CN207832208U - 光磁混合式编码器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及编码器领域，具体是光磁混合式编码器。包括旋转轴1和具有径向切口的PCB板2，PCB板2通过径向切口径向容纳旋转轴1；PCB板2的正轴方向设置光电传感器3和码盘5，光电传感器3固定在PCB板2上，码盘5固定在旋转轴1上；PCB板2的负轴方向设置磁电传感器4和磁性部件6，磁电传感器4固定在PCB板2上，磁性部件6固定在旋转轴1上。通过将光电传感器和磁电传感器集成在同一块PCB板上，相对于现有技术的光磁混合编码器节省了一块PCB板的厚度以及对应的间隙，从而减小了光磁混合式编码器的轴向长度，有利于光磁混合式编码器的方便使用。

Description

光磁混合式编码器

技术领域

本实用新型涉及编码器领域，具体是光磁混合式编码器。

背景技术

编码器是常用的电气元件，按照编码器的工作原理，可以分为光编码器和磁编码器。

现有技术中的光磁混合编码器，通常是将光编码器和磁编码器简单的集成在一起。其中，光编码器和磁编码器分别具有一块PCB板，再将光编码器与磁编码器同轴设置，这种方式的光磁混合编码器的轴向长度较长，造成光磁混合编码器的使用不方便。

实用新型内容

为解决现有技术中的光磁混合编码器的轴向长度较长，造成光磁混合编码器的使用不方便的问题，本实用新型提供光磁混合式编码器。

根据本实用新型的一个方面，提供一种光磁混合式编码器，包括旋转轴和具有径向切口的PCB板，所述PCB板通过所述径向切口径向容纳所述旋转轴；

所述PCB板的正轴方向设置光电传感器和码盘，所述光电传感器固定在所述PCB板上，所述码盘固定在所述旋转轴上；所述PCB板的负轴方向设置磁电传感器和磁性部件，所述磁电传感器固定在所述PCB板上，所述磁性部件固定在所述旋转轴上。

进一步地，所述磁电传感器包括3个单极性霍尔器件，所述3个单极性霍尔器件圆周连续间隔60°夹角，所述3个单极性霍尔器件的圆心距分别是12mm，所述磁性部件旋转一周，所述3个单极性霍尔元件能够检测3路相位差为120°的信号。

进一步地，所述磁性部件包括手轮和磁铁，所述磁铁设置在所述手轮的任一端面上；所述磁铁在旋转时能够轴向覆盖所述磁电传感器。

进一步地，所述磁性部件包括手轮和磁铁，所述磁铁嵌入在所述手轮内，所述磁铁在旋转时能够轴向覆盖所述磁电传感器。

进一步地，所述磁铁是弧状磁铁，所述弧状磁铁的弧心与旋转轴的轴心同轴。

进一步地，所述弧状磁铁的弧度是π/2，2个所述弧状磁铁镜像对称的设置在所述手轮上，所述手轮旋转一周，所述磁电传感器能够检测2个周期信号。

进一步地，所述光电传感器具有指向旋转轴的径向凹槽，所述码盘的径向边缘活动容纳在所述径向凹槽内。

进一步地，所述PCB板通过定位支架固定在电机上，所述码盘容纳在所述定位支架围成的空间内；所述定位支架的长度等于或大于所述光电传感器的厚度。

本实用新型提供的光磁混合式编码器，通过将光电传感器和磁电传感器集成在同一块PCB板上，相对于现有技术的光磁混合编码器节省了一块PCB板的厚度以及对应的间隙，从而减小了光磁混合式编码器的轴向长度，有利于光磁混合式编码器的方便使用。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的光磁混合式编码器的分体结构示意图。

具体实施方式

应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，光磁混合式编码器，包括旋转轴1和具有径向切口的PCB板2，PCB板2通过径向切口径向容纳旋转轴1；PCB板2的正轴方向设置光电传感器3和码盘5，光电传感器3固定在PCB板2上，码盘5固定在旋转轴1上；PCB板2的负轴方向设置磁电传感器4和磁性部件6，磁电传感器4固定在PCB板2上，磁性部件6固定在旋转轴1上。

本实用新型通过将光电传感器3和磁电传感器4集成在同一块PCB板2上，相对于现有技术的光磁混合编码器节省了一块PCB板的厚度以及对应的间隙，从而减小了光磁混合式编码器的轴向长度，有利于光磁混合式编码器的方便使用。

此外，传统的六相纯光编码器的成本较高，直接原因是光编码器(光电传感器和码盘)的成本高；同时，磁编码器的成本低于光编码器(光电传感器和码盘)的成本。因而，本实用新型提供的光磁混合编码器的技术方案，其成本低于现有技术中的六相纯光编码器的成本。

