專利名稱：一種導磁環(huán)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種磁性元件，具體地說，涉及一種導磁環(huán)。
背景技術：
在電機控制領域中應用的位置檢測裝置主要是編碼器，所述編碼器一種是將電機旋轉(zhuǎn)角位置、角速度等物理量轉(zhuǎn)換為電信號的位置傳感器，編碼器的制造以及信號處理水平直接影響到自動化水平。 目前，工程技術領域中應用的編碼器主要是光電式編碼器，光電式編碼器有增量式和絕對式兩種。在增量式編碼器中，軸旋轉(zhuǎn)時帶動光柵盤旋轉(zhuǎn)，發(fā)光元件發(fā)出的光被光柵盤的狹縫切割成斷續(xù)光線，再由接收元件接受并輸出相應的脈沖信號，旋轉(zhuǎn)方向和脈沖數(shù)量需要借助判向電路和計數(shù)器來實現(xiàn)。計數(shù)起點可任意設定，旋轉(zhuǎn)增量編碼器轉(zhuǎn)動時輸出脈沖，通過計數(shù)設備的內(nèi)部存儲單元來記住位置。然而該編碼器工作過程中不允許有干擾進而丟失脈沖，否則，記數(shù)設備記憶的零點就會偏移并且無從知道。 為了解決上述問題，出現(xiàn)了絕對式編碼器。絕對式編碼器輸出與位置一一對應的代碼，從代碼的大小變化能判別出旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)子當前位置。這樣大大提高了抗干擾性以及數(shù)據(jù)的可靠性，絕對式編碼器已經(jīng)越來越多地應用于各種工業(yè)系統(tǒng)的角度測量、長度測量以及位置控制。 然而，光電編碼器存在一些難以克服的缺點光電編碼器由玻璃物質(zhì)通過刻線而成，其抗震動和沖擊能力不強，不適用于塵埃、結(jié)露等惡劣環(huán)境，并且結(jié)構和定位組裝復雜；刻線間距有極限，要提高分辨率必須增大碼盤，從而難以做到小型化；在生產(chǎn)中必須保證很高的裝配精度，直接影響到生產(chǎn)效率，最終影響產(chǎn)品成本。 為了解決光電編碼器中出現(xiàn)的問題，又提出了一種磁電式編碼器。傳統(tǒng)磁電傳感
器的定子和轉(zhuǎn)子由純鐵制成，定子上固定有永久磁鐵，形成磁路系統(tǒng)。定子和轉(zhuǎn)子相對的環(huán)
形端面上均勻地設有數(shù)目相等的齒和槽，轉(zhuǎn)子與主軸固緊，主軸與被測量的轉(zhuǎn)軸連接，主軸
帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，當轉(zhuǎn)子齒和定子齒相對時，氣隙最小，磁通最大，當轉(zhuǎn)子齒和定子槽相對時，
氣隙最大，磁通最小。可以通過例如磁感應傳感器的檢測磁通的變化，并將該變化轉(zhuǎn)化成電
信號脈沖。此類編碼器比較多，但測量精度比較低，且只能實現(xiàn)增量輸出。 例如，專利CN 200410024190. 7公開了一種具有二、三、四、六個傳感器的磁電編
碼器結(jié)構，如圖l所示，在該磁電編碼器的結(jié)構中，磁感應元件采用表面貼的方式，即在圓
環(huán)形定子內(nèi)側(cè)壁布置磁感應元件，進行旋轉(zhuǎn)磁場的感應，然后根據(jù)傳感器電壓值求出旋轉(zhuǎn)
角度值。 然而，上述磁電編碼器在物理結(jié)構上具有以下缺點 定子內(nèi)側(cè)一般呈圓弧形且光滑，傳感器不易安裝固定，容易引起定位誤差，進而引起信號的相位偏差，使得信號中高次諧波分量大；加工制造工藝復雜，不利于產(chǎn)業(yè)化；[0010] 可靠性低，傳感器均布于內(nèi)側(cè)壁，傳感器的支持基體必須為柔性體如FPC等，其與處理本體接觸處其抗拉強度不高，容易破裂，增加了加工難度，影響產(chǎn)品的壽命；[0011] 傳感器感應的磁場泄露大，磁場不能得到充分應用，使得信號中噪聲大，影響測量精度； 要求傳感器體積小，使得產(chǎn)品成本比較高。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題在于，針對上述現(xiàn)有技術的不足，提出了一種導磁環(huán)，能夠簡化生產(chǎn)工藝，提高信號精度，減少產(chǎn)品成本，提高性價比。 為解決上述技術問題，本實用新型提出了一種導磁環(huán)，所述導磁環(huán)由兩段或多段同半徑、同圓心的弧段構成，相鄰兩弧段留有縫隙。 進一步地，所述導磁環(huán)由兩段同半徑、同圓心的弧段構成，分別為1/4弧段和3/4弧段；或者，所述的導磁環(huán)由三段同半徑的弧段構成，分別為1/3弧段；或者，所述的導磁環(huán)由四段同半徑的弧段構成，分別為1/4弧段；或者，所述的導磁環(huán)由六段同半徑的弧段構成，分別為1/6弧段。 