專利名稱：軟磁齒輪式軸角編碼器的制作方法
技術領域：
本實用新型屬磁性計量傳感器技術領域。
磁性編碼器由圓周交變磁場發生體和磁場敏感器構成，可把軸角變成電信號，是自動控制領域的計量傳感器。它與光學編碼器一樣具有無接觸性磨損的優點，而比光學編碼器更簡單、更便宜，且工作條件要求更低。如日本《敏感器技術》(センサ技術)1991年第11卷第5期40～47頁發表的“磁性編碼器的活用和耐環境性”一文所給出的，現有磁性編碼器由永磁鼓和磁場敏感器構成。通用的永磁鼓有兩種，一種是在非磁性圓鼓的外圓面上按同性磁極對接的方式粘一圈小永磁塊。低價的塑料永磁鼓，其小永磁塊是混有磁粉的塑料制品，由于塑料的熱膨脹率大，導致編碼器的熱穩定性差；而同類型低膨脹率的永磁鼓也因各小永磁體單元的不可控的隨機性差異而精度不高；且這種永磁鼓由于同性磁極相互排斥而導致小磁塊粘接工藝復雜，制作困難。另一種磁膜式永磁鼓是在非磁性圓鼓外涂幾十微米厚的磁膜，按同性磁極對接方式充磁，為改善溫度特性，要求磁膜盡量薄，從而造成磁鼓外的磁場交變幅度小，欲提高信噪比，技術要求高，材料和加工成本高，影響了其應用的廣泛性，一般只在要求正弦波形的精密編碼器中使用。上述現有磁性編碼器均不易構成復雜編碼，應用范圍受到限制。
本實用新型提出一種采用軟磁齒輪代替通用永磁鼓的軸角編碼器，以克服現有磁性編碼器熱穩定性差、結構復雜、工藝要求高、制作困難、精度不高、價格貴等缺點，使編碼器結構簡單、容易加工制作、精度高且可較方便地實現復雜編碼。
附
圖1是本實用新型軟磁齒輪式軸角編碼器的結構示意圖。
圖2是其側視圖。
這種磁性軸角編碼器，由圓周交變磁場發生體和置于交變磁場區內的磁場敏感器3組成，其特征在于所述圓周交變磁場發生體由軟磁材料制成的齒輪1和一個與它同軸結合的永磁塊2構成。
由于本實用新型磁性軸角編碼器只需用一塊永磁體，因而裝配簡易；而軟磁齒輪可選用軟鐵或錳鋅鐵氧體等熱穩定性較好且價格便宜的軟磁材料，采用已有的成熟機械加工工藝或粉末冶金方法來制作，具有結構簡單、容易加工制作、造價低廉且容易做得精度高、熱穩定性好等優點。可根據使用需要，很容易地將軟磁齒輪設計加工成均一的或不同的齒形、齒高、齒寬、齒距和齒廓形式。永磁塊2將軟磁齒輪磁化，在齒端外圍空間形成沿圓周循環交變的磁場。當齒輪1轉動時，放在這交變磁場區內的磁場敏感元件3就給出與角位移相關的編碼電信號。據此，采用本實用新型磁性編碼器很容易方便地實現復雜編碼，例如二進制多道碼，以及確定輸出電信號與軸角的函數關系。
由這種軟磁齒輪和磁場敏感器構成的磁性軸角編碼器，其使用方法與通用磁性編碼器一樣。可將軟磁齒輪直接裝在待測結構上，也可經過變速器等傳動裝置間接裝配連接。一般如無判定轉向或其它特殊要求時，用一個磁場敏感器就夠了；而在有定向或其它要求時，則可采用兩個或更多個磁場敏感器。
本實用新型磁性編碼器可廣泛應用于各種轉角、轉速的計量和自動控制。
以下結合附圖具體說明本實用新型的實施例。
實施例1以軟鐵(工業純鐵)做成一個厚6mm、外徑18mm，均勻分布18個齒和矩形槽的齒輪1，齒槽寬為1mm，深2.5mm；將直徑為6mm、高為6mm的圓柱形釹鐵硼永磁體2吸合在齒輪1的中央，并用粘膠加固，永磁體2與齒輪1同軸；在軟鐵齒輪的外圓附近緊靠著齒輪圓周設置兩個以81NiFe/Cr多層膜材料制成的四端橋式磁電阻元件作為磁場敏感器3。并將這兩個磁場敏感元件的位置調整到角周期的位相彼此相差π/4的地方，以便運用角位移過程中的信號數據記錄確定轉動方向。使用時，磁電阻元件3由直流穩壓電源供電，選用直流放大器放大1000倍，該編碼器的軟鐵齒輪1與可調轉速電機同軸相連，該電機的最大轉速4000轉/分，當電機等速轉動時，編碼器之磁場敏感器3的輸出電壓近似為正弦型，且幅度與轉速基本無關。此結果說明本實施例編碼器是一種正弦型高精度編碼器。
實施例2將實施例1中軟磁齒輪的槽深間隔地加倍，形成一深一淺的分配，即可使輸出電信號的幅度大小間隔循環，從而實現二進制編碼。
權利要求1.一種軟磁齒輪式軸角編碼器，由圓周交變磁場發生體和置于交變磁場區內的磁場敏感器構成，其特征在于所述圓周交變磁場發生體由軟磁齒輪與永磁體同軸接合而成。
2.如權利要求1所述的軟磁齒輪式軸角編碼器，特征在于所述軟磁齒輪由均一的齒形、齒高、齒厚、齒長、齒距及齒廓形式構成。
3.如權利要求1所述的軟磁齒輪式軸式軸角編碼器，特征在于所述軟磁齒輪由不同齒形、齒寬、齒厚、齒長、齒距及齒廓形式構成。
專利摘要本實用新型磁性軸角編碼器，由軟磁齒輪與永磁體同軸接合構成的圓周交變磁場發生體和置于交變磁場區內的磁場敏感器組成，結構簡單，容易加工制作，成本低，精度高；可根據使用需要設計采用均一的或不同的齒形、齒高、齒寬、齒距和齒廓形式，方便地實現復雜編碼，可作為計量傳感器廣泛應用于自動控制領域。
文檔編號G01D5/12GK2255038SQ95212858
公開日1997年5月28日 申請日期1995年5月22日 優先權日1995年5月22日
發明者陳慧余, 李志超 申請人:中國科學技術大學