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专利名称：中空轴编码盘的制作方法
技术领域：
本实用新型属电机控制技术领域，具体涉及一种基于巨磁阻角度传感器的中空轴编码盘。
背景技术：
目前，在电机控制技术领中，对电机转子位置和速度的测量多采用的是光电编码盘和旋转变压器的方案。但是，光电编码盘存在着安装复杂、易磨损、易受干扰、精度不足等缺点；旋转变压器也存在成本高、可靠性较差、寿命短等不足
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种安装方便、精度高的基于巨磁阻角度传感器的中空轴编码盘，用于电机转子位置和速度的测量。为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种中空轴编码盘，其包括一个壳体，内部具有一个容置空间；一个转轴，该转轴是中空的，供电机转子轴置入；其中，该转轴通过轴承安装在该壳体上，容置于该壳体的容置空间内；该转轴上固定设置有一个能与该转轴一起转动的大齿轮；该壳体内表面固定设置有一个圆柱轴，该圆柱轴上设置有小齿轮，小齿轮与大齿轮啮合，使得大齿轮能带动小齿轮围绕圆柱轴转动；该小齿轮的一侧固定设置有一个磁体；该壳体内表面还固定设置有一个巨磁阻角度传感器，该巨磁阻角度传感器与该磁体相对。优选的，如上所述中空轴编码盘中，所述轴承为两个，分别安装在壳体容置空间的两侧开口处。优选的，如上所述中空轴编码盘中，该壳体上开有一个小孔，以便巨磁阻传感器的作成线束的通讯引脚从该小孔中引出。优选的，如上所述中空轴编码盘中，该巨磁阻角度传感器设置在一个电路板上，该电路板固定设置在该壳体内表面。优选的，如上所述中空轴编码盘中，该电路板的表面包覆有防水胶层。优选的，如上所述中空轴编码盘中，该巨磁阻角度传感器与该磁体的中心处于同一轴线上。优选的，如上所述中空轴编码盘中，该壳体为不锈钢材料。优选的，如上所述中空轴编码盘中，该壳体为空心圆柱体，且转轴轴线与空心圆柱体轴线完全重合。优选的，如上所述中空轴编码盘中，该磁体通过一个紧固件固定设置在该小齿轮上。本实用新型的中空轴编码盘，其测量电机位置和转速精度高，测量结果准确。本实用新型的中空轴编码盘，其相对于其它编码盘或旋转变压器，安装方便、使用寿命长。
图I为本实用新型一实施例的沿轴线切面的结构图。图2为本实用新型一实施例的内部转动轴结构图。图3为本实用新型一实施例的壳体剖面图。其中I壳体，2上轴承，3转轴，4大齿轮，5小齿轮,6磁体，7紧固件，8圆柱轴，9电路板，10线束，11小孔，12插件上，13外部处理单元，14下轴承。
具体实施方式
下面参考附图说明本实用新型的一实施例的具体结构和一般性原理。图I示出了本实用新型一实施例的中空轴编码盘的结构。如图I所示，根据本实用新型实施例的中空轴编码盘包括一个圆柱形不锈钢壳体1，该圆柱体内部为空心的(参见图3所示)；一个内部转轴3 (参见图2所示)，该转轴亦为中空，使得电机转子轴可从该转轴的中空处套入。该转轴通过两对轴承，上轴承2及下轴承14安装在圆柱形不锈钢壳体上，并且转轴轴线与圆柱体轴线完全重合。转轴与不锈钢壳体便形成一个密闭的空间，再加上不锈钢是在铁中掺入镍、铬制成的合金，相当于在金属中掺入了软磁性材料，使得圆柱体内部磁场与外部磁场完全隔离，避免了除电机外其它物体产生的磁场对测量的影响，使测量结果更加准确。在转轴上安装大齿轮4，大齿轮与转轴一起旋转。在圆柱体壳体底部铸造出一个固定的不转动的圆柱轴8,圆柱轴上安装小齿轮5,小齿轮与圆柱轴不完全固定，小齿轮与大齿轮完全啮合。小齿轮会随着大齿轮转动，而圆柱轴静止不动。一个磁体6通过紧固件7安装在小齿轮底部。在圆柱体底部内表面的不锈钢壳体上贴上电路板9，并用防水胶将表面封住，在防止进水的同时也避免其脱落。电路板上的主要器件为巨磁阻角度传感器，巨磁阻角度传感器与编码器磁体的中心处于同一轴线上，且两者相对。使得巨磁阻角度传感器可以测量到编码器磁体产生的磁场中磁感应最强的部分，使得测量结果更加准确。巨磁阻角度传感器与编码器磁体距离不超过5mm。如果距离太远，可能使得磁感应作用减弱，使得测量结果不准确。在不锈钢壳体上，在靠近巨磁阻传感器附近的位置开一个小孔11，将巨磁阻传感器的通讯引脚作成线束10从该小孔中引出。线束连接到小孔外部的接插件12上，外部处理单元13连接到该接插件上，从而使得传感器与外部处理单元能够进行通
