CN212133687U - 一种磁性编码器、空心绝对位置检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种磁性编码器、空心绝对位置检测装置，该磁性编码器包括第一齿形码盘、第二齿形码盘、与第一齿形码盘对应的第一磁传感器、与第二齿形码盘对应的第二磁传感器、信号处理板以及恒磁磁源；所述第一齿形码盘与第二齿形码盘上下同心布置且二者齿数不同；所述第一齿形码盘、第二齿形码盘与电机轴传动连接；所述第一磁传感器、第二磁传感器、恒磁磁源布置在所述信号处理板上；所述信号处理板安装在电机法兰上。本实用新型不仅提高了磁性编码器的检测精度，配合中空电机使用时，可以通过空心电机轴的内孔走线，走线方便，而且在检测码盘实际旋转角度时，无需再额外借助其它初始位置判断方法得到码盘在一周内的绝对位置。

Description

一种磁性编码器、空心绝对位置检测装置

技术领域

本实用新型涉及编码器技术领域，尤其涉及一种磁性编码器、空心绝对位置检测装置。

背景技术

编码器是将信号或数据进行编制、转换为可用以通讯、传输和存储的信号形式的设备。目前较为常用的编码器有两种，一种是光电编码器，另一种是磁性编码。光电编码器主要由一个中心有轴的光电码盘和光电探测装置组成，光电码盘上具有环形的通、暗的刻线，在伺服系统中，由于光电码盘与电机同轴，电机旋转时，光栅盘与电机同速旋转，经发光二极管等组成的检测装置检测输出若干脉冲信号，通过分析脉冲信号就能反映当前电机的转速或转过的角度以及转向。传统的光电编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性及精度可以达到普通标准、一般要求，但容易碎。金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃码盘差一个数量级。塑料码盘是经济型的，其成本低，精度和耐高温达不到高要求。而磁性编码器则是通过磁感应器件、利用磁场的变化来产生和提供转子的绝对位置，利用磁器件代替了传统的码盘，弥补了光电编码器的同一产生光污染、寿命相对短的缺陷，且耐油污，环境适应性好。

纵然磁性编码器与光电编码器相比具有一定的优点，但是其在具体应用(如机器人关节等场景)时仍然存在如下不足：一、精度低，可靠性差；二、在与中空电机配合使用时，需要从磁性编码器边上走线，走线复杂，电线扭曲较大；三、自身无法知晓其在一圈中的位置，需要首先采用断电记录或安装传感器等初始位置判断方法得到零位或基准位，然后才能根据零位或基准位确定码盘在一周内的绝对位置，过程复杂，使用不方便。

以上问题亟待解决。

实用新型内容

本实用新型的目的在于通过一种磁性编码器、空心绝对位置检测装置，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种磁性编码器，其包括第一齿形码盘、第二齿形码盘、与第一齿形码盘对应的第一磁传感器、与第二齿形码盘对应的第二磁传感器、信号处理板以及恒磁磁源；所述第一齿形码盘与第二齿形码盘上下同心布置且二者齿数不同；所述第一齿形码盘、第二齿形码盘与电机轴传动连接；所述第一磁传感器、第二磁传感器、恒磁磁源布置在所述信号处理板上；所述信号处理板安装在电机法兰上。

特别地，所述第一磁传感器、第二磁传感器布置在所述信号处理板上靠近各自对应的第一齿形码盘、第二齿形码盘的一侧；所述恒磁磁源安装在所述信号处理板的中心开孔内。

特别地，所述第一齿形码盘、第二齿形码盘均采用齿轮导磁码盘；所述电机轴为空心电机轴；所述空心电机轴依次穿过所述第一齿形码盘、第二齿形码盘和电机法兰的内孔。

特别地，所述第一齿形码盘的齿数与第二齿形码盘的齿数相差1。

特别地，所述齿形码盘的齿形采用但不限于方齿、正弦、渐开线、双圆弧齿形的任一种。

本实用新型还提供了一种空心绝对位置检测装置，该装置包括磁性编码器；所述磁性编码器包括第一齿形码盘、第二齿形码盘、与第一齿形码盘对应的第一磁传感器、与第二齿形码盘对应的第二磁传感器、信号处理板以及恒磁磁源；所述第一齿形码盘与第二齿形码盘上下同心布置且二者齿数不同；所述第一齿形码盘、第二齿形码盘与电机轴传动连接；所述第一齿形码盘、第二齿形码盘均采用齿轮导磁码盘；所述电机轴为空心电机轴；所述空心电机轴依次穿过所述第一齿形码盘、第二齿形码盘和电机法兰的内孔；所述第一磁传感器、第二磁传感器布置在所述信号处理板上靠近各自对应的第一齿形码盘、第二齿形码盘的一侧；所述恒磁磁源安装在所述信号处理板的中心开孔内；所述信号处理板安装在电机法兰上。

