致动器/传感器布置以及使用这种布置的方法技术

一种具有磁致动器(1)的致动器/传感器布置，该磁致动器具有至少一个优选地电枢绕组方式的线圈(3)以及用作转子的磁体(2)，其中线圈(3)产生施加作用力的磁场(4)，并且在这种情况下，磁场在至少一个方向上(例如在Z方向上)向转子(2)施加作用力，其特征在于，传感器(6)被布置在线圈(3)与转子之间的力传递磁通量(7)中，该传感器检测转子在至少一个方向(例如沿Z方向(间隔致动器/转子))上的移动。本发明专利技术要求保护一种用于根据本发明专利技术的致动器/传感器布置的方法。

【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具有磁致动器的致动器/传感器布置，该磁致动器具有至少一个优选地电枢绕组方式的线圈以及用作转子的磁体，其中线圈产生施加作用力的磁场，并且在这种情况下，磁场在至少一个方向上(例如在Z方向上)向转子施加作用力。本专利技术还涉及一种使用这种布置的方法。在实践中，针对这里所讨论的类型的致动器/传感器布置存在恒定的要求，其中致动器对物体进行重定向。例如在光学领域中，该物体可以是用于光束重定向的镜子，其旨在以非常精确的方式被略微倾斜。该镜子还可具体而言用于重定向例如被引导到工件上的激光束。各种应用是可以想到的，其中为了产生倾斜，需要对致动器与转子之间的相对位置进行测量的传感器系统。在这种情况下，常规的传感器和传感器布置干扰施加作用力的磁场或者至少在不可忽略的程度上影响磁场是成问题的。反过来，传感器被施加作用力的致动器的磁场干扰，从而信号质量受损。本专利技术的目的是以这样的方式构造和开发一种致动器/传感器布置，使得所要求的传感器系统不会干扰力流(forceflow)或者至多以不显著的方式干扰它，并且相反地，该传感器系统不被干扰或者至多仅被致动器不显著地干扰。使用这种布置的方法将进一步作出阐述。上述目的利用权利要求1的特征来实现。因此，通用类型的致动器/传感器布置的特征在于，在线圈与转子之间的力传递(force-transmitting)磁通量中布置有传感器，该传感器检测转子在至少一个方向(例如沿Z方向(间隔致动器/转子))上的移动。根据本专利技术，已经认识到，可以将检测转子的重定向所需的传感器直接布置在线圈与转子之间的间隙中的力传递磁通量中，使得传感器不干扰力传递磁通量或者其不在输出信号中受到干扰。该传感器检测转子在至少一个方向上(即，在限定了致动器与转子之间的间距的作为示例提到的Z方向上)的移动。因此，传感器被布置成其传感器线圈或电极直接位于致动器的主动方向的流动中(即，在主动流中)。在这一点上，应当注意，存在多种情况，致动器根据情况被布置在真空中或至少被布置在减压(reducedpressure)下，而转子或磁体被布置在大气中(或反之)。在这样的配置的上下文中，可以想到传感器利用其物理配置来限定真空/减压与大气之间的分离位置，并且在这种情况下在这些区域之间形成密封。传感器可被不同地构造。具体而言，传感器可包括两个或更多个传感器元件，传感器元件检测致动器在X/Y方向上的移动(即，侧向重定向)和/或在Z方向上的移动(即，致动器与转子之间的间距)。传感器可以是平坦构造类型的电容传感器。以尤其有利的方式，传感器被构造成平坦构造类型的涡流传感器(eddyflowsensor)。为了简单起见，下面将提及具有一个或多个线圈的涡流传感器。代替以电容传感器的形式的线圈，对应的电极可被提供。具有在该位置处被提供的(多个)线圈的涡流传感器仅作为根据本专利技术的示教的示例性说明。传感器元件被连接到电子系统，其以已知的方式检测线圈或电极的(复)阻抗，并将它们转换成取决于磁体的相对位置和/或移动的信号。