一種磁編碼器制造技術

本發明專利技術揭露一種磁編碼器及其導磁碼盤及該導磁碼盤的制備方法，該磁編碼器通過在導磁碼盤上設置對永磁體產生的磁場具有擾動作用的導磁部，導磁碼盤容易加工，不受磁極對數的限制，對導磁部和非導磁區的間隔、數量的限制較小，在兼顧了檢測精度的情況下使磁編碼器結構更為緊湊。一種磁編碼器，包括用于和電機殼體固定連接的永磁體、用于和電機的輸出軸固定連接的導磁碼盤，所述導磁碼盤具有至少一圈磁柵，所述磁柵由用于對所述永磁體產生的磁場形成擾動的導磁部及與所述導磁部相接的非導磁區組成，所述導磁部由導磁材料制成；該磁編碼器還包括信號處理器，所述信號處理器包括設置于所述永磁體和所述導磁碼盤之間的用于檢測磁場變化的傳感器。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及磁編碼器領域，特別涉及磁編碼器、磁編碼器的磁柵及磁柵的制備方法。
技術介紹
根據檢測原理，編碼器主要分為光電編碼器和磁編碼器。一般的光電編碼器主要由一個中心有軸的光電碼盤和光電探測裝置組成，光電碼盤上具有環形的通、暗的刻線，在伺服系統中，由于光電碼盤與電機同軸，電機旋轉時，光柵盤與電機同速旋轉，經發光二極管等組成的檢測裝置檢測輸出若干脈沖信號，通過分析脈沖信號就能反映當前電機的轉速或轉過的角度以及轉向。傳統的光電編碼器碼盤的材料有玻璃、金屬、塑料，玻璃碼盤是在玻璃上沉積很薄的刻線，其熱穩定性及精度可以達到普通標準、一般要求，但容易碎。金屬碼盤直接以通和不通刻線，不易碎，但由于金屬有一定的厚度，精度就有限制，其熱穩定性就要比玻璃碼盤差一個數量級。塑料碼盤是經濟型的，其成本低，精度和耐高溫達不到高要求。而磁電式編碼器采用磁電式設計，通過磁感應器件、利用磁場的變化來產生和提供轉子的絕對位置，利用磁器件代替了傳統的碼盤，彌補了光電編碼器的同一產生光污染、壽命相對短的缺陷，更具抗震、耐腐蝕、耐污染、性能可靠高、結構更簡單，是編碼器未來發展的新的方向。現有技術中，編碼器采用IC切割磁場的原理計算出角度，產生弦波信號，缺點是所有角度數據是通過軟件模擬出相對的角度和位置，精度不高，誤差大。參見如中國專利CN101846531A公開的一種磁編碼器，其外殼固定在電機上，磁柵套在電機的轉子軸上面，信號處理器安裝在外殼里面，磁柵包括磁鋼和磁道，磁鋼的軸向端面上設有環形槽，環形槽裝配磁體形成磁道，磁道產生環形狀的磁場，信號處理器的鎖定開關型霍爾對隨電機輸出軸轉動的磁道進行檢測，得到電信號輸出波形。然而如上所述的傳統磁編碼器由于磁極對數受限，因而分辨度不高；若增加磁極對數，磁鐵設計和加工的難度以及磁鐵的體積都會大大的增加。
技術實現思路
為解決上述問題，本專利技術的目的在于提供一種磁編碼器及其導磁碼盤及該導磁碼盤的制備方法，該磁編碼器通過在導磁碼盤上設置對永磁體產生的磁場具有擾動作用的導磁部，導磁碼盤容易加工，不受磁極對數的限制，對導磁部和非導磁區的間隔、數量的限制較小，在兼顧了檢測精度的情況下使磁編碼器結構更為緊湊。為了達到以上目的，本專利技術采用如下技術方案：一種磁編碼器，包括用于和電機殼體固定連接的永磁體、用于和電機的輸出軸固定連接的導磁碼盤，所述導磁碼盤具有至少一圈磁柵，所述磁柵由用于對所述永磁體產生的磁場形成擾動的導磁部及與所述導磁部相接的非導磁區組成，所述導磁部由導磁材料制成；該磁編碼器還包括信號處理器，所述信號處理器包括設置于所述永磁體和所述導磁碼盤之間的用于檢測磁場變化的傳感器。