磁编码器制造技术

本发明专利技术提供一种磁编码器，包括磁鼓、磁信号检测元件及磁信号处理输出元件，其中磁鼓的外周壁上沿其轴向设有M个单极磁环，在每个单极磁环的磁场范围内沿其周向设有n个磁信号检测元件，单极磁环的外圆周面上沿其周向依次交替地设置有凸起与凹槽，凸起对应圆心角为α，凹槽对应圆心角为β，轴向相邻的两个单极磁环分别具有的凸起沿着磁鼓的周向偏转角度为A，轴向相邻的两个磁信号检测元件沿着磁鼓的周向偏转角度为B，A和B不同时等于零，其中M≥2，n≥1。根据本发明专利技术，磁编码器的分辨率通过α、β、M、n、A、B等多个参数共同调整得到确保，较多的可调整参数有利于设计出不同功能、不同控制精确度要求的磁编码器。确度要求的磁编码器。确度要求的磁编码器。

【技术实现步骤摘要】
磁编码器


[0001]本专利技术属于磁编码器设计
，具体涉及一种磁编码器。

技术介绍

[0002]磁编码器是一种以磁阻传感器、磁鼓、信号处理电路为主要组成部分构成的角度或者位移测量装置。磁编码器因为有体积小、精密度高、分辨度高、无接触无磨损、高抗震、安装简单、使用寿命长、接口形式多等众多优点，因而广泛应用于工业控制、机械制造、船舶、纺织、印刷、航空、航天、雷达、通讯、军工等领域。
[0003]磁鼓上磁极的个数决定着磁编码器的分辨率，磁鼓上磁极的均匀性决定着磁编码器输出信号的质量，磁鼓上磁极的磁场强度和作用距离决定着磁编码器的结构和体积。总之，磁鼓对磁编码器的各向性能参数有着及其重要的影响，而磁鼓的很多性能又与其圆周上的磁信号源的结构密不可分。
[0004]申请人的在先申请的专利中公开了一种具有凹凸结构的磁环作为磁信号的磁鼓的技术方案，其可产生的磁信号的数量是凸起与凹槽的数量之和，按照这种原理，只要凸起与凹槽所占的圆心角越小，则磁鼓产生的磁信号的数量就越多，能够提升磁编码器的分辨率，但凸起或凹槽的最小圆心角受到四个方面因素的制约：第一个因素，磁环材质的强度和韧性，凸起部分的最小圆心角必须保证凸起部分有足够的强度，不会轻易损坏；第二个因素，加工工具或加工方法的最小缝隙，例如CNC激光机床的最小加工缝隙是0.1mm左右，则磁环的凹槽部分对应的圆心角就不能小于0.1mm缝隙对应的圆心角；第三个因素，磁信号检测元件的最小感知角度，凸起和凹槽对应的最小圆心角都不能小于磁信号检测元件的最小感知角度，否则就得不到清晰明确的磁信号；第四个因素，磁环的直径(外径)，磁鼓上磁环的直径不是任意的，而是由安装磁编码器的径向空间决定的，径向空间越小磁编码器只能越小，磁环的直径也只能越小，磁鼓上具有相同圆心角的凸起或凹槽的数量也就越小，磁鼓产生的磁信号也就越少。受制于以上几个因素，现有技术中的磁编码器的检测精度和分辨率的进一步提高尤其艰难。

