绝对式磁旋转编码器制造技术

本发明专利技术提供一种绝对式磁旋转编码器，包括旋转轴，多个可随所述旋转轴旋转的转轮，与所述多个转轮一一对应的多个编码单元，和为所述多个编码单元提供磁场偏置的一个或多个永磁体组件。每个编码单元包括其上的结构设置可使其磁导率随相对于所述旋转轴的位置的不同而不同的导磁性编码器圆盘，和包括多个磁传感器的传感器单元。传感器单元用于感应导磁性编码器圆盘的导磁率，输出表征所述导磁性编码器圆盘相对位置的感应信号。根据所述传感器单元的感应信号，每个编码单元输出表征所对应转轮选定的旋转位置的数值。根据本发明专利技术，可以得到成本更低，更简单，具有更精确的磁编码器圆盘的绝对式磁旋转编码器。

【技术实现步骤摘要】
绝对式磁旋转编码器
本专利技术涉及旋转编码器。更具体地，本专利技术涉及一种改进的绝对式磁旋转编码器。
技术介绍
现有的编码器可用于水电表抄表以及其他需要长时间远程监测总流量任何地方。它们包括在其中的气体或液体流动时在旋转的转轮。监测的转轮的旋转圈数，可以给出在任何时间通过转轮的总流量的直接测量。常见的编码器类型例如有光学、电学接触、和电感编码器。绝对编码器是所有编码器的一个子集，它们提供任何时间每个转轮的旋转位置信息，而不需要监测由转轮的运动导致的脉冲。编码器通常包括典型的转轮并提供相应的输出。虽然有其他可能计数方式，每个转轮通常具有10个不同的数字，例如编码器转轮编号可以从0到9。除了有电子数值输出外，还可能提供可视化的读数。一种常见的编码器配置有至少一个转轮，如果记录时间是几十年或更长，则需要更多的转轮。至少一个转轮安装在一起，第一个转轮转一整圈，就会使第二个转轮转0.1圈，也可以是其他的旋转比例。同样，除了最后的转轮，第N转轮的完整的旋转，使第N+1转轮旋转0.1圈。这种多轮组装就可以记录几十年的读数。现有的编码技术还包括光传输编码，光反射编码和电接触编码。光学方法受到来自污垢和光污染的问题，由于光源和光探测器所需的电子元件导致费用较高。电接触编码器随着时间的推移老化遭受可靠性低的问题。其他在现有领域的编码技术还有交替磁化的磁性目标和磁电感的探测器。磁性目标是更昂贵的，他们的本身的精密度受限于材料的永久磁化的能力。因此，需要一种成本更低，更简单，可能更精确的磁编码器圆盘将对流量计和电表行业有益。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种改进的电子绝对磁旋转编码器技术。具体的技术改进包括以下内容：1）使用可磁化的“软磁”性材料在磁编码器圆盘上比在永磁体上更容易形成结构变化2）带有可以在磁转变附近降低输出噪声的磁性开关电路，3）包括可选的磁通量闭合装置，用于降低相邻转轮的磁“串声”，4）根据在敏感轴平面内的圆盘附近模拟和测量所得到的磁场值来调整圆盘结构的几何设计，5）设计既能编码又能解码10个不同旋转位置的4-传感器和5-传感器。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：一种磁旋转编码器，包括旋转轴，多个可随所述旋转轴旋转的转轮，与所述多个转轮一一对应的多个编码单元，和为所述多个编码单元提供磁场偏置的一个或多个永磁体组件，其特征在于，每个编码单元包括：导磁性编码器圆盘，其上的结构设置可使其磁导率随相对于所述旋转轴的位置的不同而不同，和包括设置在同一感应平面内的多个磁传感器的传感器单元，用于感应导磁性编码器圆盘的导磁率，输出表征所述导磁性编码器圆盘相对位置的感应信号，所述感应平面大致垂直于所述旋转轴，对于所述导磁性编码器圆盘和所述传感器单元，两者当中一个随所述转轮一同旋转，另一个保持不动。根据所述传感器单元的感应信号，每个编码单元输出表征所对应转轮选定的旋转位置的数值。优选地，所述一个或多个永磁体组件的磁化强度方向和所述导磁性编码器圆盘的磁化强度方向分别与所述旋转轴的轴向大致平行，并且每一传感器的感应轴与所述旋转轴的径向大致平行。优选地，每个传感器单元包括4个或5个磁阻传感器，每个转轮选定10个旋转位置。优选地，该磁旋转编码器包括与所述多个编码单元一一对应设置的多个永磁体组件。优选地，该磁旋转编码器包括分别为两个编码单元提供偏置的多个永磁体组件。优选地，每一永磁体组件包括至少一个环形永磁体或环形布置的多个永磁体。优选地，每一编码单元进一步包括由软磁材料制成的磁通闭合装置。优选地，所述导磁性编码器圆盘的结构包括形成在所述导磁性编码器圆盘中的至少一个槽。优选地，所述导磁性编码器圆盘的结构包括形成在所述导磁性编码器圆盘中的至少一个凸起和/或调整片。优选地，所述永磁体组件的制成材料为选自钡铁氧体、钴铁氧体、钕铁硼、铁氧体中的一种。优选地，所述导磁性编码器圆盘的制成材料为选自镍铁导磁合金、软铁、高导磁合金、软钢、软磁铁氧体中的一种。优选地，每个编码单元中，导磁性编码器圆盘和所述磁传感器单元之间间隙的最小距离为0.1-4mm。根据本专利技术，可以得到成本更低，更简单，具有更精确的磁编码器圆盘的磁旋转编码器。附图说明图1A-1D示出根据本专利技术实施例1的磁旋转编码器组装示意图。图2A-2E示出根据本专利技术实施例2的磁旋转编码器组装示意图。图3A-3B是实施例3的磁旋转编码器中一个编码单元的示意图。图4A-4B是实施例4的磁旋转编码器中一个编码单元的示意图。图5A-5B是实施例5的磁旋转编码器中一个编码单元的示意图。图6A-6B是实施例7的磁旋转编码器中一个编码单元的结构示意图。图7A-7C是实施例7的磁旋转编码器中一个编码单元的编码原理。图8A-8B是实施例7的磁旋转编码器中一个编码单元中的一个传感器的响应曲线。图9A-9B是实施例8的磁旋转编码器中一个编码单元的结构示意图。图10A-10C是实施例8的磁旋转编码器中一个编码单元的编码原理。图11A-11B是实施例8的磁旋转编码器中一个编码单元中的一个传感器的响应曲线。图12是有孔、调整片和凸起区域的编码器圆盘。具体实施方式下面参照附图并结合优选实施例来对本专利技术进行详细说明。各图中，相同或相似的附图标记标识相同或相似的部件。图1A-1D示出根据本专利技术的一种多轮旋转编码器组装示意图，分别示出具有5-转轮的绝对式磁旋转编码器的不同的视角图。图1中的旋转编码器包括旋转轴107，5个可随旋转轴107一起旋转的转轮101,102，…，105，与转轮一一对应的5个编码单元，和为一个或多个编码单元提供磁场偏置的永磁体114。旋转编码器包括旋转部分和固定部分，旋转部分能刚性支持编码器圆盘，在外力矩作用下与转轮一起随所述旋转轴旋转，固定部分不能随旋转轴旋转，可安装在固定支架上。每个编码单元包括导磁性编码器圆盘110和传感器组件117。导磁性编码器圆盘110具有一定的几何结构，并设置为相对于传感器组件的感应表面旋转。在为导磁性编码器圆盘110提供磁偏置的同时，永磁体114中的设置能使传感器组件中的各传感器不处于饱和操作方式。形成在PCB112上带有磁滞性质的磁性开关输出电路，将来自传感器的感应信号生成简单的两状态输出信号，并可减少传感器在磁场转换时发生旋转的电子输出噪声。导磁性编码器圆盘110上的结构设置使得其磁导率随其相对于旋转轴107的位置的不同而不同。编码器圆盘110具有与转轮的多个选定旋转位置相对应的多个选定位置。在随角度旋转的多个选定位置中的每一位置，该具有几何结构的导磁性编码器圆盘为传感器组件中的多个传感器提供唯一的一组磁场。传感器组件117包括设置在同一感应平面内的多个磁传感器116，该感应平面垂直于旋转轴。当传感器组件117相对于对应圆盘旋转时，传感器组件感应对应的导磁性编码器圆盘的导磁率，输出表征该导磁性编码器圆盘选定位置的感应信号。编码器圆盘的角度位置与传感器组件相关，可以产生数字代码，由此给传感器组件提供磁空间编码。根据所述传感器组件的感应信号，每个编码单元输出表征对应转轮选定旋转位置的数值。例如，该旋转编码器提供了记录最右边的转轮101转过的轮换的总数可视化方式和电子方式。可视化记录是从每个转轮上的例如最顶端开始。因此本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种绝对式磁旋转编码器，包括旋转轴，多个可随所述旋转轴旋转的转轮，与所述多个转轮一一对应的多个编码单元，和为所述多个编码单元提供磁场偏置的一个或多个永磁体组件，其特征在于，每个编码单元包括：导磁性编码器圆盘，其上的结构设置可使其磁导率随相对于所述旋转轴的位置的不同而不同，和包括设置在同一感应平面内的多个磁传感器的传感器单元，用于感应导磁性编码器圆盘的导磁率，输出表征所述导磁性编码器圆盘相对位置的感应信号，所述感应平面大致垂直于所述旋转轴，对于所述导磁性编码器圆盘和所述传感器单元，两者当中一个随所述转轮一同旋转，另一个保持不动，根据所述传感器单元的感应信号，每个编码单元输出表征所对应转轮选定的旋转位置的数值。

