阅读说明：本技术 编码器及其适用的马达 (Encoder and motor suitable for same ) 是由 王宏洲 蔡明典 于 2018-08-27 设计创作，主要内容包括：本公开涉及编码器及其适用的马达。该编码器包括承载盘、码盘、旋转轴、轴承、托架、壳体及感测组件。码盘设置于承载盘,旋转轴具有第一承靠部及第二承靠部,第一承靠部部分地穿设于承载盘。轴承具有轴承内环面及轴承外环面,轴承内环面与第二承靠部相连接。托架具有轴承承靠部及托架弧面特征部,轴承承靠部与轴承外环面相连接。壳体具有壳体弧面特征部与托架弧面特征部相连接。(The present disclosure relates to an encoder and a motor suitable for use therewith. The encoder comprises a bearing disc, a coded disc, a rotating shaft, a bearing, a bracket, a shell and a sensing assembly. The coded disc is arranged on the bearing disc, the rotating shaft is provided with a first bearing part and a second bearing part, and the first bearing part is partially arranged on the bearing disc in a penetrating mode. The bearing is provided with a bearing inner ring surface and a bearing outer ring surface, and the bearing inner ring surface is connected with the second bearing part. The bracket is provided with a bearing leaning part and a bracket cambered surface characteristic part, and the bearing leaning part is connected with the outer ring surface of the bearing. The housing has a housing arc feature connected to a bracket arc feature.)

编码器及其适用的马达

技术领域

本发明涉及一种编码器及其适用的马达，特别涉及一种通过壳体弧面特征部与托架弧面特征部相连接，使壳体与托架相组配的编码器及其适用的马达。

背景技术

随着科技的进步，编码器技术广泛应用于电机转速量测与位置检测等精密仪器控制领域，其中包括绝对型编码器或增量型编码器，可用在马达的旋转数、旋转方向及转动位置的检测等。

一般而言，编码器的主要架构包括信号读取单元、码盘单元、旋转轴与壳体，其中信号读取单元对应于码盘单元设置，以获得相关的位置信号，而信号读取单元、码盘单元、旋转轴与壳体之间通过多个固定夹具、锁固元件及支撑部件相互连接以进行组装。

然而，由于现有的编码器中包含的元件数量众多，元件的组成亦较为复杂，使得组装步骤十分繁复。并且，编码器容易因当中任一元件的偏差而无法达到精确的组装，进而造成获得的信号不稳定。

故此，如何发展一种有别于以往的编码器及其适用的马达，以改善现有技术中的问题与缺点，可快速、简便且容易地进行组装，且可达到精确的组装位置关系，进而获得良好的信号品质，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编码器及其适用的马达，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编码器及其适用的马达，通过托架的托架弧面特征部与壳体的壳体弧面特征部相组配，可快速、简便且容易地进行组装，且可达到精确的组装位置关系。

本公开的另一目的为提供一种编码器及其适用的马达，通过托架弧面特征部、轴承承靠部、壳体弧面特征部、承载盘弧面特征部以及旋转轴间的组配，可使光学感测组件与光学码盘之间具有相对精确的组装位置关系，进而获得良好的信号品质。

本公开的另一目的为提供一种编码器及其适用的马达，由于托架具有的托架弧面特征部与轴承承靠部为同一工件的加工，故具有本质上相同的旋转中心轴，可进一步获得良好且稳定的信号输出。

本公开的另一目的为提供一种编码器及其适用的马达，通过磁石与磁感测组件以及光学码盘与光学感测组件之间位置精确的组装，可获得稳定的绝对位置信号及增量位置信号，进而实现高精细的绝对位置感测并获得高精细的绝对位置信息。

为达上述目的，本公开的一优选实施方式为提供一种编码器，包括：一承载盘；一光学码盘，设置于承载盘；一旋转轴，具有一第一承靠部及一第二承靠部，第一承靠部部分地穿设于承载盘；一第一轴承，具有一第一轴承内环面以及一第一轴承外环面，第一轴承内环面与第二承靠部相连接；一托架，具有一轴承承靠部及一托架弧面特征部，其中轴承承靠部与第一轴承外环面相连接；一壳体，具有一壳体弧面特征部，壳体通过壳体弧面特征部与托架弧面特征部相连接并与托架相组配；一电路板，设置于壳体且相对于光学码盘；以及一光学感测组件，设置于电路板且对应于光学码盘，以对光学码盘进行光学感测；其中，承载盘、旋转轴、第一轴承及托架以一旋转中心轴为轴心共轴设置。

