位置编码器制造技术

本发明专利技术提供一种位置编码器，包括：定子模块，定子模块包括激励线圈及接收线圈组件；其中激励线圈用于通过高频周期性交流电压和电流，在定子模块区域内产生交变电磁场；接收线圈组件设置在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，转子模块用于影响激激励线圈和接收线圈组件之间的电磁耦合强度；处理模块，处理模块包括信号处理单元和振荡电路单元；屏蔽层，屏蔽层用于屏蔽外界电磁干扰。与现有技术相比，本发明专利技术具有以下优点：屏蔽了来自于金属连接导线、金属物体(如信号处理模块、电子元器件等)和电机本体漏磁等外界干扰，保证位置信号的真实性，提高了编码器的可靠性；可以提供高精度和高分辨率的绝对位置信号。

【技术实现步骤摘要】
位置编码器
本专利技术涉及一种位置编码器，特别涉及但不限于一种用于产生伺服电机所需编码信号的位置编码器。
技术介绍
近年来，伺服电机凭借其优异的性能而得到市场的一致认可。其中，位置编码器作为伺服电机系统闭环控制中的重要一环，承担着反馈及控制电机旋转速度及位置的重要作用。随着市场对伺服电机在安全、精度和可靠性等方面的要求不断提高，电机厂商对伺服电机编码器的要求也随之提高，要求编码器在提供伺服电机转速、绝对位置信号的同时，保证信号的高精度、高分辨率。现有技术中，中国专利技术专利《感应式旋转角度传感器和以此配备的自动同步发送机》(申请号：200410043380.3)提供一种感应式旋转角度传感器，该传感器由一个电路板(1)组成，在该电路板上设置一个励磁线路(1.6)和一个接收线路(1.1；1.2)，其中所述接收线路(1.1；1.2)具有一个在一个第一平面中延伸的第一刻度段(1.11；1.21)，还具有一个在一个第二平面中延伸的第二刻度段(1.12；1.22)。此外感应式旋转角度传感器还具有一个刻度元件(2)，该刻度原件可以相对于电路板(1)旋转并包括一个刻度磁道(2.1)，该刻度磁道由交替设置的导电的和不导电的刻度区(2.11、2.12)组成。在此所述接收线路(1.1；1.2)在相对于刻度元件(2)旋转一圈内给出一个奇数的信号周期。但是，现有技术中存在如下缺陷：1)两组或多组接收信号之间相互叠加造成干扰，使得到正余弦信号发生失真，加大了后续信号处理电路设计难度，更对最终位置信号的精度及分辨率造成损失。2)金属连接导线、金属物体(如信号处理模块、电子元器件等)及电机本体漏磁都会影响接收信号的质量，对最终位置信号的精度及分辨率造成损失。
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位置编码器信号失真、工作环境干扰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组件；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；所述接收线圈组件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组件之间的电磁耦合强度；处理模块，所述处理模块包括信号处理单元和振荡电路单元；屏蔽层，所述屏蔽层用于屏蔽外界电磁干扰。优选地，所述屏蔽层设置于所述激励线圈及所述接收线圈组件所在级板与所述处理模块所在极板之间；所述激励线圈和所述接收线圈组件在所述屏蔽层靠近所述激励线圈及所述组件一侧的垂直方向空间范围内形成感应耦合区域，所述屏蔽层靠近所述处理模块一侧为非感应耦合区域。优选地，所述屏蔽层在垂直方向上遮盖住所述激励线圈和所述接收线圈组件。优选地，所述接收线圈组件包括第一接收线圈单元及第二接收线圈单元；其中所述第一接收线圈单元及所述第二接收线圈单元分别包括2个周期性重复绕制的接收线圈。优选地，所述第一接收线圈单元与所述第二接收线圈单元同平面设置或错层设置；当所述第一接收线圈单元与所述第二接收线圈单元处于同一平面时，在所述感应耦合区域内，所述第一接收线圈单元与所述第二接收线圈单元无交点；当所述第一接收线圈单元与所述第二接收线圈单元处于不同平面时，在所述感应耦合区域内，所述激励线圈在所述第一接收线圈单元和所述第二接收线圈单元所在平面上的投影与所述第二接收线圈单元无交点。优选地，所述第一接收线圈单元和/或所述第二接收线圈单元相对所述转子模块旋转一周得到1个周期的接收信号。优选地，所述第一接收线圈单元和所述第二接收线圈单元中，其中一个接收线圈单元相对所述转子模块旋转一周得到n个周期的接收信号，另一个接收线圈单元相对所述转子模块旋转一周得到n+1个周期的接收信号，其中n为正整数。优选地，在所述屏蔽层与所述激励线圈及所述接收线圈组件所在级板之间设有隔离层。优选地，所述屏蔽层为导电屏蔽层；所述隔离层为绝缘隔离层。优选地，所述屏蔽层与所述激励线圈及所述接收线圈组件所在级板之间的间距为0.5毫米～5毫米。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1)两组或多组接收线圈组件可以集成在紧密的空间内，且相互之间不存在干扰，大大减小了位置编码器的尺寸，为客户安装结构设计提供了便利；2)屏蔽了来自于金属连接导线、金属物体(如信号处理模块、电子元器件等)和电机本体漏磁等外界干扰，保证位置信号的真实性，提高了编码器的可靠性。