如上文已经给出的，磁体用作转子，并且磁体受到电磁操作的致动器的影响或者由其重定向。导电材料的靶(例如铁磁的，但理想地为非铁磁金属)可与磁体相关联，其中靶材优选地为铝或铝合金。在颇为尤其有利的实施例的上下文中，磁体由靶承载或保持。然而，靶也可由磁体承载或保持。该靶用于优化传感器的功能。靶包括导电材料，其旨在防止致动器线圈的磁场与传感器的输出信号之间的相互作用，因为在对磁体或对铁磁材料直接测量的情况下，由传感器产生的湍流电流(turbulencecurrent)的形式取决于磁体中的磁通量。改变湍流电流的形式(相对于引入深度、振幅、直径)改变了由传感器产生的场(field)上的反馈，并因此影响传感器的输出信号。非铁磁材料的使用是尤其有利的。靶可以以罐状(pot-like)的方式被构造，其中磁体被有利地锚定或定位在罐状靶中。以颇为尤其有利的方式，靶被构造成弯曲的或球面的，其面朝向致动器使得在靶的侧向重定向的情况下，在该面与传感器或致动器之间产生恒定的间距。在这种情况下，该面的半径与经重定向的靶相对于旋转/枢轴位置的半径相适配。由此实现了关于面向传感器的靶的面的最佳情况(即，在重定向区域上的一致的间距)。上文已经给出，传感器可分离致动器和转子之间的区域，其中在这种情况下颇为尤其有利的是，传感器与致动器相关联并且覆盖范围致动器并且在这种情况下优选地相对于转子或磁体气密地封闭致动器。传感器因此可被构造成致动器的端侧盖(end-sidecap)，其中在传感器的表面与靶之间保留允许转子(包括靶和磁体)的移动的可能的最小气隙。具体而言，传感器可以是陶瓷元件，其中(多个)传感器线圈或(多个)电极被集成。在另一有利的实施例中，传感器可被集成在封闭致动器或覆盖致动器的板或盖中，使得传感器终止于包括致动器(除了接触以外的致动器线圈和磁芯，在合适时也包括电子系统)的壳体。陶瓷元件可以以已知的方式由多个层构成，其中线圈或电极也被构造在例如各层之间。作为多层构造的结果，具有高稳定性的多层线圈可以以最小的空间要求被构造。致动器可以以这样的方式被构造和配置，使得其仅在Z方向上将作用力施加到转子，使得其中的间距相对于致动器而改变。还可以想到的是，致动器被构造和配置成使得其附加地或替代地在X方向和Y方向上施加作用力，由此引起转子的侧向重定向。为此，致动器有着具有相应的交叉状布置的元件的双重构造，其中原则上可以想到的是，致动器能够在X方向、Y方向和Z方向上施加作用力用于转子的对应的重定向。这进而要求传感器的对应的构造，其必须检测出于控制重定向的目的的移动。因此，传感器可包括两个或更多个传感器元件，其中这些传感器元件具体而言是单层或多层线圈。传感器元件可被布置在彼此旁边或者也可被布置成一个在另一个的上方。线圈可以以不同的载波频率工作。这使得即使利用对磁体的测量也能够实现Z间距的精确检测。在不同载波频率下的工作导致超定方程系统，由此作为磁通量的结果的任何“材料变化”可以在数学上被消除。当至少两个线圈被提供时，它们可被直接地一个接一个地布置，其中它们交替地或连续地工作。标准的多频(multi-frequency)方法利用线圈来操作并且改变频率。在这种情况下，每个线圈根据其对载波频率的电感被单独地适配是有利的，由此当两个线圈被提供时，它们可接近谐振频率工作。因此可实现更好的信噪比。此外，两个频率的差可被选择为足够的大，而就关于线圈的常规多频方法而言，频率间隔通常不足以获得与第二频率相关的所需信息。具体而言，针对在X/Y方向上的测量以及(如适用)在Z方向上的测量，靶或磁体的位置借助传感器来建立是有利的，该传感器就其工作面而言是由线圈构成的，其中由传感器线圈产生的磁场受到靶或磁体的增加或减小的覆盖范围的影响。