【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及磁性位置编码器领域。
技术介绍
技术实现思路
1、描述了一种基于halbach永磁体配置的磁性同轴或离轴、旋转和线性绝对位置编码器。还描述了通过将小空间周期偶极子叠加到大空间周期偶极子上来增加分辨率的装置，这增加了分辨率并且保持绝对位置编码器功能。旋转和线性磁性位置可以用现成的磁性传感器进行编码。该编码器易于安装和对准、尺寸紧凑、功耗低并且成本低，具有适用于同轴和离轴编码器应用以及线性磁性光栅应用的绝对位置输出。
2、基于交替磁极方向偶极子场图案的旋转和线性磁性编码器现在普遍使用，诸如电机和粒子束物理学。它们可以通过离轴工作来实现高分辨率。这种高分辨率是通过增加图案直径或减小偶极子特征尺寸来实现的。这些提高分辨率的方法通过增加“光栅”直径和/或降低对准公差而对相关联的编码器设计和应用产生不利影响。这些不良的灵敏度是由于基于交替偶极子的磁性编码器本质上是包裹成环形的线性编码器。因此，当唯一用于检测的运动是旋转时，它们对平移很敏感。
3、本文所描述的是采用halbach设计的偶极子磁体的编码器。这种磁体设计比其他偶极子设计具有优势，因为它在传感器区域内提供非常均匀的偶极子场，从而实现高偶极子场保真度。它在halbach元件外部的磁场几乎为零，与附近其他磁性编码器的串扰较低，并且当halbach元件被含铁支架包围时，它使得该元件对外部场干扰的敏感性大大降低。与其他交替偶极子磁性编码器相比，本公开的编码器提供了真正的同轴或离轴设计、更好的偶极子保真度、自屏蔽、低功
4、为了实现更高的分辨率，可以设计具有叠加多极设计的halbach元件(四极子使分辨率变为两倍，六极子使分辨率变为三倍等)。作为示例，当由磁性场幅度传感器感测到时，四极子每转产生一个位于共模单周期正弦波上的两周期正弦波。因此，编码器仍然是绝对的，但使用四极子组件使分辨率变为两倍。这两个“轨道”本质上是锁定在一起的，以实现具有更高分辨率的绝对编码器。
5、该编码器以小尺寸提供高分辨率旋转编码，并且允许较宽的对准公差。它适用于诸如手术机器人之类的应用、以及需要小尺寸、宽对准公差和对磁场不敏感的其他机器人应用。此外，该编码器非常适用于诸如手术机器人之类的应用，在该应用中，多个运动轴聚集在紧凑的组中，这增加了使用典型磁性编码器时位置传感器串扰的可能性。它还特别适于用作集成到功耗极小的微型电机中的位置反馈。
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1.一种基于Halbach的磁性位置传感器，包括：
2.根据权利要求1所述的基于Halbach的磁性位置传感器，其中，所述Halbach磁性元件具有弯曲形状，所述弯曲形状具有弯曲范围，并且所述弯曲形状将内部区域限定为所述工作侧，并且将外部区域限定为所述非工作侧。
3.根据权利要求2所述的基于Halbach的磁性位置传感器，其中，所述Halbach磁性元件具有围绕所述内部区域的闭合曲线配置。
4.根据权利要求3所述的基于Halbach的磁性位置传感器，其中，所述Halbach磁性元件具有连接在一起以提供所述闭合曲线配置的多个线性段。
5.根据权利要求4所述的基于Halbach的磁性位置传感器，其中，所述线性段中的每个线性段具有对应的偶极子磁化，所述偶极子磁化是所述空间旋转磁化图案的对应分量。
6.根据权利要求3所述的基于Halbach的磁性位置传感器，其中，所述Halbach磁性元件在其弯曲形状上具有连续磁化配置。
7.根据权利要求2所述的基于Halbach的磁性位置传感器，具有同轴布置，在所述同轴布置中，所述
8.根据权利要求2所述的基于Halbach的磁性位置传感器，具有离轴布置，在所述离轴布置中，所述感测元件远离旋转位置将被感测的旋转构件的旋转轴线。
9.根据权利要求2所述的基于Halbach的磁性位置传感器，其中，所述Halbach磁性元件具有多极配置，以产生具有多极分量的所述工作侧磁场，所述多极分量在所述感测元件和所述Halbach磁性元件之间的相对旋转的一个周期内具有多于两个变化周期。
10.根据权利要求9所述的基于Halbach的磁性位置传感器，具有所述多极分量与偶极子分量的叠加，所述偶极子分量提供第一分辨率的绝对位置指示，所述多极分量提供更精细的第二分辨率的增量位置指示。
11.根据权利要求1所述的基于Halbach的磁性位置传感器，其中，所述Halbach磁性元件具有线性形状，所述线性形状具有线性范围，并且所述线性形状将一侧限定为所述工作侧，并且将第二侧限定为所述非工作侧。
12.根据权利要求11所述的基于Halbach的磁性位置传感器，其中，所述Halbach磁性元件具有拉伸配置，所述拉伸配置在所述空间旋转磁化图案的一个周期内具有多于四个偶极子角度跃迁。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种基于halbach的磁性位置传感器，包括：
2.根据权利要求1所述的基于halbach的磁性位置传感器，其中，所述halbach磁性元件具有弯曲形状，所述弯曲形状具有弯曲范围，并且所述弯曲形状将内部区域限定为所述工作侧，并且将外部区域限定为所述非工作侧。
3.根据权利要求2所述的基于halbach的磁性位置传感器，其中，所述halbach磁性元件具有围绕所述内部区域的闭合曲线配置。
4.根据权利要求3所述的基于halbach的磁性位置传感器，其中，所述halbach磁性元件具有连接在一起以提供所述闭合曲线配置的多个线性段。
5.根据权利要求4所述的基于halbach的磁性位置传感器，其中，所述线性段中的每个线性段具有对应的偶极子磁化，所述偶极子磁化是所述空间旋转磁化图案的对应分量。
6.根据权利要求3所述的基于halbach的磁性位置传感器，其中，所述halbach磁性元件在其弯曲形状上具有连续磁化配置。
7.根据权利要求2所述的基于halbach的磁性位置传感器，具有同轴布置，在所述同轴布置中，所述感测元件和所述halbach磁性元件与旋转位置将被感测的旋转构件...
【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·A·雷米拉德，迪帕克·苏伦德兰，
申请(专利权)人：诺万达公司，
类型：发明
国别省市：
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