[發明專利]一種直線電機專用編碼器

在審

• 申請號: 202110868687.0
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113587957A
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 溫東山;張潮輝
• 申請（專利權）人: 曼爾自動化（深圳）有限公司;霍浦科技（寧波）有限公司
• 主分類號: G01D5/245
• 分類號: G01D5/245
• 代理公司: 深圳市添源知識產權代理事務所(普通合伙) 44451
• 代理人: 于標

本發明提供了一種直線電機專用編碼器，包括殼體，在殼體內設置有PCB板。所述PCB板上設置有線性相對編碼電路、UVW換向信號采集電路、細分電路、第一差分信號轉換電路以及第二差分信號轉換電路。所述線性相對編碼電路包括2個模擬量線性霍爾傳感器，所述UVW換向信號采集電路包括3個數字貼片霍爾傳感器，所述2個模擬量線性霍爾傳感器規布于3個數字貼片霍爾傳感器形成的間隙中，上述5個霍爾傳感器排布在一條直線上。本發明解決了直線電機運動系統傳統外置編碼器的抗噪性能差、抗污染環境能力差、安裝需要精加工精度面的問題，同時依然保證1um/count的分辨率，且對比傳統增量式編碼器的驅動邏輯更穩定、可靠、準確。

技術領域

本發明涉及直線電機技術領域，尤其涉及一種直線電機的編碼器。

背景技術

目前應用于直線電機的編碼器主要有光學直線編碼器和磁感應直線編碼兩種類型。光學直線編碼器需要在電機專用上安裝直線光柵，然后通過編碼器的讀頭讀取光學信號并轉換為位置信息輸出；磁編碼器則需要在電機專用上安裝直線磁柵，然后通過編碼器的讀頭讀取磁信號并轉換為位置信息輸出。不管何種類型的編碼器均需要在電機專用上額外安裝柵尺(光柵或者磁柵)，存在成本高、而且安裝復雜、誤差的大小不易控制等缺點。

另外，光柵容易受到油污、塵埃等環境影響，不適合在惡劣工況下應用。磁柵的抗污能力比較好，但是磁柵容易被外部磁場磁化，特別是對于小型直線電機，磁珊尺安裝的位置需要遠離電機內部次級上的磁鋼，不然會被磁化導致編碼器失效。

還有，一般直線光柵或者磁柵均為增量式刻線，無法提供絕對位置，因此應用于直線電機時無法提供電機中初級的相位信息，直線電機初次上電在尋找相位的時候會出現初級較大幅度的位置移動，這在很多應用場合是不允許的。

發明內容

為了解決現有技術中的問題，本發明提出了一種直線電機專用編碼器，是一種同時擁有配對相應直線電機產品的霍爾傳感器、與直線電機定子（磁鐵、次級）編碼器的綜合編碼器。本發明具體通過如下技術方案實現：

一種直線電機專用編碼器，所述編碼器包括殼體，在殼體內設置有PCB板，所述PCB板上設置有線性相對編碼電路、UVW換向信號采集電路、細分電路、第一差分信號轉換電路以及第二差分信號轉換電路；其中，

所述線性相對編碼電路，用于采集動子在運動過程中產生的磁場信號，并將所述磁場信號轉換為兩路相位差為90°的電壓信號；

所述UVW換向信號采集電路，用于采集定子的磁場強度信息，并將其轉換為UVW換向信號；

所述細分電路，用于將兩路電壓信號進行預設倍數細分，得到兩路正交編碼器信號；

所述第一差分信號轉換電路，用于將所述兩路電壓信號轉換為編碼脈沖信號；

所述第二差分信號轉換電路，用于將所述UVW換向信號轉換為UVW差分脈沖信號；

所述線性相對編碼電路、細分電路和第一差分信號轉換電路依次連接，所述UVW換向信號采集電路與第二差分信號轉換電路連接；

其中，所述線性相對編碼電路包括2個模擬量線性霍爾傳感器，所述UVW換向信號采集電路包括3個數字貼片霍爾傳感器，所述2個模擬量線性霍爾傳感器規布于3個數字貼片霍爾傳感器形成的間隙中，上述5個霍爾傳感器排布在一條直線上。

作為本發明的進一步改進，所述線性相對編碼電路的2個模擬量線性霍爾傳感器之間相距四分之一磁場周期。

作為本發明的進一步改進，所述UVW換向信號采集電路的3個數字貼片霍爾傳感器相隔所述直線電機的1/6磁極距。

作為本發明的進一步改進，所述殼體內還設置有用于固定所述PCB板的固定件。

作為本發明的進一步改進，所述殼體為鋁制金屬包圍。

作為本發明的進一步改進，所述PCB板上的能量線均上拉限流電阻、穩壓電容，達到進電功能端穩定；能量對地端均下拉限流電阻與穩壓電容。