旋转变压器轴承、旋转变压器定子及其制造方法技术

技术编号:14686377 阅读:35 留言:0更新日期:2017-02-23 08:27
本发明专利技术涉及一种旋转变压器轴承(01),带有用于探测轴承圈(02、03)的角度位置的角度传感器(04)。角度传感器(04)包括与两个轴承圈(02、03)中的一个连接的环形的旋转变压器定子(06),旋转变压器定子具有至少一个发送线圈和至少一个接收线圈,它们实施为多层印制电路板(07)上的经印制的电路,其中,发送线圈至少局部布置在U形罐形磁芯(13)内部,而接收线圈局部布置在罐形磁芯(13)内部且局部布置在罐形磁芯外部。角度传感器(04)还具有与两个轴承圈(02、03)中的另一个抗相对转动地连接的旋转变压器转子(15),旋转变压器转子包括能导磁的部件,其中,旋转变压器转子(15)至少局部布置在U形罐形磁芯(13)内部。能通过磁回路在发送线圈与接收线圈之间传递信号。通过旋转变压器转子(15)给定了在磁回路中的与角度位置相关的可变磁阻。按本发明专利技术的旋转变压器轴承(01)的出众之处在于,罐形磁芯(13)由集成到多层的印制电路板(07)中的能导磁的结构形成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种旋转变压器轴承和一种旋转变压器定子。此外,本专利技术还涉及一种用于制造旋转变压器定子的方法。
技术介绍
旋转变压器通常指的是电磁的测量变换器,用于将转子的角度定位转化成电参数。包括带有集成的角度传感器的滚动轴承的装置被称为旋转变压器轴承。WO2014/037004A1示出了一种旋转变压器轴承,其带有内圈、外圈和滚动体,滚动体布置于形成在轴承圈之间的环形室内。两个圆环片用于密封环形室,这两个圆环片分别与两个轴承圈中的其中一个抗相对转动地(drehfest)连接。在环形室中布置有初级线圈和次级线圈。为了对由初级线圈在轴承中产生的磁通进行调制,圆环片分别配备有由导磁材料制成的区段。相应的磁回路的磁阻由于区段在转动过程中的可变的相互重叠而变化。每一个磁回路都具有两个圆环片、作为初级线圈和次级线圈的分别围绕旋转轴线延伸的环形线圈、导磁的轴承圈和另一个由导磁材料制成的设在轴承圈之间的构件(滚动体、短路金属板(Kurzschlussblech))。WO2011/134955A2示出了一种带有角度传感器的滚动轴承装置以及一种用于装配这种带有角度传感器的滚动轴承装置的方法。角度传感器具有传感器环,传感器环抗相对转动地与外圈连接,以及还具有测量实体,其构造为相对滚动轴承的旋转轴线偏心的金属环并且抗相对转动地与内圈连接。传感器环具有环形的、与滚动轴承的旋转轴线同心的U形的罐形磁芯作为金属的部件。由合成材料制成的、固定在外圈中的环绕的槽中的保持元件用于在外圈上保持罐形磁芯以及传感器环。由金属板制成的支撑环径向地位于保持元件外部,该支撑环止挡在外圈的端侧上并且用作装配辅助器件以及充当角度传感器的机械保护部。在支撑环的内部的周面与保持元件之间构造有用于容纳传感器环的环形室。传感器环具有发送线圈,发送线圈处在与滚动轴承的端侧平行的平面中且完全布置在罐形磁芯的U形型材内部。发送线圈构造为多层电路板上的经印制的电路。不同的接收线圈与发送线圈配合作用。其中每一个接收线圈都局部布置在罐形磁芯的U形型材内部且局部布置在该罐形磁芯的U形型材外部。接收线圈与发送线圈类似地设计成经印制的电路。在发送线圈与接收线圈之间可以通过磁回路传递信号,其中,发送线圈布置在U形的罐形磁芯内部,该罐形磁芯形成了磁回路的一部分。通过测量实体给定了在磁回路中的可变的磁阻。用作测量实体的金属环闭合了在U形的罐形磁芯的腿部之间的磁回路。所描述的角度传感器由多个单独的部件构成,这造成了高成本的制造(保持制造公差)以及高成本的安装。此外,被视作不利的是,这样集成在滚动轴承上的角度传感器显著扩宽了滚动轴承沿旋转轴线方向的结构宽度,因而需要更多的结构空间。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于,提供一种旋转变压器轴承,其具有简单的构型,能低耗费地制造,所需要的结构空间小且特别是也能实现更为精确的角度测量。此外,还应提供一种旋转变压器定子和一种用于制造该旋转变压器定子的方法。