[发明专利]绝对式磁旋转编码器

说明书

技术领域

本发明涉及旋转编码器。更具体地，本发明涉及一种改进的绝对式磁旋转编码器。

背景技术

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。

发明内容

本发明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，本发明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。