旋轉(zhuǎn)編碼器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種旋轉(zhuǎn)編碼器，包括外殼、旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)軸、固定于旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)軸上的磁體、用于感測磁體磁場分布的磁敏元件、用于搭載磁敏元件和信號處理電路的電路板、用于為電路板提供能量的能量渠道和用于傳遞電路板上的信號處理電路產(chǎn)生的信號的信號渠道，該旋轉(zhuǎn)編碼器還包括導(dǎo)電屏蔽腔室，電路板及磁敏元件內(nèi)置于導(dǎo)電屏蔽腔室中，磁體及編碼器轉(zhuǎn)軸設(shè)置于導(dǎo)電屏蔽腔室之外，導(dǎo)電屏蔽腔室的壁由導(dǎo)體材料制成，且導(dǎo)電屏蔽腔室的壁中，至少將磁敏元件和磁體隔開的壁由無鐵磁性的導(dǎo)體材料制成，導(dǎo)電屏蔽腔室的壁上留有用于能量渠道和信號渠道的開口。本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)編碼器在遭受強電磁脈沖的情況下仍可以正常工作而不受損壞。
【專利說明】旋轉(zhuǎn)編碼器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)編碼器。

【背景技術(shù)】
[0002] 編碼器（encoder)是將信號（如比特流）或數(shù)據(jù)進行編制、轉(zhuǎn)換為可用以通訊、傳 輸和存儲的信號形式的設(shè)備。編碼器把角位移或直線位移轉(zhuǎn)換成電信號，前者稱為旋轉(zhuǎn)編 碼器或者碼盤，后者稱為碼尺。按照讀出方式編碼器可以分為接觸式和非接觸式兩種；按照 編碼原理編碼器可分為增量式和絕對式兩類。增量式編碼器是將位移轉(zhuǎn)換成周期性的電信 號，再把這個電信號轉(zhuǎn)變成計數(shù)脈沖，用脈沖的個數(shù)表示位移的大小。絕對式編碼器的每一 個位置對應(yīng)一個確定的數(shù)字碼，因此它的示值只與測量的起始和終止位置有關(guān)，而與測量 的中間過程無關(guān)。按照感測原理可以分為磁電式和光電式等。
[0003] 旋轉(zhuǎn)編碼器是工業(yè)界常用的一種用于測量軸角位置的設(shè)備，其通常包括旋轉(zhuǎn)軸、 轉(zhuǎn)動測量感測系統(tǒng)、電氣電路接口等。由于旋轉(zhuǎn)編碼器常常處于自動化設(shè)備中運動部分軸 端，通常難以受到良好的電磁保護。而旋轉(zhuǎn)編碼器又是閉環(huán)反饋中最為重要的一環(huán)，其抗電 磁干擾能力，直接關(guān)系到整個自動化系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。
[0004] 如圖1所示，旋轉(zhuǎn)編碼器1通常采用連軸器4將編碼器轉(zhuǎn)軸3與用戶轉(zhuǎn)軸5相 連接，大多數(shù)情況下，這三者均為金屬導(dǎo)體。而旋轉(zhuǎn)編碼器1通常被安裝在金屬材質(zhì)的基 座6之上，通常情況下還配有如圖中虛線表示的非全導(dǎo)體封閉外殼（以下也稱為非封閉外 殼）2。旋轉(zhuǎn)編碼器1工作所需的電源電壓和測量得到的電信號分別經(jīng)過金屬材質(zhì)的電源線 7和信號線8而引入旋轉(zhuǎn)編碼器1。
[0005] 當(dāng)旋轉(zhuǎn)編碼器應(yīng)用于例如樓頂或野外設(shè)備上時，由于易受閃電等強電磁脈沖的影 響，有時可能會有超過幾百千伏的電勢差通過環(huán)境電磁場、導(dǎo)線對旋轉(zhuǎn)編碼器電器部件進 行沖擊。由于現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)編碼器采用的是非封閉外殼，因此會使大量環(huán)境電磁輻射泄露進 入殼體內(nèi)部，此外，旋轉(zhuǎn)編碼器的電源線和信號線也可能將環(huán)境中的電磁沖擊引入到編碼 器的控制和驅(qū)動電路中，從而導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)編碼器無法正常工作，甚至被燒毀。