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：一编码器，包括：一承载盘；一码盘，设置于承载盘；一旋转轴，具有一第一承靠部及一第二承靠部，第一承靠部部分地穿设于承载盘；一轴承，具有一轴承内环面以及一轴承外环面，轴承内环面与第二承靠部相连接；一第一托架，具有一轴承承靠部及一托架弧面特征部，其中轴承承靠部与第一轴承外环面相连接；一壳体，具有一壳体弧面特征部，壳体通过壳体弧面特征部与托架弧面特征部相连接并与第一托架相组配；一电路板，设置于壳体且相对于码盘；以及一感测组件，设置于电路板且对应于码盘，以对码盘进行感测；一马达轴承，具有一马达轴承内环面以及一马达轴承外环面，马达轴承内环面与旋转轴相连接；一第二托架，与马达轴承外环面相连接；一框体，连接第一托架及第二托架；一转子部，设置于框体，且套设于旋转轴；以及一定子部，设置于框体且相对应于转子部；其中，承载盘、旋转轴、轴承、第一托架、马达轴承及第二托架以一旋转中心轴为轴心共轴设置。

附图说明

图1是显示本公开优选实施例的编码器的剖面结构示意图。

图2是显示本公开优选实施例的编码器的剖面分解结构示意图。

图3是显示本公开另一优选实施例的编码器的部分结构示意图。

图4是显示本公开优选实施例的编码器的旋转轴与托架的结构示意图。

图5是显示本公开另一优选实施例的编码器的剖面结构示意图。

图6是显示本公开优选实施例的编码器适用的马达的剖面结构示意图。

附图标记说明：

1：编码器

10：承载盘

101：承载盘弧面特征部

11：光学码盘

12：旋转轴

121：第一承靠部

122：第二承靠部

13：第一轴承

131：第一轴承内环面

132：第一轴承外环面

14：托架

141：轴承承靠部

142：托架弧面特征部

15：壳体

151：壳体弧面特征部

16：电路板

17：光学感测组件

170：基材

171：发光元件

172：收光元件

18：磁石

19：磁感测组件

2：第一锁固件

3：第二锁固件

4：第二轴承

41：第二轴承内环面

42：第二轴承外环面

5：马达

6：马达轴承

61：马达轴承内环面

62：马达轴承外环面

7：第二托架

8：框体

80：转子部

81：定子部

A：旋转中心轴

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是当作说明之用，而非架构于限制本公开。

请参阅图1、图2、图3及图4，其中图1是显示本公开优选实施例的编码器的剖面结构示意图，图2是显示本公开优选实施例的编码器的剖面分解结构示意图，图3是显示本公开另一优选实施例的编码器的部分结构示意图，以及图4是显示本公开优选实施例的编码器的旋转轴与托架的结构示意图。如图1、图2、图3及图4所示，本公开优选实施例的编码器1包括承载盘10、光学码盘11、旋转轴12、第一轴承13、托架14、壳体15、电路板16及光学感测组件17。

光学码盘11设置于承载盘10上，旋转轴12具有第一承靠部121及第二承靠部122，第一承靠部121部分地穿设于承载盘10且与承载盘10相连接。第一轴承13具有第一轴承内环面131以及第一轴承外环面132，第一轴承内环面131与旋转轴12的第二承靠部122相连接。托架14具有轴承承靠部141及托架弧面特征部142，其中轴承承靠部141与第一轴承外环面132相连接。壳体15具有壳体弧面特征部151，且壳体15通过壳体弧面特征部151与托架弧面特征部142相连接并与托架14相组配。电路板16设置于壳体15内且相对于光学码盘11配置。光学感测组件17设置于电路板16且对应于光学码盘11的一侧，以于光学码盘11相对于壳体15运动时对光学码盘11进行光学感测。其中，承载盘10、旋转轴12、第一轴承13及托架14以一旋转中心轴A为轴心共轴(co-axial)设置。

