阅读说明：本技术 一种角度检测装置 (Angle detection device ) 是由 张智 袁玉斌 林志鹏 于 2020-07-01 设计创作，主要内容包括：本发明实施例提供一种角度检测装置,包括固定件及转动件；固定件的长度方向与转动件的转动轴向平行,且转动件可相对固定件沿着转动件的周向进行转动；沿固定件的长度方向,固定件朝向转动件的表面上间隔设有X个检测元件,X为大于或等于1的整数；沿转动件的周向方向,转动件上间隔设有2的X次方个磁性件组；各磁性件组中均包括X个磁性件；各磁性件组中的X个磁性件沿转动件的长度间隔设置,且各磁性件分别与不同的检测元件位置对应；不同磁性件组中的各磁性件的极性组合不同。本发明实施例提供的技术方案,检测不同磁性件组中的各磁性件的极性组合,实现转动件转动的预设角度的检测,预设角度可通过改变磁性件组的不同排布方式进行设定。(The embodiment of the invention provides an angle detection device, which comprises a fixed part and a rotating part, wherein the fixed part is fixed on the fixed part; the length direction of the fixed part is parallel to the rotating axial direction of the rotating part, and the rotating part can rotate along the circumferential direction of the rotating part relative to the fixed part; x detection elements are arranged on the surface, facing the rotating part, of the fixed part at intervals along the length direction of the fixed part, wherein X is an integer greater than or equal to 1; along the circumferential direction of the rotating part, X-power magnetic part groups of 2 are arranged on the rotating part at intervals; each magnetic piece group comprises X magnetic pieces; x magnetic pieces in each magnetic piece group are arranged at intervals along the length of the rotating piece, and each magnetic piece corresponds to different detection element positions; the polarity combinations of the magnetic members in different magnetic member groups are different. According to the technical scheme provided by the embodiment of the invention, the detection of the preset angle of the rotation of the rotating member is realized by detecting the polarity combination of each magnetic member in different magnetic member groups, and the preset angle can be set by changing different arrangement modes of the magnetic member groups.)

一种角度检测装置

技术领域

本发明涉及机械检测技术领域，尤其涉及一种角度检测装置。

背景技术

在检测旋转体预设的特定转动角度应用场景中，可以用磁编码器，光电编码器，旋转变压器等传感器实现检测的目的。

但是，目前所使用的上述这些传感器在使用时都会存在局限性，例如，磁编码器一般只能放在旋转体的轴端部测量，在安装位置的选择上存在局限性，适用范围较小。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明实施例，提供一种新的角度检测装置，用另一种新的方式来检测旋转体预设的特定转动角度，以提高适用范围。

在本发明的一个实施例中，提供了一种角度检测装置，包括：固定件及转动件；所述固定件的长度方向与所述转动件的转动轴向平行，且所述转动件可相对所述固定件沿着所述转动件的周向进行转动；

其中，沿所述固定件的长度方向，所述固定件朝向所述转动件的表面上间隔设有X个检测元件，X为大于或等于1的整数；

沿所述转动件的周向方向，所述转动件上间隔设有2的X次方个磁性件组；各所述磁性件组中均包括X个磁性件；各所述磁性件组中的X个所述磁性件沿所述转动件的长度间隔设置，且各所述磁性件分别与不同的所述检测元件位置对应；不同所述磁性件组中的各所述磁性件的极性组合不同。

