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专利名称：非接触圆环形磁电旋转编码器的制作方法
技术领域：
本实用新型公开了一种传感器，具体的说是一种非接触圆环形磁电旋转编码器， 该编码器可广泛应用于数控机床、电梯行业、航海、自动化、航空、电机控制和工业自动化等 领域。
背景技术：
编码器是一种将角度位移转换成一连串数字脉冲的旋转式传感器。其基本结构是 由发光器件、码盘、狭缝、接收元件组成。当编码器轴带动码盘旋转时，经发光元件发出的 光被码盘、狭缝切割成断续光线并被接收元件接收，产生初始信号，该信号经后续电路处理 后，输出信号。旋转编码器的精度取决于机械和电气的因素，这些因素有光盘偏心、轴承 偏心、以及光学部分的不精确性。传统的光电编码器由于其码盘一般为玻璃制品，易碎，在 抗振动方面具有先天的缺点，防护等级低，工作温度范围窄，-20 °C到+50 °C，并且码盘刻 划时精度要求高，难度大。装配成本高，生产效率低。结构上需要主轴和轴承，采购成本高。 组装调试时对于轴承，主轴，主体，光学器件等之间的配合要求严格，在减少误差上难度大， 生产效率低。
发明内容本实用新型的目的是采用磁电原理，解决传统光电编码器码盘易碎、精度要求高， 机械结构复杂，装调过程繁琐等缺点，选用磁电集成芯片实现信号的产生，接收与处理，省 去传统光电式复杂的调试过程，大幅度提高生产效率和产品的性能，提供一种微型化、可靠 性高、抗振动、高频响、低成本、精度高、误差小、寿命长的非接触圆环形磁电旋转编码器。本实用新型的目的是这样实现的，该编码器包括环形编码器主体I和与环形编码 器主体I之间带有间隙、对应编码器主体I设置的采集头II ；所述的编码器主体I包括承 载环体、贴套在承载主体上沿部位的磁圈、设置在承载环体和磁圈外面起保护磁圈作用的 保护罩，所述的采集头II内设置有磁感应芯片。所述的磁圈根据不同脉冲要求经过特别冲磁，其沿磁圈的圆周面N、S极性交替设 置，且个数为偶数。所述的采集头II包括上盖、端面带有刷头的下盖、设置在上盖和下盖内部的电路 板、电路板上设置的磁感应芯片。所述的刷头是两个，分别插入下盖下面的槽内。本实用新型由于采用上述结构具有以下优点1、本实用新型编码器主体机械外形上采用大圆环的空心结构，无主轴和轴承，无 需码盘，大大的简化了机械结构，同时也降低了采购成本，采用了非接触设计，精度高、寿命 长、减少机械误差。其采集头电路板上选用了高精度的磁传感芯片7，采用磁电式原理，可以 识别位于芯片下方的永久磁圈的角度位置，内有集成电路对其进行处理，可根据需要编入 不同的程序，来实现不同的脉冲数和相位关系，是电路简单，重量小，使用起来更加轻便。[0010]2、本实用新型解决了传统光电编码器码盘易碎、精度要求高，机械结构复杂，装调过程复杂等缺点。选用磁电集成芯片进行信号的产生，接收与处理，省去了传统光电式复杂 的调试过程，具有明显的优势，大幅度提高生产效率，提高了产品的性能，具有微型化、高可 靠性、抗振动、高频响、低成本等优点。3、机械结构简化坚固无需码盘和轴承，以及主轴，可直接安装在所测物体主轴 上，可使编码器的转速与所测物体转速一致。外形更轻巧，灵活，提供了长期工作的可靠性。 设计坚固，防护等级高，能防油、防水、防灰尘等，可达IP64，能抵御高强度撞击和震动。4、灵活可靠、精确非接触、无磨损设计，即使在较高温度下信号仍旧很稳定，工作 温度范围宽，-40 °C到+125 °C。可提供多种工业标准格式输出。在芯片中有大阵列霍尔效 果传感器，结合非常精确的输出信号，确保了高纯度信号和精度。5、提高生产效率产品调试方便快捷，内有专用的磁电集成芯片，更智能化，不需 要像传统的光电式结构在产品调试中需要花费大量时间去调整主体与电路板、光学器件之 间的位置关系，才能获得信号。

图1是非接触圆环形磁电旋转编码器整体结构示意图。图2是本实用新型环形编码器主体A-A剖面图。图3是本实用新型环形编码器主体上磁圈展开后的磁环圆周面N、S极性分布设置 图。图4是本实用新型采集头整体分解结构示意图。图5是本实用新型非接触圆环形磁电旋转编码器工作原理框图。
具体实施方式