[0006] 例如在光電式旋轉(zhuǎn)編碼器的情況下，如圖2所示，光電式旋轉(zhuǎn)編碼器主要包括與 編碼器轉(zhuǎn)軸3聯(lián)動的碼盤10、與非封閉外殼2保持固定的光接收器11和位于電路板9上的 光發(fā)射器12,其中編碼器轉(zhuǎn)軸3通過軸承14與非封閉外殼2實現(xiàn)配合。當(dāng)碼盤10精度較 高、體積受限時，碼盤10上的明暗間隔尺寸很小，使得光發(fā)射器12、碼盤10和光接收器11 間的尺寸距離很小。考慮到旋轉(zhuǎn)編碼器的使用場合，為了保證機械強度，往往必須使用金屬 轉(zhuǎn)軸。由金屬轉(zhuǎn)軸或編碼器外殼的泄露處引入的強環(huán)境電磁脈沖會將空氣擊穿，燒毀光發(fā) 射器12或光接收器11。通常空氣的擊穿電動勢約為2. 5kV/mm，而上述三者中的最大距離往 往不超過5_，即15kV電動勢就足以擊穿。而雷電等強電磁脈沖場合發(fā)生的電磁場耦合情 況，其電動勢可高達數(shù)百千伏。而且，光電式碼盤也由于所需功耗較大，不適用光線輸送能 量的方式，電源和信號線也可能耦合環(huán)境中的強電磁脈沖，引起幾十至幾百千伏的電勢差， 足以擊穿旋轉(zhuǎn)編碼器內(nèi)部的保護元器件，使旋轉(zhuǎn)編碼器失效。
[0007] 再比如在磁電式旋轉(zhuǎn)編碼器的情況下，如圖3所示，磁電式編碼器主要包括位于 與非封閉外殼2保持固定的電路板9上的磁敏元件13構(gòu)成的轉(zhuǎn)動感測部件，和與編碼器轉(zhuǎn) 軸3聯(lián)動的磁體15,其中編碼器轉(zhuǎn)軸3通過軸承14與非封閉外殼2實現(xiàn)配合。雖然磁電式 旋轉(zhuǎn)編碼器中，其磁體15和敏感元件13間可以實現(xiàn)較大的距離，但仍不能滿足抵抗幾百千 伏環(huán)境電磁耦合的需要。另外，其電源和信號線也同樣可能引入耦合沖擊電動勢。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對上述問題，本發(fā)明的一個目的在于提供一種旋轉(zhuǎn)編碼器，該旋轉(zhuǎn)編碼器在強 電磁脈沖環(huán)境下可持續(xù)的正常工作，并不被外界強電磁脈沖損壞。
[0009] 本發(fā)明的一個實施例提供了一種磁電式旋轉(zhuǎn)編碼器，包括外殼、旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)軸、 固定于所述旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)軸上的磁體、用于感測磁體磁場分布的磁敏元件、用于搭載所述 磁敏元件和信號處理電路的電路板、用于為電路板提供能量的能量渠道和用于傳遞所述電 路板上的信號處理電路產(chǎn)生的信號的信號渠道，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)編碼器還包括導(dǎo)電 屏蔽腔室，所述電路板及所述磁敏元件內(nèi)置于所述導(dǎo)電屏蔽腔室中，所述磁體及編碼器轉(zhuǎn) 軸設(shè)置于所述導(dǎo)電屏蔽腔室之外，所述導(dǎo)電屏蔽腔室的壁由導(dǎo)體材料制成，且所述導(dǎo)電屏 蔽腔室的壁中，至少將所述磁敏元件和所述磁體隔開的壁由無鐵磁性的導(dǎo)體材料制成，所 述導(dǎo)電屏蔽腔室的壁上留有用于所述能量渠道和所述信號渠道的開口。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的實施例的旋轉(zhuǎn)編碼器，由于電路板及磁敏元件內(nèi)置于所述導(dǎo)電屏蔽 腔室中，使電路板及磁敏元件與外界環(huán)境充分地電隔離，從而避免電路板上的各種元器件 遭受電磁脈沖的破壞。而且至少將所述磁敏元件和所述磁體隔開的壁由無鐵磁性的導(dǎo)體材 料制成，磁場可以不受影響地透過，從而不會影響磁敏元件感測磁場的變化，即不會影響磁 電式旋轉(zhuǎn)編碼器的正常工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。所述附圖中：
[0012] 圖1為現(xiàn)有技術(shù)中旋轉(zhuǎn)編碼器的工作狀態(tài)示意圖；