于一些实施例中，承载盘10具有承载盘弧面特征部101，且承载盘10通过承载盘弧面特征部101与第一承靠部121相连接并与旋转轴12相组配。于一些实施例中，托架弧面特征部142为自托架14延伸而出的延伸部，壳体弧面特征部151为自壳体15延伸而出的延伸部，承载盘弧面特征部101为自承载盘10延伸而出自延伸部，该些延伸部为，例如但不限于，弧形延伸部或环形延伸部，借此以通过彼此紧配或卡合的方式相互组接。

于一些实施例中，如图1所示，托架弧面特征部142位于壳体弧面特征部151的内缘，而壳体15通过该壳体弧面特征部151自外侧与托架弧面特征部142相连接并与第一托架14相组配。于一些实施例中，如图3所示，托架弧面特征部142位于壳体弧面特征部151的外缘，而壳体15通过该壳体弧面特征部151自内缘与托架弧面特征部142相连接并与第一托架14相组配，然并不以此为限。于一些实施例中，托架弧面特征部142为完整的圆环型弧面，可轻易且快速地对位并进行组装。于一些实施例中，如图4所示，托架弧面特征部142为多个弧面片段，该些片段不相连接，然并不以此为限。

换言之，本公开的编码器通过托架的托架弧面特征部与壳体的壳体弧面特征部相组配，可快速、简便且容易地进行组装，且可达到精确的组装位置关系完成定位及限位。并且，通过托架弧面特征部、轴承承靠部、壳体弧面特征部、承载盘弧面特征部以及旋转轴间的组配，可使光学感测组件与光学码盘之间具有相对精确的组装位置关系，进而获得良好的信号品质。同时，由于托架具有的托架弧面特征部与轴承承靠部为同一工件的加工，故具有本质上相同的旋转中心轴，可进一步获得良好且稳定的信号输出。基于上述组配，整体结构亦可进一步强化。

于一些实施例中，编码器1还包括磁石18及磁感测组件19，磁石18设置于承载盘10上，且光学码盘11环绕于磁石18配置，磁感测组件19设置于电路板16且对应于磁石18配置，以于磁石18相对于壳体15运动时对磁石18进行磁性感测。

于一些实施例中，磁感测组件19的中心位于旋转中心轴A上(on-axis)，当磁石18以旋转中心轴A为轴心并旋转一圈时，于磁感测组件19的位置会有旋转一圈产生一个周期的磁气特性变化，例如但不限于，磁通密度的强弱变化，而磁感测组件19检测此磁气特性变化并将之转换为电气信号，产生或定义旋转一圈一个完整周期的绝对位置信号，以提供予信号处理单元(图未示出)进行进一步信号处理与整合，以获取高精度的位置信息。

于一些实施例中，磁感测组件19的中心偏离旋转中心轴A设置(off-axis)，以检测磁气特性变化并产生或定义旋转一圈一个完整周期的绝对位置信号。于一些实施例中，磁石18可为环形磁石，当搭配磁感测组件19离轴设置时，是可实现中空环形的编码器架构，但并不以此为限。于一些实施例中，磁石18可为中空环形磁石、圆板形磁石、方板形磁石或任何可产生旋转一圈一个磁特性周期变化的磁石，然亦不以此为限。于一些实施例中，磁感测组件19包括磁阻元件(图未示出)，磁阻元件可为例如但不限于霍尔效应(Hall effect)元件、各向异性磁阻(anisotropic magnetoresistance,AMR)元件、巨磁阻(giantmagnetoresistance,GMR)元件、穿隧磁阻(tunneling magnetoresistance,TMR)元件或采用以上元件的整合电路元件。

于一些实施例中，光学码盘11可为玻璃材质、金属材质、塑胶材质或任何可加工产生光学低反射系数与高反射系数交错排列图纹周期的材质，然并不以此为限。于一些实施例中，光学码盘11具有至少一个增量图纹轨道，增量图纹轨道具有沿光学码盘11的圆周方向排列的多个由光学低反射系数与高反射系数特***错排列的增量图纹，且光学感测组件17对应于光学码盘11的一侧的增量图纹轨道配置，以进行光学感测并获得增量位置信号。

