[实用新型]软磁齿轮式轴角编码器

说明书

本实用新型属磁性计量传感器技术领域。

磁性编码器由圆周交变磁场发生体和磁场敏感器构成，可把轴角变成电信号，是自动控制领域的计量传感器。它与光学编码器一样具有无接触性磨损的优点，而比光学编码器更简单、更便宜，且工作条件要求更低。如日本《敏感器技术》(センサ技术)1991年第11卷第5期40～47页发表的“磁性编码器的活用和耐环境性”一文所给出的，现有磁性编码器由永磁鼓和磁场敏感器构成。通用的永磁鼓有两种，一种是在非磁性圆鼓的外圆面上按同性磁极对接的方式粘一圈小永磁块。低价的塑料永磁鼓，其小永磁块是混有磁粉的塑料制品，由于塑料的热膨胀率大，导致编码器的热稳定性差；而同类型低膨胀率的永磁鼓也因各小永磁体单元的不可控的随机性差异而精度不高；且这种永磁鼓由于同性磁极相互排斥而导致小磁块粘接工艺复杂，制作困难。另一种磁膜式永磁鼓是在非磁性圆鼓外涂几十微米厚的磁膜，按同性磁极对接方式充磁，为改善温度特性，要求磁膜尽量薄，从而造成磁鼓外的磁场交变幅度小，欲提高信噪比，技术要求高，材料和加工成本高，影响了其应用的广泛性，一般只在要求正弦波形的精密编码器中使用。上述现有磁性编码器均不易构成复杂编码，应用范围受到限制。

本实用新型提出一种采用软磁齿轮代替通用永磁鼓的轴角编码器，以克服现有磁性编码器热稳定性差、结构复杂、工艺要求高、制作困难、精度不高、价格贵等缺点，使编码器结构简单、容易加工制作、精度高且可较方便地实现复杂编码。

附图1是本实用新型软磁齿轮式轴角编码器的结构示意图。

图2是其侧视图。

这种磁性轴角编码器，由圆周交变磁场发生体和置于交变磁场区内的磁场敏感器3组成，其特征在于所述圆周交变磁场发生体由软磁材料制成的齿轮1和一个与它同轴结合的永磁块2构成。

由于本实用新型磁性轴角编码器只需用一块永磁体，因而装配简易；而软磁齿轮可选用软铁或锰锌铁氧体等热稳定性较好且价格便宜的软磁材料，采用已有的成熟机械加工工艺或粉末冶金方法来制作，具有结构简单、容易加工制作、造价低廉且容易做得精度高、热稳定性好等优点。可根据使用需要，很容易地将软磁齿轮设计加工成均一的或不同的齿形、齿高、齿宽、齿距和齿廓形式。永磁块2将软磁齿轮磁化，在齿端外围空间形成沿圆周循环交变的磁场。当齿轮1转动时，放在这交变磁场区内的磁场敏感元件3就给出与角位移相关的编码电信号。据此，采用本实用新型磁性编码器很容易方便地实现复杂编码，例如二进制多道码，以及确定输出电信号与轴角的函数关系。

由这种软磁齿轮和磁场敏感器构成的磁性轴角编码器，其使用方法与通用磁性编码器一样。可将软磁齿轮直接装在待测结构上，也可经过变速器等传动装置间接装配连接。一般如无判定转向或其它特殊要求时，用一个磁场敏感器就够了；而在有定向或其它要求时，则可采用两个或更多个磁场敏感器。

本实用新型磁性编码器可广泛应用于各种转角、转速的计量和自动控制。

以下结合附图具体说明本实用新型的实施例。

实施例1：

以软铁(工业纯铁)做成一个厚6mm、外径18mm，均匀分布18个齿和矩形槽的齿轮1，齿槽宽为1mm，深2.5mm；将直径为6mm、高为6mm的圆柱形钕铁硼永磁体2吸合在齿轮1的中央，并用粘胶加固，永磁体2与齿轮1同轴；在软铁齿轮的外圆附近紧靠着齿轮圆周设置两个以81NiFe/Cr多层膜材料制成的四端桥式磁电阻元件作为磁场敏感器3。并将这两个磁场敏感元件的位置调整到角周期的位相彼此相差π/4的地方，以便运用角位移过程中的信号数据记录确定转动方向。使用时，磁电阻元件3由直流稳压电源供电，选用直流放大器放大1000倍，该编码器的软铁齿轮1与可调转速电机同轴相连，该电机的最大转速4000转/分，当电机等速转动时，编码器之磁场敏感器3的输出电压近似为正弦型，且幅度与转速基本无关。此结果说明本实施例编码器是一种正弦型高精度编码器。

实施例2：

将实施例1中软磁齿轮的槽深间隔地加倍，形成一深一浅的分配，即可使输出电信号的幅度大小间隔循环，从而实现二进制编码。