一種用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，包括齒輪編碼盤及感應(yīng)頭，所述感應(yīng)頭內(nèi)裝有傳感器和永磁鐵,傳感器在位于齒輪編碼盤齒頂正上方，所述永磁鐵與感應(yīng)頭內(nèi)部傳感器的中心線y的軸向偏移為t，t≤5mm，所述永磁鐵邊緣靠近傳感器側(cè)面至傳感器中心線z的徑向偏移為h，-3mm≤h≤3mm,所述永磁鐵端面與xy平面構(gòu)成的偏角為а，-38°≤а≤38°，所述永磁鐵端面與xz平面構(gòu)成的偏角為β，-36°≤β≤36°，該用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)使得編碼器的靈敏度更高，精度可以達(dá)到準(zhǔn)確分辨module0.3以上，能夠分辨齒間距小于等于0.94mm，相對(duì)于同樣分辨率的編碼器體積更小，結(jié)構(gòu)更緊湊，對(duì)外表現(xiàn)磁性更弱，不容易吸附鐵屑，免鐵屑防護(hù)裝置。
【專利說明】一種用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及編碼器【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中的磁環(huán)式編碼器是由感應(yīng)頭和磁環(huán)編碼盤組成的，磁環(huán)式編碼盤是由鐵磁性物質(zhì)粉末和作為粘結(jié)劑的塑性物質(zhì)通過注塑、壓鑄或鑄造等工藝加工成型的，然后通過磁化的方式將外環(huán)均勻地磁化成一個(gè)個(gè)串接起來的小磁矩，如圖3所示，并加以一定的機(jī)械封裝以便安裝于被測(cè)軸上，如圖4所示。當(dāng)電機(jī)帶磁環(huán)編碼盤做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，各個(gè)小磁矩旋轉(zhuǎn)由遠(yuǎn)而近地靠近感應(yīng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生不同的磁場(chǎng)強(qiáng)度和梯度，感應(yīng)頭內(nèi)置磁敏傳感器將不同磁場(chǎng)強(qiáng)度和梯度的變化解調(diào)成相應(yīng)的電信號(hào)，感應(yīng)頭內(nèi)置處理器通過對(duì)電信號(hào)波形進(jìn)行采樣，放大，校準(zhǔn)，以及細(xì)分等處理，再輸出一系列的標(biāo)準(zhǔn)的正弦波或方波脈沖電信號(hào)，電信號(hào)的變化情況反映了碼盤的轉(zhuǎn)速、方向和位置等參數(shù)，這些參數(shù)是自動(dòng)化控制中最重要的參數(shù)。如果傳感器波形精度高，穩(wěn)定性好，則通過控制電路可以做更高的細(xì)分，從而可以提高檢測(cè)精度和分辨率，如果波形精度不好，細(xì)分不但不能提高精度，反而會(huì)降低穩(wěn)定性。
[0003]因?yàn)榇怒h(huán)式編碼盤是由鐵磁性物質(zhì)粉末和作為粘結(jié)劑用的塑性物質(zhì)通過注塑、壓鑄或鑄造等工藝加工成型的柱形環(huán)狀結(jié)構(gòu)，工藝上很難控制材料的均勻性，而磁化位置也較難精準(zhǔn)控制，使得碼盤上磁矩大小和強(qiáng)弱以及均勻性較難進(jìn)一步得到提高。而且在使用過程中，由于碼盤上磁極暴露在外，容易吸附飛塵和細(xì)小鐵屑而給檢測(cè)帶來誤差，往往還需要在碼盤上裝得有掃塵裝置，用久的碼盤也會(huì)有磁性減弱，造成波形精度惡化，影響測(cè)量。
[0004]由于磁環(huán)式編碼器存在上述不足，而近年來磁敏傳感器靈敏度和精度不斷得到提高，所以更弱的磁場(chǎng)也能檢測(cè)出來，人們便開始試驗(yàn)利用軟磁化齒輪的凸凹部位而產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度和梯度來替代磁環(huán)式上小磁矩，即為磁感應(yīng)齒輪編碼器的編碼盤，用齒輪來做編碼盤具有更大的優(yōu)勢(shì)，可塑性好，便于加工、均勻性好、尺寸精度更好控制，滿足不同的應(yīng)用場(chǎng)合，更重要的是波形精度高，一致性好。目前德國一家公司已經(jīng)做成module 0.4齒輪，波形可細(xì)分至100倍。
