[发明专利]磁鼓及具有其的磁编码器

说明书

本发明提供一种磁鼓及具有其的磁编码器，其中磁鼓包括支撑环以及套装于所述支撑环外圆周侧的第一永磁环、第二永磁环，所述第一永磁环与所述第二永磁环沿所述支撑环的轴向依次设置，所述第一永磁环及所述第二永磁环皆为单极磁环且极性相反，所述第一永磁环的外圆周壁上构造有沿其周向交替的第一凸起、第一凹陷，所述第二永磁环的外圆周壁上构造有沿其周向交替的第二凸起、第二凹陷。根据本发明，既可以在第一永磁环与第二永磁环的圆周配合缝隙处直接获得N/S交替磁信号也可以对从第一永磁环与第二永磁环上获得的单极磁信号进行数据处理后得到N/S交替磁信号，使所述磁鼓输出的磁信号类型更加丰富、信号精度更高。

技术领域

本发明属于磁编码器设计技术领域，具体涉及一种磁鼓及具有其的磁编码器。

背景技术

磁编码器是一种以磁阻传感器、磁鼓、信号处理电路为主要组成部分构成的角度或者位移测量装置。磁编码器因为有体积小、精密度高、分辨度高、无接触无磨损、高抗震、安装简单、使用寿命长、接口形式多等众多优点，因而广泛应用于工业控制、机械制造、船舶、纺织、印刷、航空、航天、雷达、通讯、军工等领域。

磁鼓上磁极的个数决定着磁编码器的分辨率，磁鼓上磁极的均匀性决定着磁编码器输出信号的质量，磁鼓上磁极的磁场强度和作用距离决定着磁编码器的结构和体积。总之，磁鼓对磁编码器的各向性能参数有着及其重要的影响，而磁鼓的很多性能又与其圆周上的磁信号源的结构密不可分。

如图1所示，磁编码器的磁鼓主要由作为磁信号源的永磁体环a、支撑环b和旋转轴c等部分组成，如果将磁鼓外圆周面的永磁体环展开，其表面磁极的排列方式如图2所示出，而磁鼓外圆周面永磁体展开图的剖面磁极结构如图3所示，具有这种结构的磁鼓的特点是：磁信号源来自于磁鼓圆周上间隔分布的永磁体的N极和S极。这种结构的磁鼓的不足之处是：第一，随着磁极个数的增加，磁力线在相邻磁极之间形成闭合回路的比例大幅度增加，致使磁场的作用距离迅速减小，磁阻传感器接收到的磁信号变弱，使磁编码器的输出信号质量降低，而磁鼓上磁极的个数对磁编码器的分辨率有着重要影响；第二，磁鼓上N极和S极之间存在一个无磁区，无磁区均匀性、宽度、形状直接决定着磁信号的均匀性、宽度和形状，进而决定着磁编码器输出信号的质量。目前磁鼓的磁信号源的均匀性只能通过充磁的方法进行控制，高质量磁鼓制作工艺很复杂，一致性难以保证。目前磁鼓的磁信号源的均匀性只能通过充磁的方法进行控制，高质量磁鼓制作工艺很复杂，一致性难以保证。下面是目前普遍采用的通过对整体永磁体磁环充磁后形成的N/S极作为磁信号源磁鼓中容易出现几种缺陷形式：

第一种，N/S磁极间的无磁区边界模糊，如图4所示；

第二种，N/S磁极间的无磁区边界变形，如图5所示；

第三种，因为磁体中存在的局部缺陷导致位于该区域的磁信号突然减小甚至消失，如图6所示。

而相关技术中的磁编码器中的磁鼓大多只采用一个磁环形成磁信号源，磁信号源的输出磁信号类型较为单一，相应的控制精度(信号精度)较低。

发明内容

因此，本发明提供一种磁鼓及具有其的磁编码器，以克服相关技术中磁鼓仅具有一个磁环作为磁信号源，输出磁信号类型较为单一、信号精度较低的不足。

为了解决上述问题，本发明提供一种磁鼓，包括支撑环以及套装于所述支撑环外圆周侧的第一永磁环、第二永磁环，所述第一永磁环与所述第二永磁环沿所述支撑环的轴向依次设置，所述第一永磁环及所述第二永磁环皆为单极磁环且极性相反，所述第一永磁环的外圆周壁上构造有沿其周向交替的第一凸起、第一凹陷，所述第二永磁环的外圆周壁上构造有沿其周向交替的第二凸起、第二凹陷。