具体的，如图1所示，PCB板2整体为圆盘状，PCB板2的径向具有切口。PCB板2通过该切口容纳旋转轴1，旋转轴1的轴心与PCB板2的轴心同轴，旋转轴1的外圆周与PCB板2的切口之间具有间隙。以PCB板2为中心，PCB板2的正轴方向设置光电传感器3和圆盘状的码盘5，PCB板2的负轴方向设置磁电传感器4和圆盘状的磁性部件6。其中，光电传感器3固定在正轴方向的PCB板2上，码盘5固定在正轴方向的旋转轴1上；磁电传感器4固定在负轴方向的PCB板2上，磁性部件6固定在负轴方向的旋转轴1上。当旋转轴1转动时，PCB板2保持相对静止，码盘5和磁性部件6随着旋转轴1进行转动。

进一步的，如图1所示，磁电传感器4包括3个单极性霍尔器件，3个单极性霍尔器件圆周连续间隔60°夹角，3个单极性霍尔器件的圆心距分别是12mm，手轮61旋转一周，3个单极性霍尔元件能够检测3路相位差为120°的信号。应当理解的是，3个单极性霍尔器件在同一个圆周上，第一个单极性霍尔器件与第二个单极性霍尔器件的夹角为60°，第二个单极性霍尔器件与第三个单极性霍尔器件的夹角为60°，此时，第一个单极性霍尔器件与第三个单极性霍尔器件的夹角为120°。利用3个单极性霍尔器件组成的磁电传感器4，能够在尽量缩小光磁混合式编码器的径向长度的条件下，提供分辨率较高的三路磁电信号。此外，通过限制单极性霍尔器件的圆心距为12mm，进而减小了光磁混合式编码器的径向长度，有利于光磁混合式编码器的方便使用。

磁性部件6在旋转的过程中径向经过3个单极性霍尔器件，3个单极性霍尔器件的输出信号由高电平转为低电平，磁性部件6远离3个单极性霍尔器件之后，3个单极性霍尔器件的输出信号恢复为高电平。

进一步的，如图1所示，磁性部件6包括手轮61和磁铁62，磁铁62设置在手轮61的任一端面上，磁铁62在旋转时能够轴向覆盖磁电传感器4。应当理解的是，磁铁62可以设置在手轮61的任一个端面上。手轮61整体为圆盘状，手轮61与前述旋转轴1同轴固定。当旋转轴1带动手轮61旋转时，磁铁62随着手轮61进行径向圆周运动，磁铁62与前述的磁电传感器4(3个单极性霍尔器件)由径向靠近，并在轴向上产生霍尔效应；当磁铁62径向旋转脱离前述的磁电传感器4(3个单极性霍尔器件)，磁电传感器4的霍尔效应消失。

磁铁62通过手轮61能够方便的固定在旋转轴1上，有利于提高光磁混合式编码器的组装效率。

优选的，磁性部件6包括手轮61和磁铁62，将磁铁62嵌入在手轮61内(图中未出示)，磁铁62在旋转时能够轴向覆盖磁电传感器4。应当理解的是，磁铁62嵌入手轮61内，即可以是磁铁62的整体完全嵌入手轮61内，又可以是磁铁62的一部分嵌入手轮61内。

通过将磁铁62嵌入在手轮61的内部，相对于前述将磁铁62设置在手轮61的任一端面的技术方案，能够减小磁铁62与手轮61的组装厚度，进而能够减小光磁混合式编码器的轴向长度，有利于光磁混合式编码器的方便使用。

进一步的，如图1所示，磁铁62优选为弧状磁铁，弧状磁铁的弧心与旋转轴1的轴心同轴。

在尽量缩小光磁混合式编码器的径向长度的条件下，弧状磁铁能够在磁铁旋转过程中，更好的覆盖磁电传感器(与前述3个单极性霍尔器件的连续间隔60°夹角对应)，因此提高了磁铁62的使用效率和磁电传感器的分辨率。

优选的，弧状磁铁的弧度是π/2，弧状磁铁的数量是2个，2个弧状磁铁镜像对称的设置在手轮61上，手轮61旋转一周，磁电传感器4能够检测2个周期信号。

进一步的，为了进一步的减小光磁混合式编码器的轴向长度，本实用新型针对光电传感器3与码盘5的具体结构提出一种优选的结构。应当理解的是，现有技术中的光电传感器与码盘的结构同样适用于本实用新型的技术方案。