特别地，所述第一齿形码盘的齿数与第二齿形码盘的齿数相差1。

特别地，所述齿形码盘的齿形采用但不限于方齿、正弦、渐开线、双圆弧齿形的任一种。

本实用新型提出的磁性编码器、空心绝对位置检测装置优点如下：一、磁性编码器采用齿形码盘，齿形码盘具有若干齿形，而一个齿形周期产生一个电压值变化周期，如此将产生多个周期，通过周期叠加以及采样数据校正，提高了磁性编码器的检测精度；二、第一齿形码盘、第二齿形码盘均采用齿轮导磁码盘，磁性编码器配合中空电机使用时，空心电机轴依次穿过所述第一齿形码盘、第二齿形码盘和电机法兰的内孔，此时可以通过空心电机轴的内孔走线，走线方便，能够适用更多应用场景；三、所述第一齿形码盘与第二齿形码盘上下同心布置且二者齿数不同，形成的正弦周期数也就不同，在同一旋转角度，分别得到内外圈的两个信号值，因为两个值对应的正弦周期不同，形成游标，从而可计算得出实际旋转角度，无需再额外借助其它初始位置判断方法得到码盘在一周内的绝对位置。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的磁性编码器分解结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的磁性编码器整体结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例一

请参照图1和图2所示，本实施例中磁性编码器包括第一齿形码盘101、第二齿形码盘102、与第一齿形码盘101对应的第一磁传感器103、与第二齿形码盘102对应的第二磁传感器104、信号处理板105以及恒磁磁源106。所述第一齿形码盘101与第二齿形码盘102上下同心布置且二者齿数不同。所述第一齿形码盘101、第二齿形码盘102与电机轴107传动连接。所述第一磁传感器103、第二磁传感器104、恒磁磁源106布置在所述信号处理板105上；所述信号处理板105安装在电机法兰108上。

具体的，在本实施例中所述第一磁传感器103、第二磁传感器104布置在所述信号处理板105上靠近各自对应的第一齿形码盘101、第二齿形码盘102的一侧。所述恒磁磁源106安装在所述信号处理板105的中心开孔内。其中，所述恒磁磁源106可采用但不限于方形永磁体，用于产生稳定的磁场。

具体的，在本实施例中所述第一齿形码盘101、第二齿形码盘102均采用齿轮导磁码盘；在本实施例中磁性编码器配合中空电机使用，所述电机轴107为空心电机轴；所述空心电机轴依次穿过所述第一齿形码盘101、第二齿形码盘102和电机法兰108的内孔。第一齿形码盘101、第二齿形码盘102采用导磁材料。所述空心电机轴旋转时将带动第一齿形码盘101、第二齿形码盘102旋转；但是在空心电机轴旋转时，电机法兰108固定不动，以屏蔽电机磁场的影响。

具体的，在本实施例中所述第一齿形码盘101的齿数与第二齿形码盘102的齿数相差1，但差1仅是优选方案，并不局限于此。具体的，在本实施例中所述齿形码盘的齿形采用但不限于方齿、正弦、渐开线、双圆弧齿形的任一种。

工作时，由于所述第一齿形码盘101与第二齿形码盘102上下同心布置且二者齿数不同，因此二者形成的正弦周期数也就不同；以所述第一齿形码盘101的齿数比第二齿形码盘102的齿数少1为例，第一齿形码盘101的齿数比第二齿形码盘102的齿数少1，那么二者形成的正弦周期数也就少1；第一齿形码盘101与第二齿形码盘102在同一旋转角度，分别得到内外圈的两个信号值，因为两个值对应的正弦周期不同，形成游标，从而可计算得出实际旋转角度，获得码盘在一周内的绝对位置。例如第一齿形码盘101的正弦周期数为25，第二齿形码盘102的正弦周期数为26，这样以来，一个获得25个正弦波的周期，另一个获得26个正弦波的周期，那么在A位置(A位置为任意位置)，可以得到A位置在25个正弦波周期的相位，同步又可以得到A位置在25个正弦波周期的相位，通过这两个相位值即可唯一确定A位置在一圈中的绝对位置，简单方便，效率高，解决了传统磁性编码器需要额外借助其它初始位置判断方法得到码盘在一周内的绝对位置的问题。

实施例二

本实施例中空心绝对位置检测装置包括实施例一中的磁性编码器；所述磁性编码器包括第一齿形码盘、第二齿形码盘、与第一齿形码盘对应的第一磁传感器、与第二齿形码盘对应的第二磁传感器、信号处理板以及恒磁磁源；所述第一齿形码盘与第二齿形码盘上下同心布置且二者齿数不同；所述第一齿形码盘、第二齿形码盘与电机轴传动连接；所述第一齿形码盘、第二齿形码盘均采用齿轮导磁码盘；所述电机轴为空心电机轴；所述空心电机轴依次穿过所述第一齿形码盘、第二齿形码盘和电机法兰的内孔；所述第一磁传感器、第二磁传感器布置在所述信号处理板上靠近各自对应的第一齿形码盘、第二齿形码盘的一侧；所述恒磁磁源安装在所述信号处理板的中心开孔内；所述信号处理板安装在电机法兰上。