由附图1、2所示该编码器由环形编码器主体I和与环形编码器主体I之间带有 间隙、对应编码器主体I设置的采集头II两部分组成，所述的编码器主体I包括承载环体 1、贴套在承载主体1上沿部位的磁环2、设置在环承载环体1和磁圈2外面起保护磁圈2作 用的保护罩3。由附图3所示所述的磁圈2根据不同脉冲要求经过特别冲磁，其沿磁圈2的圆周 面N、S极性交替设置，且个数为偶数。由附图4所示所述的采集头II包括上盖4、端面带有刷头8的下盖5、设置在上盖 4和下盖5内部的电路板6、电路板6上设置的磁感应芯片7。所述的刷头8采用羊毛毡质地，两个刷头8分别插入下盖5下面的两个槽内，以便 在使用时能够及时清理编码器主体I上保护罩3的表面，防止灰尘对信号产生影响，延长 实用寿命。所述的电路板6固定在下盖5的卡槽位置，并用密封胶密封，从而能防水，防油；上 盖4与下盖5的下端分别有四个对应的沉头螺钉孔，用长螺钉从下盖5处连接，使采集头外 形上下盖保持一致；设置在采集头体内的电路板6处于密封状态，能更好的抗干扰，延长实 用时间，上盖4留有出线孔，用于信号传输。该实用新型选用了磁感应芯片7来实现信号接收和处理，磁感应芯片7周围有相应的外围电路，对通过磁感应芯片输出的信号进行进一步的处理，该磁感应芯片7可以根 据自己的需要编入不同的程序，从而控制脉冲数，相位关系等。可以根据用户需要通过后续 电路的处理，提供不同的输出形式。电路结构简单，稳定性强，耐高温。磁感应芯片7所在 电路板用密封胶密封以后可以在液体介质中正常安全的使用。
由附图5所示使用时，将环形编码器主体I直接固定在所测量物体的主轴上，采 集头II水平固定在环形编码器主体I外侧，两者处于同一平面内，使采集头II与环形编码 器主体I间带有一定的间隙，从而实现非接触，无磨擦的设计，保证长期工作的可靠性。本 实用新型利用磁电感应原理，通过环形编码器主体I上磁圈2的转动，从磁圈N、S极发出相 应角度位置的磁感信号，采集头II内设置的磁感应芯片7能接收并感应磁圈2发出的磁感 信号，在磁感应芯片7内有霍尔逻辑阵列，能完成磁电信号的转换，该磁电芯片7是一种可 编程器件，可以根据不同脉冲的需要编入相应的程序。在磁感应芯片7周围设有相应的外 围电路，对从该芯片输出的信号进行整形、滤波、输出等处理。根据客户不同的需求，设置不 同的后续电路，提供不同的输出形式。
权利要求1.一种非接触圆环形磁电旋转编码器，其特征在于该编码器包括环形编码器主体 (I )和与环形编码器主体(I )之间带有间隙、对应编码器主体(I )设置的采集头(II)；所 述的编码器主体(I )包括承载环体(1)、贴套在承载主体(1)上沿部位的磁圈(2)、设置在 环承载环体(1)和磁圈(2)外面起保护磁圈(2)作用的保护罩(3)，所述的采集头(II)内设 置有磁感应芯片(7)。
2.根据权利要求1所述的一种非接触圆环形磁电旋转编码器，其特征在于所述的磁 圈(2)根据不同脉冲要求经过特别冲磁，其沿磁圈(2)的圆周面N、S极性交替设置，且个数 为偶数。
3.根据权利要求1所述的一种非接触圆环形磁电旋转编码器，其特征在于所述的采 集头(II)包括上盖(4)、端面带有刷头(8)的下盖(5)、设置在上盖(4)和下盖(5)内部的电 路板(6 )、电路板(6 )上设置的磁感应芯片(7 )。
4.根据权利要求3所述的一种非接触圆环形磁电旋转编码器，其特征在于所述的刷 头(8 )是两个羊毛毡质地的刷头，分别插入下盖(5 )下面的槽内。
5.根据权利要求3所述的一种非接触圆环形磁电旋转编码器，其特征在于所述的电 路板(6)固定在下盖(5)的卡槽位置，并用密封胶密封；上盖(4)与下盖(5)的下端分别有 四个对应的沉头螺钉孔，用长螺钉从下盖(5)处连接，使采集头外形上下盖保持一致。
专利摘要本实用新型公开了一种传感器，具体的说是一种非接触圆环形磁电旋转编码器，该编码器包括环形编码器主体Ⅰ和与环形编码器主体Ⅰ之间带有间隙、对应编码器主体Ⅰ设置的采集头Ⅱ；所述的编码器主体Ⅰ包括承载环体、贴套在承载主体上沿部位的磁圈、设置在承载环体和磁圈外面起保护磁圈作用的保护罩，所述的采集头Ⅱ内设置有磁感应芯片。本实用新型采用磁电原理，解决传统光电编码器码盘易碎、精度要求高，机械结构复杂，装调过程繁琐等缺点，选用磁电集成芯片实现信号的产生，接收与处理，省去传统光电式复杂的调试过程，大幅度提高生产效率和产品的性能，提供一种微型化、可靠性高、抗振动、高频响、低成本、精度高、误差小、寿命长的非接触圆环形磁电旋转编码器。
文档编号G01D5/245GK201917349SQ20102066899
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者倪国东 申请人:长春荣德光学有限公司