全面地描述本公开的各方面。然而，本文公开的旋转编码器和方法可以以许多不同的形式实现，并且不应被解释为限于本文阐述的方面。附图中相同的数字始终指代相同的元件。
本文使用的术语仅用于描述本公开的特定方面，并非旨在限制本发明。如本文所使用的，单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”旨在也包括复数形式，除非上下文另有明确指示。
图1示出根据本公开的旋转编码器10的剖视图。旋转编码器10包括转子12和定子14。旋转编码器10通过被配置成检测转子12和定子14的相对旋转来工作。可以使用能够检测此类变化的任何技术来检测转子相对于定子的旋转。此类技术的实例包括电容、光学、电感和磁检测。旋转编码器可以被配置为增量和/或绝对旋转编码器。术语转子和定子可以指代单个部件以及用于转子或定子的共同功能的集合体。
传统上，现有技术的旋转编码器的转子和定子将被布置在金属壳体中，其中然后壳体将被安装在最终用户的系统中。定子将通过机械紧固装置诸如螺母和螺栓固定到金属壳体，转子和定子布置在金属壳体中。在操作使用期间，许多旋转编码器经受显著的应力，通常以振动的形式。为了将转子和定子稳定地保持在壳体内，机械紧固装置因此通常将占据壳体的内部空间的显著一部分，从而减小可以布置在壳体内部空间内的转子和定子的尺寸，或者相反，对于转子和定子的给定尺寸，现有技术将需要对应尺寸的壳体，该壳体也能够装配必要的机械紧固装置。此外，在此类旋转编码器的操作使用期间，机械紧固装置经常是故障点。
本公开的发明人已认识到，可以通过使用浇铸化合物来省去保护性金属壳体和紧固装置。代替将转子12和定子14紧固到金属壳体并使用机械紧固装置将定子固定到金属壳体，可以将转子-定子装置布置在壳体的内部空间中(用作模具)，并且用浇铸化合物填充旋转编码器与壳体之间的内部空间的剩余空间。
因此，旋转编码器10还包括浇铸化合物16。浇铸化合物16具有面向定子的第一表面18a’、18a”。第一表面具有第一预定形状并相对于定子固定。浇铸化合物16还具有背离定子的第二表面18b。第二表面具有第二预定形状。旋转编码器10被配置使得浇铸化合物16不阻碍转子12相对于定子14的旋转。第二表面18b可以跨越包括整个定子的体积。根据一些方面，第二表面18b跨越包括转子12的至少一部分的体积。例如，浇铸化合物16可以被布置成沿与定子14的纵向延伸部一致的纵向延伸部H和转子12的至少一部分围绕转子的旋转轴线R径向分布，如图1所示。在所示的实例中，纵向延伸部分H延伸超过定子的纵向延伸部分。然后，可以使用密封部件7a和间隔件7b来防止浇铸化合物16附接到转子12。根据一些进一步的方面，第二表面18b跨越包括整个转子12的体积。浇铸化合物因此可以嵌入旋转编码器的电子电路的至少一部分。
在上述制造实例中，浇铸化合物16在其中固化的模具的形状将至少最初确定第二表面18b的预定形状。随后可以进一步改变第二表面18b的预定形状。
通过消除对现有技术的金属壳体和机械紧固装置的需求，也消除了相关的故障点。因此，公开的旋转编码器10相对于振动更加鲁棒。浇铸化合物还能够改善旋转编码器内的压力分布。浇铸化合物有效地防止嵌入的部件由于振动而逐渐改变位置。
浇铸化合物的使用扩展了可以用于旋转编码器主体的材料范围。特别地，浇铸化合物可以包括塑料材料，诸如聚氨酯。通过使旋转编码器主体的一部分由轻质材料(诸如塑料)而不是现有技术的旋转编码器的金属制成，可以相对于现有技术的旋转编码器，大大减小公开的旋转编码器10的重量。这显著降低了对振动的敏感度。浇铸化合物的材料还可以具有廉价的优点，例如相对于金属或金属部件而言。浇铸化合物的使用进一步促进了协同效应诸如有效的热传递、电绝缘和环境保护例如防止水进入旋转编码器。
