[實用新型]旋轉變壓器以及使用該變壓器的運動編碼器

有效

• 申請號: 201120373606.1
• 申請日: 2011-09-27
• 公開（公告）號: CN202394685U
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 杜坤梅
• 申請（專利權）人: 浙江博望科技發展有限公司
• 主分類號: H01F38/18
• 分類號: H01F38/18;G01D5/20
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 易釗

技術領域

本實用新型涉及一種基于霍爾與電勢檢測的旋轉變壓器以及使用該變壓器的運動編碼器。?

背景技術

傳統的旋轉變壓器(resolver)是一種基于電磁原理測量角度用的可轉動的位置傳感器，用來測量旋轉物體的轉軸角位移，由傳感器定子和傳感器轉子組成。霍爾旋轉變壓器是一種能夠完成類似功能的位置傳感器。它們的輸出電壓的幅值與傳感器轉子轉角成正弦、余弦函數關系，或保持某一比例關系，或在一定轉角范圍內與轉角成線性關系。?

在公告號為CN2565123Y的中國專利中，公開了一種霍爾旋轉變壓器，其中包括線性霍爾元件、永磁體磁環、空心軸傳感器轉子、傳感器定子機殼、機殼后蓋、傳感器定子芯和霍爾集成電路的印制板，在傳感器定子芯上安裝有四個線性霍爾元件，相互錯開90°電角度，并采用特定的多對極的永磁體磁環，傳感器轉子中間有支撐傳感器定子的二個滾珠軸承，傳感器定子前端有聯接用的彈簧片。這種方案中存在問題是：1、需采用特定的多對極的永磁體磁環，對磁極均勻性要求高，對不同極對數的電動機不能通用；2、在一圈范圍內，難于做到有確定的唯一零位，不方便絕對角位置的檢測；3、整體式結構和工藝復雜，難以實現小型化。?

在公告號為CN200972824Y的中國專利中，公開了一種改進上述問題的霍爾旋轉變壓器，其中包括線性霍爾元件、永磁體磁環、空心軸、傳感器定子機殼、傳感器定子芯和聯接霍爾元件的印制電路板，其永磁體磁環固定在空心軸上；其特殊之處在于：傳感器定子芯呈圓環形，在傳感器定子芯上間隔90°空間角度分布著至少二個安裝孔，線性霍爾元件固定在安裝孔內，以便?限定線性霍爾元件的空間位置。然而，線性霍爾元件在傳感器定子芯上的安裝孔中的位置會因為安裝間隙、霍爾元件的外形尺寸等原因，在安裝孔中的上、下、左、右、前、后6個自由度存在位置偏差。又由于永磁體磁環固定在空心軸上，存在位置偏差和垂直度偏差等，都會造成旋轉變壓器輸出的幅值誤差、相位誤差、函數誤差。另外，永磁體磁環的質量、安裝也對誤差有極大關系，傳統霍爾旋轉變壓器誤差大且誤差的一致性很差。?

若安裝存在徑向位置偏差0.1mm，設永磁體的外徑12mm，那么0.1mm相對周長的相對位置偏差為：0.1/(π×12)＝0.265％。這個偏差與1°/360°＝0.278％相當，說明該霍爾旋轉變壓器中單一項位置偏差就會產生1°度的誤差。所以前述技術方案中的霍爾旋轉變壓器技術的角度誤差不可能優于1°。又例如，永磁體磁環固定在空心軸上，存在0.5°垂直度偏差，就相當于徑向位置偏差為12sin0.5°＝0.1mm，也會產生1°度的誤差。永磁體磁環產生三維空間磁場，線性霍爾元件將受到切向磁場分量和徑向磁場分量的作用產生電壓輸出。?

在公告號為CN200972824Y的中國專利中，使用四個線性霍爾元件，將180°布置的兩個線性霍爾元件的輸出電壓相減，試圖補償定、傳感器轉子裝配偏心，但由于無法同時補償徑向和切向磁場分量，所以不能起到良好的補償效果，而通常誤認為是磁極均勻性問題。?

在申請號為ZL200820207106.9的中國專利中的霍爾旋轉變壓器，增加了一個環形軟磁鐵芯，將三維空間磁場，約束為二維空間磁場，大大改進了裝配造成的偏差。但現有霍爾旋轉變壓器需要至少2個90°正交的線性霍爾元件，或3個120°分布的線性霍爾元件，分布精度和線性霍爾元件的一致性都會直接導致霍爾旋轉變壓器的幅值誤差和相位誤差，導致位置檢測偏差，且多個線性霍爾元件成本較高。?

因此，現有霍爾旋轉變壓器的位置偏差只能達到0.5°-1°左右，而且性價比也不夠高。另外，開關型霍爾轉角編碼器雖然是已有成熟技術，然而分辨率一般小于100線，精度更低。現有霍爾編碼器無法直接檢測旋轉的速度，必須再增加Ω＝dθ/dt或相應的處理環節。?

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種旋轉變壓器和使用該變壓器的運動編碼器。?