CN214583316U - 一种缝纫机用磁电编码器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种缝纫机用磁电编码器，包括电机定子，旋转轴体，轴套，磁环，及包括多个霍尔元件的PCB板组件，PCB板组件上连接有环形支架，该环形支架的第一端面沿周向布设有多个沿轴向延伸、用于安装霍尔元件的限位槽，其第二端面、与限位槽对应的位置形成连通限位槽的穿孔，霍尔元件的部分落入限位槽内，其支脚可穿过穿孔后与PCB板组件相连。本实用新型增加环形支架，安装时定位更加可靠便捷；通过磁环、轴套和轴体的固定位置配合，以及PCB板组件和电机定子的固定配合，保证批量生产的电机电气零角度和缝纫机机头停针位置，与编码器角度零位具有固定的角度关系，保证批量生产的便捷性和一致性，提高生产效率、降低生产成本。

Description

一种缝纫机用磁电编码器

技术领域

本实用新型属于编码器技术领域，尤其是涉及一种缝纫机用磁电编码器。

背景技术

传统缝纫机主轴电机位置反馈多采用光电式编码器。由于缝纫机的工作环境特点，存在缝纫机润滑油油污颗粒和织物细小纤维等杂物，导致光栅脉冲丢失，引起整机故障。而磁编码器为磁信号检测，存在抗污染、抗震动等特点，其应用有效降低缝纫机电机位置反馈故障，正在缝制行业逐渐代替光电式编码器的应用。

而缝纫机行业对配件成本和整机生产效率，都有着非常高的要求。基于缝纫机工作特点，其需要有固定的停针位置，传统的方法是在电机光电编码器基础上，增加一路独立开关信号检测，采用一个磁铁和开关霍尔元件，并在装配过程中调整磁铁的位置，实现停针位置的调整。在安装光电编码器位置时，也需要调整圆周方向旋转角度，以便光电反馈的Z相角度和电机的电角度有固定的对应关系。这套方式整体硬件成本高，而且生产效率低。

本实用新型旨在解决目前行业应用的不足，采用具有统一初始定位信息的磁编码器，取消传统方式独立的机头停针定位信号和装配过程的角度调整。增强可靠性的同时，降低整体方案成本和提高生产效率，省去装配过程中的位置调整工序。有效解决电机和缝纫机大批量生产装配过程的便捷性和一致性。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种具有统一初始定位信息的低成本、高可靠性的缝纫机用磁电编码器。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种缝纫机用磁电编码器，包括电机定子，位于电机定子中心的旋转轴体，与轴体相连的轴套，与轴套止转配合连接的磁环，及包括多个霍尔元件的PCB板组件，所述PCB板组件上连接有环形支架，该环形支架的第一端面沿周向布设有多个沿轴向延伸、用于安装霍尔元件的限位槽，其第二端面、与限位槽对应的位置形成连通限位槽的穿孔，所述霍尔元件的部分落入限位槽内，其支脚可穿过穿孔后与PCB板组件相连。

本实用新型通过在PCB板组件上安装环形支架，利用环形支架对霍尔元件形成定位作用，定位更加可靠，霍尔元件的位置精度更高，而且装配结构简单；同时，通过环形支架的预先***霍尔元件固定到PCB上，可以实现所有元件的自动焊接，降低加工成本和提高效率。

进一步的，所述磁环内圈形成沿径向延伸的定位凸台，所述轴套外圈形成凹槽，该凹槽和定位凸台间隙紧配合；所述磁环为径向2极充磁，以经过定位凸台中线的径线为中心，其一侧为N极，另一侧为S极。磁环和轴套之间的配合结构简单、稳固。

进一步的，所述轴套内圈形成切削面，所述轴体外壁形成与该切削面相贴合的水平面。轴套和轴体之间的配合结构简单、有效。

本实用新型通过设置磁环和轴套圆周固定位置安装，轴套和轴体圆周固定位置安装，而轴体的水平切削面与电机磁钢具有固定的角度位置关系，磁环充磁又以磁环内侧定位凸台的中线对称充磁，如此过程，保证了批量生产的电机磁钢磁场和磁电编码器磁环的磁场具有统一的信号对应关系，这样在批量生产过程中，以及售后服务中，无需调整控制器电角度偏移参数和角度对位操作，实现控制器和电机的同一参数任意匹配，进一步提高电机装配效率、减低装配成本，减少售后操作难度。