可期望为浇铸化合物的第二表面18b提供盖，诸如壳体。因此，根据一些方面，旋转编码器10还包括具有空腔的第一壳体19，其中空腔相对于第二表面固定。第一壳体19由此保护第二表面18b。第一壳体的壁厚可以小于几毫米，例如小于两毫米或小于一毫米。因此，第一壳体19可以为第二表面18b提供保护，例如免受化学物质的影响，同时占据很小的体积并为旋转编码器增加很小的重量。第一壳体可以包括终端用户界面。终端用户界面促进将旋转编码器集成到终端用户的系统中。
第一壳体19也可以促进制造过程。提供第一壳体的一种方式是使第一壳体用作模具并附接到第二表面18b，浇铸化合物在被添加到旋转编码器的转子-定子布置中时被填充到该模具中。第一壳体可以进一步通过帮助将附加元件布置到旋转编码器中来促进制造过程。例如，通过涂覆第一壳体的内部或第一壳体的内部上的引入元件，当将浇铸化合物引入第一壳体中时，第一壳体内部上的涂层和/或元件将被嵌入浇铸化合物与第一壳体之间。
还应理解，具有第一预定形状并相对于定子固定的第一表面不一定意味着浇铸化合物直接附接到定子。浇铸化合物可以经由一个或多个中间结构固定连接到定子。例如，通常将至少部分封闭的壳体内的转子和定子接合到定子所固定的壳体。通过将浇铸化合物连接到这种壳体，浇铸化合物将经由至少部分封闭的壳体固定于定子，反之亦然。因此，根据一些方面，旋转编码器10还包括至少部分地包围定子并相对于定子固定的第二壳体17。第二壳体17被布置在定子与浇铸化合物之间，使得定子经由第二壳体相对于浇铸化合物的第一表面固定。浇铸化合物18a”的第一表面因此可以包括与第二壳体接触的浇铸化合物的部分。
本公开的旋转编码器的主要优点之一是有效利用可用空间。由于浇铸化合物消除了对现有技术的金属保护壳体和用于相对于金属保护壳体固定定子的金属保护壳体内的机械紧固装置的需要，与给定金属保护壳体所跨越的体积相对应的体积的更大部分可以用于转子和定子以及与其相关联的部件。特别地，与现有技术的旋转编码器相比，本公开的旋转编码器能够使用更大的滚珠轴承。由于旋转编码器通常具有严格的尺寸要求，因此对旋转编码器的滚珠轴承将有对应的尺寸限制。滚珠轴承的尺寸与它们可以表现出的机械公差(即它们能承受的机械应力水平诸如振动)有很强的关系。由于本公开的旋转编码器使得能够在旋转编码器的预定体积内使用更大的滚珠轴承，公开的旋转编码器能够实现更加耐受应力的旋转编码器，并且还能够在由于现有技术旋转编码器的尺寸限制禁止使用具有足够高耐受应力度的滚珠轴承而以前滚珠轴承不是选项的一些情况下，使用基于滚珠轴承的编码器。因此，根据一些方面，旋转编码器还包括被布置成使得转子能够相对于定子围绕轴线旋转的一组滚珠轴承15。
旋转编码器还可以包括用于防止浇铸化合物到达其不应该处于的区域的元件。特别地，转子必须能够相对于定子移动。因此，根据一些方面，旋转编码器10还包括布置在旋转编码器处的一组密封部件7a。这组密封部件被布置成将转子与浇铸化合物密封。旋转编码器还可以包括布置在旋转编码器处的一组间隔件7b。该组间隔件经配置成固定旋转编码器的两个或更多个部件之间的相对位置。根据一些方面，密封部件7a也经配置成用作间隔件7b。
