CN219802137U - 一种光纤传输的电机编码器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光纤传输的电机编码器，其包括：环形的反射区域，设置于电机转子轴的端面，包括依次间隔分布的扇形高反射层以及扇形低反射层；导光组件，包括用于和电机壳体连接的导光支架、固定在导光支架上的入射导光柱以及反射导光柱；入射导光柱的出光端面朝向反射区域，反射导光柱的接收端面朝向反射区域，用于接收入射导光柱射出且被反射区域反射的激光；入射光纤，其第一端与一个激光器连接，另一端与入射导光柱的输入端连接；反射光纤，其第一端与光电模块连接，另一端与反射导光柱的输出端连接。该编码器的主体结构中不含电子器件，可耐受较高的温度以及恶劣的电磁兼容环境。采用光纤传导信号抗干扰能力强，不易受到电磁干扰。

Description

一种光纤传输的电机编码器

技术领域

本实用新型涉及电力电子领域，尤其涉及一种光纤传输的电机编码器。

背景技术

在驱动永磁无刷电机的过程中需要检测电机转子的位置，以便调节定子的磁场。部分现有技术中采用检测反电势的方式实现无感检测，但是无感检测的精度低，仅适用于转速控制，且适配的电机驱动方法有限。因此，在精度要求较高的场合，通常需要在电机上引入编码器，以精确检测转子位置。

现有的编码器通常采用霍尔编码器或者光电传感器。这些类型的编码器通常需要电子器件检测位置，并将转子位置信息通过线缆传输至电机控制器。然而，部分应用场景温度较高，电机附近的温度超出了常规电子器件的工作温度，使得传统的霍尔编码器以及应用。

实用新型内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是现有的编码器难以在高温条件下工作。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种光纤传输的电机编码器，其包括：

环形的反射区域，设置于电机转子轴的端面，其圆心与所述电机转子轴的轴心重合；所述反射区域包括依次间隔分布的扇形高反射层以及扇形低反射层；

导光组件，其包括用于和电机壳体连接的导光支架、固定在所述导光支架上的入射导光柱以及反射导光柱；所述入射导光柱的出光端面朝向所述反射区域，所述反射导光柱的接收端面朝向所述反射区域，用于接收所述入射导光柱射出且被所述反射区域反射的激光；

入射光纤，其第一端与一个激光器连接，另一端与所述入射导光柱的输入端连接；

反射光纤，其第一端与光电模块连接，另一端与所述反射导光柱的输出端连接。

本实用新型的进一步改进在于，反射区域中，每个扇形高反射层与两个扇形低反射层相邻；对于所述激光器发出的激光，所述扇形高反射层的反射率与所述扇形低反射层的反射率之间的比值为10～16。

本实用新型的进一步改进在于，所述扇形高反射层与所述扇形低反射层的中心角相等，其中心角的角度为1°至6°。

本实用新型的进一步改进在于，所述反射区域制备在基板的表面；所述基板贴合设置在所述电机转子轴的端面。

本实用新型的进一步改进在于，还包括保护罩；所述保护罩安装在电机壳体上，遮盖所述反射区域以及所述导光组件。

本实用新型的进一步改进在于，所述入射光纤以及所述反射光纤均为铠装导光光纤，二者的第一端均设置有FC接头或ST接头。

本实用新型的进一步改进在于，在所述导光组件中所述入射导光柱以及所述反射导光柱的轴线的延长线相互垂直且相交。

本实用新型提供的装置具有以下技术效果：编码器的主体结构中不含电子器件，可耐受较高的温度以及恶劣的电磁兼容环境。采用光纤传导信号抗干扰能力强，不易受到电磁干扰。

以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本实用新型的光纤传输的电机编码器的结构示意图；

图2是反射区域的示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图示中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

为了阐释的目的而描述了本实用新型的一些示例性实施例，需要理解的是，本实用新型可通过附图中没有具体示出的其他方式来实现。

如图1、2所示，本实施例公开了一种光纤传输的电机编码器，其包括：环形的反射区域10，设置于电机转子轴80的端面，电机转动时反射区域10随之同步转动。反射区域10的圆心与电机转子轴80的轴心重合。反射区域10包括依次间隔分布的扇形高反射层11以及扇形低反射层12。间隔分布指的是：反射区域10中扇形高反射层11与扇形低反射层12的数目相同，每个扇形高反射层11与两个扇形低反射层12相邻，每个扇形低反射层12也与两个扇形高反射层11相邻。

导光组件20包括用于和电机壳体连接的导光支架21、固定在导光支架21上的入射导光柱22以及反射导光柱23。导光支架21不随电机转动。入射导光柱22通过入射光纤30与激光器50连接，其出光端面朝向反射区域10，来自激光器的激光由出光端面射出，照向反射区域，经反射区域10反射后射向反射导光柱23的接收端面。反射导光柱23的接收端面也朝向反射区域，用于接收入射导光柱22射出且被反射区域10反射的激光。反射导光柱23通过反射光纤40将接受到的激光传输至光电模块60，光电模块60可采用市售模块，将激光信号根据强度转换为电信号。