可选地，沿所述固定件的长度方向，X个所述检测元件间隔在同一条直线上；

沿所述转动件的长度方向，各所述磁性件组中的X个所述磁性件间隔设置在同一条直线上。

可选地，所述固定件上设有电路板，X个所述检测元件均集成于所述电路板上，并通过所述电路板与所述固定件连接。

可选地，所述固定件为筒状结构，X个所述检测元件设置在所述固定件的内表面上；

所述转动件为柱状结构，所述转动件套在所述固定件内，各所述磁性件组设在所述转动件的外表面上。

可选地，所述检测元件凸出于所述固定件的内表面；或者

所述检测元件的感应端的端面与所述固定件的内表面平齐。

可选地，所述磁性件凸出于所述转动件的外表面；或者

所述磁性件的磁极的端面与所述转动件的外表面平齐。

可选地，所述固定件为柱状结构，X个所述检测元件设置在所述固定件的外表面上；

所述转动件为筒状结构，所述转动件套在所述固定件外，各所述磁性件组设在所述转动件的内表面上。

可选地，沿所述转动件的周向方向，2的X次方个所述磁性件组均匀分布在所述转动件上。

可选地，2的X次方个所述磁性件组中的一个所述磁性件组为基准组；

以所述基准组为初始位置，沿着所述转动件的周向方向一周，相邻的两个所述磁性件组之间的旋转角度逐渐变大或变小。

可选地，相邻的两个所述磁性件组之间的旋转角度变大或变小的幅度逐渐变大。

另外，可选地，所述检测元件包括霍尔元件。

本发明实施例提供的技术方案中，固定件相对于转动件位置固定，检测元件设置在固定件朝向转动件的表面，避免增加固定件及转动件的长度，即可有效控制角度检测装置的整体长度，减小安装空间的局限性，使得角度检测装置能够适用于更多的安装位置。另外，通过检测不同磁性件组中的各磁性件的极性组合，可实现转动件转动的预设角度的检测，预设角度可根据不同需求，通过改变磁性件组的不同排布方式进行设定，适用范围广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种角度检测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种角度检测装置的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件或名称，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

图1为本发明实施例提供的一种角度检测装置的结构示意图，参见图1所示。

在本发明的一个实施例中，提供了一种角度检测装置，包括：固定件10及转动件20。固定件10的长度方向与转动件20的转动轴向平行，且转动件20可相对固定件10沿着转动件20的周向进行转动。

其中，沿固定件10的长度方向，固定件10朝向转动件20的表面上间隔设有X个检测元件11，X为大于或等于1的整数。

沿转动件20的周向方向，转动件20上间隔设有2的X次方个磁性件组21；各磁性件组21中均包括X个磁性件22；各磁性件组21中的X个磁性件22沿转动件20的长度间隔设置，且各磁性件22分别与不同的检测元件11位置对应；不同磁性件组21中的各磁性件22的极性组合不同。

举例来说，检测元件11可通过检测各磁性件组21中各磁性件22的极性组合而确定转动件20的转动的预设角度。预设角度的个数可根据磁性件组21的个数确定，如磁性件组21为2的X次方个，那么预设角度的个数为2的X次方个。

以X为3为例，磁性件组21的个数为2的3次方个，即2³＝8个，8个磁性件组21沿转动件20的周向分布，即将转动件20周向分成八个角度，若8个磁性件组21为均匀分布的话，那么就是将转动件20周向分成八个角度，每个角度为360°/8＝45°。每个磁性件组21内包括X个磁性件22，即每个磁性件组21内包括3个磁性件22，8个磁性件组21共需要24个磁性件22组成。

不同的磁性件组21中的3个磁性件22的极性组合不同，以便区分不同的磁性件组21，如可以设置检测元件11识别磁铁件的极性N为1，极性S为0，3个检测元件11检测到不同的磁性件组21内的3个磁性件22的磁性组合方式可为000，001，011，010，110，111，101，100，每一个的极性组合方式代表一个角度位置信号，即每一个信号都代表一个角度位置，如，设置000为0°，那么001就是45°，011为90°，以此类推100就是315度。所设角度值全部由各磁性件组21中各磁性件22的所在的实际位置来决定。

在转动件20相对固定件10转动时，转动不同角度时，各磁性件组21分别会与检测元件11位置相对，不同的磁性件组21与检测元件11位置相对时，检测元件11根据不同磁性件组21中的各磁性件22的极性组合不同，可检测出其所表示的角度位置，即可检测出转动件20转的角度位置。如，3个检测元件11检测到的角度位置信号为000，则表示转动件20相对固定件10转动0°，当3个检测元件11检测到的角度位置信号为001，则表示转动件20相对固定件10转动45°，以此类推。

需要说明的是，各磁性件组21中的磁性件22的极性组合，可根据不同的需求表示不同的角度位置，如，磁性组合方式可为000，001，011，010，110，111，101，100，也可为其他顺序，序列可以为其他顺序，只是相邻排的磁性件22的极性只能变化一个，否则其中一个磁性件22若先被检测到，可能会造成检测数据不准，或出现相同角度的误判，影响检测结果。

在本发明实施例中，X个检测元件11可呈直线排列，沿固定件10的长度方向，X个检测元件11间隔在同一条直线上，即沿固定件10的长度方向，固定件10朝向转动件20的表面上间隔设有位于同一条直线上的X个检测元件11。相应地，沿转动件20的长度方向，各磁性件组21中的X个磁性件22间隔设置在同一条直线上，以便X各检测元件11与同一磁性件组21中的X个磁性件22相互位置对应。或者，X个检测元件11也可不位于同一条直线上，呈其他形式排列，如可呈曲线排列，相应地，各磁性件组21中的X个磁性件22也呈曲线排列，以便X各检测元件11与同一磁性件组21中的X个磁性件22相互位置对应。

本发明实施例提供的技术方案中，固定件10相对于转动件20位置固定，检测元件11设置在固定件10朝向转动件20的表面，避免增加固定件10及转动件20的长度，即可有效控制角度检测装置的整体长度，较小安装空间的局限性，使得角度检测装置能够适用于更多的安装位置。另外，通过检测不同磁性件组21中的各磁性件22的极性组合，可实现转动件20转动的预设角度的检测，预设角度可根据不同需求，通过改变磁性件组21的不同排布方式进行设定，适用范围广。

进一步地，继续参见图1，本发明的一种可实现的实施例中，固定件10上设有电路板12，X个检测元件11均集成于电路板12上，并通过电路板12与固定件10连接。电路板12包括但不限于为PCB板(Printed Circuit Board，印制电路板12)，通过电路板12可将X个检测元件11集成为一体，方便X个检测元件11的安装，通过电路板12也可保证X个检测元件11位于同一水平面上，保证检测的一致性及准确性。同时，X个检测元件11可通过电路板12实现信号传输，减少信号的噪声及信号衰减，确保信号传输的准确性。

进一步地，为实现对信号的处理，本发明实施例中，电路板12上还设有处理单元，处理单元分别与X个检测元件11分别通讯连接。处理单元包括但不限于为单片机，处理单元可分别接收X个检测元件11发来的检测信号，则根据检测判断出当前磁性件组21中各磁性件22的极性组合，从而判断出当前磁性件组21所表示的角度，即检测出转动件20相对于固定件10转动的角度。

在本发明实施例中，固定件10与转动件20的实现方式包括多种，可根据不同的需求进行设置，以满足不同的应用场景。参见图1，一种可实现的方式是，固定件10为筒状结构(图1中所示的固定件10仅为局部)，X个检测元件11设置在固定件10的内表面上。转动件20为柱状结构，转动件20套在固定件10内，各磁性件组21设在转动件20的外表面上。转动件20套接在固定件10内，固定件10相对于转动件20位置固定。检测元件11设置在固定件10的内表面上，即设置在筒状结构的内侧面。磁性件组21设在转动件20的外表面上，即设置在柱状结构的外侧面。区别于将检测传感器设置在旋转体端面的方案，检测元件11及磁性件22无需占用固定件10及转动件20的端面空间，可避免增加固定件10及转动件20的长度，即可有效控制角度检测装置的整体长度，减小安装空间的局限性，使得角度检测装置能够适用于更多的安装位置。

进一步地，检测元件11相对于固定件10的设置方式也包括多种，一种可实现的方式是，检测元件11凸出于固定件10的内表面，这样的设置方式可使得检测元件11更加靠近磁性件22，使得检测更加灵敏，更加精确。另一种可实现的方式是，检测元件11的感应端的端面与固定件10的内表面平齐。固定件10的内表面上设置安装槽，检测元件11设置在安装槽内，检测元件11不凸出于固定件10的内表面，这样检测元件11不会额外增加安装空间，不会增加固定件10的厚度，使得固定件10的整体所占空间较小，进而使得角度检测装置体积较小。当然，根据不同的需求，检测元件11也可低于固定件10的内表面。

进一步地，磁性件22相对于转动件20的设置方式也包括多种，一种可实现的方式是，磁性件22凸出于转动件20的外表面，可使得磁性件22更加靠近检测元件11，使得检测更加灵敏，更加精确。另一种可实现的方式是，磁性件22的磁极的端面与转动件20的外表面平齐。转动件20的外表面上设置固定槽，磁性件22设置在固定槽内，磁性件22不凸出于转动件20的表面，这样磁性件22不会额外增加安装空间，不会增加转动件20的厚度，使得转动件20较细，整体所占空间较小，进而使得角度检测装置体积较小。当然，根据不同的需求，磁性件22也可低于转动件20的外表面。

需要说明的是，上述检测元件11相对于固定件10之间的设置方式，磁性件22相对于转动件20的设置方式，两者的设置方式可相互独立实现，也可相互组合实现，例如，检测元件11凸出于固定件10的内表面设置时，磁性件22可凸出于转动件20的外表面设置，也可磁性件22与转动件20的外表面平齐设置。检测元件11与固定件10的内表面平齐设置时，磁性件22可凸出于转动件20的外表面设置，也可磁性件22与转动件20的外表面平齐设置。再或者，检测元件11可部分凸出于固定件10的内表面，磁性件22可部分凸出于转动件20的外表面，设置方式可根据不同的检测需求进行相应地设置，本发明实施例中不做具体限定，不再一一详述。

进一步地，为实现转动件20的多种安装方式，本发明实施例中，固定件10为筒状结构时，转动件20可为实心结构，即实心柱结构，或者为空心结构，即转动件20为空心柱结构，也可称为筒状结构。转动件20为筒状结构时，可通过筒状结构的内腔套接在外部设备上。

本发明实施例中，除上述固定件10为筒状结构，转动件20为柱状结构的实现方式外，还包括另一种可实现的方式，参见图2，固定件10为柱状结构，X个检测元件11设置在固定件10的外表面上。转动件20为筒状结构，转动件20套在固定件10外，各磁性件组21设在转动件20的内表面上。转动件20套接在固定件10外部，固定件10相对于转动件20位置固定。检测元件11设置在固定件10的外表面上，即设置在柱状结构的外侧面。磁性件组21设在转动件20的内表面上，即设置在筒状结构的内侧面。检测元件11及磁性件22无需占用固定件10及转动件20的端面空间，可避免增加固定件10及转动件20的长度，即可有效控制角度检测装置的整体长度，减小安装空间的局限性，使得角度检测装置能够适用于更多的安装位置。

相应地，检测元件11相对于固定件10的设置方式也包括检测元件11凸出于固定件10的外表面，或者，检测元件11的感应端的端面与固定件10的外表面平齐。当然，根据不同的需求，检测元件11也可低于固定件10的外表面。磁性件22相对于转动件20的设置方式包括磁性件22凸出于转动件20的内表面，或者，磁性件22的磁极的端面与转动件20的内表面平齐。当然，根据不同的需求，磁性件22也可低于转动件20的内表面。

进一步地，为实现固定件10的多种安装方式，本发明实施例中，转动件20为筒状结构时，固定件10可为实心结构，即实心柱结构，或者为空心结构，即固定件10为空心柱结构，也可称为筒状结构。固定件10为筒状结构时，可通过筒状结构的内腔套接在外部设备上。

在本发明实施例中，各磁性件组21沿转动件20的周向分布时，可均匀分布，即将转动件20沿周向均匀分成2的X次方个角度。也可不均匀分布，将转动件20沿周向按递增或递减的形式分成2的X次方个角度。所设角度全部由各磁性件组21所在的实际位置来决定。

一种可实现的方式是，沿转动件20的周向方向，2的X次方个磁性件组21均匀分布在转动件20上。以X为3为例，磁性件组21的个数为2的3次方个，即2³＝8个，8个磁性件组21沿转动件20的周向分布，即将转动件20分成八个角度，每个角度为360°/8＝45°。每个磁性件组21内包括X个磁性件22，即每个磁性件组21内包括3个磁性件22，8个磁性件组21共需要24个磁性件组21成。

各磁性件组21内的3个磁性件22的极性组合不同，以便区分不同的磁性件组21，不同的磁性件组21表示不同的角度。如下表1：

需要说明的是，表1所示角度的划分及磁性件22的极性排列顺序仅为示意性的，并不作为本发明实施例的不当限定，磁性件22的极性排列顺序也可为其他顺序，此处不做详述。

在转动件20相对固定件10转动时，各磁性件组21均会与检测元件11位置相对，不同的磁性件组21与检测元件11位置相对时，检测元件11根据不同磁性件组21中的各磁性件22的极性组合不同，可检测出其所表示的角度位置，即可检测出转动件20转的角度位置。如，3个检测元件11检测到的角度位置信号为000，则表示转动件20相对固定件10转动0°，当3个检测元件11检测到的角度位置信号为001，则表示转动件20相对固定件10转动45°，以此类推。

另一种磁性件组21的排布方式是，2的X次方个磁性件组21中的一个磁性件组21为基准组。以基准组为初始位置，沿着转动件20的周向方向一周，相邻的两个磁性件组21之间的旋转角度逐渐变大或变小。

仍以X为3为例，磁性件组21的个数为2的3次方个，即2³＝8个，8个磁性件组21沿转动件20的周向分布，即将转动件20分成八个角度，每个角度逐渐递增或递减。以磁性件22的极性为000组合的磁性件组21为基准组，且各角度递增为例，各磁性件组21内的3个磁性件22的极性组合不同，以便区分不同的磁性件组21，不同的磁性件组21表示不同的角度。如下表2：

需要说明的是，表2所示角度的划分及磁性件22的极性排列顺序仅为示意性的，并不作为本发明实施例的不当限定，磁性件22的极性排列顺序也可为其他顺序，此处不做详述。

3个检测元件11检测到的角度位置信号为000，则表示转动件20相对固定件10转动0°，当3个检测元件11检测到的角度位置信号为001，则表示转动件20相对固定件10转动10°，以此类推。

各磁性件组21之间的角度递增或递减可根据不同的需求进行任意度数的递增或递减，也可按照一定规律进行递增或递减，如相邻的两个磁性件组21之间的旋转角度变大或变小的幅度逐渐变大。以递增为例，如下表3：

表3中，从基准组开始，相邻的两个磁性件组21之间的旋转角度变大的幅度分别是10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°，可使角度更加容易进行检测。

需要说明的是，表3所示角度的划分及磁性件22的极性排列顺序仅为示意性的，并不作为本发明实施例的不当限定，磁性件22的极性排列顺序也可为其他顺序，此处不做详述。

在本发明实施例中，检测元件11的实现方式包括多种，检测元件11的一种可实现方式是，检测元件11包括但不限于为霍尔元件。检测元件11为霍尔元件。磁性件22包括但不限于为磁铁、磁钢等永磁体。霍尔元件具有结构牢固，体积小，重量轻，安装方便，功耗小，耐震动等优点，霍尔元件与磁铁进行配合检测，灵敏度高，可使得检测转动件20的转动角度时更加准确。

需要说明的是，本发明实施例提供的角度检测装置，可应用在力矩传感器上，还可应用在电机等其他需要角度位置检测的设备上。

综上所述，本发明实施例提供的技术方案，固定件相对于转动件位置固定，检测元件设置在固定件朝向转动件的表面，避免增加固定件及转动件的长度，即可有效控制角度检测装置的整体长度，较小安装空间的局限性，使得角度检测装置能够适用于更多的安装位置。另外，通过检测不同磁性件组中的各磁性件的极性组合，可实现转动件转动的预设角度的检测，预设角度可根据不同需求，通过改变磁性件组的不同排布方式进行设定，适用范围广。

需要说明的是，虽然结合附图对本发明的具体实施例进行了详细地描述，但不应理解为对本发明的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属于本发明的保护范围。

本发明实施例的示例旨在简明地说明本发明实施例的技术特点，使得本领域技术人员能够直观了解本发明实施例的技术特点，并不作为本发明实施例的不当限定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。