包含塑性元件的位置编码器制造技术

本发明专利技术公开了一种位置传感器，特别是包括底座的转子位置传感器。在所述底座的表面内形成了设置有导电涂层的轨道，用于评估信号。由于所述轨道形成在所述底座内，因此通过设计测量获得了对涡流行为理想的位置相关的调制，导致了低制造公差和降低的生产成本。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及涡流传感器组件，其中基于位置相关的涡流损耗来确定编码元件 相对于线圈组件的位置，并且本专利技术特别涉及用于这种传感器组件的编码元件。
技术介绍
在许多
中，必须以由相应的使用目的规定的精度来确定运动物体的位 置。为此，开发了许多传感器系统，其中通过例如光、电、磁和其它作用，至少可以以足够高 的精度来测量两个元件之间的相对位置。特别是在正使用非常严格的环境条件例如高操作 温度与强磁场相结合(例如这可能由大操作电流所引起)的技术部分中，通常使用传感器 组件，在所述传感器组件中使用位置相关的涡流的生成来确定部件的位置。为此，在这种涡 流传感器组件的一些实例中，检测到由涡流引起的一个或多个线圈的衰减，其中所述一个 或多个线圈被设置作为固定部件，而活动部件包括适当材料的轨道，导致了位置相关的涡 流的生成并且因此导致了衰减。基于所述位置相关的涡流，通过所生成的衰减(例如可基 于频率变化、相位变化、振幅变化或所述参数的组合来确定)与轨道的特定设计的相关性， 能够确定运动轨道相对于一个或多个固定线圈的位置。在这方面的一个重要应用是确定电机的转子的位置从而确定用于供给适当的电 流和电压值的适当的控制信号。例如，对于电机需要非常可变的转速和适度大的控制带宽 的多个应用目的来说，重要的是实时地以高分辨率(resolution)注入电压或电流值，这在 许多情况下需要相对精确地判断转子的位置。例如，对于近似永久励磁的同步电机或无刷 直流电机的有效操作来说，重要的是依据在角形部分内部使用的磁体的磁极数量来非常确 切地获知转子的位置，以便使定子绕组以适当的形式供给能量，从而获得理想的操作模式。 为此，通常使用无触点传感器机构，其中使用基于例如磁开关或霍耳传感器的传感器组件， 然而所述传感器组件相对复杂并且还易受噪声的影响，其中在许多应用中通常不能达到必 要的空间分辨率。由于特别是用于检测角位置，通常需要将编码元件与电机的转子窄空间 地联结，因此在编码元件附近可能出现大电流或强磁场以及相对高的温度，使得根据涡流 原理的传感器在此变得特别有用，这是因为一方面它们可被设计为不被强的外部磁场干 扰，而另一方面在传感器组件被激活时允许转子位置的高空间分辨率。在这种常规的传感器组件中，典型地使用例如与电机的转子相联结的编码轮，该 编码轮的外围包括适当形成的例如形式为正弦变化的金属导体(例如，为铜或铝)的轨 道，所述轨道由线圈组件读取。因此所述编码轮与电机的转子机械接触，除对于强磁场的理 想的抗扰性以外，它还必须适于电机的其它操作条件，例如，相对于当前温度(prevailing temperature)、必要的速度范围等。另一方面，相对于涡流传感器系统的集成，在大规模制 造中也需要高的恒定精度，从而允许传感器的始终如一的功能而在安装过程中不需要为最 终用途进行复杂的调节工作。因此，通常，在常规的编码轮中，相对于强度的严格的机械特 性、无噪声运转以及必要的电特性，即通过近似正弦变化的线圈对导电性的位置相关的调 节，在编码轮的制造、编码轮的最终装配以及调节时需要相应的努力。
技术实现思路
因此，考虑到上述情况，本专利技术的目的是提供用于基于涡流的传感器组件的编码 元件，其中可以改善与必要的电行为相结合的机械稳定特性和精度特性和/或可以在较小 的努力下实现所述特性。根据本专利技术的一个方案，上述目的通过一种用于在传感线圈组件中产生位置相关 的涡流损耗的位置编码器来实现。所述位置编码器包括底座，所述底座由塑料制成并且其 表面在操作过程中将在传感线圈组件的方向上定向。此外，所述位置编码器包括轨道，所述 轨道通过在塑料的表面中的凹槽和/或突起形成在所述底座中，所述轨道沿预定运动方向 延伸并且至少在与预定运动方向垂直的方向上变化。此外，还存在涂层，其至少设置在所述 轨道上并且包括导电材料。