用新型中，所述磁性涂层130的厚度小于2微米。由于使用的磁性涂层130的厚度小，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。另外，薄的磁层厚度和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。同时，介质上磁层厚度薄，磁化完成的平坦度相对就高，表面粗糙度也小，故而磁场起伏变化小。
[0046]在本实用新型中，所述记录介质13为HDD(Hard Disk Drive，硬盘驱动器)磁盘。并使用HDD磁盘的写头来写入所述伺服记录式样130。例如，可使用多碟写入机(Mult1-Disk Writer, MDW)在HDD磁盘上写高分辨率的磁性伺服信号，MDW机上的磁头折片组合(Head Gimbals Assemblies, HGA)读/写头专为写HDD磁盘设计，有较强的写强剩磁的高强制性介质的能力。磁记录介质与写头之间的间隙称为飞行高度，小于100纳米的超低飞行高度可提供较强的写头磁场，使得磁性记录材料可完全达到饱和磁化，得到的磁场均匀度高。HGA写头间歇很窄，磁记录密度高，使记录介质上得到的伺服式样的磁性涂层的精度和分辨率高。MDW机通过程序和伺服式样发生板能够在整圈磁性介质上准备特定期望的时钟脉冲宽度和准确的时钟数目，而式样发生板上的锁相环(Phase Lock Loop, PLL)系统能提供非常精确的带时钟抖动和关闭保持的纳秒级时钟脉冲。
[0047]用写HDD磁盘的HGA写头来写伺服式样的磁性涂层，写头的飞行高度小于100纳米；写头的间隙窄，磁极信号间距能够写成很小的间距(数十微米)，所写磁伺服式样可高达每圈4096个脉冲，即14位，大大提高了磁性编码器的分辨率。磁性涂层的磁伺服式样能在不同的半径产生，可用于产生绝对编码器信号。
[0048]使用MDW机写的HDD磁盘作为本实用新型的记录介质，可以单次写一片或多片HDD磁盘。由于HDD磁盘所产生的信号周期短于MDW机，故本实用新型能在2小时或更短的时间内准备一个或多个HDD磁盘，以用作记录介质。同时，记录介质上的伺服式样磁性涂层的由MDW机上HGA头在100纳米的超低飞行高度所写而成，磁极间隙小，记录介质上的记录密度高，可以达到每英寸600000条轨迹。
[0049]在使用MDW机完成写一个或多个HDD磁盘之后，可以用HGA的读头会来检验记录介质上磁性伺服编码器信号的均匀度和连续性。
[0050]在本实用新型的另一优选的实施例中，所述磁传感器14优选为TMR传感器。TMR传感器的感应磁介质多采用基片表面涂覆磁性材料而成，在磁层的上一般有保护层和硬夹层。为了使TMR传感器能实现高精度的强信号读出，记录介质和磁传感器之间的间隙为50-100微米之间。
[0051]在本实施例中，所述磁编码器还包括安装于所述中心轴11上的外罩12，所述磁传感器固定件15与所述外罩12的内侧固定连接，从而与所述外罩12构成一个密封腔120，所述记录介质13和所述磁传感器14置于所述密封腔120内。可见，本实施例的磁传感器固定件15还作为密封隔层使用，与所述外罩12同时起到保护记录介质13和所述磁传感器14的作用，能够隔离记录介质13和外界工作环境，防止尘粒对记录介质13污染，同时磁传感器固定件15为磁传感器14的安装提供固定支撑。
[0052]在本实施例中，所述磁编码器还包括设有信号处理电路的电路板16，所述电路板16通过支撑件18固定在所述磁传感器固定件15上，所述信号处理电路通过导体连接件(图未示)连接所述磁传感器14，用于对所述磁传感器14产生的信号进行处理。
[0053]在本实施例中，所述磁编码器还包括安装于所述中心轴11上的外壳17，所述外壳17与所述外罩12连接，所述磁传感器固定件15与所述外壳17构成另一个密封腔170。所述电路板16置于所述密封腔170内。可见，本实施例的外壳17配合磁传感器固定件15能防止外界环境杂质对电路板16中的信号处理电路的干扰。
[0054]可以理解的，本实施例的磁编码器不一定包括所述设有信号处理电路的电路板16，所述磁传感器14生成的信号通过导体发送出去，可通过独立于所述磁编码器的独立信号处理装置来接收并处理所述磁传感器14发送的信号。
[0055]在本实用新型的另一实施例中，所述磁传感器固定件15可沿中心轴11的上下方向进行调节，以改变所述记录介质13的磁性涂层131和磁感应器14之间的间隙大小，以稳定输出信号的幅度。优选的，所述磁性涂层131和磁感应器14之间的间隙为50-100微米。
[0056]下面，结合图2，详细描述本实用新型的磁编码器的工作过程:当写有伺服记录式样的磁性涂层131的记录介质13与中心轴11 一起旋转时，产生周期性分布的空间漏磁场，与所述磁性涂层131上的伺服记录式样相对的磁传感器14用于检测微弱的磁场变化，将检测到的磁场的伺服式样的变化数据转换为电阻变化值，并生成电信号输出；磁传感器14生成的电信号发送给电路板16的信号处理电路，信号处理电路将磁传感器传输来的电信号进行处理，转化为可以识别、编辑、存储的数字信号，并可对磁传感器读出的伺服信号进行512脉冲(9位)的插补，从而使得磁伺服编码器生产的信号合计达到每圈18位。
