[发明专利]中空带屏蔽磁编码器

说明书

本发明中空带屏蔽磁编码器，使用屏蔽罩、电路板、磁环组成的小间隙封闭内腔来为磁环磁场提供更稳定的磁场空间，并且磁敏感元件位于该小间隙封闭内腔中，用来感知该空间中的磁场，拥有抗干扰能力强，磁场完整的优点，保证了编码器角度的高稳定性；该结构提供的双重同心安装方式，减小了安装误差，提高了编码器的最终使用精度。

技术领域

本发明专利涉及位置测量的一种装置，特别是涉及旋转位置测量的编码器装置。

背景技术

在物体旋转运动时，为了测量运动物体的位置、运动状态，一般会使用编码器来测量。编码器返回当前物体的旋转规律和数据，提供给系统进行分析及后续控制。

编码器从原理上来讲，拥有如下类别：光电编码器、磁编码器、电容编码器、电感编码器、旋转变压器等；从结构上来讲，可分为轴端与中空编码器两种。

磁编码器作为新兴技术在市场上应用的越来越多，其优秀的抗干扰能力和稳定性越来越得到更多产品的青睐。而且随着全世界半导体技术方案的不断成长，诞生出了一系列磁编码器芯片，用来直接安装在轴端检测轴的旋转位置变化。轴端磁编码器之所以能标准化生产的主要原因是其仅需安装在轴端，而对于轴端来说，没有尺寸的要求，所以轴端磁芯片可以使用于多个应用而不需要过多的成本支出。

对于中空磁编码器来说，需要把轴穿过磁编码器，所以轴的尺寸严格地限制了中空磁编码器的标准化，所以在磁编码器方面，中空方案很难与批量化的半导体结合起来应用。

对于专利201910047346.X提出了一种分离式磁编码器的方案，使得中空磁编码器的技术在原理上成为可能，方便为各种尺寸的应用场景提供中空旋转测量方案。

而对于该分离式磁编码器起来说，其方案既要在满足了中空的结构外，还要提供高精度与高分辨率的旋转位置信息输出，而磁编码器检测的是磁场，所以需要提供更为可靠与完整的磁场环境，来配合输出稳定的数据。

发明内容

本发明设计了一种中空带屏蔽磁编码器，该设计将特殊磁屏蔽材料制成的屏蔽罩安装于编码器一侧，并在屏蔽罩内安装磁敏感元器件，且磁环、电路板、屏蔽罩将磁场与磁敏感元件封闭在一个空腔内，提供高分辨率与高精度的旋转位置输出。

中空带屏蔽磁编码器主要分为两个部分，一个为动件即磁环，另一个为静件即编码器本体，动件将会被安装到被测量元件上，而静件被安装到壳体之类的相对静态装置上。

编码器本体中包含了电路板、屏蔽罩、磁敏感元件、处理电路及芯片，该结构中，屏蔽罩安装在电路板的一侧，且与电路板同心，其与电路板在单边局部组合成了一个U形的内腔，而在这个内腔中分布了磁敏感元件，该元件均焊接在电路板上与后续的处理电路与芯片相连。

编码器本体与磁环在空间上是径向分布的，即在安装后，磁环会在U形内腔的开口处，与屏蔽罩、电路板共同组合成一个极小间隙的封装空内腔，而磁敏感元件则位于该内腔中。

磁环会被磁化成编码器位置计算所需的特殊磁场载体，其会使周围的空间磁场发生变化，而在安装好后，即会使得这个内腔内部空间的磁场发生变化，同时当被一系列同样位于该内腔中的磁敏感元件探测到磁声场变化后，传递至处理芯片及电路并经过算术处理计算得到当前的旋转位置。

屏蔽罩的材料需为磁屏蔽专用的材料，用以去除不同频率的磁干扰，而且该屏蔽罩可以为多层，即多个不同尺寸、不同材料的屏蔽罩互相嵌套，以使用不同材料的特性滤去不同频率的磁干扰。

该空腔则为磁场的完整性提供了强劲的保障，则编码器才能根据磁场的数据计算并输出高分辨率、高精度的旋转位置数据。

同时屏蔽罩又可以在安装时与壳体配合，将编码器本体的生产同心度尽可能的在应用场景中还原，达到编码器的最佳输出精度。

附图说明

图1为磁环在内的中空带屏蔽磁编码器结构。