随着科学技术的进步和国防事业的发展,大直径中空转轴结构被越来越广泛的应用于航空航天等国防科技行业中,大中空转轴的径向尺寸较大并且转轴中空,使得常用的磁电编码器无法应用于系统中。为了解决这一问题,本课题通过理论研究、结构设计、仿真验证等研究,提出了适用于大中空转轴的新型磁电编码器绝对角度检测原理。本文的研究工作可以分为以下几点:提出了双多对极的编码器编码原理及其解码方法,解决了大中空磁电编码器的绝对角度测量原理的问题。绝对角度的检测过程主要分为单周期角度的解码和磁极位置解码两个部分。本课题在充分了解现有编码器角度测量原理的基础上确定了分区间的反正切算法作为单周期角度解码算法。在研究双多对极编码器的编码原理的基础上,确定了永磁体极对数需要满足互质的条件,并针对编码原理提出了基于开关霍尔和基于线性霍尔的两种磁极位置解码方法。通过编码器误差作用机理分析,提出了磁极解码方法的优化算法,提高了解码过程的抗干扰能力。在充分考虑各类误差影响的情况下,建立了单周期角度解码过程的误差模型。由于两种磁极位置解码方法的抗干扰能力较差,本课题提出了区间判断和区域解码两种算法分别对两种磁极位置解码方法进行优化,并在优化算法的基础上,对解码方法在优化后的抗干扰能力进行了量化。以便在后续的研究中可以以此为依据确定设计指标。依据编码器抗干扰能力指标,依托XX型转台用永磁同步电机,进行了大中空编码器的样机设计。首先根据编码器的内径要求初步选定内外环永磁体尺寸和外环极对数,随后根据抗干扰能力指标和角度误差模型确定了编码器的磁极对数,尺寸公差,磁场正弦特性等指标。在此基础上,通过磁场有限元仿真分析,确定了磁电编码器的磁场检测位置以及垂直度和同轴度误差的指标。最后,在充分考虑编码器绝对角度求解需求的基础上,通过电路设计,完成了编码器的电路原理设计,以及电路信号处理的数学模型的建立。利用样机设计的磁场仿真模型、电路数学模型以及绝对角度计算方法建立了数字仿真平台,验证了新型的绝对角度测量方案的正确性,设计了特征参数的求解方法。在研究过程中,通过合理的考虑仿真磁场数据来源以及电路噪声的影响,使得仿真过程贴合实际的绝对角度测量情况。并以仿真过程的中间数据为样本,研究了特征参数在磁体极对数较多且不对准情况下的求解方法。