光柵編碼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種光柵編碼器，特別涉及一種在開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)中用于檢測(cè)轉(zhuǎn)子位置的光柵編碼器。
【背景技術(shù)】
[0002]電機(jī)的性能是影響電動(dòng)汽車(chē)性能的重要因素，目前，電動(dòng)汽車(chē)中常采用的電機(jī)主要有永磁直流電機(jī)、交流異步電機(jī)和開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)3大類(lèi)型。開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)是一種新型電機(jī)，為定子轉(zhuǎn)子雙凸極結(jié)構(gòu)，電機(jī)轉(zhuǎn)子上沒(méi)有線(xiàn)圈，也不需要用永磁材料，只需在定子上加集中繞組。其可以設(shè)計(jì)成不同的繞組相數(shù)和不同的定轉(zhuǎn)子級(jí)數(shù)，如三相6 / 4極、三相12 /8極、四相8 / 6極等。它的結(jié)構(gòu)比任何一種電機(jī)結(jié)構(gòu)都要簡(jiǎn)單，成本較其它電機(jī)低廉，其可靠性高、效率高、調(diào)速范圍寬、控制靈活且可以保證在很廣的范圍內(nèi)保持高效率，更加適合電動(dòng)汽車(chē)的要求。
[0003]光柵編碼器是開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)中不可或缺的部分，需要利用光柵編碼器來(lái)檢測(cè)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的位置信號(hào)和轉(zhuǎn)速信號(hào)，通過(guò)位置信號(hào)可以為驅(qū)動(dòng)電路和控制電路提供準(zhǔn)確的開(kāi)通、關(guān)斷信號(hào)，合理的控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速信號(hào)可以實(shí)時(shí)的檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，保證電機(jī)可以安全的、穩(wěn)定的運(yùn)行。因此，光柵編碼器的檢測(cè)信號(hào)的準(zhǔn)確性、精度及其穩(wěn)定性，都對(duì)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)起著至關(guān)重要的作用。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)的光柵編碼器基本工作原理都是一樣的，即利用光電對(duì)管檢測(cè)碼盤(pán)圓周上刻劃的明暗相同的條紋，當(dāng)碼盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，光電對(duì)管間的光路被暗條紋周期性地切斷。在光電三極管的信號(hào)輸出端產(chǎn)生高低電平的變化，輸出脈沖，從而達(dá)到檢測(cè)轉(zhuǎn)速與位置的目的。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)的12 / 8極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的光柵編碼器的光柵碼盤(pán)包括8組由內(nèi)而外三圈沿圓周方向均勻分布的圓弧狀碼道100，用于對(duì)應(yīng)8個(gè)轉(zhuǎn)子凸極，每圈碼道對(duì)應(yīng)三相繞組，如圖1所示。其中兩兩碼道之間有位置重合部分，用于在A、B、C三相繞組換相時(shí)不產(chǎn)生死區(qū)。并且其相位盤(pán)包括I個(gè)發(fā)光光道。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，發(fā)光裝置透過(guò)光柵碼盤(pán)和相位盤(pán)產(chǎn)生高低電平的位置信號(hào)，通過(guò)接收裝置可以檢測(cè)到轉(zhuǎn)子所處的位置。
[0006]但是由于這種結(jié)構(gòu)的光柵碼盤(pán)的圓弧狀碼道之間的位置在徑向上有重疊部分，當(dāng)12 / 8極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)A、B、C三相輪流導(dǎo)通時(shí)，其重合部分的位置信號(hào)會(huì)產(chǎn)生噪聲；并且這種結(jié)構(gòu)的光柵編碼器的發(fā)光裝置體積大、底座厚重，從而增大了整個(gè)光柵編碼器的體積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種適用于開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的光柵編碼器。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種用于檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或位置的光柵編碼器，包括:
[0009]光柵碼盤(pán)，與所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子連接，其內(nèi)碼道上設(shè)置一圈等角度分布的明碼道和暗碼道，與所述電機(jī)轉(zhuǎn)子凸極對(duì)應(yīng)；
[0010]相位盤(pán)，與所述電機(jī)的定子連接，其內(nèi)碼道分布多個(gè)透射光柵塊，分別放置對(duì)應(yīng)于所述電機(jī)定子的光電檢測(cè)元件；
[0011]發(fā)光電路和接收電路；通過(guò)所述電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)所述光柵碼盤(pán)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)發(fā)光電路透過(guò)相位盤(pán)及光柵碼盤(pán)時(shí)，接收電路用于接收到所述發(fā)光電路的光信號(hào)。
[0012]其中，
[0013]所述底座進(jìn)一步包括第一凸臺(tái)，與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的外殼相連，第二凸臺(tái)用于放置發(fā)光電路及接收電路；第三凸臺(tái)，用于粘貼光柵編碼器中的相位盤(pán)；
[0014]其中，
[0015]所述電機(jī)為三相12 / 8極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)；