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为本专利技术伺服电机位置编码器剖面结构示意图；图2为常用绝对式位置编码器定子模块示意图；图3为常用增量式位置编码器定子模块示意图；图4为约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司提出的感应式旋转角度传感器的转子模块结构示意图；图5为约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司提出的感应式旋转角度传感器的定子模块结构示意图；图6为本专利技术伺服电机位置编码器实例一定子模块结构示意图；图7为本专利技术伺服电机位置编码器实例一定子模块第一级板截面示意图；图8为本专利技术伺服电机位置编码器实例一定子模块第二级板截面示意图；图9为本专利技术伺服电机位置编码器实例一定子模块第三级板截面示意图；图10为本专利技术伺服电机位置编码器实例一定子模块第四级板截面示意图；图11为本专利技术伺服电机位置编码器实例一定子模块第五级板截面示意图；图12为本专利技术伺服电机位置编码器实例一定子模块剖面示意图；图13为本专利技术伺服电机位置编码器实例一屏蔽层安装位置精度误差关系示意图；图14为约翰尼斯海登海恩博士股份有限公司提出的感应式旋转角度传感器的接收信号示意图；图15为本专利技术伺服电机位置编码器实例一接收信号示意图；图16为本专利技术伺服电机位置编码器实例二转子模块结构示意图；图17为本专利技术伺服电机位置编码器实例二定子模块结构示意图；图18为本专利技术伺服电机位置编码器实例二接收信号示意图。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为本专利技术所述绝对式伺服电机位置编码器的剖面结构图。如图1所示，轴承4安装在编码器中心位置并与编码器外壳7相连接，该轴承通过与外部伺服电机转轴连接而同步转动；转子模块1固定在轴承4上，随轴心线6转动；定子模块2通过螺丝5固定在编码器外壳7上，处理电路3放置在定子模块2上；转子模块1和定子模块2相互靠近、平行且同轴放置，均被编码器外壳7包裹在内。图2为常用的绝对式位置编码器定子模块示意图。如图2所示，定子模块2e是一块非导电材料所制的载具，其上包括定位孔12、激励线圈13、接收线圈组件28和29。如图2所示，定子模块2e上设置3个定位孔12，通过螺丝5将定子模块固定在编码器外壳7上。如图2所示，定子模块2e上设置了激励线圈13，激励线圈13由在定子模块2e第一级板上的3匝金属导线和第二级板上的3匝金属导线串联而成，金属导线设置在定子模块2e的外圈，将接收线圈28和接收线圈29包裹在内。激励线圈13通过焊盘最终连接到振荡电路电路板。如图2所以，定子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种位置编码器，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组件；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；所述接收线圈组件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组件之间的电磁耦合强度；处理模块，所述处理模块包括信号处理单元和振荡电路单元；屏蔽层，所述屏蔽层用于屏蔽外界电磁干扰。

【技术特征摘要】
1.一种位置编码器，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组件；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；所述接收线圈组件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组件之间的电磁耦合强度；处理模块，所述处理模块包括信号处理单元和振荡电路单元；屏蔽层，所述屏蔽层用于屏蔽外界电磁干扰。2.根据权利要求1所述的位置编码器，其特征在于，所述屏蔽层设置于所述激励线圈及所述接收线圈组件所在级板与所述处理模块所在极板之间；所述激励线圈和所述接收线圈组件在所述屏蔽层靠近所述激励线圈及所述组件一侧的垂直方向空间范围内形成感应耦合区域，所述屏蔽层靠近所述处理模块一侧为非感应耦合区域。3.根据权利要求2所述的位置编码器，其特征在于，所述屏蔽层在垂直方向上遮盖住所述激励线圈和所述接收线圈组件。4.根据权利要求1所述的位置编码器，其特征在于，所述接收线圈组件包括第一接收线圈单元及第二接收线圈单元；其中所述第一接收线圈单元及所述第二接收线圈单元分别包括2个周期性重复绕制的接收线圈。5.根据权利要求4所述的位置编码器，其特征在于，所述第一接收线圈单元与所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶骋，杨莹，宋红刚，
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