【技术特征摘要】
1.一种绝对式磁旋转编码器，包括旋转轴，多个可随所述旋转轴旋转的转轮，与所述多个转轮一一对应的多个编码单元，和为所述多个编码单元提供磁场偏置的一个或多个永磁体组件，其特征在于，每个编码单元包括：导磁性编码器圆盘，其上的结构设置可使其磁导率随相对于所述旋转轴的位置的不同而不同，和包括设置在同一感应平面内的多个磁传感器的传感器单元，用于感应导磁性编码器圆盘的磁导率，输出表征所述导磁性编码器圆盘相对位置的感应信号，所述感应平面大致垂直于所述旋转轴，对于所述导磁性编码器圆盘和所述传感器单元，两者当中一个随所述转轮一同旋转，另一个保持不动，根据所述传感器单元的感应信号，每个编码单元输出表征所对应转轮选定的旋转位置的数值；所述永磁体组件的制成材料为选自钕铁硼、铁氧体中的一种，且所述导磁性编码器圆盘的制成材料为选自镍铁导磁合金、软铁、高导磁合金、软钢、软磁铁氧体中的一种。2.如权利要求1所述的绝对式磁旋转编码器，其特征在于，所述一个或多个永磁体组件的磁化强度方向和所述导磁性编码器圆盘的磁化强度方向分别与所述旋转轴的轴向大致平行，并且每一传感器的感应轴与所述旋转轴的径向大致平行。3.如权利要求1所述的绝对式磁旋转编码器，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯·G·迪克，魏继烈，刘劲峰，
申请(专利权)人：江苏多维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32