按权利要求1所述的旋转变压器轴承用于解决本专利技术所要解决的技术问题。按本专利技术的旋转变压器轴承包括轴承内圈、轴承外圈、布置在轴承圈之间的滚动体以及用于探测轴承圈彼此间的相对的角度位置的角度传感器。角度传感器包括与两个轴承圈中的其中一个连接的环形的旋转变压器定子,旋转变压器定子带有至少一个发送线圈和至少一个接收线圈,至少一个发送线圈和至少一个接收线圈实施为多层印制电路板上的经印制的电路,其中,发送线圈至少局部布置在U形的罐形磁芯内部,而接收线圈局部布置在罐形磁芯内部且局部布置在罐形磁芯外部。旋转变压器定子的另一个组成部分是与两个轴承圈中的另一个抗相对转动地连接的旋转变压器转子,旋转变压器转子包括能导磁的部件,其中,旋转变压器转子以如下方式构造为环形件,即,使得在环形件的内直径与外直径之间的差在圆周上是不同的。旋转变压器转子至少局部布置在U形的罐形磁芯内部。旋转变压器转子的旋转轴线延伸穿过旋转变压器定子的中点。因此信号能通过磁回路在发送线圈与接收线圈之间传递。通过旋转变压器转子给定了在磁回路中的与角度位置相关的可变的磁阻,磁阻的变化可以被评估。此外,对本专利技术重要的是,罐形磁芯由能导磁的结构来形成,能导磁的结构与多层的印制电路板一体式地构造。按本专利技术的旋转变压器轴承的重要的优势在于,通过实现出形式为能导磁的结构的罐形磁芯,使罐形磁芯变成已经被用于实现线圈的多层的印制电路板的组成部分。传统的多层的印制电路板与印制电路板内的能导磁的结构的组合允许了完全在常规的印制电路板制造中制造旋转变压器定子。在此可以使用公知的以及很早就通过实验确定的用于制造电的印制电路板的技术,因此实现了高效的生产。由此降低了生产费用。在旋转变压器定子与旋转变压器转子之间的气隙可以极为精确地通过在印制电路板开发中的铣削过程制造。另一个优势在于,通过按本专利技术制造罐形磁芯可以省去若干构件,由此可以节省材料以及降低加工和装配费用。因此,取消了单独的罐形磁芯,由此取消了迄今为止用于保持罐形磁芯所需的构件。与由WO2011/134955A2预先公知的技术方案相比,构件数量从八个减少到三个。例如不再需要支撑环。由于定子宽度减小,能够实现将轴向力直接导入到轴瓦上。按照优选的实施方式,在多层的印制电路板的外层上分别固定有导磁层。导磁层优选被层压在多层的印制电路板上。导磁层优选通过引入到印制电路板中的内凹部相互连接,这些内凹部用导磁的材料填充。导磁的材料可以例如是膏状的材料,其包含铁磁粉末,例如铁粉或不同合金的铁氧体粉末。膏状的材料可以良好地处理且低耗费地引入到内凹部中。面对轴承圈的导磁层具有用于容纳旋转变压器转子的留空部。相互连接的导磁层形成了罐形磁芯。就带有导磁层的合适的多层印制电路板的构型和制造而言,参考本专利技术人在同一申请日的标题为《MagneischePlatineundVerfahrenzuderenHerstellung(磁性印制电路板和用于制作该磁性印制电路板的方法)》的专利申请。这个专利申请的公开内容就这点而言在此被包括在内。特别优选的是如下的实施方式,在其中,能导磁的结构由多个彼此相间隔的角度区段构成。在此被证实有利的是划分成四个一样大的角度区段。当然多于四个角度区段的实施方案同样可行。由多个角度区段构成的能导磁的结构的构型以及角度区段的相间隔的安装具有很大的优势,即,在角度区段内部的磁阻要比在相邻的角度区段之间的过渡部中的阻抗小得多。以这种方式实现了如下的径向磁通:径向靠内的罐形磁芯腿部—气隙—旋转变压器转子—气隙—径向靠外的罐形磁芯腿部。在这种情况下,在这个磁回路内的磁阻是两个气隙的阻抗和罐形磁芯腿部的阻抗的串联。在罐形磁芯腿部的间距恒定时,磁阻与旋转变压器转子的旋转轴线相对于旋转变压器定子的中点部位的移动无关,因为当靠内的和靠外的罐形磁芯腿部沿着圆周方向具有相同的长度时,气隙的阻抗总和保持恒定。作为备选,旋转变压器转子的能导磁的部件也可以由多个彼此相间隔的角度区段构成。通过旋转变压器转子的能导磁的部件的经分段的构型实现了和在旋转变压器定子的能导磁的结构的经分段的构型中相同的效果。已足够的是,要么旋转变压器定子的能导磁的结构由多个彼此相间隔的角度区段来实施,要么旋转变压器转子的能导磁的部件由多个彼此相间隔的角度区段本文档来自技高网