进一步的，所述环形支架的第一端面和第二端面之间形成颈部，其套设有屏蔽环，该屏蔽环的高度与所述限位槽的深度相当。增加屏蔽环的目的是提高磁电编码器对外部磁场的抗扰度；颈部的设计可以容纳屏蔽环，而且屏蔽环和环形支架可以一体注塑形成；屏蔽环的高度与限位槽的深度相当，限位槽的深度与霍尔元件的磁敏检测部分高度相当，各部分相互配合不仅保证装配后外表面的平整度，而且辅助霍尔元件达到更高的检测精度和增强检测灵敏度。

进一步的，所述环形支架的第二端面上设有至少两个定位销，所述PCB板组件上设有供定位销伸入的开孔，通过环形支架上一体注塑的的定位销和PCB板配合定位，减小霍尔元件引脚轴向和径向受力，同时提高抗震性。

进一步的，所述限位槽的数量为六个或三个；所述限位槽的形状与霍尔磁敏塑封部分形状相同，呈梯状六边形；所述安装于限位槽中的霍尔元件磁敏检测部分与磁环安装在同一个水平面上，并圆周均布。采用六路限位槽，可以装配六路霍尔元件，180度对称的两个霍尔元件差分处理，形成三路相位差120度的正弦电压信号，通过信号解码和温度补偿，输出角度，提高编码器精度，而采用三路霍尔元件，直接形成三路相位差120度的正弦电压信号，通过信号解码和温度补偿，输出角度，三路霍尔应用于一些成本更苛刻的低分辨率输出场合；所述限位槽的形状与霍尔磁敏塑封部分形状相似，呈梯状六边形，此设计目的使限位槽能很好的固定霍尔元件，同时防止装配过程中霍尔元件插反；所述安装于限位槽中的霍尔元件磁敏检测部分与磁环安装在同一个水平面上，并圆周均布，以便有效检测磁场变化。

进一步的，PCB板组件的PCB板上带有至少三个非圆周均布的安装孔，PCB板的外圈形成止转定位面。此设计的目的保证磁电编码器的霍尔检测部分与电机定子具有固定的圆周旋转位置装配关系，根据前面磁环磁场与电机磁链有固定位置关系，而编码器信号检测部分与电机定子有固定位置关系，这样保证了磁电编码器输出的角度零位与电机的电角度零位，具有固定的位置关系；电机定子和缝纫机机头装配有固定的定位关系，所以机头停针位置与编码器角度零位具有固定的角度关系；因此按照预设的统一的位置偏差，不做任何位置调整的情况下，所有同型号的磁编码器、电机、缝纫机机头，其电机电气零角度和机头停针位置都是统一的，在生产和售后维护中，不用再去调整任何位置信息。

进一步的，所述PCB板上设有输出接插件，该输出接插件上设有Z信号线接口，所述Z信号线的特征为：旋转磁环，当定位凸台中线的径线与PCB板组件上的第一个霍尔元件中线的径线垂直时，该Z信号线发生信号边沿跳变。Z信号发生边沿跳跃，即表示磁电编码器此时在零角度位置；而磁编码器磁钢与电机轴、磁编码器定子与电机定子，均有固定位置装配关系，因此，Z信号发生边沿跳跃时，电机电角度位置也就已知。

进一步的，输出接插件上至少设有正交AB信号线接口和机头停针定位信号线接口；所述机头停针定位信号线接口的信号特征为:旋转磁环，当信号线接口的信号发生边沿跳变时，与Z信号线发生边沿跳变之间，总有固定的正交AB脉冲计数值θ。

进一步的，所述PCB板上设有MCU，MCU内置有存储计数值θ的存储单元。

本实用新型通过电机安装到机头时，电机定子与机头具有固定的配合安装关系，每台机头的停针位置是唯一确定的，因此通过在编码器MCU中设定固定的AB脉冲计数值θ，也即固定的角度偏移量，输出停针位置信号，控制器检测该信号的边沿变化时，能控制机头停针到唯一确定的位置。

本实用新型通过在传统输出的电机位置信号反馈基础上，增加一路机头停针定位信号，利用单对极磁环的磁电编码器固有绝对位置属性，省掉传统停针信号，降低成本，同时与传统缝纫机控制器接口兼容，降低应用成本。通过MCU内部设置存储参数，设置统一的电机电角度零位信息和机头停针位置信息，方便推广不同缝纫机产品类型、不同缝纫机厂家产品的应用。

