磁编码器模块、磁编码器以及伺服电机制造技术

本实用新型专利技术实施例提供了一种磁编码器模块、磁编码器以及伺服电机，所述磁编码器模块包括磁场检测芯片和相对所述磁场检测芯片旋转的永磁体，和所述磁场检测芯片用于检测磁通变化，所述永磁体具有第一表面；所述磁场检测芯片正对所述第一表面的中心；其特征在于，所述永磁体的第一表面的中心位置开设有磁通短路区域，用以降低所述磁场检测芯片处的磁力线曲率。本实用新型专利技术实施例可有效抑制因磁编码器模块安装偏心等导致的永磁体构件与磁场检测芯片不平行对检测精度的影响，提高磁编码器模块安装的容差。

【技术实现步骤摘要】
磁编码器模块、磁编码器以及伺服电机
本技术实施例涉及编码器领域，更具体地说，涉及一种磁编码器模块、磁编码器以及伺服电机。
技术介绍
如图1所示，在现有伺服电机用磁编码器中，通常采用一对极圆柱形永磁体(也可使用两块矩形磁体或由两个半圆形柱状磁体拼接而成的圆柱形永磁体代替)11跟随电机转子旋转，以产生N、S交变磁场。在磁场正上方的N、S交界处安装磁场检测芯片12，磁场检测芯片12的可集成有用于检测人磁通变化的传感器(例如霍尔传感器)，并通过传感器将磁场信号转换为位置信号。然而，在上述一对极圆柱形永磁体11跟随电机转子同步旋转时，其上方的N、S交变磁场在磁场检测芯片12不同位置处的平行磁场分量变化较大，在解码时易出现误差，从而导致磁编码器的精度降低。并且，如图2所示，当一对极圆柱形永磁体11与磁场检测芯片12实际安装过程中出现物理不平行等非理想因素，会造成磁场检测芯片12不同位置处的平行磁场分量变化进一步增大，进一步降低了磁编码器的精度。此外，如图3所示，距离一对极圆柱形永磁体11的表面的越近，磁力线的曲率越大，其中X方向垂直于一对极圆柱形永磁体11的表面。因此当磁场检测芯片12与一对极圆柱形永磁体11之间的物理气隙距离缩短后，在磁场检测芯片12处的磁力线曲率增大，导致平行磁场分量变化进一步增大，精度进一步降低，从而限制了磁编码器的体积的缩小，限制了执行部件(如伺服电机)功率密度的提高。
技术实现思路
本技术实施例针对上述磁编码器中永磁体产生的交变磁场在磁场检测芯片不同位置处的平行磁场分量变化较大的问题，提供一种磁编码器模块、磁编码器以及伺服电机。本技术实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供包括一种磁编码器模块，包括磁场检测芯片和相对所述磁场检测芯片旋转的永磁体，和所述磁场检测芯片用于检测磁通变化，所述永磁体具有第一表面；所述磁场检测芯片正对所述第一表面的中心；所述永磁体的第一表面的中心位置开设有磁通短路区域，用以降低所述磁场检测芯片处的磁力线曲率。优选地，所述磁通短路区域为形成于所述第一表面并向所述永磁体内部方向延伸的凹槽。优选地，所述永磁体呈圆柱型，所述磁场检测芯片包括用于将平行于所述第一表面的磁通密度的变化量转换为电信号的传感器。优选地，所述凹槽呈圆柱型，且所述凹槽的中心与所述永磁体的中心重合。优选地，所述凹槽的半径为所述永磁体的半径的10％-20％，所述凹槽的深度大于或等于所述永磁体的高度的15％。优选地，所述凹槽呈圆台形，所述凹槽与所述永磁体的中心重合，且所述凹槽的开口的半径小于所述凹槽的底壁的半径。优选地，所述磁场检测芯片与所述第一表面之间的距离为0.3-0.5mm。优选地，所述凹槽内填充有导磁材料。本技术实施例还提供一种磁编码器，包括外壳、转轴以及如上所述的磁编码器模块，且所述永磁体由所述转轴带动转动，所述永磁体的第二表面朝向所述转轴，所述第二表面和第一表面分别位于所述永磁体的两侧。本技术实施例还提供一种伺服电机，包括电机轴，包括如上所述的磁编码器模块，且所述永磁体由所述电机轴带动转动，所述永磁体的第二表面朝向所述电机轴，所述第二表面和第一表面分别位于所述永磁体的两侧。本技术实施例的磁编码器模块、磁编码器以及伺服电机，通过在永磁体的中心增加磁通短路区域，使得在永磁体上方，即第一表面上方从N到S极磁力线的曲率平滑，也即使得可在满足通过磁场检测芯片的磁场的水平分量最低精度要求的情况下，减小磁场检测芯片与永磁体之间的间隙，能够缩短轴向的尺寸，同样地，能够有效抑制因磁编码器模块安装偏心等导致的永磁体与磁场检测芯片不平行对检测精度的影响，提高磁编码器模块安装的容差。