对于旋转编码器的操作使用，重要的是确保定子相对于例如终端用户打算使用转子的系统保持固定。虽然这可以完全通过经配置成附接到定子并将定子相对于(终端用户)系统保持在固定位置的外部装置来完成，但是旋转编码器可以经配置成促进旋转编码器的安装，特别是促进相对于终端用户系统的固定。旋转编码器可以配备有促进向/从外部装置传递扭矩的装置。旋转编码器还可以被配置成接收装置，通过该装置可以向/从外部装置传递扭矩。
因此，根据一些方面，旋转编码器还包括被配置成当旋转停止装置固定于外部装置时防止定子相对于外部装置旋转的旋转停止装置13a、13b。
例如，旋转停止装置13a、13b可以包括扭矩支架13a。扭矩支架13a被配置成当扭矩支架固定于外部装置时相对于外部装置固定定子。扭矩支架13a可以部分地嵌入浇铸化合物16中。扭矩支架的未嵌入浇铸化合物的部分因此可以固定于外部装置，并且扭矩可以经由扭矩支架传递到外部装置/从外部装置传递到浇铸化合物并传递到定子。因此，当转子相对于定子旋转时在定子处产生的扭矩可以经由扭矩支架来补偿。扭矩支架可以被布置成在水平和/或径向方向上传递扭矩。根据一些方面，扭矩支架相对于转子的旋转轴线在水平和/或径向方向上具有延伸部，由此可以传递扭矩。
根据一些方面，旋转停止装置13a、13b包括细长构件13b。细长构件被布置为远离转子被配置成围绕其旋转的轴线。细长构件也被布置成从旋转编码器向外延伸。细长构件可以相对于转子的旋转轴线在水平和/或径向方向上向外延伸。通过使细长构件偏离转子被配置成围绕其旋转的轴线，提供杠杆臂。因此，外部装置可以附接到细长构件并经由细长构件施加扭矩，以抵消可能导致转子旋转的任何扭矩。细长构件可以部分地嵌入浇铸化合物中。
根据一些方面，旋转编码器还包括凹槽11。凹槽被布置为远离转子被配置成围绕其旋转的轴线。凹槽被布置成当固定于外部装置的细长构件布置在凹槽中时防止定子相对于外部装置旋转。该想法与上面的细长构件相同-凹槽11与转子被配置成围绕其旋转的轴线偏离，以便提供杠杆臂。当固定于外部装置的细长构件被布置在凹槽中时，扭矩可以经由插入的细长构件传递到空腔并由此传递到定子，以便防止定子旋转。凹槽11可以至少部分地形成在浇铸化合物中。凹槽可以相对于转子的旋转轴线在水平和/或径向方向上延伸。
旋转编码器10也可以被配置用于电磁兼容性EMC。例如，根据一些方面，旋转编码器还包括被布置成屏蔽旋转编码器免受静电充电和/或放电的静电放电ESD屏蔽9a。根据一些方面，浇铸化合物不导电。同样地，根据一些方面，旋转编码器还包括电磁屏蔽9b，该电磁屏蔽被布置成防止到和/或来自旋转编码器的电磁辐射超过预定阈值。ESD屏蔽9a和电磁屏蔽9b中的任一个可以至少部分地嵌入浇铸化合物16中。因此，浇铸化合物可以保护屏蔽免受振动，从而能够使用屏蔽解决方案，否则在旋转编码器(例如一些金属网)的操作使用期间，屏蔽会破裂。任一屏蔽可以以涂层的形式设置在浇铸化合物的第二表面18b上和/或第一壳体19的表面上，如果存在的话。涂层可以包括金属涂料。根据一些方面，旋转编码器10被配置成在存在预定电磁干扰的情况下运行而不劣化。换句话说，根据一些方面，旋转编码器10被配置成对预定的射频干扰具有电磁免疫性。
除了用于确定转子相对于定子的旋转的感测之外，旋转编码器还可以包括辅助功能，诸如诊断功能。公开的旋转编码器10为电路诸如印刷电路板提供更多的空间。印刷电路板可以堆叠在彼此之上，以便为公开的旋转编码器10提供附加功能。例如，旋转编码器10还可以包括用于振动测量、超速控制、温度测量的电路和/或无线通信接口，诸如被配置成使用蓝牙无线技术标准进行通信的通信接口。印刷电路板可以至少部分地嵌入浇铸化合物16中。