[0016]所述光柵碼盤(pán)包括8個(gè)明碼道和8個(gè)暗碼道，每個(gè)碼道為22.5° ;
[0017]所述相位盤(pán)包括三個(gè)相差15°的透射光柵塊，其上分別對(duì)應(yīng)放置3個(gè)光電檢測(cè)元件。
[0018]其中，
[0019]所述電機(jī)為三相6 / 4極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)；
[0020]所述光柵碼盤(pán)包括4個(gè)明碼道和4個(gè)暗碼道，每個(gè)碼道為45° ;
[0021]所述相位盤(pán)包括相隔30°的投射光柵塊，其上分別對(duì)應(yīng)放置4個(gè)光電檢測(cè)元件。
[0022]其中，
[0023]使所述開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)A、B、C三相輪流導(dǎo)通，A — AB — B — BC — C — CA，所述接收電路接收到的三個(gè)位置信號(hào)分別代表A、B、C三相開(kāi)通信號(hào):011、001、101、100、110、010，其中O為開(kāi)通信號(hào)，I為關(guān)斷信號(hào)。
[0024]其中，
[0025]所述發(fā)光電路包括對(duì)應(yīng)位置信號(hào)的發(fā)光二極管和對(duì)應(yīng)速度信號(hào)的發(fā)光二極管；
[0026]所述對(duì)應(yīng)位置信號(hào)的發(fā)光二極管與所述對(duì)應(yīng)速度信號(hào)的發(fā)光二極管之間采用并聯(lián)方式連接。
[0027]其中，
[0028]所述接收電路包括對(duì)應(yīng)所述發(fā)光電路的光電二極管，用于接收所述發(fā)光二極管的光信號(hào);
[0029]滯回比較器單元，用于濾除干擾噪聲；
[0030]放大電路單元，用于放大光電二極管的輸出信號(hào)。
[0031]其中，
[0032]所述放大電路單元采用共集電極放大器。
[0033]其中，
[0034]所述接收電路的輸出信號(hào)為15V。
[0035]本發(fā)明所提供的光柵編碼器能夠精確檢測(cè)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的位置并且體積小，且不會(huì)產(chǎn)生噪聲。
【附圖說(shuō)明】
[0036]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的光柵編碼盤(pán)的結(jié)構(gòu)圖；
[0037]圖2為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光柵編碼器的工作原理圖；
[0038]圖3為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光柵編碼器的機(jī)械結(jié)構(gòu)圖；
[0039]圖4為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光柵編碼器的發(fā)光電路圖；
[0040]圖5為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光柵編碼器的底座設(shè)計(jì)圖；
[0041]圖6為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光柵編碼器的接收電路圖；
[0042]圖7為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光柵碼盤(pán)結(jié)構(gòu)圖；
[0043]圖8為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的相位盤(pán)結(jié)構(gòu)圖；
[0044]圖9為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光柵碼盤(pán)和相位盤(pán)疊加結(jié)構(gòu)；
[0045]圖10為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)45°角對(duì)應(yīng)的狀態(tài)圖；
[0046]圖11為根據(jù)圖10所示狀態(tài)的位置信號(hào)波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0047]下面結(jié)合附圖及本發(fā)明的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0048]本發(fā)明的光柵編碼器是以12 / 8極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)為例，對(duì)轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子的三相位置信號(hào)和速度信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)。光柵編碼器需要通過(guò)旋轉(zhuǎn)來(lái)獲得3相位置信號(hào)及速度信號(hào)的變化，本發(fā)明的光柵編碼器的工作原理如圖2所示，包括光柵碼盤(pán)4、相位盤(pán)5、發(fā)光電路8、接收電路9、電機(jī)轉(zhuǎn)子10。
[0049]其中，光柵碼盤(pán)4與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子10連接，相位盤(pán)5與開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的定子(未示出)連接。通過(guò)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)轉(zhuǎn)子10帶動(dòng)光柵碼盤(pán)4轉(zhuǎn)動(dòng)，與相位盤(pán)5產(chǎn)生相對(duì)角位移，發(fā)光電路8發(fā)出的光路通過(guò)明暗光柵可以使輸出信號(hào)呈現(xiàn)高低電平，接收電路9接收到發(fā)光電路8發(fā)來(lái)的信號(hào)從而進(jìn)行位置和速度檢測(cè)。
[0050]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光柵編碼器的結(jié)構(gòu)圖。包括連接環(huán)1，軸2，光柵壓盤(pán)3，光柵碼盤(pán)4，相位盤(pán)5，軸承6，底座7。其中，軸2和電機(jī)轉(zhuǎn)子(圖中未示出)通過(guò)擠壓的方式連接。
[0051]其中，如圖4所示，光