在电机转子轴80转动过程中，反射区域10也随之同步转动，而入射导光柱22射出激光的照射方向不变，在此情况下各扇形高反射层11以及扇形低反射层12依次交替经过照射点。对于激光器50发出的激光，扇形高反射层11的反射率与扇形低反射层12的反射率之间的比值为13。反射率差异使得电机转子轴80转动过程中反射导光柱23接收到的激光强度呈方波形式。光电模块60输出的电信号的与输入的光强正相关，因此光电模块输出的电信号是与电机转子轴80转速正相关的方波信号。

本实施例中，反射区域10制备在基板的表面；基板贴合设置在电机转子轴的端面。扇形高反射层11与扇形低反射层12的中心角相等，其中心角的角度为3°，电机转子轴80转动一周，光电模块60输出60个脉冲。为了提高分辨率，可增加扇形高反射层11与扇形低反射层12的数目。支座反射区域10的过程中，可通过在基板表面制备反射层的方式制备扇形高反射层11，镀膜的材料可根据激光器50的输出波长进行确定，这是光学领域的现有技术。扇形低反射层12可采用低反射率材料的镀层，或者采用磨砂工艺形成低反射率的表面结构，这也是本领域的现有技术。

在一个具体实施例中，入射导光柱22以及反射导光柱23可采用与光纤材质相同的光学玻璃制成。入射光纤30的第一端与激光器50连接，另一端通过熔接的方式与入射导光柱22的输入端连接。反射光纤40的第一端与光电模块60连接，另一端通过熔接的方式与反射导光柱23的输出端连接。入射光纤30以及反射光纤40均为铠装导光光纤，为市售产品，二者的第一端均设置有FC接头或ST接头。

为了确保反射导光柱23可以接收到反射光束，在导光组件20中入射导光柱22以及反射导光柱23的轴线的延长线相互垂直且相交。本实施例的编码器还包括保护罩70；保护罩70安装在电机壳体上，遮盖反射区域10以及导光组件20。

在应用过程中，激光器50以及光电模块60可集成在电机驱动器中，并通过光纤与保护罩70内的编码器主体结构连接。编码器的主体结构中不含电子器件，可耐受较高的温度以及恶劣的电磁兼容环境。采用光纤传导信号抗干扰能力强。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种光纤传输的电机编码器，其特征在于，包括：

环形的反射区域(10)，设置于电机转子轴(80)的端面，其圆心与所述电机转子轴(80)的轴心重合；所述反射区域(10)包括依次间隔分布的扇形高反射层(11)以及扇形低反射层(12)；

导光组件(20)，其包括用于和电机壳体连接的导光支架(21)、固定在所述导光支架(21)上的入射导光柱(22)以及反射导光柱(23)；所述入射导光柱(22)的出光端面朝向所述反射区域(10)，所述反射导光柱(23)的接收端面朝向所述反射区域，用于接收所述入射导光柱(22)射出且被所述反射区域(10)反射的激光；

入射光纤(30)，其第一端与一个激光器(50)连接，另一端与所述入射导光柱(22)的输入端连接；

反射光纤(40)，其第一端与光电模块(60)连接，另一端与所述反射导光柱(23)的输出端连接。

2.根据权利要求1所述的一种光纤传输的电机编码器，其特征在于，反射区域(10)中，每个扇形高反射层(11)与两个扇形低反射层(12)相邻；对于所述激光器(50)发出的激光，所述扇形高反射层(11)的反射率与所述扇形低反射层(12)的反射率之间的比值为10～16。

3.根据权利要求1所述的一种光纤传输的电机编码器，其特征在于，所述扇形高反射层(11)与所述扇形低反射层(12)的中心角相等，其中心角的角度为1°至6°。

4.根据权利要求1所述的一种光纤传输的电机编码器，其特征在于，所述反射区域(10)制备在基板的表面；所述基板贴合设置在所述电机转子轴的端面。

5.根据权利要求1所述的一种光纤传输的电机编码器，其特征在于，还包括保护罩(70)；所述保护罩(70)安装在电机壳体上，遮盖所述反射区域(10)以及所述导光组件(20)。

6.根据权利要求1所述的一种光纤传输的电机编码器，其特征在于，所述入射光纤(30)以及所述反射光纤(40)均为铠装导光光纤，二者的第一端均设置有FC接头或ST接头。

7.根据权利要求1所述的一种光纤传输的电机编码器，其特征在于，在所述导光组件(20)中所述入射导光柱(22)以及所述反射导光柱(23)的轴线的延长线相互垂直且相交。