图2示出用于制造旋转编码器的方法100，该旋转编码器包括转子和定子。该方法包括将定子布置S10在壳体的内部空间中。将定子布置S10在内部空间中可以包括将组装成转子-定子集合体的转子和定子布置在壳体的内部空间中，转子-定子集合体被配置成使得转子可以相对于定子旋转。该方法还包括用浇铸化合物填充S50定子与壳体之间的内部空间的剩余空间。浇铸化合物具有面向定子的第一表面。第一表面具有第一预定形状并相对于定子固定。浇铸化合物还具有背离定子的第二表面。第二表面具有由壳体的内部空间确定的第二形状。由此获得根据本公开的旋转编码器，其具有所有相关的技术效果和优点。为了确保转子在浇铸化合物填充剩余空间之后也能够自由地旋转，可以将转子相对于浇铸化合物密封隔离。换句话说，根据一些方面，该方法还包括在旋转编码器处布置S20一组密封部件。这组密封部件被布置成将转子相对于浇铸化合物密封。浇铸化合物因此可以嵌入旋转编码器的电子电路的至少一部分。
旋转编码器还可能要求某些部件在旋转编码器(特别是要嵌入浇铸混合物中的一些元件)内最终处于预定空间布置。为了便于获得期望的空间关系，该方法还可以包括在旋转编码器处布置S30一组间隔件。该组间隔件被配置成固定旋转编码器的两个或更多个部件之间的相对位置。密封部件可以同时起到间隔件的作用(反之亦然)；因此，可以通过密封部件/间隔件的双重功能，同时执行布置S20密封部件和布置S30间隔件的步骤。
根据一些方面，该方法还包括在旋转编码器处布置S40旋转停止装置。旋转停止装置被配置成当旋转停止装置固定于外部装置时相对于外部装置固定定子。旋转停止装置可以包括扭矩支架和/或细长构件，如以上关于图1。该方法还可以包括在旋转编码器处布置凹槽，该凹槽被布置成当固定于外部装置的细长构件布置在凹槽中时防止定子相对于外部装置旋转。凹槽被为布置为远离转子被配置成围绕其旋转的轴线。
在填充S50剩余空间之前，还可以在单独的方法步骤中添加与附加功能相关的附加特征，诸如关于图1和图6a-6b的扩展诊断和/或电磁兼容性。
图3示出旋转编码器30的分解透视图。旋转编码器包括转子和定子。转子在这里示出为包括轴321，轴321构成转子被布置成围绕其旋转的中心轴线。轴321可以具有穿过轴的纵向延伸的孔，以用于容纳孔中的第二轴。转子还包括第一圆盘322，第一圆盘具有用于检测转子与定子之间的相对旋转的标尺。第一圆盘322被安装在轴321的一端。当轴相对于定子旋转时，定子处的旋转测量电路可以检测相对于旋转测量电路的标度变化。例如，标尺可以包括电感、电容和/或磁性元件，其被配置成当第一圆盘相对于定子旋转时产生对应的电感、电容或磁信号。标尺可以是光学旋转编码器的一部分，其中旋转编码器被配置成通过第一圆盘中的狭缝将光照射到光电二极管上。可替换地，可以使用用于光学旋转编码器的光学旋转测量技术的反射形式。
轴321通过轴的另一端处的锁定机构位置固定在穿过定子的圆形开口中。在这种实例中，锁定机构包括通过螺钉3231紧固到轴的另一端的环324。
定子34包括第二圆盘。第二圆盘包括测量设备，该测量设备被配置成例如通过检测电感、电容或磁信号来检测第一圆盘和第二圆盘的相对运动。第二圆盘可以是印刷电路板。
旋转编码器30还包括浇铸化合物36。浇铸化合物36具有面向定子34的第一表面。第一表面具有第一预定形状并相对于定子固定。在这个实例中，浇铸化合物嵌入除第二圆盘面向第一圆盘的一侧以外的定子。换句话说，浇铸化合物的第一预定形状由布置在第二圆盘上的部件(诸如测量设备)的形状确定。浇铸化合物36还具有背离定子的第二表面。第二表面具有第二预定形状，在这个实例中，该第二预定形状包括旋转编码器的期望外部形状。因此，浇铸化合物可以由此嵌入旋转编码器的电子电路的至少一部分。浇铸化合物进一步包围转子的至少一部分，这里是321的至少一部分。浇铸化合物还包括用于将电力电缆附接到第二圆盘处的电子电路(诸如测量设备)的孔。电力电缆可以在制造过程中施加浇铸化合物之前附接到电子电路。在这个实例中，浇铸化合物还包括可以由螺钉3232等插通的孔，从而将旋转编码器附接到外部装置。因此，这些孔也以与上面参照图1描述的凹槽相同的方式用作防旋转装置，其中对应于细长构件的螺钉插入凹槽中。