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<a href="http://www.xjishu.com/zhuanli/50/201580024494.html" title="旋转变压器轴承、旋转变压器定子及其制造方法原文来自X技术">旋转变压器轴承、旋转变压器定子及其制造方法</a>

【技术保护点】
一种旋转变压器轴承(01),所述旋转变压器轴承带有轴承内圈(02)、轴承外圈(03)、布置在轴承圈(02、03)之间的滚动体和用于探测轴承圈(02、03)彼此间的相对的角度位置的角度传感器(04),所述角度传感器包括:‑与两个轴承圈(02、03)中的其中一个连接的环形的旋转变压器定子(06),所述旋转变压器定子具有至少一个发送线圈和至少一个接收线圈,所述至少一个发送线圈和至少一个接收线圈实施为多层的印制电路板(07)上的经印制的电路,其中,所述发送线圈至少局部布置在U形的罐形磁芯(13)内部,而所述接收线圈局部布置在所述罐形磁芯(13)内部且局部布置在所述罐形磁芯外部,‑与两个轴承圈(02、03)中的另一个抗相对转动地连接的旋转变压器转子(15),所述旋转变压器转子包括能导磁的部件,其中,所述旋转变压器转子(15)以如下方式构造为环形件,即,在所述环形件的内直径与外直径之间的差在圆周上是不同的,其中,所述旋转变压器转子(15)至少局部布置在所述U形的罐形磁芯(13)内部,其中,所述旋转变压器转子(15)的旋转轴线延伸穿过所述旋转变压器定子(06)的中点(19),其中,能通过磁回路在所述发送线圈与所述接收线圈之间传递信号,并且通过所述旋转变压器转子(15)给定了在磁回路中的与角度位置相关的可变的磁阻,其特征在于,所述角度传感器(04)的罐形磁芯(13)由集成到所述多层的印制电路板(07)中的能导磁的结构来形成。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.26 DE 102014210014.31.一种旋转变压器轴承(01),所述旋转变压器轴承带有轴承内圈(02)、轴承外圈(03)、布置在轴承圈(02、03)之间的滚动体和用于探测轴承圈(02、03)彼此间的相对的角度位置的角度传感器(04),所述角度传感器包括:-与两个轴承圈(02、03)中的其中一个连接的环形的旋转变压器定子(06),所述旋转变压器定子具有至少一个发送线圈和至少一个接收线圈,所述至少一个发送线圈和至少一个接收线圈实施为多层的印制电路板(07)上的经印制的电路,其中,所述发送线圈至少局部布置在U形的罐形磁芯(13)内部,而所述接收线圈局部布置在所述罐形磁芯(13)内部且局部布置在所述罐形磁芯外部,-与两个轴承圈(02、03)中的另一个抗相对转动地连接的旋转变压器转子(15),所述旋转变压器转子包括能导磁的部件,其中,所述旋转变压器转子(15)以如下方式构造为环形件,即,在所述环形件的内直径与外直径之间的差在圆周上是不同的,其中,所述旋转变压器转子(15)至少局部布置在所述U形的罐形磁芯(13)内部,其中,所述旋转变压器转子(15)的旋转轴线延伸穿过所述旋转变压器定子(06)的中点(19),其中,能通过磁回路在所述发送线圈与所述接收线圈之间传递信号,并且通过所述旋转变压器转子(15)给定了在磁回路中的与角度位置相关的可变的磁阻,其特征在于,所述角度传感器(04)的罐形磁芯(13)由集成到所述多层的印制电路板(07)中的能导磁的结构来形成。2.按权利要求1所述的旋转变压器轴承(01),其特征在于,在所述多层的印制电路板(07)的外层上分别施装有导磁层(08、09),所述导磁层(08、09)通过引入到所述印制电路板(07)中的且用导磁的材料填充的内凹部(10、12)相互连接,并且面对所述轴承圈(02、03)的导磁层(08)具有用于容纳所述旋转变压器转子(15)的留空部(14)。3.按权利要求1或2所述的旋转变压器轴承(01),其特征在于,能导磁的结构由多个彼此相间隔的角度区段构成。4.按权利要求3所述的旋转变压器轴承(01...

【专利技术属性】
技术研发人员:约尔格·克格勒尔
申请(专利权)人:舍弗勒技术股份两合公司
类型:发明
国别省市:德国;DE

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