[0001] 本发明属于编码器制造领域，具体涉及一种四瓣型导磁环结构的高精度磁电编码器；

[0002] 编码器可以将磁信号转换为电信号，被应用于众多不同的前沿领域，根据运行原理和构造可以分为光电编码器和磁电编码器。相比于光电编码器而言，磁电编码器具有体积小，适应环境能力强的特点，因此常常被应用到各种复杂的环境领域中。

[0003] 磁电编码器根据内部霍尔元件不同可分为开环霍尔和闭环霍尔，其中由于闭环霍尔磁电编码器精度高，且更为稳定。因此在要求相对较高的领域常常使用闭环霍尔作为编码器的内在结构，闭环霍尔由导磁环和插件霍尔组成，相比于开环霍尔它在导磁环上缠绕了磁感应线圈，在工作时会通入电流与导磁环上的磁场形成动态平衡，来提高磁电编码器的精度。但是由于磁电编码器结构的不同以及导磁环的属性不同，就会产生不同的磁滞损耗和不同的磁饱和程度，磁滞损耗过大会使得旋转的磁场在导磁环上消耗的过多，影响着磁电编码器的准确性，磁饱和程度低就会导致导磁环容易饱和，很难实现长久使用，也限制了使用范围。增大导磁环面积可以增大磁通量来提高磁饱和率，但是这样也增大了体积，而对于一些特殊工况下的应用，常常需要体积更为小巧和精确的磁电编码器，因此对其进行优化就更为重要。

[0028] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

[0029] 具体实施方式一：

[0030] 本实施方式的一种四瓣型导磁环结构的高精度磁电编码器，其包括端部屏蔽盖1、信号解算板2、四瓣型结构a 3、四瓣型结构b 4、单对极磁钢5、轴承6、电机旋转轴7、电机8；其特征在于：所述的轴承6内圈与电机旋转轴7过盈连接，轴承6内嵌在电机8端部，单对极磁钢5与电机旋转轴7胶接，随着电机旋转轴7一起同步旋转，产生旋转的磁场，四瓣型结构a 
3、四瓣型结构b 4通过螺丝固定在端部屏蔽盖上，端部屏蔽盖1通过螺丝和电机8端部连接固定，信号解算板2胶接在端部屏蔽盖1上；

[0031] 所述的四瓣型结构a 3包括运放电路板a 3‑1、插件霍尔a 3‑2、四瓣型导磁环a 3‑3、磁感应线圈a 3‑4，其中插件霍尔a 3‑2引脚焊接在运放电路板a 3‑1上，磁感应线圈a 3‑
4缠绕在四瓣型导磁环a 3‑3上与运放电路板a 3‑1连接，运放电路板a 3‑1胶接在四瓣型导磁环a 3‑3上；

[0032] 所述的四瓣型结构b 4包括运放电路板b 4‑1、插件霍尔b 4‑2、四瓣型导磁环b 4‑3、磁感应线圈b 4‑4，其中插件霍尔b 4‑2引脚焊接在运放电路板b 4‑1上，磁感应线圈b 4‑
4缠绕在四瓣型导磁环b 4‑3上与运放电路板b 4‑1连接，运放电路板b 4‑1胶接在四瓣型导磁环b 4‑3上。

[0033] 具体实施方式二：

[0034] 本实施方式的一种四瓣型导磁环结构的高精度磁电编码器，与具体实施一不同的是：所述的插件霍尔a 3‑2置放在四瓣型导磁环a 3‑3缺口处，插件霍尔b4‑2置放在四瓣型导磁环b 4‑3缺口处。

[0035] 具体实施方式三：

[0036] 本实施方式的一种四瓣型导磁环结构的高精度磁电编码器，与具体实施方式二不同的是：四瓣型导磁环a 3‑3缺口与四瓣型导磁环b 4‑3缺口夹角90度，插件霍尔a 3‑2和插件霍尔b 4‑2就会产生相位差为90度的电压信号。