如图1所示，优选的结构是：光电传感器3具有指向旋转轴1的径向凹槽，码盘5的径向边缘活动容纳在径向凹槽内。径向凹槽的凹口一端具有发射装置，凹口另一端具有接收装置。发射装置发出的光线穿过码盘5，通过接收装置进行接收并且转为电信号。

码盘5径向容纳在光电传感器3的径向凹槽内，缩短码盘5与PCB板2的间距，从而使得光磁混合式编码器的轴向长度减小。

进一步的，如图1所示，PCB板2通过定位支架7固定在电机9上，码盘5容纳在定位支架围成的空间内；定位支架7的长度等于或大于光电传感器3的厚度。为了适应光电混合式编码器的径向长度，定位支架7的数量应当优选的设置为3个或4个。3个定位支架7或4个定位支架7均应当以圆周均布的方式分布在码盘5的外圆之外，每一个定位支架7的一端与PCB板2连接，另一端与电机9或光磁混合式编码器的外壳连接。

进一步的，如图1所示，旋转轴1与电机9同轴连接。

进一步的，如图1所示，PCB板2通过导线8将A、B、Z、U、V、W六相信号反馈至控制器或接收器。

本实用新型的工作原理是：将光编码器与磁编码器集成在一起，组成六相混合编码器。其中，光编码器用于提供ABZ三相信号，可以用于检测电机的转速或转向等信息；磁编码器用于提供UVW三相信号，用于检测电机的磁极位置的信息。旋转轴1进行旋转工作时，码盘5和磁性部件6分别同轴旋转。与码盘5对应的光电传感器3能够获取并输出ABZ三相信号，并且AB相信号的分辨率可以达到500CPR或1000CPR。与磁性部件6对应的磁电传感器4通过霍尔效应获取并输出UVW三相信号。

此外，本实用新型的光磁混合式编码器与现有技术的六相纯光编码器相对比，由于用磁编码器替代了一组光编码器，因而光磁混合式编码器的体积不但小于六相纯光编码器，而且光磁混合编码器的成本低于现有技术中的六相纯光编码器的成本。以及，本实用新型的光磁混合式编码器与现有技术的六相纯磁编码器相对比，由于具有分辨率更高的光编码器，因而光磁混合式编码器能够提高控制精度。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (8)

1.光磁混合式编码器，其特征在于，

包括旋转轴(1)和具有径向切口的PCB板(2)，所述PCB板(2)通过所述径向切口径向容纳所述旋转轴(1)；

所述PCB板(2)的正轴方向设置光电传感器(3)和码盘(5)，所述光电传感器(3)固定在所述PCB板(2)上，所述码盘(5)固定在所述旋转轴(1)上；

所述PCB板(2)的负轴方向设置磁电传感器(4)和磁性部件(6)，所述磁电传感器(4)固定在所述PCB板(2)上，所述磁性部件(6)固定在所述旋转轴(1)上。

2.根据权利要求1所述的编码器，其特征在于，

所述磁电传感器(4)包括3个单极性霍尔器件，所述3个单极性霍尔器件圆周连续间隔60°夹角，所述3个单极性霍尔器件的圆心距分别是12mm，所述磁性部件(6)旋转一周，所述3个单极性霍尔元件能够检测3路相位差为120°的信号。

3.根据权利要求1所述的编码器，其特征在于，

所述磁性部件(6)包括手轮(61)和磁铁(62)，所述磁铁(62)设置在所述手轮(61)的任一端面上；所述磁铁(62)在旋转时能够轴向覆盖所述磁电传感器(4)。

4.根据权利要求1所述的编码器，其特征在于，

所述磁性部件(6)包括手轮(61)和磁铁(62)，所述磁铁(62)嵌入在所述手轮(61)内，所述磁铁(62)在旋转时能够轴向覆盖所述磁电传感器(4)。

5.根据权利要求3或4所述的编码器，其特征在于，

所述磁铁(62)是弧状磁铁，所述弧状磁铁的弧心与旋转轴(1)的轴心同轴。

6.根据权利要求5所述的编码器，其特征在于，

所述弧状磁铁的弧度是π/2，2个所述弧状磁铁镜像对称的设置在所述手轮(61)上，所述手轮(61)旋转一周，所述磁电传感器(4)能够检测2个周期信号。

7.根据权利要求1所述的编码器，其特征在于，

所述光电传感器(3)具有指向旋转轴(1)的径向凹槽，所述码盘(5)的径向边缘活动容纳在所述径向凹槽内。

8.根据权利要求7所述的编码器，其特征在于，

所述PCB板(2)通过定位支架(7)固定在电机(9)上，所述码盘(5)容纳在所述定位支架围成的空间内；所述定位支架(7)的长度等于或大于所述光电传感器(3)的厚度。