[0013] 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中光電式旋轉(zhuǎn)編碼器的構(gòu)造示意圖；
[0014] 圖3為現(xiàn)有技術(shù)中磁電式旋轉(zhuǎn)編碼器的構(gòu)造示意圖；
[0015] 圖4為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的磁電式旋轉(zhuǎn)編碼器的構(gòu)造示意圖；
[0016] 圖5為根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的磁電式旋轉(zhuǎn)編碼器的構(gòu)造示意圖；以及
[0017] 圖6為根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例的磁電式旋轉(zhuǎn)編碼器的構(gòu)造示意圖。

【具體實施方式】
[0018] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完 整的描述，顯然，所描述的實施例僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；?本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的 范圍。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的各個實施例，旋轉(zhuǎn)編碼器采用磁電式旋轉(zhuǎn)編碼器。所述磁電式旋轉(zhuǎn) 編碼器包括外殼、旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)軸、固定于所述旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)軸上的磁體、用于感測磁體磁 場分布的磁敏元件、用于搭載所述磁敏元件和信號處理電路的電路板、用于為電路板提供 能量的能量渠道和用于傳遞所述電路板上的信號處理電路產(chǎn)生的信號的信號渠道，其特征 在于，所述旋轉(zhuǎn)編碼器還包括導(dǎo)電屏蔽腔室，所述電路板及所述磁敏元件內(nèi)置于所述導(dǎo)電 屏蔽腔室中，所述磁體及編碼器轉(zhuǎn)軸設(shè)置于所述導(dǎo)電屏蔽腔室之外，所述導(dǎo)電屏蔽腔室的 壁由導(dǎo)體材料制成，且所述導(dǎo)電屏蔽腔室的壁中，至少將所述磁敏元件和所述磁體隔開的 壁由無鐵磁性的導(dǎo)體材料制成，所述導(dǎo)電屏蔽腔室的壁上留有用于所述能量渠道和所述信 號渠道的開口。
[0020] 可選地，所述導(dǎo)電屏蔽腔室由無鐵磁性的導(dǎo)體材料制成為獨立于所述外殼的全導(dǎo) 體封閉殼體。
[0021] 可選地，所述導(dǎo)電屏蔽腔室由所述外殼的一部分和至少一個導(dǎo)電屏蔽壁共同構(gòu) 成，所述外殼由導(dǎo)體材料制成，所述導(dǎo)電屏蔽壁由無鐵磁性的導(dǎo)體材料制成，用于將所述磁 敏元件和所述磁體隔開。
[0022] 優(yōu)選地，所述導(dǎo)電屏蔽壁與所述外殼之間通過螺紋連接。
[0023] 可選地，所述能量渠道和/或所述信號渠道為帶有電屏蔽外套的金屬線。
[0024] 可選地，所述能量渠道和/或所述信號渠道為光纖，所述電路板上設(shè)置有光電池 兀件和光信號發(fā)射器。
[0025] 優(yōu)選地，所述能量渠道和所述信號渠道為同一條光纖，在所述導(dǎo)電屏蔽腔室內(nèi)設(shè) 有分光鏡，使得用于提供驅(qū)動能量的光經(jīng)由所述分光鏡而照射到所述光電池元件上，且由 所述光信號發(fā)射器發(fā)出的光經(jīng)由所述光分鏡而射入所述光纖。
[0026] 優(yōu)選地，所述導(dǎo)電屏蔽腔室內(nèi)設(shè)有反射鏡，用于與分光鏡一起形成光通路。
[0027] 優(yōu)選地，所述用于提供驅(qū)動能量的光和所述光信號發(fā)射器發(fā)出的光具有不同的波 長。