[0037] 具体实施方式四：

[0038] 本实施方式的一种四瓣型导磁环结构的高精度磁电编码器，与具体实施方式三不同的是：端部屏蔽盖1隔绝外界磁场，使插件霍尔a 3‑2、插件霍尔b 4‑2接受的磁场不被影响。

[0039] 工作原理：

[0040] 电机8旋转带动电机旋转轴7进行旋转，胶接在电机旋转轴7上的单对极磁钢5随着一起同步旋转，产生旋转的磁场，单对极磁钢5充磁方向为径向充磁，四瓣型导磁环a 3‑3将单对极磁钢5产生的磁场聚集在缺口处，角度为0度，插件霍尔a 3‑2感受旋转的磁场，转换为电压信号输入进运放电路板a 3‑1上，经过运放电路板a 3‑1将电压信号转换为电流信号，经过放大输入进磁感应线圈a 3‑4中，磁感应线圈a 3‑4接受电流后产生与单对极磁钢等大相反的磁场形成动态平衡，四瓣型导磁环b 4‑3将单对极磁钢聚集在缺口处，角度为90度，插件霍尔b 4‑2感受旋转的磁场，转换为电压信号输入进运放电路板b 4‑1上，经过运放电路板b 4‑1将电压信号转换为电流信号，经过放大输入进磁感应线圈b 4‑4中，磁感应线圈b 4‑4接受电流后产生于单对极磁钢5等大反向的磁场形成动态平衡，由于单对极磁钢5产生的磁场随着电机旋转轴7同步旋转，经过一些时间后，磁感应线圈a 3‑4和磁感应线圈b 4‑4产生的磁场会与单对极磁钢5产生的磁场动态平衡，插件霍尔a 3‑2和插件霍尔b 4‑2会在接近的时间内达到零磁通状态，此时运放电路板a 3‑1和运放电路板b 4‑1上的精密电阻会产生压降，运放电路板a 3‑1产生的压降输入进信号解算板2，记录此时角度值为X1，运放电路板b 4‑1产生的压降输入进信号解算板2，记录此时角度值为X2，X1和X2相差的相位差为
90度，经过信号解算板2解算即可得到角度值。

[0041] 对圆型导磁环和四瓣型导磁环进行电磁仿真，分别得到截面处磁通量大小和单位体积内的磁滞损耗，图6为仿真使用的圆型导磁环和四瓣型导磁环的尺寸对比，两导磁环内径相同，即与单对极磁钢的距离相同，四瓣型导磁环内径为11mm，外径最大为30mm；圆型导磁环内径为11mm，外径为32mm，厚度相同，四瓣型导磁环体积小于圆型导磁环。图7为圆型导磁环和四瓣型导磁环同内径截面积对比，对应插件霍尔所在的截面，7.1为圆型导磁环截2 2
面，取近似值面积为2836mm，7.2为四瓣型导磁环截面，取近似值面积为2279mm。在电流为
100A，频率为100kHz下对圆型导磁环和四瓣型导磁环进行电磁仿真。图8为圆型导磁环和四瓣型导磁环截面磁感应强度曲线图，圆型导磁环截面处的平均磁感应强度大小为1.52×‑5 ‑8
10 T，计算得到截面磁通量约为4.3×10 Wb，四瓣型导磁环截面处的平均磁感应强度大小‑5 ‑8
为2.369×10 T，计算得到截面磁通量约为5.4×10 Wb。图9为四瓣型导磁环和圆型导磁环‑10 3
单位体积磁滞损耗，从图中可以看出，圆型导磁环的磁滞损耗范围是1.86×10 W/m 至‑9 ‑9 ‑11 3 ‑10 3
2.42×10 W/m ，四瓣型导磁环的磁滞损耗范围是3.72×10 W/m至4.19×10 W/m 。由此可以看出四瓣型导磁环在体积小于圆型导磁环的情况下，四瓣型导磁环的磁通量更大，磁滞损耗更小，体现了四瓣型导磁环的优势。

[0042] 以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。