于一些实施例中，光学感测组件17可包括基材170、至少一个发光元件171及至少一个收光元件172，基材170设置于电路板16上，收光元件172设置于基材170上，且发光元件171设置于收光元件172上，其中发光元件171可为，例如但不限于，发光二极管(LED)、垂直共振腔面射形激光(vertical-cavity surface-emitting laser,VCSEL)或激光二极管(LD)，发光元件171的数目可为，例如但不限于，一个且具有至少一个发光区域。

发光元件171发射出光线至光学码盘11的增量图纹轨道，光线受对应的增量图纹轨道所反射，因应个别增量图纹反射系数差异而有不同程度反射效果，且在收光元件172的平面上形成光能量的强弱分布，而收光元件172检测此光能量强弱分布的变化，并将之转换或定义为电气信号，产生光学码盘11旋转一圈具有多个周期的增量位置信号，以提供予信号处理单元进行信号处理与整合。

易言之，本公开的编码器通过磁石与磁感测组件以及光学码盘与光学感测组件之间位置精确的组装，可获得稳定的绝对位置信号及增量位置信号，进而实现高精细的绝对位置感测并获得高精细的绝对位置信息。

于一些实施例中，编码器1还包括第一锁固件2，第一锁固件2穿设于承载盘10及旋转轴12，从而使承载盘10固定于旋转轴12。于一些实施例中，编码器1还包括至少一个第二锁固件3，例如但不限于，包括三个第二锁固件3，该些第二锁固件3穿设于电路板16、壳体15及托架14，从而使电路板16及壳体15固定于托架14。其中，第一锁固件2及第二锁固件3可为，例如但不限于，锁固螺丝或其他固定元件。

请参阅图1、图2及图5，其中图5是显示本公开另一优选实施例的编码器的剖面结构示意图。如图1、图2及图5所示，于一些实施例中，编码器1还包括第二轴承4，第二轴承4具有第二轴承内环面41以及第二轴承外环面42，第二轴承内环面41与旋转轴12的第二承靠部122相连接，且第二轴承外环面42与托架14的轴承承靠部141相连接，借此以构成模块式的编码器架构。

请参阅图1、图2及图6，其中图6是显示本公开优选实施例的编码器适用的马达的剖面结构示意图。如图1、图2及图6所示，本公开优选实施例的马达5包括编码器1、马达轴承6、第二托架7、框体8、转子部80及定子部81。编码器1包括承载盘10、光学码盘11、旋转轴12、第一轴承13、托架14、壳体15、电路板16及光学感测组件17，关于编码器1的细部结构于前已进行详细说明，故于此不再赘述。其中，转子部80包括磁石组合，且定子部81包括线圈组合。

马达轴承6具有马达轴承内环面61以及马达轴承外环面62，马达轴承内环面61与旋转轴12相连接，而第二托架7与马达轴承外环面62相连接。框体8连接第一托架14及第二托架7，转子部80设置于框体8内，且转子部80套设于旋转轴12上，定子部81设置于框体8内且相对应于转子部80。其中，承载盘10、旋转轴12、第一轴承13、第一托架14、马达轴承6及第二托架7以旋转中心轴A为轴心共轴设置。因此，以形成具高精度位置感知器的马达，例如但不限于伺服马达。

综上所述，本公开提供一种编码器及其适用的马达，通过托架的托架弧面特征部与壳体的壳体弧面特征部相组配，可快速、简便且容易地进行组装，且可达到精确的组装位置关系。并且，通过托架弧面特征部、轴承承靠部、壳体弧面特征部、承载盘弧面特征部以及旋转轴间的组配，可使光学感测组件与光学码盘之间具有相对精确的组装位置关系，进而获得良好的信号品质。且由于托架具有的托架弧面特征部与轴承承靠部为同一工件的加工，故具有本质上相同的旋转中心轴，可进一步获得良好且稳定的信号输出。同时，通过磁石与磁感测组件以及光学码盘与光学感测组件之间位置精确的组装，可获得稳定的绝对位置信号及增量位置信号，进而实现高精细的绝对位置感测并获得高精细的绝对位置信息。

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，这些修改也都不能脱离本公开权利要求所要求保护的范围。