[0005]目前所采取的方法是傳感器12位于永磁場(chǎng)11和齒輪13的之間，如圖5及圖6所示，此方法最高精度可以分辨module 0.4,并能對(duì)module 0.4進(jìn)行有效細(xì)分至100,即100倍頻輸出，但是更小的識(shí)別間距一直沒有得到突破，如果做到module 0.3的，由于是采用強(qiáng)磁方法，強(qiáng)磁容易吸引一些鐵磁性粉末，細(xì)小的粉末累積到一定程度會(huì)引起測(cè)量誤差，大一點(diǎn)的小鐵塊則會(huì)引起碰撞損毀或飛濺傷人，所以強(qiáng)磁編碼器需要附加做些保護(hù)措施，特別是避免體積較大的鐵磁性顆粒進(jìn)入到傳感器和齒輪相對(duì)運(yùn)動(dòng)的縫隙中，編碼器體積大，結(jié)構(gòu)不緊湊，對(duì)外表現(xiàn)磁性強(qiáng)，存在安全隱患。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，該用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)使得編碼器的靈敏度更高，精度可以達(dá)到準(zhǔn)確分辨module
0.3以上，能夠分辨齒間距小于等于0.94mm,相對(duì)于同樣分辨率的編碼器體積更小，結(jié)構(gòu)更緊湊，對(duì)外表現(xiàn)磁性更弱，不容易吸附鐵屑，免鐵屑防護(hù)裝置。
[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)包括齒輪編碼盤及感應(yīng)頭，所述感應(yīng)頭內(nèi)裝有傳感器和永磁鐵，傳感器在位于齒輪編碼盤齒頂正上方，所述永磁鐵位于所述感應(yīng)頭內(nèi)部傳感器的一側(cè)，以感應(yīng)頭內(nèi)部傳感器的中心為原點(diǎn)，y軸為徑向，Z軸為軸向，與zy平面垂直的方向?yàn)榉ㄏ蚣碭軸，所述永磁鐵與感應(yīng)頭內(nèi)部傳感器的中心線I的軸向偏移為t，t < 5mm，若永磁鐵存在傾角時(shí)，則t為永磁鐵內(nèi)側(cè)面到傳感器中心線的軸向偏移；所述永磁鐵邊緣靠近傳感器側(cè)面至傳感器中心線z的徑向偏移為h，-3mm ^ h ^ 3mm,若永磁鐵存在傾角時(shí)，則h為永磁鐵中性面的邊緣到傳感器中心的徑向偏移；所述永磁鐵中心線相對(duì)于所述傳感器中心軸線y的法向偏移為k2,-3mmi^ k2 ( 3mm,所述永磁鐵端面與xy平面構(gòu)成的偏角為a，-38° < a < 38° ,所述永磁鐵端面與xz平面構(gòu)成的偏角為β，-36°彡β < 36°。
[0008]優(yōu)選地，所述永磁鐵由磁鋼構(gòu)成，所述磁鋼表面磁場(chǎng)強(qiáng)度范圍為:200GslOOOGs，所述磁鋼為軸向充磁，所述齒輪編碼器由鐵質(zhì)軟磁材料組成。
[0009]優(yōu)選地，所述永磁鐵橫截面的直徑為Φ2ι?πι至Φ8mm,所述永磁鐵的厚度為Imm至5mm ο
[0010]優(yōu)選地，所述傳感器包括霍爾傳感器或磁阻傳感器，所述磁阻傳感器包括AMR、GMR、TMR 磁阻。
[0011]優(yōu)選地，以所述傳感器的中心軸線至齒輪編碼盤端面的軸向偏移為S，L為碼盤厚度，O < S < L ;所述感應(yīng)頭底面與所述齒輪編碼盤齒頂?shù)膹较蚓嚯x為g2，所述傳感器中心線X與所述齒輪編碼盤齒頂?shù)木嚯x為gl，0 ( gl-g2彡gl彡2mm ;所述齒輪編碼盤的中心與傳感器中心的法向偏移為kl, -2 ^ kl ^ 2mm。
[0012]優(yōu)選地，所述傳感器內(nèi)部有磁敏元件cl、c2、c3、c4、s1、s2、s3、s4,磁敏元件cl、c2、c3、c4及s1、s2、s3、s4在xy平面內(nèi)關(guān)于x, y中心軸線對(duì)稱分布，且沿著法向等間距排列成兩排，cl和c3為同一法向位置，c2、c4為同一法向位置，si和s3為同一法向位置，s2和s4為同一法向位置，P等于編碼盤的齒間距，所述磁敏元件的法向間距為e = 1/4P，當(dāng)齒輪編碼盤的凸齒轉(zhuǎn)動(dòng)到剛好和Cl、c3所在位置的正下方時(shí)，c2、c4磁敏元件正下方對(duì)準(zhǔn)所述齒輪編碼器的凹齒，所以傳感器所處區(qū)域均由兩部分磁場(chǎng)疊加而成，一部分是永磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)BI,另一部分是由永磁鐵磁化的齒輪編碼盤而產(chǎn)生的磁場(chǎng)B2,兩個(gè)磁場(chǎng)疊加在一起，磁感應(yīng)器所在位置所受磁場(chǎng)強(qiáng)度BO = B1+B2,由于B ~ Ι/r3，所以cl、c3所在位置磁場(chǎng)強(qiáng)度大于c2、c4所在位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度，通過惠斯通電橋解調(diào)出差分信號(hào)，在碼盤旋轉(zhuǎn)的情況下即可輸出雙列相差為90°的正弦信號(hào)。
