位置传感器制造技术

本发明专利技术提供一种位置传感器，包括：定子模块，所述定子模块包括激励线圈及接收线圈；其中所述激励线圈用于通过高频周期性交流电压和电流，在所述定子模块区域内产生交变电磁场；所述接收线圈设置在所述激励线圈产生的交变电磁场区域内，并产生感应电动势；转子模块，所述转子模块用于影响激所述激励线圈和所述接收线圈之间的电磁耦合强度；处理电路，所述处理电路处理从所述接收线圈上得到的电压信号输出电机所需编码信号。与现有技术相比，本发明专利技术具有以下优点：1)稳固的传感器结构。2)提高信号分辨率。3)多种输出信号形式。4)灵活的应用安装方式。

【技术实现步骤摘要】
位置传感器
本专利技术涉及一种新型的电磁感应式编码器，特别涉及但不限于一种用于产生电机所需编码信号的电磁感应式位置传感器。
技术介绍
随着电机在军事、航天设备、汽车及医疗等行业的不断应用及推广，行业在选择电机时对其寿命、成本及恶劣环境下的表现有了更加苛刻的要求。而作为检测及反馈电机位置的编码器，在电机控制中启到举足轻重的作用，一款优秀的编码器很大程度上决定了电机的性能，目前电机编码器方案主要包括：光电编码器工作方式：一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，是目前应用最多的传感器。一般由光栅盘和光电探测装置组成，当光栅盘转动时，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号。缺陷：光栅盘易碎、易受到油污及粉尘等污染造成信号丢失.霍尔磁传感器工作方式：霍尔传感器被固定在定子上，当转子磁钢的S极和N极依次经过霍尔传感器时，霍尔传感器输出高低电平位置信号，再输入到电机控制器内进行换相。缺陷：传感器安装形式复杂，在恶劣的电磁场工作环境下，霍尔传感器易损害或烧毁。磁旋转编码器工作方式：该方案将一个圆形径向充磁磁铁固定在IC的上方或下方，磁铁旋转一周，IC得到一个周期为360度的正弦波信号，再通过后端信号处理得到方波。缺陷：高温下磁铁退造成信号精度降低；磁铁充磁技术要求高，特别是N、S极连接处充磁不均匀导致正弦波信号失真，输出信号精度降低；安装精度要求高，防震性差；只能安装在电机转轴末端。以上方案在可靠性、精度、输出信号种类和安装方式等方面均有不同程度的缺陷。因此，市场如今迫切需要一种新的位置传感器，来克服现在方案所存在的缺陷。专利
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术目的在于提供一种解决上述方案在传感器易损坏、信号分辨率、输出形式和安装方式等方面缺陷的位置传感器。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种位置传感器，包括：定子模块，所述定子模块包括激励线圈及接收线圈；其中所述激励线圈用于通过高频周期性交流电压和电流，在所述定子模块区域内产生交变电磁场；所述接收线圈设置在所述激励线圈产生的交变电磁场区域内，并产生感应电动势；转子模块，所述转子模块用于影响激所述激励线圈和所述接收线圈之间的电磁耦合强度；处理电路，所述处理电路处理从所述接收线圈上得到的电压信号输出电机所需编码信号。优选地，所述转子模块包括金属块、金属片或载具以及设置在所述载具上的导电件；其中所述载具为规则多边形或扇环形，优选为圆形。优选地，所述导电件为金属、闭合多圈螺旋形金属导线、闭合金属导线或导电胶。优选地，所述导电件为扇环形、闭合螺旋形、扇形或类正弦形。优选地，所述转子模块的数量为一个或多个。优选地，所述激励线圈由一圈或多圈金属导线串联而成，优选为沿圆周方向绕制的金属导线串联而成。优选地，所述激励线圈设置在所述接收线圈的外圈和/或内圈；所述激励线圈和所述接收线圈错层设置。优选地，所述接收线圈包括一个或多个接收单元。优选地，所述接收单元包括一个或多个周期的扇环形、闭合螺旋形或类正弦形图形。优选地，所述处理电路至少包括振荡电路和信号计算电路；其中所述振荡电路配合所述激励线圈产生高频周期性交流电压和电流，所述信号计算电路用于处理接收线圈的耦合信号并输出位置编码信号；所述位置编码信号为UVW、正交AB、线性模拟输出、PWM或正余弦信号。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1)稳固的传感器结构，采用机械强度高的材料(如金属)更容易加固转子模块与电机转轴之间的连接，在转速过快的情况下因其本身材料的坚固也不会发生变形、碎裂的情况。2)提高信号分辨率，定子模块上的接收线圈具有一个或多个周期性重复的特定几何图形结构特点，其几何图形包括扇形、闭合螺旋形和类正弦形。接收线圈重复周期越多，在被测量角度范围内得到的接收信号数量越多，输出信号的分辨率越高，这样做可以提高编码信号精度，同时加快处理电路计算速度。3)多种输出信号形式，信号处理电路用于处理接收线圈上产生的电压信号，通过解调、放大和处理后，最终输出多种电机编码信号，如UVW、正交AB、线性模拟输出、PWM和正余弦信号等电机位置信号，多样化的输出形式可以满足客户不同应用的需求。