[实用新型]轴端齿形光电位置传感器

说明书

本实用新型提供了一种轴端齿形光电位置传感器。该技术方案在电机轴端部通过切削方式形成相互间隔的缺陷部和齿形部；其中齿形部的末端为电机轴光滑端面的一部分，因此当光电发射器的射线投射到齿形部时，射线会得到平面反射，从而到达特定位置的光电接收器中，而当光电发射器的射线投射到缺陷部上时，射线不会受到平面反射，而是被缺陷部内表面反射到其他位置，从而不被光电接收器接收；基于这种原理，由于缺陷部和齿形部相互间隔，因此光电接收器接收到的信号会交替出现，进而根据电信号的变化情况判断转轴位置。本实用新型不仅实现了对转轴位置的精准监测，而且无需在高速电机转子上附加机械设备，同时避免涂覆吸光材料，因而具有更好的运行稳定性。

技术领域

本实用新型涉及转子位置传感器技术领域，具体涉及一种轴端齿形光电位置传感器。

背景技术

近年来，高速电机的应用日趋广泛。在高速电机的运过程中，由于转子处于高速旋转状态，因此转子的少量偏心即可引起剧烈振动，容易损坏电机和相连的设备；因此，高速电机对转子的偏心度要求很高。在这种情况下，现有技术通过转子位置传感器来实时监测转子位置，以及时发现转子的偏心现象。

目前有多种传感器可以使用，其中光电编码器、磁电编码器、和旋转变压器类型的位置传感器应用比较广泛。此类传感器分辨率高、精度高、价格也高。高速电机常用低分辨率的光电和霍尔开关式传感器。霍尔传感器在转子上固定永磁体，定子或机壳上固定霍尔元件。转子转动时，穿过霍尔元件的磁场变化转变为交替变化的电信号，用来指示转子位置。光电式传感器有不同形式。比较常见的是在电机转子上固定遮光叶轮，定子上固定发光和感光元件。转子带动叶轮旋转交替遮光和透光，使得感光元件发出交替变化的光电流。电子电路通过对光电流的检测可以判断转子位置。

上述位置传感器有些不能用于高速旋转情况，例如高分辨率传感器。并且，无论采用上述何种传感器，都要在高速电机转子上附加机械设备。这会增加转子的偏心误差，加剧转动时的振动。针对此类问题，部分研究者提出了利用轴面光反射原理进行转子位置检测的传感器(公开号CN207069826U、CN207816298U)。该技术方案虽然克服了传感器引入偏心误差的问题，但要求在轴侧面或端面制作非反射区域。

然而，在现有技术的基础上，非反射表面只能通过附加吸光材料的方法产生。吸光材料的涂敷要求物体表面清洁，涂敷过程要求精度高，并且涂敷表面非常敏感，机械强度低，在零件后续加工和设备安装过程中容易损坏。此外，由于电机运行时产生高温，涂敷材料常为有机材料，在高温下容易变色或脱落，导致吸光性能的丧失或减弱。另外，电机运行过程中的温度升降变化和高频振动也会导致附加材料脱落。不仅脱落后的碎屑会损伤传感器元器件，而且原非反射表面会变成反射表面，使得传感器产生的信号发生畸变，失去位置检测功能。

发明内容

本实用新型旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种轴端齿形光电位置传感器，以解决现有技术中常规转子位置传感器需要在高速电机转子上附加机械设备，因而容易加剧偏心误差的技术问题。

本实用新型要解决的另一技术问题是，利用轴面光反射原理进行转子位置检测的传感器，如何避免涂覆吸光材料。

为实现以上技术目的，本实用新型采用以下技术方案：

轴端齿形光电位置传感器，包括电机轴端部，端面，缺陷部，齿形部，光电发射器，光电接收器，其中，电机轴端部的末端为平面形状的端面，在电机轴端部的末端具有若干缺陷部和若干齿形部，齿形部与缺陷部相互间隔，齿形部的末端位于所述端面上；光电发射器的射线投射在端面上，光电接收器用于接收来自光电发射器的射线。

作为优选，光电发射器的射线投射在齿形部的末端，该设射线经齿形部的末端反射后到达光电接收器。

作为优选，光电发射器的射线投射在缺陷部处，该射线不达到光电接收器。

作为优选，所述齿形部的形状包括直齿、弧形齿或圆形齿。