[0028] 優(yōu)選地，所述導(dǎo)電屏蔽腔室的壁上設(shè)置的開口為由導(dǎo)電玻璃填充的透光窗口。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，如圖4所示，旋轉(zhuǎn)編碼器101包括非全導(dǎo)體封閉外殼 (殼體）102、全導(dǎo)體封閉殼體103、旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)軸104、軸承114、固定于旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)軸 104上的磁體115、帶有電屏蔽外套的電源線107 (能量渠道）和信號線108 (信號渠道）、用 于感測磁體磁場分布的磁敏元件113以及用于搭載磁敏元件113及相關(guān)處理電路的電路板 109。其中，非全導(dǎo)體封閉外殼102的作用相當(dāng)于一個固定支架，主要用于提供用于安置軸 承114并進而將旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)軸104限制于一定位置，其可以由普通硬質(zhì)材料制備，但優(yōu)選 地由導(dǎo)體材料制備，這樣可以更好地減少外部環(huán)境對旋轉(zhuǎn)編碼器的影響。全導(dǎo)體封閉殼體 103由例如鋁合金、不銹鋼等具有良好導(dǎo)電性能但無鐵磁性的材料制成，并且設(shè)置為至少包 圍電路板109及設(shè)置于電路板109上的磁敏元件113,僅為電源線107和信號線108留出 必要的開口。電源線107和信號線108帶有的電屏蔽外套可以與全導(dǎo)體封閉殼體103電連 接。全導(dǎo)體封閉殼體103的厚度可以根據(jù)預(yù)計的環(huán)境電磁脈沖的強度而適當(dāng)變更，例如可 以為2mm以上，且優(yōu)選地，為4mm以上。磁體115優(yōu)選地由永磁體制成。由于磁敏元件113 的高敏感性和永磁體可達到的高磁通密度，而且全導(dǎo)體封閉殼體103的構(gòu)成材料使得其可 以屏蔽電脈沖，但不會阻擋磁場的透過，從而使得安裝在編碼器轉(zhuǎn)軸頂端的磁體115可以 設(shè)置為距磁敏元件113的距離達20mm以上。這一距離完全可以確保在設(shè)有全導(dǎo)體封閉殼 體103之后，仍有足夠的空間。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以根據(jù)設(shè)計需求而自行調(diào)整封閉外 殼的開孔尺寸、開孔位置和開孔到電路板的距離。
[0030] 根據(jù)第一實施例的磁電式旋轉(zhuǎn)編碼器，由于使用了全導(dǎo)體封閉殼體103將電路板 109與外界環(huán)境電隔離，從而避免電路板109上的各種元器件遭受電磁脈沖的破壞。而且全 導(dǎo)體封閉殼體103的制備材料為具有良好導(dǎo)電性能但無鐵磁性的材料，磁場可以不受影響 地透過，從而不會影響磁敏元件113感測磁場的變化，即不會影響磁電式旋轉(zhuǎn)編碼器的正 常工作。
[0031] 根據(jù)本發(fā)明的第二實施例，如圖5所示，旋轉(zhuǎn)編碼器201包括導(dǎo)體外殼202、與導(dǎo) 體外殼202電連接且保持良好密封并固定的導(dǎo)體屏蔽壁203和導(dǎo)體屏蔽壁205、旋轉(zhuǎn)編碼 器轉(zhuǎn)軸204、軸承214、磁體215、能量光纖207和信號光纖208、電路板209、設(shè)置于電路板 209上的磁敏兀件223、設(shè)置于電路板209上的光電池兀件212和光信號發(fā)射器213。所述 導(dǎo)體屏蔽壁203由具有良好導(dǎo)電性能但無鐵磁性的殼體材料制成，例如由鋁合金、不銹鋼 等制成。所述導(dǎo)體外殼202由具有良好導(dǎo)電性的材料制成，例如由金屬制成，優(yōu)選地，所述 導(dǎo)體外殼202也由無鐵磁性的導(dǎo)體材料制成，使得整個磁電式旋轉(zhuǎn)編碼器的外殼及導(dǎo)電屏 蔽腔室的壁中均無鐵磁性材料，從而對磁體產(chǎn)生的磁場的干擾降到最小。所述導(dǎo)體屏蔽壁 205的主體由具有良好導(dǎo)電性的材料制成，并且所述導(dǎo)體屏蔽壁205上還設(shè)有供光線通過 的開口。所述開口可以為簡單的鏤空開口，但優(yōu)選地，所述開口為由導(dǎo)電玻璃填充的透光窗 口 210和211。