CN212649341U - 一种外转子直流无刷电机的三通道编码器 - Google Patents
一种外转子直流无刷电机的三通道编码器 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开了一种外转子直流无刷电机的三通道编码器，包括外转子电机安装板和外转子电机转子盖，所述外转子电机安装板上设有电机定子，所述电机定子一侧安装有传感器PCB，所述传感器PCB一侧表面设有磁编码器芯片和开关量霍尔传感器，所述磁编码器芯片和开关量霍尔传感器均与传感器PCB固定连接，所述外转子电机转子盖内侧安装有多对极信号磁环，且多对极信号磁环与转子同圆心，所述外转子电机转子盖内侧还设有单对极信号磁钢。本实用新型通过组合使用多极对信号磁环，单对极信号磁钢，磁编码器和开关霍尔形成可内置于外转子无刷电机内部的三通道编码器，在保留了外转子无刷电机设计紧凑，节省空间特点的同时，提升了用于其编码器的分辨率。
Description
技术领域
本实用新型涉及直流无刷电机相关技术领域，具体为一种外转子直流无刷电机的三通道编码器。
背景技术
无刷直流电机是采用半导体开关器件来实现电子换向的，即用电子开关器件代替传统的接触式换向器和电刷。它具有可靠性高、无换向火花、机械噪声低等优点，应用广泛。外转子无刷电机作为无刷直流电机的特殊结构，设计紧凑，节省空间被广泛应用在汽车、工具、工业工控、自动化以及航空航天等领域。编码器是把角位移或直线位移转换成电信号，按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。增量型每转过单位的角度就发出一个脉冲信号，通常为A相、B相、Z相输出，A相、B相为相互延迟1/4周期的脉冲输出，Z相为单圈脉冲，即每圈发出一个脉冲。分辨率为编码器的一个重要参数指标,即编码器每旋转一周单就A或B一相能输出多少脉冲，在外无刷电机一些要求控制精度和驱动效率的实际应用中往往会给电机增加编码器作为位置反馈单元来提高控制精度和驱动效率。
但是，现有的技术是在外转子无刷电机输出轴上添加相应的编码器，但这种外加的方式增加了体积，且添加的编码器分辨率低，使用效果不佳，需要进行改进。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种外转子直流无刷电机的三通道编码器，以解决上述背景技术中提到的的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种外转子直流无刷电机的三通道编码器，包括外转子电机安装板和外转子电机转子盖，所述外转子电机安装板上设有电机定子，所述电机定子一侧安装有传感器PCB，所述传感器PCB一侧表面设有磁编码器芯片和开关量霍尔传感器，所述磁编码器芯片和开关量霍尔传感器均与传感器PCB固定连接，所述外转子电机转子盖内侧安装有多对极信号磁环，且多对极信号磁环与转子同圆心，所述外转子电机转子盖内侧还设有单对极信号磁钢，且单对极信号磁钢跟随转子同步转动。
优选的，所述多对极信号磁环为圆环形状，且所述多对极信号磁环为8 对极，所述多对极信号磁环均匀分布多对极磁场。
优选的，所述单对极信号磁钢为块状设置，且单对极信号磁钢的北极向下安装在外转子电机转子盖内测，所述单对极信号磁钢转动形成的圆环轨迹也和转子同圆心。
优选的，所述磁编码器芯片位于多对极信号磁环的正下方，所述开关量霍尔传感器位于单对极信号磁钢的正下方。
优选的，还包括信号处理电路，所述信号处理电路包含与门电路和信号差分电路，所述信号处理电路安装在电机定子上设有的接线PCB上，所述信号处理电路连接磁编码器芯片和开关量霍尔传感器。
优选的，所述开关量霍尔传感器采用的是SC2432SO-N，封装是SOT-23-1。
优选的，所述磁编码器芯片采用的是MA302，封装为4mmX4mm的QFN封装。
本实用新型提供了一种外转子直流无刷电机的三通道编码器，具备以下有益效果：
(1)本实用新型通过在外转子直流无刷电机中内置磁编码器，使外转子直流无刷电机在增加编码器时无额外的体积增加，提高了外转子直流无刷电机的性能和集成度。采用多对极信号磁环配合专用的磁编码器，在外转子直流无刷电机转子壳有限的空间增加了编码器的分辨率。采用开关霍尔产生窗口信号来从多个Z信号中选用一个Z信号，使本实用新型所述的一种外转子无刷电机的三通道编码器的信号输出符合通用标准，通用性高。
(2)本实用新型采用的磁编码器，不受灰尘油污的影响，在外传子直流无刷电机这种防尘等级较低的电机中更加持久耐用，且组合使用多极对信号磁环，单对极信号磁钢，磁编码器和开关霍尔形成可内置于外转子无刷电机内部的三通道编码器，在保留了外转子无刷电机设计紧凑，节省空间特点的同时提升用于其编码器的分辨率。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图。
图中：1、多对极信号磁环；2、磁编码器芯片；3、单对极信号磁钢；4、开关量霍尔传感器；5、信号处理电路；6、外转子电机安装板；11、外转子电机转子盖；12、传感器PCB；13、电机定子；13-1、接线PCB。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-1所示，本实用新型提供一种技术方案：一种外转子直流无刷电机的三通道编码器，包括外转子电机安装板6和外转子电机转子盖11，所述外转子电机安装板6上设有电机定子13，所述电机定子13一侧安装有传感器 PCB12，所述传感器PCB12一侧表面设有磁编码器芯片2和开关量霍尔传感器 4，所述磁编码器芯片2和开关量霍尔传感器4均与传感器PCB12固定连接，所述外转子电机转子盖11内侧安装有多对极信号磁环1，且多对极信号磁环 1与转子同圆心，所述外转子电机转子盖11内侧还设有单对极信号磁钢3，且单对极信号磁钢3跟随转子同步转动。
