[發明專利]單碼道絕對式時柵角位移傳感器

有效

• 申請號: 201811067831.5
• 申請日: 2018-09-13
• 公開（公告）號: CN109163746B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 魯進;張天恒;馮濟琴
• 申請（專利權）人: 重慶理工大學
• 主分類號: G01D5/347
• 分類號: G01D5/347
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 唐錫嬌

1.一種單碼道絕對式時柵角位移傳感器，包括定子(1)、轉子(2)和信號處理電路，定子與轉子同軸正對平行安裝，且留有間隙，定子由定環形導磁體和粘貼在定環形導磁體一端面上的環形印制電路板(16)構成，所述環形印制電路板為多層結構，且其上布有相互絕緣的激勵線圈和感應線圈，轉子為沿圓周開設有多個扇環形通槽(21)的動環形導磁體，轉子開設扇環形通槽(21)的一面與環形印制電路板(16)正對，信號處理電路包括信號調理電路(3)、鑒相電路(4)和微處理器(5)；其特征在于：

所述激勵線圈由相互絕緣的第一線圈(11)和第二線圈(12)組成；第一線圈(11)由起始位置沿圓周錯開幅值為A、周期為且波形呈扇環形的兩條非閉合導線沿半徑為R的圓周繞一圈構成，每條非閉合導線的起始端與終止端接近但不重合，兩條非閉合導線分別布于環形印制電路板的兩層，且其起始端通過導線相連接、終止端作為正弦激勵信號輸入端；第二線圈(12)的結構與第一線圈(11)的結構相同且獨立工作，第二線圈(12)的起始位置與第一線圈(11)的起始位置在環形印制電路板上沿圓周錯開或第二線圈(12)中通入余弦激勵信號；其中，N表示傳感器的極對數，N為偶數且N≥6，為奇數，m為整數且0≤m＜N；

所述感應線圈由相互絕緣的增量感應線圈(13)和第一、第二絕對感應線圈(14、15)組成；增量感應線圈(13)由起始位置相同、繞向相同的兩條半正弦形非閉合導線構成，其中一條半正弦形非閉合導線由[0,π]區間的幅值為B、周期為2W的正弦曲線段沿半徑為R的圓周周期延拓一圈而成，另一條半正弦形非閉合導線由[π,2π]區間的幅值為B、周期為2W的正弦曲線段沿半徑為R的圓周周期延拓一圈而成，每條半正弦形非閉合導線的起始端與終止端接近但不重合，兩條半正弦形非閉合導線分別布于環形印制電路板的兩層，且其起始端通過過孔連接、終止端作為增量感應信號輸出端；第一絕對感應線圈(14)由起始位置相同、繞向相同的兩條半正弦形導線構成，其中一條半正弦形導線為[0,π]區間的幅值為B、周期為2W且沿半徑為R的圓周繞制的正弦曲線段，另一條半正弦形導線為[π,2π]區間的幅值為B、周期為2W且沿半徑為R的圓周繞制的正弦曲線段，兩條半正弦形導線分別布于環形印制電路板的兩層，且其起始端通過過孔連接、終止端作為第一絕對感應信號輸出端；第二絕對感應線圈(15)的結構與第一絕對感應線圈(14)的結構相同且獨立工作，第二絕對感應線圈(15)的中心與第一絕對感應線圈(14)的中心所夾的圓心角為iW，第二絕對感應線圈(15)輸出第二絕對感應信號；其中，B＜A，i為奇數且

所述動環形導磁體的內圓半徑小于R-A、外圓半徑大于R+A，將動環形導磁體沿圓周均分為等份，形成個圓心角為2W的扇環形等分區域，以其中某一等份作為第1個扇環形等分區域，其余等份沿圓周逆時針方向依次稱為第2個扇環形等分區域至第個扇環形等分區域；每個扇環形等分區域內都開設有兩個扇環形通槽(21)，每個扇環形通槽所對的圓心角為將每個扇環形等分區域等分為8份，沿圓周逆時針方向，第1個扇環形等分區域內的兩個扇環形通槽分別開設在第2、3份位置和第6、7份位置，第k個扇環形等分區域內的兩個扇環形通槽分別開設在第2、3份和第6、7份同時沿圓周逆時針方向旋轉θ×(k-1)后的位置，第t個扇環形等分區域內的兩個扇環形通槽分別開設在第2、3份和第6、7份同時沿圓周順時針方向旋轉后的位置；其中，k依次取2至中的所有整數，t依次取至中的所有整數，θ表示角度，

第一線圈(11)和第二線圈(12)中分別通入兩相對稱激勵電流，當轉子(2)相對于定子(1)轉動時，增量感應線圈(13)中產生的增量感應信號和第一、第二絕對感應線圈(14、15)中產生的第一、第二絕對感應信號將發生周期性變化，將增量感應信號和第一、第二絕對感應信號與激勵信號輸入至信號調理電路(3)進行信號調理后，送入鑒相電路(4)進行鑒相處理，相位差由插補的高頻時鐘脈沖個數表示，再經微處理器(5)運算、處理后，得到轉子的絕對位移值。

2.根據權利要求1所述的單碼道絕對式時柵角位移傳感器，其特征在于：所述第二絕對感應線圈(15)的中心與第一絕對感應線圈(14)的中心所夾的圓心角為3W。

3.根據權利要求1或2所述的單碼道絕對式時柵角位移傳感器，其特征在于：所述增量感應線圈(13)的起始位置與第一線圈(11)的起始位置在環形印制電路板上沿圓周錯開其中，s為整數且0≤s≤2N-1。