因此，根据本专利技术的位置编码器包括由塑料制成的底座，因此相对于材料成分以 及相对于形状和尺寸，该底座均可以通过非常柔性且有效的方式以高精度和低制造成本制 成。此处，位置编码器的一个表面，即承载相对于位置相关的涡流生成而形成的轨道的表 面，首先通过塑性材料按其形状成形而预先确定，以便轨道也可以例如通过与底座相同的 操作以高精度和较小的努力制成。因此，例如沿运动方向，即在位置编码器的操作过程中对 位置编码器相对于传感线圈组件的位置进行检测的方向，所构造的轨道的空间结构可以通 过结构测量以高精度限定，例如通过注射成型的方式同时轨道的电特性通过涂层来调节。 这样，一方面能够通过底座的塑性材料实现适于相应目标的理想的机械稳定性，其中另一 方面以非常小的制造努力保证了轨道路径的非常精密的结构，在最终分析中该轨道路径提 供了理想的空间分辨率。电特性即轨道的导电性由涂层确保，因此这提供了选择适当材料 例如适当的金属、合金、半导体材料、导电塑料等的高度灵活性，其中相对于实现所生成的 导电轨道的整体精度，涂层的涂覆没有那么重要，这是由于位置相关的轨道的导电性基本 上是由以塑性材料形成的外形的几何形状给定的。在一个优选实施例中，轨道被构造为在表面中的突起。这意味着在所述实施例中 在操作过程中面向传感线圈组件的表面显示出沿运动方向的适当设计的突起，该运动方向 示出了理想的空间变化。由于在表面中形成的轨道的突起结构，可以自动地获得在操作过 程中突起部相对于传感线圈组件距非突起部的不同距离，以便由于该结构，在与轨道的表 面相比较低的底座的表面之间的涡流行为中实现了明显的差异，即使该表面部分地或全部 地涂覆导电材料，该表面也对涡流生成施加非常小的影响从而简化了涂覆过程。在另一个优选实施例中，轨道的高度沿预定运动方向恒定而轨道的宽度沿预定运 动方向是可变的。这意味着位置相关的涡流生成能力是由横向变化即由轨道宽度的变化产 生的，而该轨道根据基本恒定的值从表面抬起。在另一个优选结构中，轨道的高度沿预定运动方向变化。因此，在所述实施例中， 相对于固定传感线圈组件，可以通过轨道的变化高度、从而通过轨道表面的变化距离以及 从而通过用作信号区域的涂层的变化距离实现位置相关的涡流的生成。可以在塑料底座中 通过有效的方式实现轨道的表面形态的相应设计，其中使用了适当的制造方法，例如注射 成 型方法等。因此，可以通过可再生且有效的方式实现适当的高度轮廓。在另一个优选设计中，与轨道的高度相结合，轨道的宽度也沿预定运动方向变化。由传感线圈组件引起的轨道对变化磁场的响应行为可以以非常有效的方式来调制，其中， 可以使用两个自由度，两个自由度一起允许沿运动方向每单位长度一个强变化。此外，由于 涡流行为的双重调制，可以实现较低的容错，这是由于一个尺寸的相应的制造不准确度可 能具有不太明显的影响。在一个优选实施例中，预定方向的运动是旋转运动。这意味着位置编码器被构造 为沿与旋转运动相对应的弯曲路径来检测位置，其中在一个优选实施例中至少可以在理想 的角范围内检测相应的机械的转子的角位置。在这种情况下，根据本专利技术的位置编码器可 以用于至少在角形部分的范围内确定转子的位置，这例如在永久励磁的同步电机或无刷直 流电机中是重要的，以实现定子线圈的最优控制。 在另一个优选的变型中，所述底座适于紧固到回转式机械的转子或与回转式机械 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位置编码器，其用于在传感线圈组件中产生位置相关的涡流损耗，所述位置编码器包括：底座，其由塑料制成并且其表面在操作过程中将在所述传感线圈组件的方向上定向；轨道，其通过在塑料的表面中的凹槽和／或突起形成在所述底座中，所述轨道沿预定运动方向延伸并且至少在与所述预定运动方向垂直的方向上变化；以及涂层，其至少设置在所述轨道上并且包括导电材料。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁道夫克龙阿维特，维利维默尔，
申请(专利权)人：沃格特电子元件有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]