本实用新型的有益效果是：增加环形支架，使得霍尔元件的磁敏检测部分与环形支架装配连接，其支脚穿过环形支架后与PCB板组件焊接相连，环形支架起到了对霍尔元件的定位作用，安装时定位更加可靠便捷；通过磁环、轴套和轴体的固定位置配合，以及PCB板组件和电机定子的固定配合，保证批量生产的电机电气零角度和缝纫机机头停针位置，与编码器角度零位具有固定的角度关系，通过参数设置，保证批量生产的便捷性和一致性，提高生产效率、降低生产成本，降低维护难度，具有非常实用的推广价值。

附图说明

图1为本实用新型的立体图1。

图2为本实用新型的立体图2。

图3为本实用新型的分解图。

图4为本实用新型的编码器组件(编码器定子及转子)正面视图。

图5为本实用新型的编码器组件(编码器定子及转子)剖视图。

图6为本实用新型环形支架与PCB板焊接定位示意图。

图7为本实用新型的环形支架的立体图一。

图8为本实用新型的环形支架的立体图二。

图9为本实用新型的环形支架的剖视图。

图10为本实用新型的转子组件(编码器转子和电机转子)立体图。

图11为本实用新型的转子组件(编码器转子和电机转子)分解图。

图12为本实用新型的轴套立体图。

图13为本实用新型的磁环示意图。

图14为本实用新型的定子组件(编码器定子和电机定子)立体图。

图15为本实用新型的编码器定子和电机后端盖定位方式示意图。

图16为本实用新型的输出逻辑示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好的理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

如图1-16所示，一种缝纫机用磁电编码器，包括电机定子1，位于电机定子1中心的旋转轴体2，与轴体2的一端相连的轴套3，与轴套2止转配合连接的磁环4，及包括多个霍尔元件7的PCB板组件5；磁环4为径向2极充磁，其一侧为半圆环状的N极，另一侧为半圆环状的S极，在磁环4内圈形成有定位凸台41，具体的，以经过定位凸台41中线的径线为中心，一侧为N极，另一侧为S极。

PCB板组件5上连接有环形支架6，该环形支架6具有第一端面61和与第一端面61正对的第二端面62，在第一端面61上沿着周向布设有多个限位槽63，该限位槽63沿着环形支架6的轴线方向延伸，其用于安装霍尔元件7。具体的，本实施例中限位槽63的数量为六个，其沿周向均匀间隔布设。当然于其它实施例中，限位槽63的数量也可以是三个。

在环形支架6的第二端面62上形成凸部64，其位置与限位槽63所在位置上下正对应，也就是说凸部64的数量也为六个，在凸部64内形成穿孔65，其贯穿凸部64的整个轴向厚度方向，且一端开口连通限位槽63。每个限位槽63内穿孔65的数量为三个。当然凸部64也可以去掉。

限位槽63的形状与霍尔磁敏塑封部分形状相似，呈梯状六边形。装配时，霍尔元件7的磁敏检测部分落在限位槽63内，其三个支脚71分别穿过穿孔65后与PCB板52焊接相连。

为了保证霍尔元件7和PCB板组件5固定连接时，两者不会产生相对偏移，在环形支架6的第二端面62上设置有至少两个定位销67，在PCB板52上的相应位置设置有供定位销67伸入的开孔51，定位销67与穿孔65交替间隔布设。

在PCB板52上带有三个非圆周均布的安装孔53，且PCB板52的外圈形成有止转定位面54，从而PCB板组件与电机定子1通过该非圆周均布的安装孔53和止转定位面54的配合，可以保证安装方向的一致性。

如图15所示，PCB板52上设有输出接插件55，该输出接插件55上设有正交AB信号线接口56、机头停针定位信号线接口58和Z信号线接口57，所述Z信号特征为：旋转磁环4，当定位凸台41中线的径线与PCB板组件5上的第一个霍尔元件7a中线的径线垂直时，Z信号线发生信号边沿跳变；所述机头停针定位信号特征为:旋转磁环4，当信号线接口58的信号发生边沿跳变时，其与Z信号线发生边沿跳变之间，总有固定的正交AB脉冲计数值θ。

为了便于存储和方便调取设定的角度值，在PCB板52上设有MCU59，该MCU59内置用于存储计数值θ的存储单元。

为了保证霍尔元件7的检测精度，在环形支架6的外圈套设有屏蔽环8，具体的，在环形支架6的第一端面61和第二端面62之间形成颈部66，屏蔽环8紧配合卡设在颈部66外，当然屏蔽环8可以与环形支架6一体注塑形成，屏蔽环8的高度与限位槽63的深度相当，从而对应霍尔元件7的磁敏检测部分。

为了实现磁环4和轴套3的止转配合连接，在磁环4的内圈形成定位凸台41，其沿着磁环4的径向延伸突起，在轴套3的外圈形成凹槽31，该凹槽31的形状、大小与定位凸台41适配，使得凹槽31和定位凸台41形成间隙紧配合。

为了实现轴体2和轴套3的连接，在轴套3的内圈形成水平切削面32，轴体2的外壁切削形成与切削面32相贴合的水平面，两者形成间隙紧配合。同时，在轴套3的中心处开设一个用于安装顶丝的螺纹孔。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种缝纫机用磁电编码器，其特征在于：包括电机定子(1)，位于电机定子(1)中心的旋转轴体(2)，与轴体(2)相连的轴套(3)，与轴套(3)止转配合连接的磁环(4)，及包括多个霍尔元件(7)的PCB板组件(5)，所述PCB板组件(5)上连接有环形支架(6)，该环形支架(6)的第一端面(61)沿周向布设有多个沿轴向延伸、用于安装霍尔元件(7)的限位槽(63)，其第二端面(62)、与限位槽(63)对应的位置形成连通限位槽(63)的穿孔(65)，所述霍尔元件(7)的磁敏部分落入限位槽(63)内，其引脚(71)可穿过穿孔(65)后与PCB板组件(5)相连。

2.根据权利要求1所述的缝纫机用磁电编码器，其特征在于：所述磁环(4)内圈形成沿径向延伸的定位凸台(41)，所述轴套(3)外圈形成凹槽(31)，该凹槽(31)和定位凸台(41)间隙紧配合；所述磁环(4)为径向2极充磁，以经过定位凸台(41)中线的径线为中心，其一侧为N极，另一侧为S极。

3.根据权利要求1或2所述的缝纫机用磁电编码器，其特征在于：所述轴套(3)内圈形成切削面(32)，所述轴体(2)外壁形成与该切削面(32)相贴合的水平面(21)。

4.根据权利要求1所述的缝纫机用磁电编码器，其特征在于：所述环形支架(6)的第一端面(61)和第二端面(62)之间形成颈部(66)，其套设有屏蔽环(8)，该屏蔽环(8)的高度与所述限位槽(63)的深度相当。

5.根据权利要求1所述的缝纫机用磁电编码器，其特征在于：所述环形支架(6)的第二端面(62)上设有至少两个定位销(67)，所述PCB板组件(5)上设有供定位销(67)伸入的开孔(51)。

6.根据权利要求1所述的缝纫机用磁电编码器，其特征在于：所述限位槽(63)的数量为六个或三个；所述限位槽(63)的形状与霍尔磁敏塑封部分形状相同，呈梯状六边形；安装于限位槽(63)中的霍尔元件(7)磁敏检测部分与磁环(4)安装在同一个水平面上，并圆周均布。

7.根据权利要求1所述的缝纫机用磁电编码器，其特征在于：PCB板组件(5)的PCB板(52)上带有至少三个非圆周均布的安装孔(53)，PCB板(52)的外圈形成止转定位面(54)。

8.根据权利要求7所述的缝纫机用磁电编码器，其特征在于：所述PCB板(52)上设有输出接插件(55)，该输出接插件(55)上设有Z信号线接口(57)；所述Z信号线接口(57)的信号特征为：旋转磁环(4)，当定位凸台(41)中线的径线与PCB板组件(5)上的第一个霍尔元件(7a)中线的径线垂直时，Z信号线发生信号边沿跳变。

9.根据权利要求8所述的缝纫机用磁电编码器，其特征在于：输出接插件(55)上至少设有正交AB信号线接口(56)和机头停针定位信号线接口(58)；所述机头停针定位信号线接口(58)的信号特征为:旋转磁环(4)，当信号线接口(58)的信号发生边沿跳变时，与Z信号线发生边沿跳变之间，总有固定的正交AB脉冲计数值θ。

10.根据权利要求1或9所述的缝纫机用磁电编码器，其特征在于：所述PCB板(52)上设有MCU(59)，该MCU(59)内置用于存储计数值θ的存储单元。

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