[實用新型]一種高可靠和高性價比的伺服電機磁編碼裝置

有效

• 申請號: 201921898173.4
• 申請日: 2019-11-05
• 公開（公告）號: CN210669800U
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 李安福;葉寒;陳偉冰;蔣文斌;林雙才;黃晨濤;韓志強;馬振人
• 申請（專利權）人: 西安鐵路信號有限責任公司
• 主分類號: H02K11/215
• 分類號: H02K11/215;H02K11/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型涉及一種高可靠和高性價比的伺服電機磁編碼裝置，其特征是：包括電機后蓋板（1），電機后蓋板（1）的可轉動地穿設有電機軸（2）；殼體（51）內設有相互配合工作的磁傳感器芯片（41）和旋轉磁鐵（22）；磁傳感器芯片（41）的中心與旋轉磁鐵（22）的中心軸線保持重合，磁傳感器芯片（41）與旋轉磁鐵（22）的有效作用距離為0.5～3.0mm。這種高可靠和高性價比的伺服電機編碼裝置高精度、簡單、使用方便而且成本低。

技術領域

本實用新型屬于電機編碼器技術領域，具體涉及一種高可靠和高性價比的伺服電機磁編碼裝置。

背景技術

伺服控制通常需要同時獲得精確的轉子位置信息和精度較高角度增量信息。一般采用絕對值編碼器、增量式編碼器、旋轉變壓器、電機本身的位置Hall傳感器等方式來解決，絕對值編碼器和增量式編碼器通常由光電器件和旋轉碼盤構成或在軸式旋轉磁鐵和磁傳感器芯片構成，或者由離軸式旋轉磁鐵碼盤和開關式磁傳感Hall芯片構成等方式。光電器件和旋轉碼盤構成的伺服電機編碼器雖然能夠實現較高的精度，但是高精度的旋轉碼盤成本較高，并且旋轉碼盤容易因為長期使用而附著粉塵，從而降低精度，且存在不耐高溫、不耐污染腐蝕、不抗震動、裝配復雜、裝配精度要求高、光電器件壽命限制等問題，而且通常無法提供轉子位置的HALL信號。離軸式旋轉磁鐵碼盤和開關式磁傳感Hall芯片構成的伺服電機編碼器通常雖耐污染腐蝕、耐高溫、抗震動，但通常存在精度不高、旋轉磁鐵碼盤成本高、旋轉磁鐵碼盤尺寸大、旋轉磁鐵碼盤裝配精度要求高等問題。

例如，中國專利文獻公開了《伺服電機編碼器》,[授權公告號 CN 204359327 U]，該編碼器由磁編碼器和光電編碼器兩個編碼器構成。磁編碼器主要由磁傳感器芯片AS5134和在軸式旋轉磁鐵構成，提供轉子位置信息U、V、W信號，但也需要進行相位校準；光電編碼器提供增量編碼器A、B信號，但分辨率也只有256個脈沖/轉。該方案結構雖基本滿足系統要求，但精度低、成本高，也稍顯復雜。

發明內容

本實用新型的目的是提供一種高精度、簡單、使用方便而且成本低的高可靠和高性價比的伺服電機編碼裝置。

本實用新型的技術方案是:提供一種高可靠和高性價比的伺服電機磁編碼裝置，其特征是：包括電機后蓋板，電機后蓋板可轉動地穿設有電機軸；殼體內設有相互配合工作的磁傳感器芯片和旋轉磁鐵；磁傳感器芯片的中心與旋轉磁鐵的中心軸線保持重合，磁傳感器芯片與旋轉磁鐵的有效作用距離為0.5～3.0mm。

旋轉磁鐵的材質選用釹鐵硼。

旋轉磁鐵為圓柱體，直徑為φ4～10mm，厚度為2.5～4mm，最佳為φ8x3mm;磁極分布沿軸線方向平均分為兩半，一半為N，一半為S。

旋轉磁鐵通過磁鐵安裝機構安裝在電機軸端，磁鐵安裝機構為圓柱形，兩端均有凹槽，一端凹槽用于固定旋轉磁鐵，旋轉磁鐵通過強力膠牢固的固定在磁鐵安裝機構的凹槽內；另一端凹槽用于與電機軸的端頭固定;兩端凹槽為圓槽結構，分別與旋轉磁鐵和電機軸尺寸配合。

磁鐵安裝機構材質為銅，磁鐵安裝機構將旋轉磁鐵與導磁的電機軸磁隔離。

磁傳感器芯片焊接在電路板上，電路板通過銅螺柱和緊固螺釘固定在電機后蓋板上。

電路板除了焊接有磁傳感器芯片外，至少還焊接有：CPU、第一組差分轉換電路、第二組差分轉換電路、RS-485通信接口電路、單向二極管、TVS管、電纜插座；磁傳感器芯片與CPU通過SPI接口相連接；CPU通過RS-485通信接口電路經TVS管與電纜插座連接；磁傳感器芯片分別與第一組差分轉換電路和第二組差分轉換電路電連接；第一組差分轉換電路和第二組差分轉換電路分別經TVS管與電纜插座連接；電纜插座提供的電源經單向二極管到TVS管，再連接到濾波電路。

磁傳感器芯片采用AMS的AS5147P芯片。

CPU采用Freescale的Kinetis EA系列CPU-KEA8。