[实用新型]位置传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型的电磁感应式编码器，特别涉及但不限于一种用于产生电机所需编码信号的电磁感应式位置传感器。

背景技术

随着电机在军事、航天设备、汽车及医疗等行业的不断应用及推广，行业在选择电机时对其寿命、成本及恶劣环境下的表现有了更加苛刻的要求。而作为检测及反馈电机位置的编码器，在电机控制中启到举足轻重的作用，一款优秀的编码器很大程度上决定了电机的性能，目前电机编码器方案主要包括：

光电编码器

工作方式：一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，是目前应用最多的传感器。一般由光栅盘和光电探测装置组成，当光栅盘转动时，经发光二极管等电子元件组成的检测装置检测输出若干脉冲信号。

缺陷：光栅盘易碎、易受到油污及粉尘等污染造成信号丢失.

霍尔磁传感器

工作方式：霍尔传感器被固定在定子上，当转子磁钢的S极和N极依次经过霍尔传感器时，霍尔传感器输出高低电平位置信号，再输入到电机控制器内进行换相。

缺陷：传感器安装形式复杂，在恶劣的电磁场工作环境下，霍尔传感器易损害或烧毁。

磁旋转编码器

工作方式：该方案将一个圆形径向充磁磁铁固定在IC的上方或下方，磁铁旋转一周，IC得到一个周期为360度的正弦波信号，再通过后端信号处理得到方波。

缺陷：高温下磁铁退造成信号精度降低；磁铁充磁技术要求高，特别是N、S极连接处充磁不均匀导致正弦波信号失真，输出信号精度降低；安装精度要求高，防震性差；只能安装在电机转轴末端。

以上方案在可靠性、精度、输出信号种类和安装方式等方面均有不同程度的缺陷。因此，市场如今迫切需要一种新的位置传感器，来克服现在方案所存在的缺陷。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型目的在于提供一种解决上述方案在传感器易损坏、信号分辨率、输出形式和安装方式等方面缺陷的位置传感器。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种位置传感器，包括：定子模块，所述定子模块包括激励线圈及接收线圈；其中所述激励线圈用于通过高频周期性交流电压和电流，在所述定子模块区域内产生交变电磁场；所述接收线圈设置在所述激励线圈产生的交变电磁场区域内，并产生感应电动势；转子模块，所述转子模块用于影响激所述激励线圈和所述接收线圈之间的电磁耦合强度；处理电路，所述处理电路处理从所述接收线圈上得到的电压信号输出电机所需编码信号。

优选地，所述转子模块包括金属块、金属片或载具以及设置在所述载具上的导电件；其中所述载具为规则多边形或扇环形，优选为圆形。

优选地，所述导电件为金属、闭合多圈螺旋形金属导线、闭合金属导线或导电胶。

优选地，所述导电件为扇环形、闭合螺旋形、扇形或类正弦形。

优选地，所述转子模块的数量为一个或多个。

优选地，所述激励线圈由一圈或多圈金属导线串联而成，优选为沿圆周方向绕制的金属导线串联而成。

优选地，所述激励线圈设置在所述接收线圈的外圈和/或内圈；所述激励线圈和所述接收线圈错层设置。

优选地，所述接收线圈包括一个或多个接收单元。

优选地，所述接收单元包括一个或多个周期的扇环形、闭合螺旋形或类正弦形图形。

优选地，所述处理电路至少包括振荡电路和信号计算电路；其中所述振荡电路配合所述激励线圈产生高频周期性交流电压和电流，所述信号计算电路用于处理接收线圈的耦合信号并输出位置编码信号；所述位置编码信号为UVW、正交AB、线性模拟输出、PWM或正余弦信号。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1)稳固的传感器结构，采用机械强度高的材料(如金属)更容易加固转子模块与电机转轴之间的连接，在转速过快的情况下因其本身材料的坚固也不会发生变形、碎裂的情况。

2)提高信号分辨率，定子模块上的接收线圈具有一个或多个周期性重复的特定几何图形结构特点，其几何图形包括扇形、闭合螺旋形和类正弦形。接收线圈重复周期越多，在被测量角度范围内得到的接收信号数量越多，输出信号的分辨率越高，这样做可以提高编码信号精度，同时加快处理电路计算速度。

3)多种输出信号形式，信号处理电路用于处理接收线圈上产生的电压信号，通过解调、放大和处理后，最终输出多种电机编码信号，如UVW、正交AB、线性模拟输出、PWM和正余弦信号等电机位置信号，多样化的输出形式可以满足客户不同应用的需求。