磁编码器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及编码器领域，尤其涉及一种磁编码器。
【背景技术】
[0002]编码器是将旋转角度、位移和速度等直接或间接变量的测量值转换为可通讯、传输和存储的信号形式的设备，根据其刻度方法及信号输出形式，可分为增量式和绝对式。
[0003]磁性编码器因其结构紧凑、高速下稳定、响应快和价格低廉等优点得到日益广泛的应用。此外，磁编码器具有较高的耐环境性，可用于更恶劣的工业环境，如油污、粉尘等强工业污染的环境；磁信号能够在强剩磁的材料上保持较长时间，所以可延长磁编码器磁介质的生命周期。
[0004]磁性编码器通常由磁记录介质和与之处在相对位置的磁传感器以及外围信号处理电路组成，其原理是连接待测单元的磁介质与磁传感器之间有相对运动时，会产生变化的磁场，通过磁传感器的磁阻变化来检测微弱的磁场信号变化，并转换为电信号。磁记录介质是一种涂在非磁性基片外围或平坦表面的永磁体材料，由非磁性的基片和磁性记录介质组成。磁性记录介质可以按照多极方式以指定的磁化间距磁化而成，介质上的磁化轨迹可以是一条或多条。
[0005]磁传感器技术诞生以来，发展演变了四代，分别是:第一代，霍尔效应传感器(HallEffect Sensor);第二代，各向异性磁电阻(Anisotropic Magneto Resistive，AMR)传感器；第三代，巨磁电阻(Giant Magneto Resistance，GMR)传感器；第四代，隧道磁电阻(Tunnel Magneto Resistance，TMR)传感器。
[0006]磁编码器以磁场作为被传感物体的运动和位置信息载体时，磁介质因磁传感器不同而有所差异，具体包括:
[0007]基于霍尔(Hall)元件的磁编码器采用永久磁钢来生成工作磁场，如钕铁硼磁钢，可在磁极表面得到约200?300mT的磁感应强度，磁体旋转时，集成了霍尔传感器的专用集成电路(Applicat1n Specific Integrated Circuit，ASIC)实现角度检测和定位功能，并产生电信号，经转换电路的信号处理后输出得到编码。
[0008]基于AMR传感器的编码器其磁感应介质是刻录成等间距小磁极的磁鼓，磁极被磁化后，旋转时产生周期性分布的空间漏磁场。磁传感器探头通过磁电阻效应将变化着的磁场信号转化为电阻阻值的变化，在外加电势的作用下，变化的电阻值转化成电压的变化，经过后续信号处理电路转换，模拟电压信号转化成计算机可以识别的数字信号，实现磁旋转编码器的编码功能。
[0009]采用GMR或TMR传感器的磁编码器介质多用颗粒涂布方法，将磁粉与非磁性粘合剂等含少量添加剂形成的磁浆，涂布于聚酯薄膜(又称涤纶)基体上制成。非磁性基体为碟状，以塑料、陶瓷、硅和玻璃等为主要原材料，磁介质表面多覆有A1203保护层。GMR或TMR传感器检测其与磁介质相对运动时磁场的变化，根据磁阻效应，转换处理编码后输出。
[0010]现有的磁编码器往往采用磁鼓式磁编码器结构。磁鼓式磁编码器结构如图1所示，其结构是由多极充磁磁鼓101、固定轴102、Hall传感器/AMR传感器104和信号处理电路103构成，磁鼓101通过固定轴102与待测电机壳体相连，当磁鼓101随电机旋转轴同步旋转时，产生周期性变化的磁场作用于Hall传感器/AMR传感器104，经信号处理电路103
编码后输出。
[0011]磁鼓式磁性编码器制作的关键技术是制作多极充磁磁鼓，磁鼓的磁极间距不能过密，磁化后的磁极间距为0.5?1毫米。磁鼓磁体分为塑料磁性体和涂覆磁体，塑料磁体是磁性材料用粘合剂混合注塑成型，而涂覆磁体是对铝等非磁性材料涂覆某种磁性材料而成。为防止电机轴旋转振动引起的磁记录介质与磁传感器接触而损坏磁记录介质和磁传感器，磁传感器和磁记录介质间应有数十微米的间隙。而要使磁鼓磁化后的漏磁信号能透过间隙到达磁传感器，磁鼓上的磁性记录层厚度需达到几十微米以上。
[0012]然而，磁性材料层愈厚，退磁愈严重，使记录密度降低。而且磁层愈厚，愈不容易得到均匀化，容易引起读出过程峰值位移，降低读出信号幅度，引起读出误差，因此要提高精度和分辨率就要减小磁性记录层厚度。
【实用新型内容】
[0013]为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种磁编码器，能够进一步提高精度和分辨率。
[0014]本实用新型的技术方案如下:
[0015]一种磁编码器，包括:
[0016]中心轴；
[0017]记录介质，安装于所述中心轴上且随所述中心轴同步转动，所述记录介质包括在与中心轴垂直的外表面上写有伺服记录式样的磁性涂层，所述伺服记录式样包括至少一条与所述中心轴同心设置的圆形磁轨；所述记录介质为HDD磁盘，所述磁性涂层的厚度小于2微米；
[0018]磁传感器固定件，安装于所述中心轴上且不随所述中心轴转动；