[0013]優(yōu)選地，所述傳應(yīng)器將磁信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再通過惠斯通電橋解調(diào)成兩組正弦差分信號(hào)，由sl、s3、S2、S4組成能夠識(shí)別編碼盤的旋轉(zhuǎn)方向的第一組正弦差分信號(hào)，由Cl、c3、c2、c4組成第二組正弦差分信號(hào)，兩組正弦差分信號(hào)形成90度的相位差。
[0014]優(yōu)選地，所述永磁鐵呈圓柱狀或者非圓柱狀，所述永磁鐵的邊緣磁場(chǎng)密度比中心磁場(chǎng)密度高。
[0015]采用上述結(jié)構(gòu)之后，所述永磁鐵位于所述感應(yīng)頭內(nèi)部傳感器的一側(cè)，所述永磁鐵與感應(yīng)頭內(nèi)部傳感器的中心線I的軸向偏移為t，t ( 5mm，若永磁鐵存在傾角時(shí)，則t為永磁內(nèi)側(cè)面到傳感器中心線的軸向偏移；所述永磁鐵邊緣靠近傳感器側(cè)面至傳感器中心線z的徑向偏移為h，-3mm ^ h ^ 3mm,若永磁鐵存在傾角時(shí)，則h為永磁鐵中性面的邊緣到傳感器中心的徑向偏移；所述永磁鐵中心線相對(duì)于所述傳感器中心軸線y的法向偏移為k2,-3mmi^ k2 < 3mm,所述永磁鐵端面與xy平面構(gòu)成的偏角為a，-38° ( a <38° ,所述永磁鐵端面與xz平面構(gòu)成的偏角為β，-36° <β<36°。所述磁感應(yīng)器所處區(qū)域均由兩部分磁場(chǎng)疊加而成，一部分是永磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)BI,另一部分是由永磁鐵磁化的齒輪編碼盤而產(chǎn)生的磁場(chǎng)Β2,兩個(gè)磁場(chǎng)疊加在一起,磁感應(yīng)器所在位置所受磁場(chǎng)強(qiáng)度BO = Β1+Β2,由公式B ?C l/r3，可知cl、c3所在位置磁場(chǎng)強(qiáng)度大于c2、c4所在位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度，該用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)使得編碼器的靈敏度更高，精度可以達(dá)到準(zhǔn)確分辨module0.3以上，能夠分辨齒間距小于等于0.94mm,相對(duì)于同樣分辨率的編碼器體積更小，結(jié)構(gòu)更緊湊，對(duì)外表現(xiàn)磁性更弱，不容易吸附鐵屑，免鐵屑防護(hù)裝置。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明一種用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的主視圖；
[0017]圖2為本發(fā)明一種用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的左視圖；
[0018]圖3為本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)的磁環(huán)式編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖4為如圖1所示的磁環(huán)式編碼器的結(jié)構(gòu)示意圖，圖中的磁環(huán)式編碼器以一定的機(jī)械封裝裝于被測(cè)軸上；
[0020]圖5為本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)的編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的主視圖；
