[發明專利]一種用于直線電機的編碼器、直線電機及其位置檢測方法

在審

• 申請號: 202010510174.8
• 申請日: 2020-06-08
• 公開（公告）號: CN111600446A
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發明（設計）人: 徐渭清;鄭華文
• 申請（專利權）人: 萬圖機器人(寧波)有限公司
• 主分類號: H02K11/215
• 分類號: H02K11/215;H02K41/02
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 鄧青玲

1.一種用于直線電機的編碼器，用于檢測直線電機中初級相對次級的位置，其特征在于：包括

至少一個磁阻傳感器，該磁阻傳感器能在初級相對次級移動時采集次級磁場強度變化信號并輸出兩組相位相差為90°的電壓信號；

第一霍爾開關傳感器，第一霍爾開關傳感器能在初級相對次級移動時產生第一正交脈沖信號，且在直線電機的次級的一個磁極間距范圍內，第一霍爾開關傳感器僅輸出一個高電平信號；

第二霍爾開關傳感器，第一霍爾開關傳感器和第二霍爾開關傳感器間隔設置，且兩者之間的距離為S×(2×n+1)/4，其中S為直線電機次級的磁極間距，n＝0或任意自然數；第二霍爾開關傳感器也能在初級相對定義移動時產生第二正交脈沖信號，第二正交脈沖信號與第一正交脈沖信號之間的相位相差90°；且在直線電機次級的一個磁極間距范圍內，第二霍爾開關傳感器也僅輸出一個高電平信號；

信號采集處理單元，磁阻傳感器的輸出端與信號采集處理單元的輸入端連接，用于將磁阻傳感器采集的兩組電壓信號進行處理，得到隨著初級位置變化的角度值，將該角度值標記為θ_d；

運算單元，第一霍爾開關傳感器、第二霍爾開關傳感器和信號采集處理單元的輸出端均與運算單元連接，用于根據第一正交脈沖信號與第二正交脈沖信號，以及信號采集處理單元得到的角度值，計算初級的絕對位置信息。

2.根據權利要求1所述的編碼器，其特征在于：所述磁阻傳感器設有兩個，兩個磁阻傳感器間隔設置，且兩者之間的距離為S×(2×n+1)/4，其中S為直線電機次級的磁極間距，n＝0或任意自然數；兩個磁阻傳感器中兩個電橋輸出部分并聯連接，電源部分反接。

3.根據權利要求1或2所述的編碼器，其特征在于：所述運算單元通過如下公式計算初級的絕對位置信息：

L＝θ_z×(S/2)

其中L為初級與初級初始位置之間的距離，iht為取整符合；m為根據第一正交脈沖信號與第二正交脈沖信號組合后的脈沖計數值。

4.根據權利要求3所述的編碼器，其特征在于：第一正交脈沖信號與第二正交脈沖信號組合后的脈沖計數值通過正交脈沖計數電路或軟件實現；在一個次級的磁極間距內，第一正交脈沖信號與第二正交脈沖信號組合后得到四個組合脈沖信號，這四個組合脈沖信號分別為10、11、01和00；且運算單元內預先保存有一組固定脈沖信號組合，該固定脈沖信號組合與次級磁鋼設置位置相配對，如果第一正交脈沖信號與第二正交脈沖信號的組合按照固定脈沖信號組合的順序正向變化一位，則計數值加1，如果第一正交脈沖信號與第二正交脈沖信號的組合按照固定脈沖信號組合順序反向變化一位，則計數值減1。

5.根據權利要求4所述的編碼器，其特征在于：所述運算單元還能通過第一正交脈沖信號與第二正交脈沖信號來判斷初級的運動方向，如果第一正交脈沖信號與第二正交脈沖信號的組合按照固定脈沖信號組合的順序正向變化，則判斷初級的運動方位為正向運動，如果第一正交脈沖信號與第二正交脈沖信號的組合按照固定脈沖信號組合的順序反向變化，則判斷初級的運動方位為反向運動。

6.根據權利要求1或2所述的編碼器，其特征在于：還包括能給運算單元、第一霍爾開關傳感器以及第二霍爾開關傳感器供電的電池，當給編碼器供電的外部供電電源斷開后，運算單元檢測到由電池為其供電時，運算單元將磁阻傳感器和信號采集處理單元的電源通路關斷，使電池僅為第一霍爾開關傳感器以及第二霍爾開關傳感器供電。