第一间隔件371b布置在旋转编码器处。第一间隔件被配置成保持第一圆盘与第二圆盘之间的预定距离。根据一些方面，浇铸化合物进一步包围第一圆盘322。旋转编码器还包括第二间隔件372b。第二间隔件布置在浇铸化合物与锁定机构的环324之间。可以通过将定子34和第一间隔件371b布置在模具(未示出)中，然后用浇铸化合物填充剩余空间来制造所示的旋转编码器。如上，然后可以通过借助锁定机构将转子紧固到定子和浇铸化合物来组装旋转编码器30。
所示的旋转编码器30提供如何实现根据本公开的旋转编码器的简约实例。然而，所示的旋转编码器30可以包括上面参照图1-2和下面参照图4-6所示的任何技术特征。
图4a和图4b分别示出旋转编码器40的分解透视图和剖视图。旋转编码器40包括转子42和定子44。旋转编码器40还包括浇铸化合物46。浇铸化合物46具有面向定子44的第一表面418a。第一表面具有第一预定形状并相对于定子固定。浇铸化合物还具有背离定子的第二表面418b。第二表面具有第二预定形状。
第二表面418b可以跨越包括整个定子的体积。根据一些方面，第二表面418b跨越包括转子42的至少一部分的体积。例如，浇铸化合物46可以被布置成沿与定子44的纵向延伸部一致的纵向延伸部和转子42的至少一部分，围绕转子的旋转轴线径向分布。在所示的实例中，纵向延伸部H延伸超过定子的纵向延伸部。然后，可以使用密封部件47a和间隔件47b来防止浇铸化合物46附接到转子42。在所示的实例中，旋转编码器另外包括布置在旋转编码器处的一组密封部件47a。这组密封部件被布置成将转子相对于浇铸化合物密封。旋转编码器还包括布置在旋转编码器处的一组间隔件47b。该组间隔件被配置成固定旋转编码器的两个或更多个部件之间的相对位置。根据一些另外的方面，第二表面418b跨越包括整个转子42的体积。因此，浇铸化合物由此可以嵌入旋转编码器的电子电路的至少一部分。
旋转编码器40还包括具有空腔的第一壳体419。在这个实例中，转子和定子布置在第一壳体的空腔内(除了转子的端部稍微延伸超过空腔以外)。空腔相对于第二表面418b固定。
旋转编码器还包括被布置成使得转子能够相对于定子围绕轴线旋转的一对滚珠轴承45。
将借助用于制造所示旋转编码器的说明性方法，描述旋转编码器的部件的布置以及所得到的浇铸化合物的第一表面和第二表面。该方法将以七个步骤进行说明。在第一步骤I中，设置一对滚珠轴承45并将其推到轴431上，形成滚珠轴承-轴集合体。轴可以用于促进旋转编码器的部件的组装，而不必是旋转编码器的一部分。在这个实例中，轴是转子的一部分。该对滚珠轴承可以包括位于滚珠轴承之间的弹簧垫圈432，以便提供预应力。在第二步骤II中，编码盘421安装在轴上。可替换地，编码盘安装在滚珠轴承上，其中以轴作为引导装置，从而如果需要能够随后移除轴。编码盘提供编码标尺，该编码标尺可以由定子处的对应的测量设备读取。编码盘因此使得测量设备能够确定转子相对于定子的旋转。在第三步骤III中，也起到间隔件47b的功能的密封部件47a被布置到滚珠轴承-轴集合体上。