[0021]圖6為本發(fā)明現(xiàn)有技術(shù)的編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的左視圖；
[0022]圖7為本發(fā)明一種用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的磁敏元件的連接示意圖；
[0023]圖8為本發(fā)明一種用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的磁敏元件的排列示意圖；
[0024]圖9為編碼器磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)處于假定工作的初始位置的示意圖；
[0025]圖10為如圖9位置下過傳感器中心線即法線方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線圖；
[0026]圖11為編碼器磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)處于相對(duì)假定初始位置旋轉(zhuǎn)一個(gè)小角度的位置的示意圖；
[0027]圖12為如圖11位置下過傳感器中心線即法線方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線圖。
[0028]圖13為本發(fā)明永磁鐵磁場(chǎng)強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0030]請(qǐng)參閱圖1及圖2，圖1為本發(fā)明一種用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的主視圖，圖2為本發(fā)明一種用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)的左視圖；在本實(shí)施例中，用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)10包括齒輪編碼盤I及感應(yīng)頭2，感應(yīng)頭2內(nèi)裝有傳感器21和永磁鐵22，傳感器21位于齒輪編碼盤I齒頂正上方,永磁鐵22位于感應(yīng)頭2內(nèi)部傳感器的一側(cè)，以感應(yīng)頭2內(nèi)部傳感器21的中心為原點(diǎn)，y軸為徑向，z軸為軸向，與zy平面垂直的方向?yàn)榉ㄏ蚣碭軸，永磁鐵22與感應(yīng)頭內(nèi)部傳感器21的中心線Y的軸向偏移為t，5mm，若永磁鐵存在傾角時(shí)，則t為永磁鐵22內(nèi)側(cè)面到傳感器21中心線的軸向偏移；永磁鐵22邊緣靠近傳感器21側(cè)面至傳感器21中心線z的徑向偏移為h，-3mm ^ h ^ 3mm,若永磁鐵22存在傾角時(shí)，則h為永磁鐵22中性面的邊緣到傳感器21中心的徑向偏移；永磁鐵22中心線相對(duì)于傳感器21中心軸線y的法向偏移為k2，-3mm彡k2彡3mm，永磁鐵22端面與xy平面構(gòu)成的偏角為a，-38° < a < 38° ,永磁鐵22端面與xz平面構(gòu)成的偏角為 β，-36。彡 β 彡 36°。
[0031]在本實(shí)施例中，永磁鐵22由磁鋼構(gòu)成，在其他實(shí)施例中，所述永磁鐵也可以由其他磁性材料構(gòu)成，所述磁鋼表面磁場(chǎng)強(qiáng)度范圍為:200GslOOOGs，所述磁鋼為軸向充磁，所述齒輪編碼器由鐵質(zhì)軟磁材料組成。
[0032]永磁鐵22橫截面的直徑為Φ2ι?πι至Φ8mm,所述永磁鐵的厚度為Imm至5mm。
[0033]傳感器21包括霍爾傳感器或磁阻傳感器，所述磁阻傳感器包括AMR、GMR、TMR磁阻。
[0034]以傳感器21的中心軸線至齒輪編碼盤I端面的軸向偏移為S，L為碼盤厚度，O^S^L ;感應(yīng)頭2底面與所述齒輪編碼盤I齒頂?shù)膹较蚓嚯x為g2，傳感器21中心線X與齒輪編碼盤I齒頂?shù)木嚯x為gl，0彡gl-g2 ^ gI ^ 2mm ;齒輪編碼盤I的中心與傳感器21中心的法向偏移為kl, -2 < kl < 2mm。
