[发明专利]一种初级永磁式直线位置测量系统

说明书

本发明提出的一种初级永磁式直线位置测量系统，包括：初级永磁式直线位置传感器、信号处理模块和处理器；初级永磁式直线位置传感器包括：初级侧动子、次级侧定子轨道、绕组和多个永磁体；次级侧定子轨道朝向初级侧动子的一面为沿着初级侧动子运动方向周期性起伏的波浪面；多个永磁体均安装在初级侧动子上，相邻的永磁体磁极相反。本发明还包括专用解码电路，当初级侧动子相对于次级侧定子轨道低速运动时，需向激励绕组中注入高频信号，对反馈的正余弦信号解调以获得包络信号，从而计算转子位置；当初级侧动子相对于次级侧定子轨道高速运动时，可直接利用初级永磁体在绕组中感应出的反电势计算初级侧动子的位置，不需要额外的注入高频电压信号。

技术领域

本发明涉及技术领域，尤其涉及一种初级永磁式直线位置测量系统。

背景技术

目前常规直线电机驱动的位置反馈信号常采用光栅尺或直线磁感应式位置传感器。

光栅尺成本高、老化快、易损，不适合工作环境恶劣的应用场合。

现有技术中，已有国外学者提出直线磁感应式位置传感器，通过在绕组中注入高频电压信号，以气隙磁阻调制而获得含有位置信息的反馈电信号，从而测量动子位置。然而这种方案在高速情况下需要极高频率的信号注入，并且需要极高性能的信号解码处理器，成本过高，不适合工程应用。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种初级永磁式直线位置测量系统。

本发明提出的一种初级永磁式直线位置测量系统，包括：初级永磁式直线位置传感器、信号处理模块和处理器；

初级永磁式直线位置传感器包括：初级侧动子、次级侧定子轨道、绕组和多个永磁体；次级侧定子轨道的长度大于初级侧动子，次级侧定子轨道朝向初级侧动子的一面为沿着初级侧动子运动方向周期性起伏的波浪面；

多个永磁体均安装在初级侧动子上并沿着初级侧动子长度方向直线排列，相邻的永磁体磁极相反；绕组安装在初级侧动子上，绕组包括励磁电路、正弦反馈电路和余弦反馈电路；

信号处理模块分别连接处理器、励磁电路、正弦反馈电路和余弦反馈电路；处理器用于控制信号处理模块向励磁电路输入励磁信号，并用于通过信号处理模块对正弦反馈电路中的正弦反馈信号和余弦反馈电路中的余弦反馈信号进行采样。

优选的，信号处理模块包括功放电路和采样电路；处理器通过功放电路连接励磁电路，并通过采样电路连接正弦反馈电路和余弦反馈电路；

处理器包括模数转换单元和解码逻辑单元；解码逻辑单元通过模数转换单元连接采样电路，模数转换单元用于将采样电路获取的正弦反馈信号和余弦反馈信号进行模数转换获取数字信号，解码逻辑单元用于根据数字信号计算初级侧动子在次级侧定子轨道上的位置。

优选的，处理器还包括数模转换单元，解码逻辑单元通过数模转换单元连接功放电路。

优选的，功放电路采用运算放大器集成芯片，亦可采用分立模拟元器件，采样电路采用模拟电路或者集成芯片。

优选的，初级侧动子的每一个动子齿上均环绕有一个励磁螺旋线路，各励磁螺旋线路串联形成励磁电路；每一个动子齿上还环绕有一个正弦螺旋线路或者一个余弦螺旋线路，各正弦螺旋线路串联形成正弦反馈电路，各余弦螺旋线路串联形成余弦反馈电路；正弦反馈电路占用的动子齿与余弦反馈电路占用的动子齿数量相等。

优选的，正弦反馈电路占用的动子齿与余弦反馈电路占用的动子齿交错分布。

优选的，每一个动子齿上均设置有动子极靴。

优选的，初级侧动子和动子极靴均由硅钢片冲压堆叠形成，永磁体嵌入式安装在初级侧动子上。

优选的，任意相邻两个永磁体之间的距离均相等。