在第四步骤IV中，包括测量设备的定子盘441安装在间隔件47a、47b中，间隔件被配置成将定子盘保持在距离编码盘预定距离处(当组装旋转编码器时)。定子盘和保持定子盘的间隔件安装在滚珠轴承-轴集合体上。在第五步骤V中，被配置成将轴相对于浇铸化合物密封的密封部件47b安装在轴上。在第六步骤VI中，通过第一至第五步骤得到的滚珠轴承-轴集合体布置在第一壳体419内。滚珠轴承-轴集合体与壳体之间的剩余空间填充有浇铸化合物46。因此，浇铸化合物的第一表面418a将包括附接到滚珠轴承-轴集合体的表面。浇铸化合物的第二表面418b将包括附接到第一壳体的表面。第一至第五步骤可以以任何顺序进行并以任何所需的子步骤进行划分，只要滚珠轴承-轴集合体在其被布置在壳体中之前被完全组装，并且允许浇铸化合物填充其间的剩余空间。轴可以包括沿轴的纵向延伸的中空区域，以用于在中空区域中接收第二轴。例如，轴可以包括中空圆柱体。
在可选地可以在第六步骤VI之前执行的第七步骤VII，这里示出有扭矩支架413a的旋转停止装置被添加到旋转编码器。扭矩支架部分地嵌入浇铸化合物中，并且因此被配置成当旋转停止装置固定于外部装置时防止定子相对于外部装置旋转。换句话说，扭矩支架被配置成当扭矩支架固定于外部装置时相对于外部装置固定定子。
图5a-图5c示出具有不同扭矩传递装置的旋转编码器50a、50b、50c。如在所示的实例中，通过能够将扭矩传递到旋转编码器，定子的位置可以相对于经由扭矩传递装置向定子提供反扭矩的外部装置保持固定。图5a示出包括扭矩支架513a的旋转编码器50a。在所示的实例中，扭矩支架沿转子的旋转轴线纵向向外延伸，具有用于将扭矩支架附接到外部装置的一对翼形件。扭矩支架便于将旋转编码器50a安装到外部装置，从而使得终端用户更容易安装旋转编码器。当安装时，扭矩支架防止旋转编码器的定子相对于外部装置旋转。在径向或者纵向和径向的任意组合的方向上向外延伸的扭矩支架也是可能的替代方案。
图5b示出包括细长构件513b的旋转编码器50b。细长构件布置为远离转子被配置成围绕其旋转的轴线，并且被布置成从旋转编码器向外延伸。从细长构件到轴线的距离提供杠杆臂，该杠杆臂可以用于通过在细长构件上施加力来传递扭矩。在所示的实例中，细长构件沿转子的旋转轴线纵向延伸，但是细长构件可以在纵向和径向的任意组合方向上向外延伸。
图5c示出与图5b互补的解决方案。在图5c中，示出包括凹槽511的旋转编码器50c。凹槽被布置成当固定于外部装置的细长构件布置在凹槽中时防止定子相对于外部装置旋转。在这个实例中，凹槽布置为远离转子被配置成围绕其旋转的轴线。因此，通过插入外部装置的细长构件，从细长构件到轴线的距离提供杠杆臂，该杠杆臂可以用于通过经由细长构件向凹槽的壁施加力来传递扭矩。
图6a和图6b示出具有不同电磁兼容性方面的旋转编码器。
图6a示出旋转编码器60，其包括在旋转编码器的外表面上的涂层601a。外表面可以包括旋转编码器的浇铸化合物的第二表面。根据一些方面，外表面包括旋转编码器60的第一壳体的外表面。涂层可以包括金属层，例如金属薄膜诸如铝薄膜。根据一些方面，涂层包括金属涂料。涂层可以包括金属纳米微粒。
图6b示出根据本公开的旋转编码器的第一壳体619。在图6a中涂层601b被施加在旋转编码器的浇铸化合物或壳体(或两者)的外部，在这种意义上，图6b中所示的想法与图6a中所示的想法是互补的。在图6b的实例中，涂层被施加在第一壳体619的内部。涂层可以包括金属层，例如金属薄膜诸如铝薄膜。根据一些方面，涂层包括金属涂料。涂层可以包括金属纳米微粒。