具体的，在本实施例中所述恒磁磁源可采用但不限于方形永磁体，用于产生稳定的磁场。所述齿形码盘采用导磁材料。所述空心电机轴旋转时将第一齿形码盘、第二齿形码盘旋转；但是在空心电机轴旋转时，电机法兰固定不动，以屏蔽电机磁场的影响。

具体的，在本实施例中所述第一齿形码盘的齿数与第二齿形码盘的齿数相差1，但差1仅是优选方案，并不局限于此。具体的，在本实施例中所述齿形码盘的齿形采用但不限于方齿、正弦、渐开线、双圆弧齿形的任一种。

工作时，空心绝对位置检测装置检测码盘在一周内的绝对位置的过程同上述实施例一，在此不再赘述。

本实用新型的技术方案中磁性编码器采用齿形码盘，齿形码盘具有若干齿形，而一个齿形周期产生一个电压值变化周期，如此将产生多个周期，通过周期叠加以及采样数据校正，提高了磁性编码器的检测精度；第一齿形码盘、第二齿形码盘均采用齿轮导磁码盘，磁性编码器配合中空电机使用时，空心电机轴依次穿过所述第一齿形码盘、第二齿形码盘和电机法兰的内孔，此时可以通过空心电机轴的内孔走线，走线方便，能够适用更多应用场景；所述第一齿形码盘与第二齿形码盘上下同心布置且二者齿数不同，形成的正弦周期数也就不同，在同一旋转角度，分别得到内外圈的两个信号值，因为两个值对应的正弦周期不同，形成游标，从而可计算得出实际旋转角度，无需再额外借助其它初始位置判断方法得到码盘在一周内的绝对位置。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种磁性编码器，其特征在于，包括第一齿形码盘、第二齿形码盘、与第一齿形码盘对应的第一磁传感器、与第二齿形码盘对应的第二磁传感器、信号处理板以及恒磁磁源；所述第一齿形码盘与第二齿形码盘上下同心布置且二者齿数不同；所述第一齿形码盘、第二齿形码盘与电机轴传动连接；所述第一磁传感器、第二磁传感器、恒磁磁源布置在所述信号处理板上；所述信号处理板安装在电机法兰上。

2.根据权利要求1所述的磁性编码器，其特征在于，所述第一磁传感器、第二磁传感器布置在所述信号处理板上靠近各自对应的第一齿形码盘、第二齿形码盘的一侧；所述恒磁磁源安装在所述信号处理板的中心开孔内。

3.根据权利要求2所述的磁性编码器，其特征在于，所述第一齿形码盘、第二齿形码盘均采用齿轮导磁码盘；所述电机轴为空心电机轴；所述空心电机轴依次穿过所述第一齿形码盘、第二齿形码盘和电机法兰的内孔。

4.根据权利要求3所述的磁性编码器，其特征在于，所述第一齿形码盘的齿数与第二齿形码盘的齿数相差1。

5.根据权利要求1至4之一所述的磁性编码器，其特征在于，所述齿形码盘的齿形采用方齿、正弦、渐开线、双圆弧齿形的任一种。

6.一种空心绝对位置检测装置，其特征在于，该装置包括磁性编码器；所述磁性编码器包括第一齿形码盘、第二齿形码盘、与第一齿形码盘对应的第一磁传感器、与第二齿形码盘对应的第二磁传感器、信号处理板以及恒磁磁源；所述第一齿形码盘与第二齿形码盘上下同心布置且二者齿数不同；所述第一齿形码盘、第二齿形码盘与电机轴传动连接；所述第一齿形码盘、第二齿形码盘均采用齿轮导磁码盘；所述电机轴为空心电机轴；所述空心电机轴依次穿过所述第一齿形码盘、第二齿形码盘和电机法兰的内孔；所述第一磁传感器、第二磁传感器布置在所述信号处理板上靠近各自对应的第一齿形码盘、第二齿形码盘的一侧；所述恒磁磁源安装在所述信号处理板的中心开孔内；所述信号处理板安装在电机法兰上。

7.根据权利要求6所述的空心绝对位置检测装置，其特征在于，所述第一齿形码盘的齿数与第二齿形码盘的齿数相差1。

8.根据权利要求6或7任一项所述的空心绝对位置检测装置，其特征在于，所述齿形码盘的齿形采用方齿、正弦、渐开线、双圆弧齿形的任一种。

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