[发明专利]一种电磁齿轮多圈式磁电编码器及其计圈数方法

说明书

本发明提出了一种电磁齿轮多圈式磁电编码器及其计圈数方法，旨在解决当前的单圈式磁电编码器不能记录旋转圈数的问题。本发明提出了一种通电线圈式的电磁齿轮，通过使用个数不同的线圈以及电磁齿轮，使得电磁齿轮间构成减速比的关系，使用霍尔元件解算每个电磁齿轮的旋转圈数，依靠本发明提出的记圈数方法得到电机主轴的旋转圈数。此编码器内使用电磁齿轮代替了传统的机械齿轮，没有机械接触，避免了机械磨损，电磁齿轮几乎也不需要进行维护，是一种可靠、稳定、计算简单的多圈式磁电编码器。

技术领域

本发明属于编码器制造领域，具体涉及一种电磁齿轮多圈式磁电编码器及其计圈数方法。

背景技术

在现代工业中，因磁电编码器具有结构简单、抗污染能力强、测量精度较高等诸多优点，其应用范围也越来越广泛。磁电编码器主要包括定子、转子、永磁体材料、霍尔元件、信号解算板等，其测量原理是通过使用霍尔元件或磁阻等传感器，测量永磁体的角度或位移的变化，再通过放大电路对变化量进行放大，单片机就会输出脉冲信号或模拟量信号。

作为一种很稳定的测量装置，目前的磁电编码器主要是以单圈式磁电编码器为主，更偏重于记录电机的实时绝对位置以及转动姿态。但是这种磁电编码器具有很大的局限性，单圈式磁电编码器不能够记录下电机的所有旋转圈数，而在实际工作中，一些特定设备的旋转圈数是很重要的一个数据。

在机械手臂的伺服系统、机床丝杠、注塑机床、风力发电机等工业设备中的伺服电机就需要记录设备的旋转圈数，保证在断电后再次供电时能够立即获取电机旋转圈数，用以确定设备的行程。即使通过给磁电编码器提供外界电源，保证在主系统断电后，使用外界电源给编码器供电，使其能够保存住断电前的数据，但是单圈式磁电编码器只能反映出电机轴在每一圈内的绝对位置，仍然无法保存记录电机轴旋转过的圈数。

发明内容

针对上述问题，本发明提出了一种电磁齿轮多圈式磁电编码器及其计圈数方法，旨在解决当前的单圈式磁电编码器不能记录旋转圈数的问题。通过使用个数不同的通电线圈制成的电磁齿轮，使得多个电磁齿轮间形成一种减速比的关系，通过测量胶接在每个电磁齿轮侧面的单对极磁钢的磁场信号，得到每个电磁齿轮的旋转圈数，再通过减速比的关系就能换算出电机主轴的旋转圈数。

本发明公布了一种电磁齿轮多圈式磁电编码器及其计圈数方法，包括以下步骤：

步骤一：供电板上的供电电源正负极通电，供电电源正负极与汇流环a的外圈电源正负极c1使用导线连接使得汇流环a的外圈导电环d1、外圈导电环d2带电，汇流环a的外圈导电环d1、外圈导电环d2与内圈导电环f1接触，使得内圈b1带电，内圈b1上的内圈电源正负极e1与电磁齿轮a上间隔180°分布的线圈a1、线圈a2使用导线连接，使得线圈a1、线圈a2带电；供电电源正负极与汇流环b的外圈电源正负极c2使用导线连接使得汇流环b的外圈导电环d3、外圈导电环d4带电，汇流环b的外圈导电环d3、外圈导电环d4与内圈导电环f2接触，使得内圈b2带电，内圈b2上的内圈电源正负极e2与电磁齿轮b上间隔90°分布的线圈b1、线圈b2、线圈b3、线圈b4导线连接，使得线圈b1、线圈b2、线圈b3、线圈b4带电；通过控制线圈之间的电流方向，使得线圈a1、线圈b1、线圈b3产生同向磁场，线圈a2、线圈b2、线圈b4产生同向磁场；将一级传动轴通过联轴器与电机主轴连接，打开电机电源开关，一级传动轴开始旋转，带动电磁齿轮a旋转；汇流环a的外圈与内圈间隙配合，汇流环a内圈随着一级传动轴旋转，汇流环a外圈固定不动；汇流环b的外圈与内圈间隙配合，汇流环b内圈随着二级传动轴旋转，汇流环b外圈固定不动；

步骤二：若电磁齿轮a在电机主轴带动下顺时针旋转时：