图6a和图6b两者的涂层601a、601b可以被制成防止静电充电和/或放电影响旋转编码器。根据一些方面，公开的涂层被布置成防止到和/或来自旋转编码器的电磁辐射超过预定阈值。根据一些另外方面，涂层被布置成使得旋转编码器在存在预定电磁干扰的情况下运行而不劣化，即对预定的射频干扰是电磁免疫的。
虽然一些附图被限制为仅示出公开的旋转编码器和相关制造方法的某些方面，但是应理解，关于某个附图或方面公开的技术特征可以应用于任何其它方面，除非明确声明这种组合是不可能的。换句话说，除非另有说明，否则关于图1-图6示出的特征可以自由组合。
在一些实施方式中并且根据本公开的一些方面，框中标注的功能或步骤可以不按照操作图示中标注的顺序发生。例如，根据涉及的功能/动作，连续示出的两个框实际上可以基本上同时执行，或者这些框有时可以以相反的顺序执行。此外，根据本公开的一些方面，可以在循环中连续地执行框中标注的功能或步骤。
在附图和说明书中，已经公开了本公开的示例性方面。然而，在基本不脱离本公开的原理的情况下，可以对这些方面进行许多变化和修改。因此，本公开应被视为说明性的而非限制性的，并且不限于上面讨论的特定方面。因此，尽管采用了特定的术语，但是它们仅在一般性和描述性的意义上使用，而不是出于限制的目的。
本文提供的示例性实施方式的描述是为了说明的目的而呈现的。该描述并不旨在穷举或将示例性实施方式限制为公开的精确形式，并且修改和变化根据上述教导是可能的，或者可以从提供的实施方式的各种替换的实践中获得。选择并描述本文讨论的实例，以便解释各种示例性实施方式的原理和性质及其实际应用，以使本领域技术人员能够以各种方式利用示例性实施方式并进行各种修改以适合预期的特定用途。本文描述的实施方式的特征可以在方法、装置、模块、系统和计算机程序产品的所有可能组合中进行组合。应理解，本文呈现的示例性实施方式可以以彼此的任何组合来实践。
应注意，词语“包括”不一定排除除列出的那些以外的其它元素或步骤的存在，并且元件前面的词语“一”或“一个”不排除多个此类元件的存在。还应注意，任何附图标记都不限制权利要求的范围，示例性实施方式可以至少部分地借助硬件和软件这两者来实现，并且几个“装置”、“单元”或“设备”可以由同一项硬件来表示。
在附图和说明书中，已经公开了示例性实施方式。然而，可以对这些实施方式进行许多变化和修改。因此，尽管采用了特定的术语，但是它们仅在一般性和描述性的意义上使用，而不是出于限制的目的，实施方式的范围由所附权利要求限定。

Claims (17)

1.一种旋转编码器(10、30、40、50a-c、60)，所述旋转编码器包括
-转子(12、42)，
-定子(14、34、44)，以及
-浇铸化合物(16、36、46)
所述浇铸化合物(16、36、46)具有面向所述定子的第一表面(18a’、18a”)和背离所述定子的第二表面(18b、418b)，所述第一表面具有第一预定形状并相对于所述定子固定，并且所述第二表面具有第二预定形状。
2.根据权利要求1所述的旋转编码器，还包括
-第一壳体(19、419、619)，具有空腔，
其中所述空腔相对于所述第二表面(18b、418b)固定。
3.根据权利要求1或2所述的旋转编码器，还包括
-第二壳体(17)，至少部分地包围所述定子并相对于所述定子固定，
其中所述第二壳体被布置在所述定子与所述浇铸化合物之间，使得所述定子经由所述第二壳体相对于所述浇铸化合物的所述第一表面固定。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的旋转编码器，还包括