導(dǎo)電玻璃例如可以為在普通玻璃基材上制備透明導(dǎo)體材料（例如銦錫氧化 物、石墨烯等）層的玻璃。由用戶端設(shè)備提供的、經(jīng)由能量光纖207和光纖耦合接頭216傳 來的、用作驅(qū)動能量的光透過窗口 210而照射到光電池元件212上，光電池元件212將所接 收到的光能量轉(zhuǎn)化為電能，而給電路板209上的各種元器件供電，這里，由用戶端提供的用 作驅(qū)動能量的光優(yōu)選地為激光，以確保足夠的能量功率。由磁敏元件223感應(yīng)得到的電信 號經(jīng)電路板209上的一系列的電路處理后，由光信號發(fā)射器213以光信號的形式發(fā)射出去， 該光信號經(jīng)由窗口 211和光纖f禹合接頭217而f禹合到信號光纖208中，進而傳輸出去。在 用戶設(shè)備端，通過另一光纖耦合接頭（未圖示）接收光信號，并由光敏元件（未圖示）將光 信號轉(zhuǎn)化為電信號，再用于后續(xù)的用戶設(shè)備端的各種數(shù)據(jù)處理。所述導(dǎo)體屏蔽壁203和導(dǎo) 體屏蔽壁205例如可以通過螺紋206 (其中導(dǎo)體屏蔽壁203上的螺紋未圖示，可以參考導(dǎo)體 屏蔽壁205上的螺紋206來設(shè)計）現(xiàn)與導(dǎo)體外殼202的固定。螺紋206的存在可以使導(dǎo)體 屏蔽壁203和導(dǎo)體屏蔽壁205與導(dǎo)體外殼202之間的縫隙所造成的電磁泄露降到極低，并 且便于裝配和拆卸。與第一實施例類似，導(dǎo)體外殼202、導(dǎo)體屏蔽壁203和導(dǎo)體屏蔽壁205 的厚度可以根據(jù)預(yù)計的環(huán)境電磁脈沖的強度而適當(dāng)變更，例如可以為2mm以上，且優(yōu)選地， 為4mm以上。磁體115優(yōu)選地由永磁體制成。
[0032] 根據(jù)第二實施例的磁電式旋轉(zhuǎn)編碼器，除了具備第一實施例中的優(yōu)點之外，由于 采用了光纖作為能量和信號的載體，而光纖對于在其中傳播的光的波長、入射角度等都有 相對嚴(yán)格的要求，使得外界環(huán)境中的電磁脈沖很難耦合進來，無法干擾信號，更無法對電路 板209等造成破壞，從而有更高的可靠性。而且使用螺紋裝配結(jié)構(gòu)，既可以實現(xiàn)良好的電磁 屏蔽，又便于組裝，相比于第一實施例效果更加優(yōu)異。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的第三實施例，如圖6所示，旋轉(zhuǎn)編碼器20Γ包括導(dǎo)體外殼202、與導(dǎo) 體外殼202電連接且保持良好密封并固定的導(dǎo)體屏蔽壁203和導(dǎo)體屏蔽壁205、旋轉(zhuǎn)編碼器 轉(zhuǎn)軸204、軸承214、磁體215、光纖207、電路板209、設(shè)置于電路板209上的磁敏元件223、 設(shè)置于電路板209上的光電池元件212和光信號發(fā)射器213。與第二實施例類似，所述導(dǎo) 體屏蔽壁203由具有良好導(dǎo)電性能但無鐵磁性的殼體材料制成，例如由鋁合金、不銹鋼等 制成。所述導(dǎo)體外殼202由具有良好導(dǎo)電性的材料制成，例如由金屬制成。所述導(dǎo)體屏蔽 壁205的主體由具有良好導(dǎo)電性的材料制成，例如由金屬制成，并且所述導(dǎo)體屏蔽壁205上 還設(shè)有供光線通過的開口。而且，所述開口可以為簡單的鏤空開口，但優(yōu)選地，所述開口為 由導(dǎo)電玻璃填充的窗口 210。由用戶端設(shè)備提供的、經(jīng)由能量光纖207和光纖耦合接頭216 傳來的、用作驅(qū)動能量的光透過窗口 210、分光鏡218而照射到光電池元件212上，光電池元 件212將所接收到的光能量轉(zhuǎn)化為電能，而給電路板209上的各種元器件供電，這里，由用 戶端提供的用作驅(qū)動能量的光優(yōu)選地為激光，以確保足夠的能量功率。由磁敏元件223感 應(yīng)得到的電信號經(jīng)電路板209上的一系列的電路處理后，由光信號發(fā)射器213以光信號的 形式發(fā)射出來，該光信號經(jīng)由反射鏡219、分光鏡218、窗口 210和光纖f禹合接頭216而f禹合 到信號光纖208中，進而傳輸出去。