更進一步地，所述的導磁環(huán)的弧段端部設有倒角；具體而言，所述倒角為沿軸向或徑向或同時沿軸向、徑向切削而形成的倒角。 通過采用此結(jié)構的導磁環(huán)，使得導磁環(huán)內(nèi)部磁場分布均勻，泄露小，并且磁感應元件感應的信號為積分型，信號噪聲小，所含高次諧波分量成分小，有利于提高原始信號質(zhì)量，提高信號信噪比。而且，通過導磁環(huán)的增加倒角來縮小有效面積，有利于提高磁感應元件表面感應的磁場強度，在一定程度上能減小對永磁體尺寸要求，能減小整個編碼器的機械尺寸。另外，采用此結(jié)構，對磁感應元件的機械尺寸沒有苛刻要求，可選用型號范圍寬，甚至是不用采用后續(xù)放大電路，有利于減少產(chǎn)品成本，提高性價比。上述結(jié)構的導磁環(huán)的使用還使得磁感應元件可直接固定在電路板上，無需轉(zhuǎn)接件，有利于提高產(chǎn)品的可靠性。

圖1是現(xiàn)有技術中磁電式編碼器的結(jié)構示意圖； 圖2A 圖2D是本實用新型的導磁環(huán)的倒角設計圖； 圖3是表示設置有本實用新型的導磁環(huán)的磁電式傳感器的立體分解圖； 圖4是本實用新型的導磁環(huán)安裝于骨架上的立體圖； 圖5是本實用新型的導磁環(huán)分為兩段時的應用例1的結(jié)構示意圖； 圖6是本實用新型的導磁環(huán)分為四段時的應用例2的結(jié)構示意圖； 圖7是本實用新型的導磁環(huán)分為三段時的應用例3的結(jié)構示意圖； 圖8是本實用新型的導磁環(huán)分為六段時的應用例4的結(jié)構示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體的實施例對本實用新型進行詳細地說明。[0027] 實施例 圖2A 圖2D是本實用新型的導磁環(huán)的倒角設計圖。如圖2A 圖2D所示，導磁環(huán)由兩段或多段同半徑、同圓心的弧段構成，圖2A所示的導磁環(huán)沒有設計倒角，圖2B 圖2D所示的弧段端部設有倒角，所述倒角為沿軸向(圖2B)或徑向(圖2C)或同時沿軸向、徑向(圖2D)切削而形成的倒角，151、154表示軸向切面，152、153表示徑向切面。相鄰兩弧段間留有縫隙，磁感應元件置于該縫隙內(nèi)，當磁鋼環(huán)與導磁環(huán)發(fā)生相對旋轉(zhuǎn)運動時，所述磁感應元件將感測到的磁信號轉(zhuǎn)換為電壓信號，并將該電壓信號傳輸給相應的控制器。 根據(jù)磁密公式5 = |可以知道，當小 一定時候，可以通過減少S，增加B。 因為永磁體產(chǎn)生的磁通是一定的，在導磁環(huán)中S較大，所以B比較小，因此可以減少因為磁場交變而導致的發(fā)熱。而導磁環(huán)增加的倒角減少了導磁環(huán)端部面積，能夠增大端部的磁場強度，使得磁感應元件的輸出信號增強。這樣的信號拾取結(jié)構制造工藝簡單，拾取的信號噪聲小，生產(chǎn)成本低，可靠性高，而且尺寸小。[0031] 應用例 圖3是表示設置有本實用新型的導磁環(huán)的磁電式傳感器的立體分解圖。圖4是本實用新型的導磁環(huán)安裝于骨架上的立體圖。如圖3和圖4所示，磁電式傳感器由磁感應元件板102、磁鋼環(huán)103、導磁環(huán)104、骨架105組成；磁感應元件板102由PCB板和磁感應元件106組成，磁感應元件板102上還裝有接插件108。 磁鋼環(huán)103裝在電機軸上，導磁環(huán)104固定在骨架105上，骨架105固定在電機的合適位置。當電機軸轉(zhuǎn)動時，磁鋼環(huán)103轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生正弦磁場，而導磁環(huán)104起聚磁作用，磁鋼環(huán)103產(chǎn)生的磁通通過導磁環(huán)104。 PCB板上固定的磁感應元件106把通過導磁環(huán)104的磁場轉(zhuǎn)換成電壓信號并輸出，該電壓信號直接進入主控板芯片。由主控板上芯片對電壓信號進行處理，最后得到位角位移。 其中，在制作所述的磁電式傳感器時，導磁環(huán)104設置在骨架成型模具上，在所述骨架一體成型時與骨架105固定在一起。[0035] 應用例1 圖5是本實用新型的導磁環(huán)分為兩段時的應用例1。