o物质在一定磁场下电阻改变的现象，称为“磁阻效应”，磁性金属和合金材料一般都有这种磁电阻现象，通常情况下，物质的电阻率在磁场中仅产生轻微的减小；在某种条件下，电阻率减小的幅度相当大，比通常磁性金属与合金材料的磁电阻值约高10余倍，称为“巨磁阻效应”(GMR)。巨磁组效应被应用在角度传感器上，产生了巨磁阻角度传感器，利用磁场变化可以检测角度的变化。该角度传感器可异常精确地测量0°到360°的转向角度，它包含两个GMR全桥、一个温度传感器、两个模数转换器以及在运行过程中能连续监控这些组件的内部机制。巨磁阻角度传感器通过测量角度的两个数字分量正弦值和余弦值，可得到角度。本实用新型使用的巨磁阻角度传感器还可将这角度值通过SPI (异步串行通讯)接口发送给外部处理单元，本实用新型使用单片机作为外部处理单元，对传感器得到的角度值进行处理。本实用新型工作时将电机的转子轴套入中空轴编码器内部转轴的中空处。那么，随着电机转子轴的转动，带动编码器转轴转动，从而带动大齿轮转动。由于大小齿轮完全啮合，小齿轮也随之转动。那么，位于编码器小齿轮上的磁体和电机转子轴的转动速度和转动角度完全相同。那么测量编码器磁体的转动角度也就等同于测量电机转子的转动角度。巨磁阻角度传感器感应编码器磁体产生的磁场，直接得到角度信息，那么便能得到电机转子的绝对角度。本实用新型将编码器中的巨磁阻角度传感器的SPI通讯引脚作成线束引出后，与单片机的SPI引脚连接，将传感器得到的角度值传送给单片机进行处理，从而得到电机转 子的速度值。单片机记录传感器测量到的编码器磁体转动一段角度所用的时间，比如测量电机转动到角度O1时的时间及转动到角度O2时的t2。单片机通过以下公式，便可得到电机的速度V =~—
h ~1\以上所述实施例仅是为充分说明本实用新型而所举的较佳的实施例，本实用新型的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本实用新型基础上所作的等同替代或变换，均在本实用新型的保护范围之内。本实用新型的保护范围以权利要求书为准。
权利要求1.一种中空轴编码盘，其特征在于，其包括一个壳体，内部具有一个容置空间；一个转轴，该转轴是中空的，供电机转子轴置入；其中，该转轴通过轴承安装在该壳体上，容置于该壳体的容置空间内；该转轴上固定设置有一个能与该转轴一起转动的大齿轮；该壳体内表面固定设置有一个圆柱轴，该圆柱轴上设置有小齿轮，小齿轮与大齿轮啮合，使得大齿轮能带动小齿轮围绕圆柱轴转动；该小齿轮的一侧固定设置有一个磁体；该壳体内表面还固定设置有一个巨磁阻角度传感器，该巨磁阻角度传感器与该磁体相对。
2.如权利要求I所述的中空轴编码盘，其特征在于，所述轴承为两个，分别安装在壳体容置空间的两侧开口处。
3.如权利要求I所述的中空轴编码盘，其特征在于，该壳体上开有一个小孔，以便巨磁阻传感器的作成线束的通讯引脚从该小孔中引出。
4.如权利要求I所述的中空轴编码盘，其特征在于，该巨磁阻角度传感器设置在一个电路板上，该电路板固定设置在该壳体内表面。
5.如权利要求4所述的中空轴编码盘，其特征在于，该电路板的表面包覆有防水胶层。
6.如权利要求I所述的中空轴编码盘，其特征在于，该巨磁阻角度传感器与该磁体的中心处于同一轴线上。
7.如权利要求I所述的中空轴编码盘，其特征在于，该壳体为不锈钢材料。
8.如权利要求I所述的中空轴编码盘，其特征在于，该壳体为空心圆柱体，且转轴轴线与空心圆柱体轴线完全重合。
9.如权利要求I所述的中空轴编码盘，其特征在于，该磁体通过一个紧固件固定设置在该小齿轮上。
专利摘要本实用新型提供一种中空轴编码盘，其包括一个壳体，内部具有一个容置空间；一个转轴，该转轴是中空的，供电机转子轴置入；其中，该转轴通过轴承安装在该壳体上，容置于该壳体的容置空间内；该转轴上固定设置有一个能与该转轴一起转动的大齿轮；该壳体内表面固定设置有一个圆柱轴，该圆柱轴上设置有小齿轮，小齿轮与大齿轮啮合，使得大齿轮能带动小齿轮围绕圆柱轴转动；该小齿轮的一侧固定设置有一个磁体；该壳体内表面还固定设置有一个巨磁阻角度传感器，该巨磁阻角度传感器与该磁体相对。本实用新型测量电机位置和转速精度高，测量结果准确，且相对于其它编码盘或旋转变压器，安装方便、使用寿命长。
文档编号G01D5/16GK202562494SQ201220164858
公开日2012年11月28日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者陈雅莹 申请人:昆山思弗泰科电子控制技术有限公司