[0019]磁传感器，固定在所述磁传感器固定件上且与所述磁性涂层的伺服记录式样相对。
[0020]作为上述方案的改进，所述磁编码器还包括安装于所述中心轴上的外罩，所述磁传感器固定件与所述外罩的内侧固定连接；所述记录介质和所述磁传感器置于所述磁传感器固定件与所述外罩构成的密封腔内。
[0021]作为上述方案的改进，所述磁传感器固定件可沿中心轴的上下方向移动，以改变所述记录介质和磁感应器之间的距离。
[0022]作为上述方案的改进，所述记录介质和磁感应器之间的距离为50-100微米。
[0023]作为上述方案的改进，所述磁性涂层上的伺服记录式样为采用垂直记录模式记录的伺服记录式样。
[0024]作为上述方案的改进，所述磁性涂层为采用真空溅射制备的磁性薄膜或电镀工业的磁性镀层。
[0025]作为上述方案的改进，所述记录介质包括依次层叠的非磁性基片、底层和所述磁性涂层。
[0026]作为上述方案的改进，所述非磁性基片由铝层和/或镁层构成。
[0027]作为上述方案的改进，每一条所述磁轨的宽度小于2毫米。
[0028]作为上述方案的改进，每一条所述磁轨的每对磁极间距小于400微米。
[0029]作为上述方案的改进，所述磁性涂层上的伺服记录式样通过MDW机的HGA写头写入。
[0030]作为上述方案的改进，所述磁传感器为TMR磁传感器。
[0031]作为上述方案的改进，所述磁编码器还包括设有信号处理电路的电路板，所述电路板通过支撑件固定在所述磁传感器固定件上，所述信号处理电路通过导体连接件连接所述磁传感器。
[0032]作为上述方案的改进，所述磁编码器还包括安装于所述中心轴上的外壳，所述外壳与所述外罩连接，所述电路板置于所述磁传感器固定件与所述外壳构成的密封腔内。
[0033]与现有技术相比，本实用新型公开的磁编码器通过采用安装于所述中心轴上且随所述中心轴同步转动的HDD磁盘作为记录介质，HDD磁盘上设有与中心轴垂直的外表面上写有伺服记录式样的磁性涂层，且所述磁性涂层的厚度小于2微米。由于HDD磁盘矫顽力大(比一般磁鼓的矫顽力大十倍以上)，使用的磁性涂层的厚度可远远小于2微米，以提高记录密度，易于均匀化，不会引起读出过程峰值位移，从而提高精度；而且，磁性涂层厚度小和相应较小的磁性颗粒尺寸能得到很窄的磁极过渡区域，所产生的磁场过渡区域也就尖锐，所以磁性伺服式样的分辨率就高，介质噪声也小。
【附图说明】
[0034]图1是现有技术中一种磁鼓式磁编码器结构示意图。
[0035]图2是本实用新型一种磁编码器的结构示意图。
[0036]图3是图2中磁性涂层写成后的记录介质的结构示意图。
[0037]图4是磁性涂层在记录介质表面上的分布示意图。
[0038]其中:101-多极充磁磁鼓；102-固定轴；103_信号处理电路；104_Hall传感器；11-中心轴；12_外罩；13_记录介质；14_磁传感器；15_磁传感器；16_电路板；17_外壳；120-密封腔；170-密封腔；131-磁性涂层；130-伺服记录式样；1301-磁性轨迹；1311-每对磁极间距；1312_轨迹宽度。
【具体实施方式】
[0039]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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0040]参见图2，本实用新型一种磁编码器，包括中心轴11、记录介质13、磁传感器固定件15和磁传感器14。
[0041]所述中心轴11为中间空心，外侧设有螺纹，可与待测电机轴同心固定。所述记录介质13安装于所述中心轴11上且随所述中心轴11同步转动，其中，所述记录介质13包括在与中心轴11垂直的外表面(两个外表面均可)上写有伺服记录式样的磁性涂层，所述磁性涂层的厚度小于2微米。所述磁传感器固定件15安装于所述中心轴11上且不随所述中心轴11转动。所述磁传感器14固定在所述磁传感器固定件15上且与所述磁性涂层的伺服记录式样相对。
[0042]参考图3，本实施例的记录介质13包括依次层叠的非磁性基片、底层和磁性涂层131。其中，所述非磁性基片由铝层和/或镁层构成。所述磁性涂层131为采用真空溅射制备的磁性薄膜或电镀工业的磁性镀层。
[0043]参考图4，所述记录介质13在磁性涂层131的外表面(可以理解的，上下两个外表面均可)上写有伺服记录式样130，所述伺服记录式样130包括至少一条与所述中心轴同心设置的圆形磁性轨迹1301。所述磁性轨迹1301为一条或多条。优选的，所述磁性涂层131上的伺服记录式样130为采用垂直记录模式记录的伺服记录式样。
[0044]继续参考图4，所述伺服记录式样130的每一条磁性轨迹1301以不同的半径同心分布在所述磁性涂层131的外表面上，每一条所述磁性轨迹1301的宽度1312小于2毫米。另外，每一条所述磁轨的每对磁极间距1311小于400微米。
[0045]在本实