[发明专利]一种磁电编码器与轴承一体化集成装置及其冗余解算方法

说明书

本发明属于编码器制造领域，一种磁电编码器与轴承一体化集成装置及其冗余解算方法，该装置由单对极磁钢、轴承、编码器信号解算板、霍尔元件、单片机、电机主轴组成，工作时首先解算单对极角度值θsubgt;1/subgt;与单对极角度值θsubgt;2/subgt;，将得到的两组数据做算术平均值，得到数据θsubgt;3/subgt;，将θsubgt;3/subgt;作为输出值，采用θsubgt;err/subgt;作为编码器信号解算板的自检系统，当θsubgt;err/subgt;的数值在ε区间内时，说明编码器在正常运行，当θsubgt;err/subgt;的数值不在ε区间内时，发出报警系统，用差分公式Δ(i)＝θ(i)‑θ(i‑1)来判断是哪一侧的编码器信号解算板出现了问题，确定某一个编码器信号解算板发生故障时，将立刻停止收集此编码器信号解算板解算的角度值，暂时采用另一个编码器信号解算板解算的角度值作为输出值。

技术领域

本发明涉及一种磁电编码器与轴承一体化集成装置及其冗余解算方法，属于编码器制造领域。

背景技术

磁电编码器是用于测量电机转角以及位移的装置，根据其工作方式可分为绝对式磁电编码器和增量式磁电编码器，其工作原理是利用磁场信号测量角度和位移。磁电编码器通常由磁钢、霍尔元件、编码器信号解算板等组成，因为磁场信号不易受外界环境的干扰，所以磁电编码器很适用于高精密、工作环境恶劣的场合。相比较其他编码器，磁电编码器可广泛适用于雷达、航空航天、工业控制、军工等领域。

传统的单对极磁电编码器更多的是以双霍尔磁电编码器为代表，磁钢固定在旋转轴上，在定子圆周方向以相位相差90°的位置安装磁敏感元件A、B感应永磁体磁场。然而，随着技术的发展，航空、航天、航海及各种控制系统，如雷达定向导航、坐标变换、火炮控制、机床控制、编码器电机主轴等，都对轴角位移测控系统提出了越来越高的要求。

但是，目前传统的磁电编码器存在着故障率较高、在复杂的工作环境下适应能力不足等问题，而且其结构相对复杂，安装过程也比较繁琐，倘若单个磁电编码器发生故障后无法及时判断，将会对工作进程产生很大影响，这些问题对于磁电编码器的发展都存在着一定程度的制约。

发明内容

针对上述问题，本发明提出一种磁电编码器与轴承一体化集成装置及其冗余解算方法，目的是为了使整体的装配结构所使用的空间更加节省、质量更加轻便、结构更加紧凑，而且在实际工作中，采用两个磁电编码器与轴承一体化集成装置共同工作，将两个装置测得的数据进行求和再求平均，可以增加有效数据量信息的输出，两个装置之间还有相互冗余的关系，当编码器信号解算板出现故障时，可以及时引发报警系统，且及时确定是哪一侧的编码器信号解算板发生了故障，故障确定后，可以依靠另一个好的编码器信号解算板暂时解算转过的圈数，可以明显的提高了控制系统的可靠性。

本发明公布了一种磁电编码器与轴承一体化集成装置的冗余解算方法，包括以下步骤：

步骤一：将单对极磁钢a与轴承内圈c4采用胶接的方式连接在一起，将左编码器信号解算板相对于轴承内圈c4而言悬空式放置在左轴承左侧，并且左编码器信号解算板与轴承外圈c1用胶接的方式连接，在左编码器信号解算板上焊锡焊接单对极霍尔a1、单对极霍尔a2和单片机a3，单对极霍尔a1与单对极霍尔a2在同一圆周上呈90°角放置，且位置正对于单对极磁钢a，与单对极磁钢a距离很近但不相碰；

将单对极磁钢b与轴承内圈d4采用胶接的方式连接在一起，将右编码器信号解算板相对于轴承内圈d4而言悬空式放置在右轴承右侧，并且右编码器信号解算板与轴承外圈d1用胶接的方式连接，在右编码器信号解算板上焊锡焊接单对极霍尔b1、单对极霍尔b2和单片机b3，单对极霍尔b1与单对极霍尔b2在同一圆周上呈90°角放置，且位置正对于单对极磁钢b，与单对极磁钢b距离很近但不相碰；