4)灵活的应用安装方式，传感器安装在外壳内，并以穿轴的方式安装和应用，也可以根据电机结构限制采取转轴末端安装或者侧边安装的方式。多样的安装方式保证了本专利技术中涉及的电磁感应式编码器在各类型电机应用都能灵活自如。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征目的和优点将会变得更明显。图1为本专利技术位置传感器使用示意图；图2a为本专利技术位置传感器转子模块实例一结构示意图；图2b为本专利技术位置传感器转子模块实例二结构示意图；图2c为本专利技术位置传感器转子模块实例三结构示意图；图2d为本专利技术位置传感器转子模块实例四结构示意图；图2e为本专利技术位置传感器转子模块实例五结构示意图；图2f为本专利技术位置传感器转子模块实例六结构示意图；图3a为本专利技术位置传感器激励线圈实例一结构示意图；图3b为本专利技术位置传感器激励线圈实例二结构示意图；图3c为本专利技术位置传感器激励线圈实例三结构示意图；图4a为本专利技术位置传感器接收线圈实例一结构示意图；图4b为本专利技术位置传感器接收线圈实例二结构示意图；图4c为本专利技术位置传感器接收线圈实例三结构示意图；图4d为本专利技术位置传感器接收线圈实例四结构示意图；图5为本专利技术位置传感器处理电路流程示意图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。图1为本专利技术所述电磁感应式编码器的常用安装剖面图。根据图1所示，随轴心线6旋转的电机转轴4穿过传感器中心过孔安装。转子模块1固定在转轴4上，定子模块2通过定位轴5安装在编码器外壳8上，处理电路3放置在定子模块2上，而编码器外壳8通过螺丝孔7固定在无刷直流电机上。转子模块1和定子电路2相互靠近、平行且同轴放置，都被编码器外壳8包裹在内。本专利技术所涉及的电磁感应式编码器拥有灵活的安装形式，如图1所示的穿轴应用。也可以根据电机结构限制采取转轴末端安装或者侧边安装的方式。多样的安装方式保证了本专利技术中涉及的电磁感应式编码器在各类型电机应用都能灵活自如。图2a-2f展示了转子模块多种实现方式及其结构特点。图2a所示转子模块为电磁感应材料制作而成的特定图形金属片(块)，其几何图形包括扇环形、闭合螺旋形或类正弦形。如图2a所示，转子模块沿圆周方向包含4个安装在载具11上的几何形状相同、周期性重复的实心金属叶片11-1、11-2、11-3和11-4，金属叶片图案为扇环形。图2b-2e所示转子模块为电磁感应材料构成的具有1个或多个周期性重复的特定几何图形覆盖于非电磁感应材料制作的载具上，其几何图形包括扇环形、闭合螺旋形或类正弦形。如图2b所示，转子模块沿圆周方向包含8个几何形状相同、周期性重复的导电胶12-1、12-2、12-3、12-4、12-5、12-6、12-7和12-8，导电胶形状为扇环形，均匀覆盖于绝缘材料载具13上。如图2c所示，转子模块沿圆周方向包含8个几何形状相同、周期性重复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种位置传感器，其特征在于，包括：定子模块，所述定子模块包括激励线圈及接收线圈；其中所述激励线圈用于通过高频周期性交流电压和电流，在所述定子模块区域内产生交变电磁场；所述接收线圈设置在所述激励线圈产生的交变电磁场区域内，并产生感应电动势；转子模块，所述转子模块用于影响激所述激励线圈和所述接收线圈之间的电磁耦合强度；处理电路，所述处理电路处理从所述接收线圈上得到的电压信号输出电机所需编码信号。

【技术特征摘要】
1.一种位置传感器，其特征在于，包括：定子模块，所述定子模块包括激励线圈及接收线圈；其中所述激励线圈用于通过高频周期性交流电压和电流，在所述定子模块区域内产生交变电磁场；所述接收线圈设置在所述激励线圈产生的交变电磁场区域内，并产生感应电动势；转子模块，所述转子模块用于影响激所述激励线圈和所述接收线圈之间的电磁耦合强度；处理电路，所述处理电路处理从所述接收线圈上得到的电压信号输出电机所需编码信号。2.根据权利要求1所述的位置传感器，其特征在于，所述转子模块包括金属块、金属片或载具以及设置在所述载具上的导电件；其中所述载具为规则多边形或扇环形，优选为圆形。3.根据权利要求2所述的位置传感器，其特征在于，所述导电件为金属、闭合多圈螺旋形金属导线、闭合金属导线或导电胶。4.根据权利要求2所述的位置传感器，其特征在于，所述导电件为扇环形、闭合螺旋形、扇形或类正弦形。5.根据权利要求1所述的位置传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶骋，汪洋洋，彭思达，吴小芳，付继祥，
申请(专利权)人：赛卓电子科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31