這里，如果光信號發(fā)射器的布置位置使得其能夠直接將 光信號照射到分光鏡上，那么也可以省略反射鏡219,但這種情況對光信號發(fā)射器的位置要 求比較高。此外，也可以根據(jù)需要而為用作驅(qū)動能量的光設(shè)置反射鏡。這里的反射鏡與分 光鏡一起形成靈活的光通路，使得光電池元件和光信號發(fā)射器的布置位置更加靈活。在用 戶設(shè)備端，通過另一光纖耦合接頭（未圖示）接收光信號，并由分光鏡區(qū)分開能量光線和信 號光線的傳輸路徑，且由光敏元件（未圖示）將光信號（信號光線）轉(zhuǎn)化為電信號，再用于 后續(xù)的用戶設(shè)備端的各種數(shù)據(jù)處理。此外，能量光線和信號光線優(yōu)選地具有不同的波長，例 如能量光線使用較低頻率，而且信號光線使用較高頻率，并使得用于感測信號光線的光敏 元件選取為僅對較高頻率的光敏感，從而可以避免能量光線對信號光線造成干擾。所述導(dǎo) 體屏蔽壁203和導(dǎo)體屏蔽壁205例如可以通過螺紋206 (其中導(dǎo)體屏蔽壁203上的螺紋未 圖示）而實現(xiàn)與導(dǎo)體外殼202的固定。螺紋206的存在可以使導(dǎo)體屏蔽壁203和導(dǎo)體屏蔽 壁205與導(dǎo)體外殼202之間的縫隙所造成的電磁泄露降到極低，并且便于裝配和拆卸。與 第一實施例類似，導(dǎo)體外殼202、導(dǎo)體屏蔽壁203和導(dǎo)體屏蔽壁205的厚度可以根據(jù)預(yù)計的 環(huán)境電磁脈沖的強度而適當(dāng)變更，例如可以為2mm以上，且優(yōu)選地，為4mm以上。磁體115 優(yōu)選地由永磁體制成。
[0034] 相比于第二實施例，根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的磁電式旋轉(zhuǎn)編碼器通過設(shè)置分光 鏡和反射鏡而將光纖進行了復(fù)用，使光纖既用于傳輸能量光線，又用于傳輸信號光線。除了 具備第二實施例中的優(yōu)點之外，這樣做的另一個好處在于減少了導(dǎo)體屏蔽壁205上的導(dǎo)電 玻璃的窗口大小，由于導(dǎo)電玻璃的導(dǎo)電效果不如金屬，因此這樣做可以將導(dǎo)電玻璃造成的 導(dǎo)電性能的下降影響減至最低。
[0035] 優(yōu)選地，本發(fā)明采用由光伏電池供電的低功耗霍爾陣列傳感器，測量旋轉(zhuǎn)軸端帶 動的徑向充磁磁體。霍爾陣列傳感器由多個獨立的霍爾元件組成，編碼器內(nèi)部的采集電路 能夠在同一時間采集陣列上所有霍爾元件的電壓數(shù)值，并由內(nèi)部的微計算單元（MCU)計算 出當(dāng)前磁體的旋轉(zhuǎn)角度。
[0036] 此外，能量光源也可采用自然環(huán)境光源或其他專用照射光源。光源傳輸介質(zhì)也可 以使用空氣和光導(dǎo)等其他傳輸介質(zhì)。
[0037] 通常高透光纖的傳輸率高于每米99. 7%，當(dāng)采用近紅外至可見光波段的激光發(fā)生 器提供光源，經(jīng)過不太長的（如小于數(shù)百米）光纖路徑使激光能量到達編碼器內(nèi)部的光伏 電池。由于光伏電池的轉(zhuǎn)換效率可達15%，S卩，對于板內(nèi)功耗約為1W的電路而言，功率在 6W左右的發(fā)射激光源即可滿足要求，此能量級別低于激光打標(biāo)機所需的能量。
[0038] 根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，旋轉(zhuǎn)編碼器通過光纖與用戶設(shè)備進行信息交互。 通信所需的激光發(fā)射能量很低，對于選裝編碼器這樣的低速率、小數(shù)據(jù)量的應(yīng)用而言，其器 件所需的發(fā)射功率不到1W。
[0039] 需要說明的是，盡管以上以磁電式旋轉(zhuǎn)編碼器為例進行了說明，然而本領(lǐng)域的技 術(shù)人員可以在本發(fā)明的基礎(chǔ)上進行各種變化。例如，本發(fā)明也可以應(yīng)用于其他的利用磁場 但又易被電磁脈沖破壞的其他磁電裝置或元器件的應(yīng)用場合中，例如所述磁電裝置或元器 件可以為地磁場傳感器、熱磁傳感器等，只要其將易受電磁脈沖損壞的部件置于導(dǎo)電但無 鐵磁性的屏蔽腔室內(nèi)即可，這些磁電裝置或元器件將構(gòu)成本發(fā)明的磁電式旋轉(zhuǎn)編碼器的等 同實施例。