对应的传感器的具体实施例在附图说明的上下文中作出解释。另一个优点通过包括至少一个线圈对的传感器来实现，其中线圈对的线圈处于差分布置中。传感器可以以这样的方式被构造，即除了靶或磁体在X和Y方向上的重定向之外，其还同时或替代地通过形成所有单独线圈的输出信号的和或者通过提供用于检测Z间距的单独的线圈来建立关于该靶或磁体在Z方向上的间距，其中用于建立X/Y重定向的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有磁致动器(1)的致动器/传感器布置，所述磁致动器具有至少一个优选地电枢绕组方式的线圈(3)以及用作转子的磁体(2)，其中所述线圈(3)产生施加作用力的磁场(4)，并且在这种情况下，所述磁场在至少一个方向上(例如在Z方向上)向所述转子(2)施加作用力，其特征在于，传感器(6)被布置在所述线圈(3)与所述转子之间的力传递磁通量(7)中，所述传感器检测所述转子在所述至少一个方向(例如沿所述Z方向(间隔致动器/转子))上的移动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.23 DE 102014214439.61.一种具有磁致动器(1)的致动器/传感器布置，所述磁致动器具有至少一个优选地电枢绕组方式的线圈(3)以及用作转子的磁体(2)，其中所述线圈(3)产生施加作用力的磁场(4)，并且在这种情况下，所述磁场在至少一个方向上(例如在Z方向上)向所述转子(2)施加作用力，其特征在于，传感器(6)被布置在所述线圈(3)与所述转子之间的力传递磁通量(7)中，所述传感器检测所述转子在所述至少一个方向(例如沿所述Z方向(间隔致动器/转子))上的移动。2.根据权利要求1所述的布置，其特征在于，所述传感器(6)包括两个或更多个传感器元件，所述传感器元件检测所述致动器(1)在X/Y方向上的移动(侧向重定向)和/或在所述Z方向上的移动。3.根据权利要求1或2所述的布置，其特征在于，所述传感器(6)是平坦构造类型的电容传感器。4.根据权利要求1或2所述的布置，其特征在于，所述传感器(6)是平坦构造类型的涡流传感器。5.根据权利要求1至4中任一项所述的布置，其特征在于，优选地非铁磁性的导电靶(11)，尤其是铝，被施加到所述磁体(2)。6.根据权利要求5所述的布置，其特征在于，所述靶(11)以罐状的方式被构造，并且所述磁体(2)被定位在所述靶(11)中。7.根据权利要求5或6所述的布置，其特征在于，所述靶(11)被构造成弯曲的或球面的，其面(16)朝向所述致动器(1)，使得在所述靶(11)的侧向重定向的情况下，在该面(16)与所述传感器(6)或所述致动器(1)之间产生恒定的间距，其中所述面的半径与所述经重定向的靶(11)相对于旋转位置(18)的半径相适配。8.根据权利要求1至7中任一项所述的布置，其特征在于，所述传感器(6)与所述致动器(1)相关联并且覆盖范围所述致动器并且优选地相对于所述转子(2)或磁体(2)气密地封闭所述致动器。9.根据权利要求8所述的布置，其特征在于，所述传感器(6)被集成在陶瓷元件，优选地为多层元件(12)中。10.根据权利要求8或9所述的布置，其特征在于，所述传感器(6)被集成在封闭或覆盖范围所述致动器(1)的板或盖中。11.根据权利要求1至10中任一项所述的布置，其特征在于，所述致动器(1)被构...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·舍普夫，R·霍宁克卡，
申请(专利权)人：微埃普西龙测量技术有限两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE