CN111130274B - 旋转检测装置及其适用的编码器与马达 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种旋转检测装置及其适用的编码器与马达，该旋转检测装置包括磁石、第一磁感测组件及第二磁感测组件。磁石以旋转中心轴为轴心旋转，且具有以磁石每旋转一圈为一个周期的磁气特性。第一磁感测组件设置于旋转中心轴的上方，且其第一长度方向与磁石的旋转半径方向平行。第二磁感测组件邻设于第一磁感测组件，其第二长度方向与磁石的旋转切线方向平行，且第二长度方向与第一长度方向的夹角的角度为(90°+θ)，其中‑30°≤θ≤30°。第一磁感测组件及第二磁感测组件感测磁气特性的变化并产生第一电压脉冲信号及第二电压脉冲信号，借此以通过简易的元件及配置获得磁石的旋转信息。

Description

旋转检测装置及其适用的编码器与马达
技术领域
本发明涉及一种旋转检测装置，特别涉及一种通过第一磁感测组件及第二磁感测组件于磁石旋转时感测磁气特性的变化并产生电压脉冲信号，以获得磁石的旋转信息的旋转检测装置及其适用的编码器与马达。
背景技术
一般而言，于诸如旋转编码器或马达等可旋转装置中，往往设有旋转检测器，以通过光电原理或者电磁原理将机械位移量转换为电子信号，借此检测可旋转装置的旋转圈数或旋转状态。
现有技术中，旋转检测器的架构包括磁石及多个磁场感测部件，多个磁场感测部件是以与磁石旋转轨迹圆呈切线方式配置，或者在磁石的旋转圆周上以错开相位角的方式配置，以通过检测磁场变化，进而获取旋转状态信息。
然而，现有的旋转检测器中，元件数量多且结构上较为复杂，且该些磁场感测部件的配置方式对于平面空间的需求较大，使得旋转检测器的体积亦随之增加，占据了较大的空间而难以进行小型化。
故此，如何发展一种有别于以往的旋转检测装置及其适用的编码器与马达，以改善现有技术中的问题与缺点，可通过简易的元件及配置获得精确的磁石旋转信息，且可达到缩减占据空间及体积的技术效果，实为目前技术领域中的重点课题。
发明内容
本公开的主要目的为提供一种旋转检测装置及其适用的编码器与马达，从而解决并改善前述现有技术的问题与缺点。
本公开的另一目的为提供一种旋转检测装置及其适用的编码器与马达，通过设置第一磁感测组件及第二磁感测组件，且第一磁感测组件的第一长度方向与第二磁感测组件的第二长度方向的夹角的角度为60°至120°，以通过简易的元件及配置获得磁石的旋转信息，并达到缩减占据空间及体积小型化的技术效果。
本公开的另一目的为提供一种旋转检测装置及其适用的编码器与马达，通过第一磁感测组件于磁石的旋转角度为(90°+θ)及(270°+θ)时产生第一电压脉冲信号，且第二磁感测组件于磁石的旋转角度为0°及180°时产生第二电压脉冲信号，并由信号处理单元进行解析及整合，以获得精确的磁石的旋转信息。
本公开的另一目的为提供一种旋转检测装置及其适用的编码器与马达，通过与电力调整电路及存储单元进行整合，将电压脉冲信号提供电力调整电路及信号处理单元使用，且可将旋转信息暂存于存储单元，以实现免外加电力的旋转检测。
本公开的另一目的为提供一种旋转检测装置及其适用的编码器与马达，通过将单圈绝对位置感测组件获得的单圈绝对位置信息以及第一磁感测组件与第二磁感测组件获得的磁石旋转信息进行整合，以获得精细的多圈绝对位置信息。
为达上述目的，本公开的一优选实施方式为提供一种旋转检测装置，包括：一磁石，以一旋转中心轴为轴心旋转，且该磁石具有一磁气特性，其中该磁气特性以该磁石每旋转一圈为一个周期；一第一磁感测组件，设置于该旋转中心轴的上方，其中该第一磁感测组件的一第一长度方向与该磁石的一旋转半径方向平行；以及一第二磁感测组件，邻设于该第一磁感测组件，其中该第二磁感测组件的一第二长度方向与该磁石的一旋转切线方向平行，且该第二长度方向与该第一长度方向的夹角的角度为(90°+θ)，其中-30°≤θ≤30°；其中，该第一磁感测组件于该磁石旋转时感测该磁气特性的变化并产生一第一电压脉冲信号，且该第二磁感测组件于该磁石旋转时感测该磁气特性的变化并产生一第二电压脉冲信号，从而获得该磁石的一旋转信息。
为达上述目的，本公开的另一优选实施方式为提供一种编码器，包括：一承载盘；一磁石，设置于该承载盘，且该磁石具有一磁气特性，其中该磁气特性以该磁石每旋转一圈为一个周期；以及一码盘，设置于该承载盘，且环设于该磁石，其中该承载盘、该码盘及该磁石以一旋转中心轴为轴心共轴设置及旋转；一单圈绝对位置感测组件，对应该码盘及该磁石设置，以于该码盘及该磁石旋转时进行感测并产生一单圈绝对位置信号；一第一磁感测组件，设置于该旋转中心轴的上方，其中该第一磁感测组件的一第一长度方向与该磁石的一旋转半径方向平行；以及一第二磁感测组件，邻设于该第一磁感测组件，其中该第二磁感测组件的一第二长度方向与该磁石的一旋转切线方向平行，且该第二长度方向与该第一长度方向的夹角的角度为(90°+θ)，其中-30°≤θ≤30°；其中，该第一磁感测组件于该磁石旋转时感测该磁气特性的变化并产生一第一电压脉冲信号，且该第二磁感测组件于该磁石旋转时感测该磁气特性的变化并产生一第二电压脉冲信号，从而获得该磁石的一旋转信息。
为达上述目的，本公开的另一优选实施方式为提供一种马达，包括：一框体；一旋转轴，穿设于该框体，且具有一旋转中心轴；一转子部，套设于该旋转轴；一定子部，设置于该框体且相对应于该转子部；一承载盘，设置于该旋转轴；一磁石，设置于该承载盘，且该磁石具有一磁气特性，其中该磁气特性以该磁石每旋转一圈为一个周期；以及一码盘，设置于该承载盘，且环设于该磁石，其中该承载盘、该码盘及该磁石以该旋转中心轴为轴心共轴设置及旋转；一单圈绝对位置感测组件，对应该码盘及该磁石设置，以于该码盘及该磁石旋转时进行感测并产生一单圈绝对位置信号；一第一磁感测组件，设置于该旋转中心轴的上方，其中该第一磁感测组件的一第一长度方向与该磁石的一旋转半径方向平行；以及一第二磁感测组件，邻设于该第一磁感测组件，其中该第二磁感测组件的一第二长度方向与该磁石的一旋转切线方向平行，且该第二长度方向与该第一长度方向的夹角的角度为(90°+θ)，其中-30°≤θ≤30°；其中，该第一磁感测组件于该磁石旋转时感测该磁气特性的变化并产生一第一电压脉冲信号，且该第二磁感测组件于该磁石旋转时感测该磁气特性的变化并产生一第二电压脉冲信号，从而获得该磁石的一旋转信息。
附图说明
图1A是显示本公开优选实施例的旋转检测装置的俯视图。
图1B是显示本公开优选实施例的旋转检测装置的侧视图。
图2是显示本公开优选实施例的旋转检测装置的磁石的俯视图与其对应的侧视图。
图3是显示本公开另一优选实施例的旋转检测装置的磁石的俯视图与其对应的侧视图。
图4A是显示本公开优选实施例的旋转检测装置的磁石的旋转角度为0°时的磁通密度分布俯视示意图。
图4B是显示本公开优选实施例的旋转检测装置的磁石的旋转角度为90°时的磁通密度分布俯视示意图。
图4C是显示本公开优选实施例的旋转检测装置的磁石的旋转角度为180°时的磁通密度分布俯视示意图。
图4D是显示本公开优选实施例的旋转检测装置的磁石的旋转角度为270°时的磁通密度分布俯视示意图。
图5A是显示本公开磁石旋转时的第二磁感测组件的长度方向的磁通密度值对应图。
图5B是显示本公开磁石旋转时的第二磁感测组件的另一长度方向的磁通密度值对应图。
图6A是显示本公开磁石以顺时针旋转时的第二磁感测组件的第二电压脉冲信号的电压-旋转角度对应图。
图6B是显示本公开磁石以逆时针旋转时的第二磁感测组件的第二电压脉冲信号的电压-旋转角度对应图。
图7A是显示本公开优选实施例的旋转检测装置的磁石的旋转角度为0°时的磁通密度分布侧视示意图。
图7B是显示本公开优选实施例的旋转检测装置的磁石的旋转角度为180°时的磁通密度分布侧视示意图。
图8A是显示本公开磁石旋转时的第一磁感测组件的长度方向的磁通密度值对应图。
图8B是显示本公开磁石旋转时的第一磁感测组件的另一长度方向的磁通密度值对应图。
图9A是显示本公开磁石以顺时针旋转时的第一磁感测组件的第一电压脉冲信号的电压-旋转角度对应图。
图9B是显示本公开磁石以逆时针旋转时的第一磁感测组件的第一电压脉冲信号的电压-旋转角度对应图。
图10是显示本公开另一优选实施例的旋转检测装置的架构方框图。
图11是显示本公开优选实施例的旋转检测装置适用的编码器的剖面结构示意图。
图12是显示本公开优选实施例的旋转检测装置适用的马达的剖面结构示意图。
附图标记说明：
1：旋转检测装置
10、21、35：磁石
11、24、38：第一磁感测组件
12、25、39：第二磁感测组件
13：信号处理单元
14：电力调整电路
15：存储单元
2：编码器
20、34：承载盘
22、36：码盘
23、37：单圈绝对位置感测组件
3：马达
30：框体
31：旋转轴
32：转子部
33：定子部
C：旋转中心轴
z：磁石厚度方向
r：旋转半径方向
t：旋转切线方向
L1：第一长度方向
L2：第二长度方向
α：夹角
A：中轴
M：中心点
x：水平方向
y：垂直方向
具体实施方式
体现本公开特征与优点的一些典型实施例将在后段的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及图示在本质上当作说明之用，而非架构于限制本公开。
请参阅图1A、图1B、图2及图3，图1A是显示本公开优选实施例的旋转检测装置的俯视图，图1B是显示本公开优选实施例的旋转检测装置的侧视图，图2是显示本公开优选实施例的旋转检测装置的磁石的俯视图与其对应的侧视图，以及图3是显示本公开另一优选实施例的旋转检测装置的磁石的俯视图与其对应的侧视图，其中图2与图3的俯视图与侧视图以对应的虚线绘出。如图1A、图1B、图2及图3所示，本公开优选实施例的旋转检测装置1包括磁石10、第一磁感测组件11以及第二磁感测组件12，其中第一磁感测组件11及第二磁感测组件12配置在磁石10的磁石厚度方向z上。磁石10以旋转中心轴C为轴心旋转，且磁石10具有一磁气特性，该磁气特性以磁石10每旋转一圈为一个周期，其中该磁气特性可包括磁通密度或磁场强度。磁石10可为例如但不限于中空环形磁石、圆板形磁石、长方形磁石或任何具有旋转一圈一个周期的磁气特性变化的磁石。于一些实施例中，如图2所示，磁石10以其旋转半径方向r进行径向充磁。于一些实施例中，如图3所示，磁石10以其磁石厚度方向z进行轴向充磁，然并不以此为限。
第一磁感测组件11设置于旋转中心轴C的上方，其中第一磁感测组件11的第一长度方向L1与磁石10的旋转半径方向r平行。第二磁感测组件12邻设于第一磁感测组件11，其中第二磁感测组件12的第二长度方向L2与磁石10的旋转切线方向t平行，且第二长度方向L2与第一长度方向L1的夹角α的角度为(90°+θ)，其中-30°≤θ≤30°。其中，第一长度方向L1为第一磁感测组件11沿其自身长度方向上的延伸，第二长度方向L2为第二磁感测组件12沿其自身长度方向上的延伸，旋转半径方向r为磁石10以旋转中心轴C为轴心旋转时的半径方向，且旋转切线方向t为磁石10以旋转中心轴C为轴心旋转时的切线方向。
第一磁感测组件11于磁石10以旋转中心轴C为轴心旋转时感测磁石10的磁气特性的变化并产生第一电压脉冲信号，且第二磁感测组件12于磁石10以旋转中心轴C为轴心旋转时感测磁石10的磁气特性的变化并产生第二电压脉冲信号，从而通过后端的电路与信号的处理以获得磁石10的旋转信息，其中该旋转信息包含磁石10的旋转圈数及旋转方向的信息。
于一些实施例中，第一磁感测组件11沿第一长度方向L1上具有中轴A，第一磁感测组件11设置于磁石10的旋转中心轴C的上方，且中轴A是通过旋转中心轴C的延伸，此延伸是指旋转中心轴C的延伸线上的任一位置，并非限定于实体部分。于一些实施例中，第二磁感测组件12具有一中心点M，且第一磁感测组件11的中轴A的延伸通过第二磁感测组件12的中心点M，其中中轴A的延伸是指中轴A的延伸线上的任一位置，并非限定于实体部分。于一些实施例中，第一磁感测组件11及第二磁感测组件12呈类T字型的配置。于一些实施例中，第二磁感测组件12的第二长度方向L2与第一磁感测组件11的第一长度方向L1的夹角α的角度为90°，即θ＝0°，且第二长度方向L2垂直于第一长度方向L1。因此，通过较为精确的对位配置，可获得较为精细的旋转信息，然并不以此为限。
第一磁感测组件11及第二磁感测组件12是由可产生大巴克豪森效应的磁性元件及线圈所构成，例如韦根丝(Wiegand wire)、复合磁性线及非晶线(amorphous wire)等。大巴克豪森效应是指磁性元件的磁化方向在施予的外部磁场的强度超过某个强度时，会产生急剧地反转现象，也称之为大巴克豪森跳变。第一磁感测组件11及第二磁感测组件12在感受到磁石10的磁气特性(例如磁通密度或磁场强度等)的变动时，会产生大巴克豪森跳变现象，进而将磁气特性的变动转换成相关的电压脉冲信号的输出，此信号输出含有磁石10的旋转信息，可通过后端的电路与信号的处理解析出磁石10的旋转圈数及旋转方向的信息。
根据本公开的构思，当旋转检测装置1的磁石10以旋转中心轴C为轴心旋转一圈，第一磁感测组件11于磁石10的旋转角度为(90°+θ)及(270°+θ)时产生第一电压脉冲信号，且第二磁感测组件12于磁石10的旋转角度为0°及180°时产生第二电压脉冲信号。于一些实施例中，磁石10的磁气特性包括磁通密度，当磁石10以旋转中心轴C为轴心旋转一圈，第一磁感测组件11于磁石10的旋转角度为(90°+θ)及(270°+θ)时感测到该磁通密度的方向改变，且第二磁感测组件12于磁石10的旋转角度为0°及180°时感测到该磁通密度的方向改变。
以下实施例以第二磁感测组件12的第二长度方向L2与第一磁感测组件11的第一长度方向L1的夹角α的角度为90°，即θ＝0°的实施方式进行进一步的详细说明。然而，第二长度方向L2与第一长度方向L1的夹角α的角度为(90°+θ)的实施方式(-30°≤θ≤30°)亦可获得相近的效力，并不以此为限。
请参阅图4A、图4B、图4C及图4D，图4A是显示本公开优选实施例的旋转检测装置的磁石的旋转角度为0°时的磁通密度分布俯视示意图，图4B是显示本公开优选实施例的旋转检测装置的磁石的旋转角度为90°时的磁通密度分布俯视示意图，图4C是显示本公开优选实施例的旋转检测装置的磁石的旋转角度为180°时的磁通密度分布俯视示意图，以及图4D是显示本公开优选实施例的旋转检测装置的磁石的旋转角度为270°时的磁通密度分布俯视示意图，其中于图4A、图4B、图4C及图4D中，是定义水平方向为x轴，垂直方向为y轴。于磁石10的旋转角度为0°与180°时，如图4A与图4C所示，第二磁感测组件12的中央部位所感受到的磁通密度分布线与第二长度方向L2呈垂直，且随着向+y方向与-y方向两端延伸，其磁通密度分布线呈现对称，故整体的第二磁感测组件12于自身长度上感测到的磁通密度值为0。于磁石10的旋转角度为90°时，如图4B所示，第二磁感测组件12自自身长度上感测到最大量值的磁通密度值By，其方向为-y方向。于磁石10的旋转角度为270°时，如图4D所示，第二磁感测组件12于自身长度上感测到最大量值的磁通密度值By，其方向为+y方向。
请参阅图5A及图5B，其中图5A是显示本公开磁石旋转时的第二磁感测组件的长度方向的磁通密度值对应图，或称长度-磁通密度值对应图，以及图5B是显示本公开磁石旋转时的第二磁感测组件的另一长度方向的磁通密度值对应图。如图5A及图5B所示，于磁石10的旋转角度为0°与180°时，磁通密度值的分布以第二磁感测组件12的中心点M(即图中长度为10mm处)呈现正负对称，故整体的第二磁感测组件12于其自身长度上感测到的磁通密度值为0。于磁石10的旋转角度为90°时，第二磁感测组件12于其自身长度上感测到最大负值的磁通密度值。于磁石的旋转角度为270°时，第二磁感测组件12于其自身长度上感测到最大正值的磁通密度值。
亦即，当磁石10以顺时针方向旋转一圈时，磁石10的旋转角度依序经过0°、90°、180°与270°，最后再回到0°(或为360°)，其相对于第二磁感测组件12在其长度方向感受到的磁通密度依序为0、-By、0与+By，最后再回到0。故磁石10以顺时针方向旋转一圈，第二磁感测组件12会在磁石10的旋转角度为0°(或360°)与180°处分别感受到磁通密度方向的转换，进而产生第二电压脉冲的输出，如图6A所示，其中图6A是显示本公开磁石以顺时针旋转时的第二磁感测组件的第二电压脉冲信号的电压-旋转角度对应图。
请参阅图6B，其中图6B是显示本公开磁石以逆时针旋转时的第二磁感测组件的第二电压脉冲信号的电压-旋转角度对应图。如图6B所示，同理地，当磁石10以逆时针方向旋转时，第二磁感测组件12同样于旋转角度为0°(或360°)与180°处分别感受到磁通密度方向的转换，而产生第二电压脉冲信号的输出。磁石10在逆时针旋转的情况下，磁通密度方向改变的正负方向与磁石10在顺时针旋转的情况下相反，因此图6B所示的第二电压脉冲输出的方向与图6A相反。同时，由于第二磁感测组件12本身具有磁滞效应，故脉冲位置会有些微的偏移，而此偏移可以通过后端的信号处理加以补正。
请参阅图7A及图7B，并配合图4B及图4D，图7A是显示本公开优选实施例的旋转检测装置的磁石的旋转角度为0°时的磁通密度分布侧视示意图，以及图7B是显示本公开优选实施例的旋转检测装置的磁石的旋转角度为180°时的磁通密度分布侧视示意图，其中于图7A及图7B中，定义水平方向为x轴，且垂直方向为磁石厚度方向z。于磁石10的旋转角度为0°时，如图7A所示，第一磁感测组件11于自身长度上感测到最大量值的磁通密度值Bx，其方向为+x方向。于磁石10的旋转角度为180°时，如图7B所示，第一磁感测组件11是于自身长度上感测到最大量值的磁通密度值Bx，其方向为-x方向。于磁石10的旋转角度为90°与270°时，如图4B与图4D所示，第一磁感测组件11所感测到的磁通密度分布线大致与其自身长度呈垂直，第一磁感测组件11于自身长度上感测到的磁通密度值为0。
请参阅图8A及图8B，其中图8A是显示本公开磁石旋转时的第一磁感测组件的长度方向的磁通密度值对应图，以及图8B是显示本公开磁石旋转时的第一磁感测组件的另一长度方向的磁通密度值对应图。如图8A及图8B所示，于磁石10的旋转角度为90°与270°时，第一磁感测组件11于自身长度上感测到的磁通密度值为0。于磁石10的旋转角度为0°时，第一磁感测组件11于自身长度上感测到最大正值的磁通密度值。于磁石10的旋转角度为180°时，第一磁感测组件11于自身长度上感测到最大负值的磁通密度值。
亦即，当磁石10以顺时针方向旋转一圈时，磁石10的旋转角度依序经过0°、90°、180°与270°，最后再回到0°(或为360°)，其相对于第一磁感测组件11在其长度方向感受到的磁通密度依序为Bx、0、-Bx与0，最后再回到Bx。故磁石10以顺时针方向旋转一圈，第一磁感测组件11会在磁石10的旋转角度为90°与270°处分别感受到磁通密度方向的转换，进而产生第一电压脉冲的输出，如图9A所示，其中图9A是显示本公开磁石以顺时针旋转时的第一磁感测组件的第一电压脉冲信号的电压-旋转角度对应图。
请参阅图9B，其中图9B是显示本公开磁石以逆时针旋转时的第一磁感测组件的第一电压脉冲信号的电压-旋转角度对应图。如图9B所示，同理地，当磁石10以逆时针方向旋转时，第一磁感测组件11同样于旋转角度为90°与270°处分别感受到磁通密度方向的转换，而产生第一电压脉冲的输出。磁石10在逆时针旋转的情况下，磁通密度方向改变的正负方向与磁石10在顺时针旋转的情况下相反，因此图9B所示的第一电压脉冲输出的方向与图9A相反。同时，由于第一磁感测组件11本身具有磁滞效应，故脉冲位置会有些微的偏移，而此偏移可以通过后端的信号处理加以补正。
综合以上实施例，当旋转检测装置1的磁石10以旋转中心轴C为轴心旋转一圈，第一磁感测组件11于磁石10的旋转角度为90°及270°处产生第一电压脉冲信号的输出，第二磁感测组件12于磁石10的旋转角度为0°(或360°)及180°时产生第二电压脉冲信号的输出，其中第一磁感测组件11与第二磁感测组件12的电压脉冲信号输出依序相差90°。该些信号含有磁石10的旋转信息，可通过后端的电路与信号的处理解析出磁石10的旋转圈数与旋转方向的信息。
换言之，本公开提供的旋转检测装置，通过设置第一磁感测组件及第二磁感测组件，且第一磁感测组件的第一长度方向与第二磁感测组件的第二长度方向的夹角的角度为60°至120°，以通过简易的元件及配置获得磁石的旋转信息，并达到缩减占据空间及体积小型化的技术效果。并且，通过第一磁感测组件于磁石的旋转角度为(90°+θ)及(270°+θ)时产生第一电压脉冲信号，且第二磁感测组件于磁石的旋转角度为0°及180°时产生第二电压脉冲信号，并由信号处理单元进行解析及整合，以获得精确的磁石的旋转信息。
请参阅图1A、图1B及图10，其中图10是显示本公开另一优选实施例的旋转检测装置的架构方框图。如图1A、图1B及图10所示，旋转检测装置1还包括信号处理单元13，与第一磁感测组件11及第二磁感测组件12相连接，且接收并解析第一磁感测组件11产生的第一电压脉冲信号及第二磁感测组件12产生的第二电压脉冲信号，以获得磁石10的旋转信息。
于一些实施例中，旋转检测装置1还包括电力调整电路14及存储单元15，电力调整电路14与第一磁感测组件11、第二磁感测组件12及信号处理单元13相连接，以接收第一电压脉冲信号及第二电压脉冲信号并进行电力调整。存储单元15与信号处理单元13及电力调整电路14相连接，其中电力调整电路14供电于信号处理单元13及存储单元15，且存储单元15接收并存储信号处理单元13传送的旋转信息。
举例而言，第一磁感测组件11及第二磁感测组件12产生的第一电压脉冲信号及第二电压脉冲信号提供给电力调整电路14，而电力调整电路14将第一电压脉冲信号及第二电压脉冲信号调适后，提供电力给信号处理单元13以及存储单元15。信号处理单元13接收来自电力调整电路14供给的电力以及来自第一磁感测组件11及第二磁感测组件12的第一电压脉冲信号及第二电压脉冲信号后，进行信号的处理并解析出磁石10的旋转信息，并将磁石10的旋转信息提供给存储单元15。存储单元15接收来自电力调整电路14供给的电力，并将信号处理单元提供的磁石10的旋转信息写入存储单元15。于一些实施例中，存储单元15为非易失性存储单元，在没有外加电力的情况下，可将磁石10的旋转信息存储于存储单元15，待外加电力再度供给时再将旋转信息提供给信号处理单元13读取。因此，旋转检测装置1可实现免外加电力(例如不用外加电池或不用外部电力供应)的旋转检测。
换言之，本公开提供的旋转检测装置，通过与电力调整电路及存储单元进行整合，将电压脉冲信号提供电力调整电路及信号处理单元使用，且可将旋转信息暂存于存储单元，以实现免外加电力的旋转检测。
根据本公开的构思，旋转检测装置可进一步与单圈(single-turn)绝对型编码器整合构成多圈(multi-turn)绝对型编码器。请参阅图11，其中图11是显示本公开优选实施例的旋转检测装置适用的编码器的剖面结构示意图。如图11所示，编码器2包括承载盘20、磁石21、码盘22、单圈绝对位置感测组件23、第一磁感测组件24及第二磁感测组件25。磁石21设置于承载盘20，且磁石21具有一磁气特性，该磁气特性以磁石21每旋转一圈为一个周期。码盘22设置于承载盘20，且码盘22环设于磁石21，其中承载盘20、码盘22及磁石21以旋转中心轴C为轴心共轴设置及旋转。单圈绝对位置感测组件23对应码盘22及磁石21设置，以于码盘22及磁石21旋转时进行感测，并产生单圈绝对位置信号。第一磁感测组件24及第二磁感测组件25可设置于单圈绝对位置感测组件23的上方，且分别于磁石21旋转时感测其磁气特性的变化并产生第一电压脉冲信号及第二电压脉冲信号。此外，编码器2的第一磁感测组件24及第二磁感测组件25与磁石21间的配置关系，如同于前述的旋转检测装置1的第一磁感测组件11及第二磁感测组件12与磁石10间的配置关系，由于此前已进行详细描述，故于此不再赘述。
编码器2还包括信号处理单元，信号处理单元与单圈绝对位置感测组件23、第一磁感测组件24及第二磁感测组件25相连接。信号处理单元是接收并整合单圈绝对位置信号，以获得单圈绝对位置信息θST，其中θST介于机械角0°至360°。且信号处理单元是接收并整合第一电压脉冲信号及第二电压脉冲信号，以获得磁石的旋转信息N，其中N为旋转圈数。最终信号处理单元接收并整合单圈绝对位置信息θST以及旋转信息N，以获得多圈绝对位置信息θMT，其中θMT＝θST+N*360°。
于一些实施例中，编码器2还包括电力调整电路及存储单元，其中信号处理单元、电力调整电路及存储单元的架构与图10所示的信号处理单元13、电力调整电路14及存储单元15相仿。是以，编码器2在没有施加外部电力的情况下，可将磁石21的旋转信息(例如圈数信息N)存储于存储单元，待外加电力再度供给时再提供圈数信息N给信号处理单元读取，并与单圈绝对位置信息θST整合。因此，以使编码器2实现于免外加电力的情况下的旋转检测功能。
于一些实施例中，编码器2为光学反射式架构，而单圈绝对位置信息是可由码盘上的至少一绝对位置图纹搭配收光元件的至少一绝对位置收光区域产生，亦可由磁气式的角度感测器(angle sensor)搭配磁石产生，然并不以此为限。此外，本公开的旋转检测装置亦可搭配光学穿透式架构或磁气式感测架构等各种的单圈绝对型编码器架构，以整合构成多圈绝对型编码器。
根据本公开的构思，旋转检测装置与单圈绝对型编码器构成的多圈绝对型编码器可直接内建(built-in)于马达的内部，可使得空间尺寸微小化。请参阅图12，其中图12是显示本公开优选实施例的旋转检测装置适用的马达的剖面结构示意图。如图12所示，马达3包括框体30、旋转轴31、转子部32、定子部33、承载盘34、磁石35、码盘36、单圈绝对位置感测组件37、第一磁感测组件38及第二磁感测组件39。旋转轴31穿设于框体30且具有旋转中心轴C，转子部32套设于旋转轴31，定子部33设置于框体30且相对应于转子部32，且承载盘34设置于旋转轴31。此外，马达3的承载盘34、磁石35、码盘36、单圈绝对位置感测组件37、第一磁感测组件38及第二磁感测组件39的连接与配置关系，如同于前述的编码器2的承载盘20、磁石21、码盘22、单圈绝对位置感测组件23、第一磁感测组件24及第二磁感测组件25的连接与配置关系，由于此前已进行详细描述，故于此不再赘述。
于一些实施例中，马达3还包括信号处理单元、电力调整电路及存储单元，信号处理单元与单圈绝对位置感测组件37、第一磁感测组件38及第二磁感测组件39相连接，其中信号处理单元、电力调整电路及存储单元的架构与图10所示的信号处理单元13、电力调整电路14及存储单元15相仿。是以，马达3在没有施加外部电力的情况下，可将磁石35的旋转信息(例如圈数信息N)存储于存储单元，待外加电力再度供给时再提供圈数信息N给信号处理单元读取，并与单圈绝对位置信息θST整合。因此，以使马达3实现于免外加电力的情况下的旋转检测功能。
易言之，本公开提供的旋转检测装置及其适用的编码器与马达，可通过将单圈绝对位置感测组件获得的单圈绝对位置信息以及第一磁感测组件与第二磁感测组件获得的磁石旋转信息进行整合，以获得精细的多圈绝对位置信息。
综上所述，本公开提供一种旋转检测装置及其适用的编码器与马达，通过设置第一磁感测组件及第二磁感测组件，且第一磁感测组件的第一长度方向与第二磁感测组件的第二长度方向的夹角的角度为60°至120°，以通过简易的元件及配置获得磁石的旋转信息，并达到缩减占据空间及体积小型化的技术效果。同时，通过第一磁感测组件于磁石的旋转角度为(90°+θ)及(270°+θ)时产生第一电压脉冲信号，且第二磁感测组件于磁石的旋转角度为0°及180°时产生第二电压脉冲信号，并由信号处理单元进行解析及整合，以获得精确的磁石的旋转信息。并且，通过与电力调整电路及存储单元进行整合，将电压脉冲信号提供电力调整电路及信号处理单元使用，且可将旋转信息暂存于存储单元，以实现免外加电力的旋转检测。此外，通过将单圈绝对位置感测组件获得的单圈绝对位置信息以及第一磁感测组件与第二磁感测组件获得的磁石旋转信息进行整合，以获得精细的多圈绝对位置信息。
纵使本公开已由上述的实施例详细叙述而可由本领域技术人员进行各种修改，但这些修改都不脱离本公开权利要求所要求保护的范围。

Claims (13)

1.一种旋转检测装置，包括：
一磁石，以一旋转中心轴为轴心旋转，且该磁石具有一磁气特性，其中该磁气特性以该磁石每旋转一圈为一个周期；
一第一磁感测组件，设置于该旋转中心轴的上方，其中该第一磁感测组件具有产生大巴克豪森效应的磁性元件和线圈，该第一磁感测组件的一第一长度方向与该磁石的一旋转半径方向平行；以及
一第二磁感测组件，邻设于该第一磁感测组件，其中该第二磁感测组件具有产生大巴克豪森效应的磁性元件和线圈，该第二磁感测组件的一第二长度方向与该磁石的一旋转切线方向平行，且该第二长度方向与该第一长度方向的夹角的角度为90°+θ，其中-30°≤θ≤30°；
其中，该第一磁感测组件于该磁石旋转时感测该磁气特性的变化并产生一第一电压脉冲信号，且该第二磁感测组件于该磁石旋转时感测该磁气特性的变化并产生一第二电压脉冲信号，从而获得该磁石的一旋转信息；
其中，该第一磁感测组件沿该第一长度方向上具有一中轴，且该中轴是通过该旋转中心轴的延伸，该第二磁感测组件具有一中心点，且该中轴的延伸通过该中心点；
其中，该第一磁感测组件在该第一长度方向上的长度大于该磁石在该旋转半径方向上的长度，该第二磁感测组件在该第二长度方向上的长度大于该磁石在该旋转半径方向上的长度。
2.如权利要求1所述的旋转检测装置，其中当该磁石以该旋转中心轴为轴心旋转一圈，该第一磁感测组件于该磁石的一旋转角度为90°+θ及270°+θ时产生该第一电压脉冲信号，且该第二磁感测组件于该旋转角度为0°及180°时产生该第二电压脉冲信号。
3.如权利要求1所述的旋转检测装置，其中该磁气特性包括一磁通密度，当该磁石以该旋转中心轴为轴心旋转一圈，该第一磁感测组件于该磁石的一旋转角度为90°+θ及270°+θ时感测到该磁通密度的方向改变，且该第二磁感测组件于该旋转角度为0°及180°时感测到该磁通密度的方向改变。
4.如权利要求1所述的旋转检测装置，还包括一信号处理单元，与该第一磁感测组件及该第二磁感测组件相连接，且接收并解析该第一电压脉冲信号及该第二电压脉冲信号，以获得该旋转信息。
5.如权利要求4所述的旋转检测装置，还包括：
一电力调整电路，与该第一磁感测组件、该第二磁感测组件及该信号处理单元相连接，以接收该第一电压脉冲信号及该第二电压脉冲信号并进行电力调整；以及
一存储单元，与该信号处理单元及该电力调整电路相连接；
其中，该电力调整电路供电于该信号处理单元及该存储单元，且该存储单元接收并存储该信号处理单元传送的该旋转信息。
6.如权利要求1所述的旋转检测装置，其中θ＝0°，且该第二长度方向垂直于该第一长度方向。
7.如权利要求1所述的旋转检测装置，其中该磁石以该旋转半径方向径向充磁。
8.如权利要求1所述的旋转检测装置，其中该磁石以一磁石厚度方向轴向充磁。
9.一种编码器，包括：
一承载盘；
一磁石，设置于该承载盘，且该磁石具有一磁气特性，其中该磁气特性以该磁石每旋转一圈为一个周期；以及
一码盘，设置于该承载盘，且环设于该磁石，其中该承载盘、该码盘及该磁石以一旋转中心轴为轴心共轴设置及旋转；
一单圈绝对位置感测组件，对应该码盘及该磁石设置，以于该码盘及该磁石旋转时进行感测并产生一单圈绝对位置信号；
一第一磁感测组件，设置于该旋转中心轴的上方，其中该第一磁感测组件具有产生大巴克豪森效应的磁性元件和线圈，该第一磁感测组件的一第一长度方向与该磁石的一旋转半径方向平行；以及
一第二磁感测组件，邻设于该第一磁感测组件，其中该第二磁感测组件具有产生大巴克豪森效应的磁性元件和线圈，该第二磁感测组件的一第二长度方向与该磁石的一旋转切线方向平行，且该第二长度方向与该第一长度方向的夹角的角度为90°+θ，其中-30°≤θ≤30°；
其中，该第一磁感测组件于该磁石旋转时感测该磁气特性的变化并产生一第一电压脉冲信号，且该第二磁感测组件于该磁石旋转时感测该磁气特性的变化并产生一第二电压脉冲信号，从而获得该磁石的一旋转信息；
其中，该第一磁感测组件沿该第一长度方向上具有一中轴，且该中轴是通过该旋转中心轴的延伸，该第二磁感测组件具有一中心点，且该中轴的延伸通过该中心点；
其中，该第一磁感测组件在该第一长度方向上的长度大于该磁石在该旋转半径方向上的长度，该第二磁感测组件在该第二长度方向上的长度大于该磁石在该旋转半径方向上的长度。
10.如权利要求9所述的编码器，还包括一信号处理单元，与该单圈绝对位置感测组件、该第一磁感测组件及该第二磁感测组件相连接，以接收并整合该单圈绝对位置信号及该旋转信息，从而获得一多圈绝对位置信息。
11.如权利要求10所述的编码器，还包括：
一电力调整电路，与该第一磁感测组件、该第二磁感测组件及该信号处理单元相连接，以接收该第一电压脉冲信号及该第二电压脉冲信号并进行电力调整；以及
一存储单元，与该信号处理单元及该电力调整电路相连接；
其中，该电力调整电路供电于该信号处理单元及该存储单元，且该存储单元接收并存储该信号处理单元传送的该旋转信息。
12.一种马达，包括：
一框体；
一旋转轴，穿设于该框体，且具有一旋转中心轴；
一转子部，套设于该旋转轴；
一定子部，设置于该框体且相对应于该转子部；
一承载盘，设置于该旋转轴；
一磁石，设置于该承载盘，且该磁石具有一磁气特性，其中该磁气特性以该磁石每旋转一圈为一个周期；以及
一码盘，设置于该承载盘，且环设于该磁石，其中该承载盘、该码盘及该磁石以该旋转中心轴为轴心共轴设置及旋转；
一单圈绝对位置感测组件，对应该码盘及该磁石设置，以于该码盘及该磁石旋转时进行感测并产生一单圈绝对位置信号；
一第一磁感测组件，设置于该旋转中心轴的上方，其中该第一磁感测组件具有产生大巴克豪森效应的磁性元件和线圈，该第一磁感测组件的一第一长度方向与该磁石的一旋转半径方向平行；以及
一第二磁感测组件，邻设于该第一磁感测组件，其中该第二磁感测组件具有产生大巴克豪森效应的磁性元件和线圈，该第二磁感测组件的一第二长度方向与该磁石的一旋转切线方向平行，且该第二长度方向与该第一长度方向的夹角的角度为90°+θ，其中-30°≤θ≤30°；
其中，该第一磁感测组件于该磁石旋转时感测该磁气特性的变化并产生一第一电压脉冲信号，且该第二磁感测组件于该磁石旋转时感测该磁气特性的变化并产生一第二电压脉冲信号，从而获得该磁石的一旋转信息；
其中，该第一磁感测组件沿该第一长度方向上具有一中轴，且该中轴是通过该旋转中心轴的延伸，该第二磁感测组件具有一中心点，且该中轴的延伸通过该中心点；
其中，该第一磁感测组件在该第一长度方向上的长度大于该磁石在该旋转半径方向上的长度，该第二磁感测组件在该第二长度方向上的长度大于该磁石在该旋转半径方向上的长度。
13.如权利要求12所述的马达，还包括：
一信号处理单元，与该单圈绝对位置感测组件、该第一磁感测组件及该第二磁感测组件相连接，以接收并整合该单圈绝对位置信号及该旋转信息，从而获得一多圈绝对位置信息；
一电力调整电路，与该第一磁感测组件、该第二磁感测组件及该信号处理单元相连接，以接收该第一电压脉冲信号及该第二电压脉冲信号并进行电力调整；以及
一存储单元，与该信号处理单元及该电力调整电路相连接；
其中，该电力调整电路供电于该信号处理单元及该存储单元，且该存储单元接收并存储该信号处理单元传送的该旋转信息。
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