[0035]請(qǐng)?jiān)賲㈤唸D7及圖8，傳感器21內(nèi)部有磁敏元件(31、(:2、(33、(34、81、82、83、84，磁敏元件cl、c2、c3、c4及s1、s2、s3、s4在xy平面內(nèi)關(guān)于x, y中心軸線對(duì)稱分布，且沿著法向等間距排列成兩排，cl和c3為同一法向位置，c2、c4為同一法向位置，si和s3為同一法向位置，s2和s4為同一法向位置，P等于編碼盤的齒間距，所述磁敏元件的法向間距為e=1/4P，當(dāng)齒輪編碼盤的凸齒轉(zhuǎn)動(dòng)到剛好和Cl、c3所在位置的正下方時(shí)，c2、c4磁敏元件正下方對(duì)準(zhǔn)所述齒輪編碼器的凹齒，所以傳感器所處區(qū)域均由兩部分磁場(chǎng)疊加而成，一部分是永磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)BI,另一部分是由永磁鐵磁化的齒輪編碼盤而產(chǎn)生的磁場(chǎng)B2,兩個(gè)磁場(chǎng)疊加在一起，磁感應(yīng)器所在位置所受磁場(chǎng)強(qiáng)度BO = B1+B2,由公式B α l/r3,可知cl、c3所在位置磁場(chǎng)強(qiáng)度大于c2、c4所在位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度，通過惠斯通電橋解調(diào)出差分信號(hào)，在碼盤旋轉(zhuǎn)的情況下即可輸出雙列相差為90°的正弦信號(hào)。
[0036]傳感器21將磁信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再通過惠斯通電橋解調(diào)成兩組正弦差分信號(hào)，由S1、s3、s2、s4組成能夠識(shí)別編碼盤的旋轉(zhuǎn)方向的第一組正弦差分信號(hào)，由cl、c3、c2、c4組成第二組正弦差分信號(hào)，兩組正弦差分信號(hào)形成90度的相位差。
[0037]永磁鐵22呈圓柱狀或者非圓柱狀，永磁鐵22的邊緣磁場(chǎng)密度比中心磁場(chǎng)密度高，因而其邊緣磁場(chǎng)強(qiáng)度和梯度對(duì)磁敏傳感器具有更好的可控性，如圖13所示。
[0038]如圖9所示，編碼器磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)處于假定工作的初始位置，即齒頂凸齒處于最頂部90°位置，齒頂凸齒正好對(duì)正磁敏傳感器cl、c3，圖10為該位置下過傳感器中心線即法線方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線圖；如圖11所示，編碼器磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)處于相對(duì)假定初始位置旋轉(zhuǎn)一個(gè)小角度的位置，齒頂凹齒正好對(duì)正磁敏傳感器cl、c3，圖12為該位置下過傳感器中心線即法線方向的磁感應(yīng)強(qiáng)度曲線圖。
[0039]該用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)使得編碼器的靈敏度更高，精度可以達(dá)到準(zhǔn)確分辨module 0.3以上，能夠分辨齒間距小于等于0.94mm，相對(duì)于同樣分辨率的編碼器體積更小，結(jié)構(gòu)更緊湊，對(duì)外表現(xiàn)磁性更弱，不容易吸附鐵屑，免鐵屑防護(hù)裝置。
[0040]應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明雖然描述的是一種磁路方法，但由于該磁路結(jié)構(gòu)具體表現(xiàn)為各部件之間的機(jī)械結(jié)構(gòu)，所以結(jié)構(gòu)方面需引入一個(gè)尺寸范圍對(duì)專利進(jìn)行保護(hù)，以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，不能因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括齒輪編碼盤及感應(yīng)頭，所述感應(yīng)頭內(nèi)裝有傳感器的永磁鐵，傳感器在位于齒輪編碼盤齒頂正上方，所述永磁鐵位于所述感應(yīng)頭內(nèi)部傳感器的一側(cè)，以感應(yīng)頭內(nèi)部傳感器的中心為原點(diǎn)，y軸為徑向，Z軸為軸向，與zy平面垂直的方向?yàn)榉ㄏ蚣碭軸，所述永磁鐵與感應(yīng)頭內(nèi)部傳感器的中心線I的軸向偏移為( 5mm,若永磁鐵存在傾角時(shí),則t為永磁鐵內(nèi)側(cè)面到傳感器中心線的軸向偏移；所述永磁鐵邊緣靠近傳感器側(cè)面至傳感器中心線z的徑向偏移為h，-3mm^h^ 3mm,若永磁鐵存在傾角時(shí)，則h為永磁鐵中性面的邊緣到傳感器中心的徑向偏移；所述永磁鐵中心線相對(duì)于所述傳感器中心軸線Y的法向偏移為k2,-3_ < k2 < 3mm,所述永磁鐵端面與xy平面構(gòu)成的偏角為a，-38° < a < 38° ,所述永磁鐵端面與xz平面構(gòu)成的偏角為β，-36。彡 β 彡 36°。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述永磁鐵由磁鋼構(gòu)成，所述磁鋼表面磁場(chǎng)強(qiáng)度范圍為:200Gs---1OOOGs,所述磁鋼為軸向充磁，所述齒輪編碼器由鐵質(zhì)軟磁材料組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述永磁鐵橫截面的直徑為Φ2ι?πι至Φ8mm,所述永磁鐵的厚度為Imm至5mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述傳感器包括霍爾傳感器或磁阻傳感器，所述磁阻傳感器包括AMR、GMR、TMR磁阻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，其特征在于:以所述傳感器的中心軸線至齒輪編碼盤端面的軸向偏移為S，L為碼盤厚度，O;所述感應(yīng)頭底面與所述齒輪編碼盤齒頂?shù)膹较蚓嚯x為g2，所述傳感器中心線X與所述齒輪編碼盤齒頂?shù)木嚯x為gl，0 ( gl-g2 ^ gl ^ 2mm ;所述齒輪編碼盤的中心與傳感器中心的法向偏移為kl, -2 ^ kl ^ 2mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述傳感器內(nèi)部有磁敏元件 cl、c2、c3、c4、s1、s2、s3、s4,磁敏元件 cl、c2、c3、c4 及 s1、s2、s3、s4在xy平面內(nèi)關(guān)于x，y中心軸線對(duì)稱分布，且沿著法向等間距排列成兩排，Cl和c3為同一法向位置，c2、c4為同一法向位置，si和s3為同一法向位置，s2和s4為同一法向位置，p等于編碼盤的齒間距，所述磁敏元件的法向間距為e = 1/4P，當(dāng)齒輪編碼盤的凸齒轉(zhuǎn)動(dòng)到剛好和cl、c3所在位置的正下方時(shí)，c2、c4磁敏元件正下方對(duì)準(zhǔn)所述齒輪編碼器的凹齒，所以傳感器所處區(qū)域均由兩部分磁場(chǎng)疊加而成，一部分是永磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)BI，另一部分是由永磁鐵磁化的齒輪編碼盤而產(chǎn)生的磁場(chǎng)B2，兩個(gè)磁場(chǎng)疊加在一起，磁感應(yīng)器所在位置所受磁場(chǎng)強(qiáng)度BO = B1+B2,由于B ο- Ι/r3，所以cl、c3所在位置磁場(chǎng)強(qiáng)度大于c2、c4所在位置的磁場(chǎng)強(qiáng)度，通過惠斯通電橋解調(diào)出差分信號(hào)，在碼盤旋轉(zhuǎn)的情況下即可輸出雙列相差為90°的正弦信號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述傳感器將磁信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再通過惠斯通電橋解調(diào)成兩組正弦差分信號(hào)，由S1、s3、s2、s4組成能夠識(shí)別編碼盤的旋轉(zhuǎn)方向的第一組正弦差分信號(hào)，由cl、c3、C2、C4組成第二組正弦差分信號(hào)，兩組正弦差分信號(hào)形成90度的相位差。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于磁感應(yīng)齒輪編碼器的磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述永磁鐵呈圓柱狀或者非圓柱狀，所述永磁鐵的邊緣磁場(chǎng)密度比中心磁場(chǎng)密度高。
【文檔編號(hào)】G01D5/14GK104374412SQ201410647388
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月14日
【發(fā)明者】陸丕清 申請(qǐng)人:陸丕清