所述多对极信号磁环1为圆环形状，且所述多对极信号磁环1为8对极，所述多对极信号磁环1均匀分布多对极磁场，8对极的信号磁环可以使分辨率提高8倍。
所述单对极信号磁钢3为块状设置，且单对极信号磁钢3的北极向下安装在外转子电机转子盖11内测，所述单对极信号磁钢3转动形成的圆环轨迹也和转子同圆心。
所述磁编码器芯片2位于多对极信号磁环1的正下方，所述开关量霍尔传感器4位于单对极信号磁钢3的正下方，可以便于磁编码器芯片2接收多对极信号磁环1产生的信号，同时可以便于单对极信号磁钢3和开关量霍尔传感器4一起完成窗口信号的产生。
还包括信号处理电路5，所述信号处理电路5包含与门电路和信号差分电路，所述信号处理电路5安装在电机定子13上设有的接线PCB13-1上，所述信号处理电路5连接磁编码器芯片2和开关量霍尔传感器4，信号处理电路5 可以将ABZ信号(含多个Z信号)和窗口信号进行处理获得标准的三通道编码器信号，其中信号处理电路5为现有技术。
所述开关量霍尔传感器4采用的是SC2432SO-N，封装是SOT-23-1，体积小方便放置在无刷外转子电机内部。
所述磁编码器芯片2采用的是MA302，封装为4mmX4mm的QFN封装，体积小，便于安装放置。
需要说明的是，一种外转子直流无刷电机的三通道编码器，在工作时，多对极信号磁环1的信号有多对南极北极，且所述多对极信号磁环1为8对极，所述多对极信号磁环1均匀分布多对极磁场，8对极的信号磁环可以使分辨率提高8倍，磁编码器芯片2为MPS公司的磁编码芯片MA302，常采用 4mmX4mm的QFN封装，体积小方便放置在无刷外转子电机内部，磁编码器芯片 2在转子旋转一周内会产生多次AB信号，可以提高了编码器的分辨率，但同时也产生多个Z信号；开关量霍尔传感器4工作时，只有当单对极信号磁钢3 的北极处在其正上方一个区域能会产生高电平，其余位置为低电平，因此开关量霍尔传感器4在转子旋转一周内会产生一个窗口，这个窗口信号用来选择多个Z信号的中的一个来输出，作为最终的Z信号输出，信号处理电路5 包含门电路和信号差分电路，且信号处理电路5为现有技术，其中门电路采用芯片74VHC1G132，信号差分电路采用芯片AM26C31IPW，信号处理电路5连接磁编码器芯片2和开关量霍尔传感器4，信号处理电路5安装在电机定子 13的接线PCB13-1上，传感器PCB12和接线PCB13-1通过接插件连接，信号处理电路5将ABZ信号(含多个Z信号)和窗口信号进行处理获得标准的三通道编码器信号，标准的三通道编码器信号通过信号差分电路输出供应用端使用。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种外转子直流无刷电机的三通道编码器，其特征在于，包括外转子电机安装板(6)和外转子电机转子盖(11)，所述外转子电机安装板(6)上设有电机定子(13)，所述电机定子(13)一侧安装有传感器PCB(12)，所述传感器PCB(12)一侧表面设有磁编码器芯片(2)和开关量霍尔传感器(4)，所述磁编码器芯片(2)和开关量霍尔传感器(4)均与传感器PCB(12)固定连接，所述外转子电机转子盖(11)内侧安装有多对极信号磁环(1)，且多对极信号磁环(1)与转子同圆心，所述外转子电机转子盖(11)内侧还设有单对极信号磁钢(3)，且单对极信号磁钢(3)跟随转子同步转动。
2.根据权利要求1所述的一种外转子直流无刷电机的三通道编码器，其特征在于：所述多对极信号磁环(1)为圆环形状，且所述多对极信号磁环(1)为8对极，所述多对极信号磁环(1)均匀分布多对极磁场。
3.根据权利要求1所述的一种外转子直流无刷电机的三通道编码器，其特征在于：所述单对极信号磁钢(3)为块状设置，且单对极信号磁钢(3)的北极向下安装在外转子电机转子盖(11)内测，所述单对极信号磁钢(3)转动形成的圆环轨迹也和转子同圆心。
4.根据权利要求1所述的一种外转子直流无刷电机的三通道编码器，其特征在于：所述磁编码器芯片(2)位于多对极信号磁环(1)的正下方，所述开关量霍尔传感器(4)位于单对极信号磁钢(3)的正下方。
5.根据权利要求1所述的一种外转子直流无刷电机的三通道编码器，其特征在于：还包括信号处理电路(5)，所述信号处理电路(5)包含与门电路和信号差分电路，所述信号处理电路(5)安装在电机定子(13)上设有的接线PCB(13-1)上，所述信号处理电路(5)连接磁编码器芯片(2)和开关量霍尔传感器(4)。
6.根据权利要求1所述的一种外转子直流无刷电机的三通道编码器，其特征在于：所述开关量霍尔传感器(4)采用的是SC2432SO-N，封装是SOT-23-1。
7.根据权利要求1所述的一种外转子直流无刷电机的三通道编码器，其特征在于：所述磁编码器芯片(2)采用的是MA302，封装为4mmX4mm的QFN封装。
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| CN202021009149.3U CN212649341U (zh) | 2020-06-03 | 2020-06-03 | 一种外转子直流无刷电机的三通道编码器 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114199284A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-03-18 | 江苏集萃智能制造技术研究所有限公司 | 一种机械臂用位置绝对式编码器 |
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2020
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