優選地，所述導磁碼盤由導磁材料制成，所述導磁碼盤上開設有孔，所述孔構成所述非導磁區；或，所述導磁碼盤由非導磁材料制成，所述導磁碼盤上固定設置有導磁材料構成所述導磁部。優選地，所述導磁碼盤具有外圈磁柵，所述外圈磁柵由多個導磁部及多個非導磁區組成，相鄰兩個所述導磁部之間設置有一個所述非導磁區。更優選地，所述導磁碼盤為圓片狀，多個所述非導磁區沿圓片的周向等間隔分布，所述非導磁區呈扇環形。更優選地，所述傳感器包括多對InSb磁阻元件，各對所述InSb磁阻元件相互電連，且其中一個InSb磁阻元件正對某一非導磁區時另一個InSb磁阻元件正對某一導磁部或其中一個InSb磁阻元件正對某一非導磁區時另一個InSb磁阻元件正對另一非導磁區。進一步地，InSb磁阻元件的寬度≤非導磁區的寬度≤導磁部的寬度。更優選地，所述導磁碼盤還具有用于檢測零位的內圈磁柵，所述內圈磁柵由一個導磁部和一個非導磁區組成，所述傳感器包括用于檢測零位的霍爾元件，所述霍爾元件對應所述內圈磁柵設置。優選地，所述傳感器設置于所述永磁體和所述導磁碼盤之間一種如上所述的導磁碼盤。一種所述的導磁碼盤的制備方法，包括如下步驟：在導磁材料上開貫通孔形成非導磁區，未開孔區作為導磁部，制得所述導磁碼盤；或，在非導磁材料上鍍導磁材料形成導磁部，未鍍導磁材料的部分作為非導磁區，制得所述導磁碼盤。本專利技術中述及的導磁材料的定義如下：導磁材料能夠對永磁體產生的磁場形成擾動，如增強磁路中的磁場，導磁材料包括軟磁性材料和硬磁性材料(又稱永磁材料)。軟磁材料的主要特點是導磁率高、剩磁小。這類材料在較低的外界磁場作用下，就能產生較高的磁感應強度，而且隨著外界磁場的增大而很快達到磁飽和狀態；當外界磁場去掉后，它的磁性就基本消失。常用的軟磁材料有純鐵和硅鋼板兩種。硬磁材料的主要特點是剩磁強，它經過飽和磁化后，即使去掉外界磁場，還能夠在較長的時間內保持較強的磁性。目前用得最普遍的是鋁鎳鈷合金、鐵鉻鈷合金。（具體參見中國機電城網www.jdcheng.com）本專利技術的磁編碼器的工作原理為：永磁體固定設置，其自身產生強磁場，導磁碼盤隨電機的輸出軸轉動，導磁碼盤上具有磁柵，磁柵由導磁部和非導磁區構成，導磁部由對磁場具有擾動作用的導磁材料制成，導磁部轉到傳感器處時傳感器檢測到的磁場和非導磁區轉到傳感器處時傳感器檢測到的磁場是不同的，信號處理器根據檢測到的磁場變化輸出弦波或/或脈沖信號，從而可分析得出電機轉動的圈數、角度或方向。由于采用了上述技術方案，相較現有技術具有以下優點：導磁碼盤的磁柵機械加工方便，磁柵的導磁部、非導磁區的間隔和數量不受限，可根據精度需求在導磁碼盤上設置盡可能多的導磁部和非導磁區，檢測精度較高，壽命長，結構更緊湊。附圖說明附圖1為本專利技術的一種磁編碼器在電機上的應用場景示意圖；附圖2為本專利技術的磁柵和InSb磁阻元件的一種相對位置示意圖；附圖3為本專利技術的磁柵和InSb磁阻元件的另一種相對位置示意圖；附圖4為本專利技術的一種導磁碼盤的結構示意圖。以上附圖中，1、電機殼體；2、電機輸出軸；3、永磁體；4、PCB；5、InSb磁阻元件；5a、InSb磁阻元件；5a’、InSb磁阻元件；5b、InSb磁阻元件；5b’、InSb磁阻元件；50a、導線；50b、導線；6、霍爾元件；7、導磁碼盤；71、導磁部；72、非導磁區。