-一组滚珠轴承(15、45)，被布置成使得所述转子能够相对于所述定子围绕轴线旋转。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的旋转编码器，还包括
-旋转停止装置(13a、13b、413a、513a-b)，被配置成当所述旋转停止装置固定于外部装置时，防止所述定子相对于所述外部装置旋转。
6.根据权利要求5所述的旋转编码器，其中所述旋转停止装置(13a、13b)包括
-扭矩支架(13a、413a、513a)，
其中所述扭矩支架被配置成当所述扭矩支架固定于所述外部装置时，相对于所述外部装置固定所述定子。
7.根据权利要求5至6中任一项所述的旋转编码器，其中所述旋转停止装置(13a、13b)包括
-细长构件(13b、513b)
其中所述细长构件被布置为远离一轴线，所述转子被配置成围绕该轴线旋转，并且
其中所述细长构件被布置成从所述旋转编码器向外延伸。
8.根据前述权利要求中任一项所述的旋转编码器，还包括
-凹槽(11、511)，
其中所述凹槽被布置为远离一轴线，所述转子被配置成围绕该轴线旋转，并且
其中所述凹槽被布置成当固定于外部装置的细长构件被布置在所述凹槽中时，防止所述定子相对于所述外部装置旋转。
9.根据前述权利要求中任一项所述的旋转编码器，还包括
-静电放电ESD屏蔽(9a、601a、601b)，被布置成屏蔽所述旋转编码器免受静电充电和/或放电。
10.根据前述权利要求中任一项所述的旋转编码器，还包括
-电磁屏蔽(9b、601a、601b)，被布置成防止到和/或来自所述旋转编码器的电磁辐射超过预定阈值。
11.根据前述权利要求中任一项所述的旋转编码器，其中所述旋转编码器被配置成在存在预定电磁干扰的情况下运行而不劣化。
12.根据前述权利要求中任一项所述的旋转编码器，还包括
-一组密封部件(7a、371a、47a)，被布置在所述旋转编码器处，所述一组密封部件被布置成将所述转子相对于所述浇铸化合物密封。
13.根据前述权利要求中任一项所述的旋转编码器，还包括
-一组间隔件(7b、371b、372b、47b)，被布置在所述旋转编码器处，所述一组间隔件被配置成固定所述旋转编码器的两个或更多个部件之间的相对位置。
14.一种用于制造旋转编码器的方法(100)，所述旋转编码器包括转子和定子，所述方法包括
-将所述定子布置(S10)在壳体的内部空间中，以及
-用浇铸化合物填充(S50)所述定子与所述壳体之间的所述内部空间的剩余空间，
所述浇铸化合物具有面向所述定子的第一表面和背离所述定子的第二表面，所述第一表面具有第一预定形状并相对于所述定子固定，并且所述第二表面具有由所述壳体的所述内部空间确定的第二形状。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括
-在所述旋转编码器处布置(S20)一组密封部件，所述一组密封部件被布置成将所述转子相对于所述浇铸化合物密封。
16.根据权利要求14或15所述的方法，还包括
-在所述旋转编码器处布置(S30)一组间隔件，所述一组间隔件被配置成固定所述旋转编码器的两个或更多个部件之间的相对位置。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，还包括
-在所述旋转编码器处布置(S40)旋转停止装置，所述旋转停止装置被配置成当所述旋转停止装置固定于外部装置时，相对于所述外部装置固定所述定子。
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