附图说明图1是现有磁编码器中永磁体与磁场感应芯片的结构示意图；图2是现有磁编码器中永磁体与磁场感应芯片不平行安装时的结构示意图；图3是永磁体表面不同位置处的磁力线的示意图；图4是本技术实施例提供的磁编码器模块的结构示意图；图5是本技术实施例提供的磁编码器模块中，永磁体的第一表面的凹槽的半径及深度与磁通密度幅值的关系示意图；图6是本技术实施例提供的磁编码器模块中，永磁体的第一表面的凹槽的半径及深度与磁通密度变化量的关系示意图；图7是本技术实施例提供的磁编码器模块与现有磁编码器在磁场检测芯片位置处沿平行于第一表面方向的磁通密度变化量的曲线图；图8是本技术另一实施例提供的磁编码器模块的结构示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。如图4所示，是本技术磁编码器模块实施例的示意图，该磁编码器模块可应用于伺服电机或单独的磁编码器，并用于获取电机转子的位置和转速等信息。本实施例的磁编码器模块包括永磁体41及磁场检测芯片42，永磁体41与磁场检测芯片42相邻设置，且永磁体41可相对于磁场检测芯片42旋转。上述永磁体41可由偶数个磁块(该偶数个磁块具有相同的形状和尺寸)拼接而成，且相邻的磁块的极性朝向相反(例如图4所示的左侧的磁块的N极朝上，右侧的磁块S极朝上)，即永磁体41既可以包括一个磁极对，也可以包括多个磁极对。具体地，该永磁体41包括背向设置的第一表面和第二表面(第一表面和第二表面相互平行)，例如第一表面位于永磁体41的上方，第二表面位于永磁体41的下方，且该永磁体41可通过上述第二表面固定到转轴端部的旋转中心，并由转轴带动做回转运动。磁场检测芯片42可用于检测磁通变化，且该磁场检测芯片42正对永磁体41的第一表面的中心设置。永磁体41的第一表面的中心位置开设有磁通短路区域，并通过该磁通短路区域降低磁场检测芯片42处的磁力线曲率。具体地，为保证旋转平稳，上述磁通短路区域的中心可与永磁体41的中心重合。在永磁体41随转轴同步旋转时，磁场检测芯片42用以检测磁块所产生的平行于第一表面的磁场变化量，通过在永磁体41的中心增加磁通短路区域，使得在永磁体41上方，即第一表面上方从N到S极磁力线的曲率平滑，也即使得可在满足通过磁场检测芯片42的磁场的水平分量最低精度要求的情况下，减小磁场检测芯片42与永磁体41之间的间隙，缩短轴向的尺寸，同时有效抑制因磁编码器模块安装偏心等导致的永磁体41与磁场检测芯片42不平行对检测精度的影响，提高磁编码器模块安装的容差。上述磁通短路区域可以为形成于永磁体41的第一表面并向永磁体41内部方向延伸的凹槽411。为使跟随转轴旋转时保持平稳，上述永磁体41整体可以呈圆柱形，即永磁体41的横截面为圆形。在本技术的一个实施例中，上述磁场检测芯片42可包括传感器(集成在磁场检测芯片42内部)，并通过上述传感器将平行于永磁体41的第一表面的磁通密度的变化量转换为电信号，从而磁场检测芯片42及后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁编码器模块，包括磁场检测芯片和相对所述磁场检测芯片旋转的永磁体，和所述磁场检测芯片用于检测磁通变化，所述永磁体具有第一表面；所述磁场检测芯片正对所述第一表面的中心；其特征在于，所述永磁体的第一表面的中心位置开设有磁通短路区域，用以降低所述磁场检测芯片处的磁力线曲率。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁编码器模块，包括磁场检测芯片和相对所述磁场检测芯片旋转的永磁体，和所述磁场检测芯片用于检测磁通变化，所述永磁体具有第一表面；所述磁场检测芯片正对所述第一表面的中心；其特征在于，所述永磁体的第一表面的中心位置开设有磁通短路区域，用以降低所述磁场检测芯片处的磁力线曲率。


2.根据权利要求1所述的磁编码器模块，其特征在于，所述磁通短路区域为形成于所述第一表面并向所述永磁体内部方向延伸的凹槽。


3.根据权利要求2所述的磁编码器模块，其特征在于，所述永磁体呈圆柱型，所述磁场检测芯片包括用于将平行于所述第一表面的磁通密度的变化量转换为电信号的传感器。


4.根据权利要求3所述的磁编码器模块，其特征在于，所述凹槽呈圆柱型，且所述凹槽的中心与所述永磁体的中心重合。


5.根据权利要求3所述的磁编码器模块，其特征在于，所述凹槽的半径为所述永磁体的半径的10％-20％，所述凹槽的深度大于或等于所述永磁体...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐福增，薛斌峰，侯羽升，董静，李宗伟，褚文强，
申请(专利权)人：苏州汇川技术有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32