技术实现思路

[0005]因此，本专利技术提供一种磁编码器，以能够进一步提高磁编码器的检测精度和分辨率。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供一种磁编码器，包括磁鼓、磁信号检测元件及磁信号处理输出元件，其中所述磁鼓的外周壁上沿其轴向设有M个单极磁环，在每个单极磁环的磁场范围内沿其周向设有n个磁信号检测元件，所述单极磁环的外圆周面上沿其周向依次交替地设置有凸起与凹槽，所述凸起的外圆壁的两端点与所述单极磁环的圆心之间形成的圆心角为α，所述凹槽的外圆壁的两端点与所述单极磁环的圆心之间形成的圆心角为β，M个单极磁环中轴向相邻的两个单极磁环分别具有的凸起沿着磁鼓的周向偏转角度为A，轴向相邻的两个磁信号检测元件沿着磁鼓的周向偏转角度为B，A和B不同时等于零，其中M≥2，n
≥1。
[0007]在一些实施方式中，所述磁鼓的外周壁上沿其轴向设有的单极磁环的外圆周上的每个凸起的α不相等，每个凹槽的β不相等，α和β不相等。
[0008]在一些实施方式中，所述磁鼓的外周壁上沿其轴向设有的单极磁环的外圆周上的每个凸起的α相等，每个凹槽的β相等，α和β相等。
[0009]在一些实施方式中，所述磁鼓的外周壁上沿其轴向设有的M个单极磁环中轴向相邻的两个单极磁环分别具有的凸起沿着磁鼓的周向偏转角度A不相等，M个单极磁环中轴向相邻的两个磁信号检测元件沿着磁鼓的周向偏转角度B不相等。
[0010]在一些实施方式中，所述磁鼓的外周壁上沿其轴向设有的M个单极磁环中轴向相邻的两个单极磁环分别具有的凸起沿着磁鼓的周向偏转角度A相等，M个单极磁环中轴向相邻的两个磁信号检测元件沿着磁鼓的周向偏转角度B相等。
[0011]在一些实施方式中，所述单极磁环为各向异性磁体，或者，为各向同性磁体。
[0012]在一些实施方式中，所述单极磁环为钕铁硼磁体、钐钴磁体、铝镍钴磁体、橡胶磁体、铁氧体磁体中的至少一种。
[0013]根据本专利技术，磁编码器磁鼓的凸起与凹槽的精度通过机械加工得到确保，磁编码器的其它特性(如分辨率)可以通过圆心角α和β的大小、单极磁环的个数M、在每个单极磁环的磁场范围内沿其周向配置的磁信号检测元件的个数n、轴向相邻的两个单极磁环分别具有的凸起沿着磁鼓的周向的偏转角度A、轴向相邻的两个磁信号检测元件沿着磁鼓的周向偏转角度为B等多个参数共同调整得到确保，较多的可调整参数有利于设计出不同功能、不同精确度要求的磁编码器。
附图说明
[0014]图1为专利技术实施例的磁编码器中的M个单极磁环沿磁鼓的周向展开后的结构示意图(仅示出部分片段)，图中示出了M个单极磁环中轴向相邻两个单极磁环的凸起沿磁鼓的周向偏转角度而M个磁信号检测元件则沿着磁鼓的轴向一字排列的状态；
[0015]图2为本专利技术实施例的磁编码器中的单极磁环的结构示意图；
[0016]图3为本专利技术另一实施例的磁编码器中的M个单极磁环沿磁鼓的周向展开后的结构示意图(仅示出部分片段)，图中示出了M个单极磁环沿着磁鼓的轴向一字排列而M个磁信号检测元件中轴向相邻两个磁信号检测元件沿磁鼓的周向偏转角度的状态。
[0017]附图标记表示为：
[0018]1、单极磁环；11、凸起；12、凹槽；2、磁信号检测元件。
具体实施方式
[0019]结合参见图1至图3所示，根据本专利技术的实施例，提供一种磁编码器，包括磁鼓、磁信号检测元件及磁信号处理输出元件，其中所述磁鼓的外周壁上沿其轴向设有M个单极磁环1，在每个单极磁环1的磁场范围内沿其周向设有n个磁信号检测元件2，所述单极磁环1的外圆周面上沿其周向依次交替地设置有凸起11与凹槽12，所述凸起11的外圆壁的两端点与所述单极磁环1的圆心之间形成的圆心角为α，所述凹槽12的外圆壁的两端点与所述单极磁环1的圆心之间形成的圆心角为β，M个单极磁环1中轴向相邻的两个单极磁环1分别具有的
凸起11沿着磁鼓的周向偏转角度为A，轴向相邻的两个磁信号检测元件2沿着磁鼓的周向偏转角度为B，A和B不同时等于零，其中M≥2，n≥1，需要说明的是，如果A和B同时为零的话，将达不到增加磁鼓旋转一周产生的磁信号的目的。该技术方案中，有效克服现有技术中通过单个单极磁环1的外周壁上的凹凸结构的加工尺寸与精度来提升受限于加工工艺精度、材料物性(强度、韧度等)、尺寸及磁信号检测元件的最小感知角度的不足。也即根据本专利技术，磁编码器磁鼓的凸起与凹槽的精度通过机械加工得到确保，磁编码器的其它特性(如分辨率)通过圆心角α和β的大小、单极磁环的个数M、在每个单极磁环的磁场范围内沿其周向配置的磁信号检测元件的个数n、轴向相邻的两个单极磁环分别具有的凸起沿着磁鼓的周向的偏转角度A、轴向相邻的两个磁信号检测元件沿着磁鼓的周向偏转角度为B等多个参数共同调整得到确保，较多的可调整参数有利于设计出不同功能、不同控制精确度要求的磁编码器。可以理解的，因为本专利技术中磁信号检测元件得到的磁场强度信号只有强弱之分，且数量可以足够大，因此完全可以按照处理数字信号的方法处理磁信号，例如将磁场强度高的磁信号作为1，磁本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁编码器，其特征在于，包括磁鼓、磁信号检测元件及磁信号处理输出元件，其中所述磁鼓的外周壁上沿其轴向设有M个单极磁环(1)，在每个单极磁环(1)的磁场范围内沿其周向设有n个磁信号检测元件(2)，所述单极磁环(1)的外圆周面上沿其周向依次交替地设置有凸起(11)与凹槽(12)，所述凸起(11)的外圆壁的两端点与所述单极磁环(1)的圆心之间形成的圆心角为α，所述凹槽(12)的外圆壁的两端点与所述单极磁环(1)的圆心之间形成的圆心角为β，M个单极磁环(1)中轴向相邻的两个单极磁环(1)分别具有的凸起(11)沿着磁鼓的周向偏转角度为A，轴向相邻的两个磁信号检测元件(2)沿着磁鼓的周向偏转角度为B，A和B不同时等于零，其中M≥2，n≥1。2.根据权利要求1所述的磁编码器，其特征在于，所述磁鼓的外周壁上沿其轴向设有的单极磁环(1)的外圆周上的每个凸起(11)的α不相等，每个凹槽(12)的β不相等，α和β不相等。3.根据权利要求1所述的磁编码器，其特征在于，所述磁鼓的外周壁上沿其轴向设有的单极磁环(...

【专利技术属性】
技术研发人员：成问好，王严，成沐阳，孟怀银，成走程，
申请(专利权)人：深圳市瑞达美磁业有限公司，
类型：发明
国别省市：