[實用新型]一種適用于角度磁編碼器的永磁體

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320003311.4
• 申請日: 2013-01-05
• 公開（公告）號: CN203300354U
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 詹姆斯·G·迪克;周志敏
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇多維科技有限公司
• 主分類號: H01F7/02
• 分類號: H01F7/02;H01F1/10;H01F1/057;H01F1/42;G01D5/12;G01F15/06
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張雪梅

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及的是一種測量技術(shù)領(lǐng)域的永磁體，具體是涉及一種適用于角度磁編碼器的永磁體，包含該永磁體的角度磁編碼器和電子水表。

背景技術(shù)

隨著傳感器技術(shù)的迅猛發(fā)展，傳統(tǒng)的機械水表逐漸向新穎的電子水表過渡。在各種傳感器技術(shù)中，光電編碼技術(shù)可以實現(xiàn)數(shù)字計數(shù)轉(zhuǎn)輪代碼的直接讀取計量，而且不需要累積，從而得到廣泛應(yīng)用。但該技術(shù)普遍存在進位誤碼現(xiàn)象，而且對氣泡、強光、污垢、滲漏等因素的抗干擾能力差。與光電編碼技術(shù)相比，角度磁編碼技術(shù)分辨率更高，無進位誤碼現(xiàn)象，穩(wěn)定性好，而且可以完全根除光電技術(shù)引起的各種不良故障，成為一種可替代光電編碼的編碼技術(shù)。角度磁編碼技術(shù)通過對數(shù)字計數(shù)轉(zhuǎn)輪進行編碼來得到計量讀數(shù)，其原理是利用磁阻傳感器如隧道磁阻角位移傳感器來感應(yīng)安裝在數(shù)字計數(shù)轉(zhuǎn)輪上的環(huán)形永磁體的旋轉(zhuǎn)磁場相位來測量轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)角和位置，并采用電子技術(shù)轉(zhuǎn)變成相應(yīng)數(shù)字讀數(shù)。

角度磁編碼技術(shù)的測量精度取決于磁敏角位移傳感器和永磁體兩個組成部分的性能特征。與霍爾傳感器相比，磁阻傳感器如隧道磁阻傳感器具有更高的磁場靈敏度，其功耗和尺寸也可大大降低。隧道磁阻角位移傳感器包含兩個相互正交的隧道磁阻傳感器。隧道磁阻角位移傳感器工作時形成的兩個正弦和余弦輸出與永磁體檢測磁場分量即永磁體產(chǎn)生的磁場在檢測面內(nèi)的分量及隧道磁阻傳感器敏感軸之間形成的旋轉(zhuǎn)磁場相位角φ，本文中也稱為探測磁場相位角，關(guān)系如下：

OUT1=COS（φ）

OUT2=SIN（φ）

利用反正切函數(shù)，就能根據(jù)隧道磁阻角位移傳感器的輸出OUT1和OUT2計算出旋轉(zhuǎn)磁場相位角φ角度：

φ=ATAN（OUT2/OUT1）。

永磁體在旋轉(zhuǎn)過程中其旋轉(zhuǎn)相位角α，定義為永磁體在旋轉(zhuǎn)過程中依次經(jīng)過隧道磁阻傳感器的位置矢量點r的相位角，永磁體的檢測磁場分量使隧道磁阻傳感器產(chǎn)生感應(yīng)。當(dāng)永磁體旋轉(zhuǎn)相位角α和旋轉(zhuǎn)磁場相位角φ之間形成線性關(guān)系，滿足在0~360°范圍內(nèi)一一對應(yīng)時，就可以將隧道磁阻傳感器所探測的旋轉(zhuǎn)磁場相位角φ和永磁體旋轉(zhuǎn)相位角α位置關(guān)系對應(yīng)起來。例如為了能使0-9這10個代表數(shù)字在轉(zhuǎn)輪的某一直徑的圓周上以等間距角度增量間隔開，事先將α的范圍劃分成10個區(qū)間，每一區(qū)間用一個預(yù)期的數(shù)字表示。通過將永磁體角度進行編碼，進而通過電子技術(shù)轉(zhuǎn)化，可以實現(xiàn)水表讀數(shù)的直接輸出。

因此，隧道磁阻角度磁編碼器技術(shù)在應(yīng)用于電子水表時對于永磁體的設(shè)計性能將具有特殊要求，而現(xiàn)有的角度磁編碼器采用的永磁體具有如下缺點：

（1）現(xiàn)有的角度磁編碼器大都采用霍爾傳感器作為角度傳感器，其對應(yīng)的檢測磁場分量為永磁體產(chǎn)生的磁場垂直于檢測面的分量，而隧道磁阻傳感器對應(yīng)的檢測磁場分量為磁場在檢測面內(nèi)的分量，因此現(xiàn)有角度磁編碼器的永磁體不能滿足于隧道磁阻傳感器磁場測量的要求。

（2）現(xiàn)有的角度磁編碼器永磁體一般采用的是實心圓柱設(shè)計，而電子水表為盡量減少安裝空間，要求永磁體為圓環(huán)形以便直接安裝在轉(zhuǎn)輪上。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺點，提供一種適用于角度磁編碼器的永磁體，使之能夠安裝在電子水表轉(zhuǎn)輪上，節(jié)省安裝空間，并能夠滿足隧道磁阻傳感器與檢測面內(nèi)磁場分量之間的旋轉(zhuǎn)磁場相位角φ和永磁體旋轉(zhuǎn)相位角α之間線性關(guān)系的要求，從而提高角度磁編碼器的測量精度。

根據(jù)本實用新型的一個方面，提供一種適用于角度磁編碼器的永磁體，該永磁體具有柱狀圓環(huán)結(jié)構(gòu)，包含第一永磁單元和第二永磁單元，所述第一永磁單元和第二永磁單元相對于直徑截面幾何對稱，

其特征在于，

所述第一永磁單元的磁化強度和第二永磁單元的磁化強度平行于柱狀圓環(huán)的軸向，且方向相反，或

所述第一永磁單元的磁化強度和第二永磁單元的磁化強度垂直于所述直徑截面，且方向平行一致。

優(yōu)選地，所述第一永磁單元的磁化強度和第二永磁單元的磁化強度大小相同。

優(yōu)選地，所述永磁體柱狀圓環(huán)結(jié)構(gòu)的外徑為3-200mm。

優(yōu)選地，所述永磁體柱狀圓環(huán)結(jié)構(gòu)的內(nèi)徑為1-100mm。

優(yōu)選地，所述永磁體柱狀圓環(huán)結(jié)構(gòu)的高度為1-50mm。

優(yōu)選地，所述永磁體所對應(yīng)的檢測面位于柱狀圓環(huán)端面前方且平行于底面。

優(yōu)選地，所述檢測面與所述柱狀圓環(huán)端面之間的距離為1-5mm。

優(yōu)選地，永磁體所對應(yīng)的檢測磁場分量為磁場在檢測面內(nèi)的分量。