如圖5所示，導磁環(huán)由兩段同半徑的弧段構成，分別為1/4弧段111和3/4弧段112，位置A和B相距角度為90° ，并開有狹縫，分別以109和110表示的兩個磁感應元件HpH2放置于A和B處的狹縫中，采用此結(jié)構有利于減少磁場泄露，提高磁感應元件感應的磁通量，并且由于磁表面感應的磁通是磁場的積分，因此有利用降低信號噪聲以和信號中的高次諧波。至于信號處理的具體過程此處不作詳細說明。在電機軸上，由兩段同半徑的弧段111、112構成的導磁環(huán)與磁鋼環(huán)113同心安裝。[0037] 應用例2 圖6是本實用新型的導磁環(huán)分為四段時的應用例2。如圖5所示，導磁環(huán)由四段同半徑的1/4弧段118、119、120和121構成，A，B，C，D四個位置角度依次相隔為90° ，并且都有一狹縫。分別以114、 115、 116和117表示的4個磁感應元件&、 H2、 H3、 H4分別放置于狹縫A、 B、 C和D處，采用此結(jié)構有利于減少磁場泄露，提高磁感應元件感應的磁通量，并且由于磁表面感應的磁通是磁場的積分，因此有利用降低信號噪聲以和信號中的高次諧波。至于信號處理的具體過程此處不作詳細說明。四段同半徑的1/4弧段118、119、120和121構成的導磁環(huán)和磁鋼環(huán)122同心安裝。[0039] 應用例3 圖7是本實用新型的導磁環(huán)分為三段時的應用例3。如圖7所示，導磁環(huán)由三段同
5半徑的1/3弧段126、 127和128構成，A， B， C三個位置依次相距120° ，并且開有一狹縫，分別以123、 124和125表示的3個傳感器&、 H2、 H3分別放置狹縫處，采用此結(jié)構有利于減少磁場泄露，提高傳感器感應的磁通量，并且由于傳感器表面感應的磁通是磁場的積分，因此有利用降低信號噪聲以和信號中的高次諧波。至于信號處理的具體過程此處不作詳細說明。三段同半徑的1/3弧段126、 127和128構成的導磁環(huán)和磁鋼環(huán)129同心安裝。[0041] 應用例4 圖8是本實用新型的導磁環(huán)分為六段時的應用例4。如圖8所示，導磁環(huán)由六段同半徑的1/6弧段136、 137、 138、 139、 140和141構成，A， B， C， D， E， F六個位置依次相距60° ，并且都開有一狹縫，分別以130、 131、 132、 133、 134和135表示的6個傳感器H4、 H5、 He分別放置狹縫內(nèi)，采用此結(jié)構有利于減少磁場泄露，提高傳感器感應的磁通量，并且由于傳感器表面感應的磁通是磁場的積分，因此有利用降低信號噪聲以和信號中的高次諧波。至于信號處理的具體過程此處不作詳細說明。電機非負載輸出端軸上裝有永磁環(huán)，由六段同半徑的1/6弧段136、 137、 138、 139、 140和141構成的導磁環(huán)和磁鋼環(huán)142同心安裝。 上述四個實施例中的導磁環(huán)均可采用圖2C-2D中的任何一種倒角形式。 以上參照附圖詳細描述了本實用新型的各個實施例，然而本實用新型并不局限于
所述實施例，而是在不脫離權利要求書的范圍的情況下，可以做出各種變化和改進。
權利要求一種導磁環(huán)，其特征在于，所述導磁環(huán)由兩段或多段同半徑、同圓心的弧段構成，相鄰兩弧段留有縫隙。
2. 如權利要求1所述的導磁環(huán)，其特征在于，所述導磁環(huán)由兩段同半徑、同圓心的弧段構成，分別為1/4弧段和3/4弧段；或者，所述的導磁環(huán)由三段同半徑的弧段構成，分別為1/3弧段；或者，所述的導磁環(huán)由四段同半徑的弧段構成，分別為1/4弧段；或者，所述的導磁環(huán)由六段同半徑的弧段構成，分別為1/6弧段。
3. 如權利要求1或2所述的導磁環(huán)，其特征在于，所述的導磁環(huán)的弧段端部設有倒角。
4. 如權利要求3所述的導磁環(huán)，其特征在于，所述倒角為沿軸向或徑向或同時沿軸向、徑向切削而形成的倒角。
專利摘要本實用新型公開了一種導磁環(huán)，所述導磁環(huán)由兩段或多段同半徑、同圓心的弧段構成，相鄰兩弧段留有縫隙。通過采用此結(jié)構的導磁環(huán)，使得導磁環(huán)內(nèi)部磁場分布均勻，泄露小，由磁感應元件感應的信號為積分型，信號噪聲小，所含高次諧波分量成分小，有利于提高原始信號質(zhì)量，提高信號信噪比。采用此結(jié)構，對磁感應元件的機械尺寸沒有苛刻要求，可選用型號范圍寬，甚至是不用采用后續(xù)放大電路，有利于減少產(chǎn)品成本，提高性價比。
文檔編號H01F7/02GK201503740SQ20092015003
公開日2010年6月9日 申請日期2009年4月30日 優(yōu)先權日2009年4月30日
發(fā)明者郝雙暉, 郝明暉 申請人:浙江關西電機有限公司