[0057]综上所述，实施本实用新型的磁编码器具有以下有益效果:
[0058]1)采用写有薄厚度磁性伺服式样的HDD磁盘作为磁编码器记录介质，磁层厚度小于2微米，从而提高精度和分辨率；磁介质精度达到13位，编码器输出分辨率达21位；
[0059]2)用写HDD磁盘的写头来写伺服式样，写头的飞行高度小于100纳米；写头的间隙窄，磁极信号间距能够写成很小的间距(数十微米)，所写磁伺服式样可高达每圈4096个脉冲，即14位，大大提高了磁性编码器的分辨率。磁伺服式样能在不同的半径产生，可用于生产绝对编码器信号。
[0060]3)使用MDW机写的HDD磁盘作为本实用新型的磁性记录介质，可实现单次写一片或多片HDD磁盘。由于HDD磁盘所产生的信号周期短于MDW机，因此能在2小时或更短的时间内准备一个或多个HDD磁盘。
[0061]4) MDW机完成写一个或多个伺服HDD磁盘之后，可通过HGA的读头用来检验介质上磁性伺服编码器信号的均匀度和连续性。
[0062]5)超薄的磁层厚度和超小的写头间隙，得到精度和分辨率更高的磁记录介质。薄厚度的磁性记录介质，使得编码器尺寸更紧凑，对于小型的伺服马达的安装会尤为方便。
[0063]6)信号处理设备对磁传感器读出的伺服信号进行512脉冲(9位)的插补，磁伺服编码器生产的信号合计达到每圈18位。
[0064]以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种磁编码器，其特征在于，包括: 中心轴； 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; 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； 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。2.根据权利要求1所述的磁编码器，其特征在于，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。3.根据权利要求1或2所述的磁编码器，其特征在于，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。4.根据权利要求3所述的磁编码器，其特征在于，所述记录介质和磁感应器之间的距离为50-100微米。5.根据权利要求1所述的磁编码器，其特征在于，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。6.根据权利要求1所述的磁编码器，其特征在于，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。7.根据权利要求1所述的磁编码器，其特征在于，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。8.根据权利要求7所述的磁编码器，其特征在于，所述非磁性基片由铝层和/或镁层构成。9.根据权利要求1所述的磁编码器，其特征在于，每一条所述磁轨的宽度小于2毫米。10.权利要求1所述的磁编码器，其特征在于，每一条所述磁轨的每对磁极间距小于400微米。11.根据权利要求1所述的磁编码器，其特征在于，所述磁性涂层上的伺服记录式样通过MDW机的HGA写头写入。12.根据权利要求1所述的磁编码器，其特征在于，所述磁传感器为TMR磁传感器。13.根据权利要求2所述的磁编码器，其特征在于，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。14.根据权利要求13所述的磁编码器，其特征在于，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。
【专利摘要】本实用新型公开了一种磁编码器，包括中心轴、记录介质、磁传感器固定件和磁传感器；所述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；所述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；所述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。本实用新型公开的磁编码器，采用HDD磁盘作为记录介质，磁层厚度小，精度和分辨率更高。
【IPC分类】G01D5/12
【公开号】CN205079777
【申请号】CN201520536921
【发明人】林政 , 郑子乐, 陈华俊
【申请人】新科实业有限公司
【公开日】2016年3月9日
【申请日】2015年7月22日