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術的較佳實施例進行詳細闡述，以使本專利技術的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解。附圖1所示為本專利技術的一種磁編碼器在電機上應用場景示意圖，參照附圖1至4所示，磁編碼器包括和電機殼體1固定連接的永磁體3、和電機的輸出軸2固定連接的導磁碼盤7、位于永磁體3和導磁碼盤7之間的PCB 4。永磁體3由永磁材料制成，產生穩定的強磁場。導磁碼盤7具有磁柵，磁柵由用于對永磁體3產生的磁場形成擾動的導磁部71及與導磁部71相接的非導磁區組成，導磁部71由對磁場具有擾動作用的導磁材料制成，如鐵或鐵氧體磁體等制成，非導磁區72為鏤空區域或不含導磁材料從而不對磁場產生擾動。PCB 4上設置有信號處理器，信號處理器包括用于檢測磁場變化的傳感器，本實施例中的傳感器設置于永磁體3和導磁碼盤7之間，除此之外，還可設置在導磁碼盤7的遠離永磁體3的一側。導磁碼盤7由如下兩種制備方法制得：1、包括步驟：在導磁材料上開貫通孔形成非導磁區72，未開孔區作為導磁部71，構成磁柵，制得導磁碼盤7；2、包括步驟：在非導磁材料上鍍導磁材料形成導磁部71，未鍍導磁材料的部分為非導磁區72，構成磁柵，制得導磁碼盤7。導磁碼盤7本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種磁編碼器，其特征在于：包括用于和電機殼體固定連接的永磁體、用于和電機的輸出軸固定連接的導磁碼盤，所述導磁碼盤具有至少一圈磁柵，所述磁柵由用于對所述永磁體產生的磁場形成擾動的導磁部及與所述導磁部相接的非導磁區組成，所述導磁部由導磁材料制成；該磁編碼器還包括信號處理器，所述信號處理器包括用于檢測磁場變化的傳感器。

【技術特征摘要】
1.一種磁編碼器，其特征在于：包括用于和電機殼體固定連接的永磁體、用于和電機的輸出軸固定連接的導磁碼盤，所述導磁碼盤具有至少一圈磁柵，所述磁柵由用于對所述永磁體產生的磁場形成擾動的導磁部及與所述導磁部相接的非導磁區組成，所述導磁部由導磁材料制成；該磁編碼器還包括信號處理器，所述信號處理器包括用于檢測磁場變化的傳感器。2.根據權利要求1所述的磁編碼器，其特征在于：所述導磁碼盤由導磁材料制成，所述導磁碼盤上開設有孔，所述孔構成所述非導磁區；或，所述導磁碼盤由非導磁材料制成，所述導磁碼盤上固定設置有導磁材料構成所述導磁部。3.根據權利要求1所述的磁編碼器，其特征在于：所述導磁碼盤具有外圈磁柵，所述外圈磁柵由多個導磁部及多個非導磁區組成，相鄰兩個所述導磁部之間設置有一個所述非導磁區。4.根據權利要求4所述的磁編碼器，其特征在于：所述導磁碼盤為圓片狀，多個所述非導磁區沿圓片的周向等間隔分布，所述非導磁區呈扇環形。5.根據權利要求4所述的磁編碼器，其特征在于：所述傳感器包括多對InSb磁阻...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鄭律，
申請(專利權)人：江蘇森尼克電子科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32