[0040] 綜上所述，僅為本發(fā)明的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何 熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1. 一種旋轉(zhuǎn)編碼器，包括外殼、旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)軸、固定于所述旋轉(zhuǎn)編碼器轉(zhuǎn)軸上的磁 體、用于感測磁體磁場分布的磁敏元件、用于搭載所述磁敏元件和信號處理電路的電路板、 用于為電路板提供能量的能量渠道和用于傳遞所述電路板上的信號處理電路產(chǎn)生的信號 的信號渠道，其特征在于， 所述旋轉(zhuǎn)編碼器還包括導(dǎo)電屏蔽腔室，所述電路板及所述磁敏元件內(nèi)置于所述導(dǎo)電屏 蔽腔室中，所述磁體及編碼器轉(zhuǎn)軸設(shè)置于所述導(dǎo)電屏蔽腔室之外； 所述導(dǎo)電屏蔽腔室的壁由導(dǎo)體材料制成，且所述導(dǎo)電屏蔽腔室的壁中，至少將所述磁 敏元件和所述磁體隔開的壁由無鐵磁性的導(dǎo)體材料制成；并且 所述導(dǎo)電屏蔽腔室的壁上留有用于所述能量渠道和所述信號渠道的開口。
2. 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，所述導(dǎo)電屏蔽腔室由無鐵磁性的導(dǎo) 體材料制成為獨立于所述外殼的全導(dǎo)體封閉殼體。
3. 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，所述導(dǎo)電屏蔽腔室由所述外殼的一 部分和至少一個導(dǎo)電屏蔽壁共同構(gòu)成，所述外殼由導(dǎo)體材料制成，所述導(dǎo)電屏蔽壁由無鐵 磁性的導(dǎo)體材料制成，用于將所述磁敏元件和所述磁體隔開。
4. 如權(quán)利要求3所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，所述導(dǎo)電屏蔽壁與所述外殼之間通 過螺紋連接。
5. 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，所述能量渠道和/或所述信號渠道為 帶有電屏蔽外套的金屬線。
6. 如權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，所述能量渠道和/或所述信號渠道為 光纖，所述電路板上設(shè)置有光電池元件和光信號發(fā)射器。
7. 如權(quán)利要求6所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，所述能量渠道和所述信號渠道為同 一光纖，在所述導(dǎo)電屏蔽腔室內(nèi)設(shè)有分光鏡，使得用于提供驅(qū)動能量的光經(jīng)由所述分光鏡 而照射到所述光電池元件上，且由所述光信號發(fā)射器發(fā)出的光經(jīng)由所述光分鏡而射入所述 光纖。
8. 如權(quán)利要求7所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，所述導(dǎo)電屏蔽腔室內(nèi)設(shè)有反射鏡，用 于與分光鏡一起形成光通路。
9. 如權(quán)利要求8所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，所述用于提供驅(qū)動能量的光和所述 光信號發(fā)射器發(fā)出的光具有不同的波長。
10. 如權(quán)利要求6到9之任一項所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，所述導(dǎo)電屏蔽腔室的 壁上設(shè)置的開口為由導(dǎo)電玻璃填充的透光窗口。
【文檔編號】G01D11/24GK104121933SQ201410318559
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月7日
【發(fā)明者】林云, 焦旭, 馮成國 申請人:林云