旋转角度传感器制造技术

旋转角度传感器(10)，包括：具有一个接收线圈和至少两个发送线圈(20)的定子元件(12)；可相对于该定子元件(12)旋转地受支承的转子元件(14)，其实施成用于根据旋转角度与所述至少两个发送线圈(20)以感应方式不同程度地耦合；和分析处理单元(22)，其用于确定转子元件(14)和定子元件(12)之间的旋转角度。分析处理单元(22)实施成用于给发送线圈(20)周期性地依次供应交流电压，使得分别给一个或多个发送线圈(20)供应交流电压而剩下的一个或多个发送线圈保持不通电；并且由交流电压求取旋转角度，所述交流电压通过通电的发送线圈(20)在接收线圈(30)中周期性地感应引起。

Rotation angle sensor

The rotation angle sensor (10), including: a receiving coil and at least two transmitting coil (20) of the stator element (12); relative to the stator element (12) rotatably supported by a rotor element (14), the implementation for according to the rotation angle and the at least two send the coil (20) to induce different degrees of coupling; and analysis processing unit (22), which is used to determine the rotor element (14) and a stator member (12) rotation angle between. The analysis processing unit (22) for the implementation of a transmitting coil (20) periodically in order to supply AC voltage, which respectively to one or more transmitting coil (20) one or more transmitting coil supply AC voltage and the rest remain without electricity; and calculate the rotation angle by the AC voltage. AC voltage sent through the coils (20) in the receiving coil (30) periodically induced.

【技术实现步骤摘要】
旋转角度传感器
本专利技术涉及旋转角度传感器，通过所述旋转角度传感器例如可以确定一轴和另外的构件之间的旋转角度。
技术介绍
为了测量旋转角度，例如已知旋转角度传感器，其中，使磁体旋转通过相应的磁场传感器。对磁场矢量的测量则允许推导出旋转角度。这种传感器也对外部磁场作出反应，所述外部磁场例如可以通过相邻布置的电流缆线的电流引起并且对干扰非常敏感。另一种旋转角度传感器利用涡电流效应。在此，例如通过传感器线圈使金属靶运动，所述传感器线圈被供以交流电压并且在该靶中感应引起涡电流。这导致传感器线圈的电感降低并且允许通过频率改变推导出旋转角度。例如，线圈为振荡回路的组成部分，所述振荡回路的谐振频率在电感改变时移动。然而，这种旋转角度传感器可以相对于安装公差(主要是靶的倾斜)具有高的横向灵敏性。产生的频率也会被外部电磁场干扰(锁相，InjectionLocking)，因为通常以数十MHz范围内的频率工作。由文献US7191759B2，US7276897B2，EP0909955Bl，US6236199Bl和EP0182085B还已知基于耦合的线圈的旋转角度传感器。在这些文献中，在唯一一个激励线圈中建立交变电磁场，所述交变电磁场耦合到多个接收线圈中并且在那里分别感应引起一电压。为了测量旋转角度，使用可旋转地受支承的、能导电的靶，所述靶根据其角度位置影响激励线圈和接收线圈之间的电感耦合。
技术实现思路
专利技术优点本专利技术实施方式可通过有利的方式使得能这样确定轴和另外的构件之间的旋转角度，使得外部和/或构件公差的干扰对测量仅产生小的影响。本专利技术涉及一种旋转角度传感器，所述旋转角度传感器尤其可以在具有高电磁干扰场的环境中使用。所述旋转角度传感器例如可以在车辆的发动机室中或者发动机室附近使用，例如用于确定节流阀位置、BLDC-发动机的转子位置、驾驶踏板位置或者凸轮轴位置。根据本专利技术的一种实施方式，所述旋转角度传感器包括：定子元件，该定子元件具有一个接收线圈和至少两个发送线圈；可相对于该定子元件旋转地受支承的转子元件，该转子元件实施成用于：根据旋转角度与所述至少两个发送线圈中的每一个以感应的方式不同程度地耦合，或以感应元件不同地覆盖所述至少两个发送线圈；和分析处理单元，该分析处理单元用于确定转子元件与定子元件之间的旋转角度。也可以承载分析处理单元(例如IC，即集成电路，或ASIC，即专用集成电路)的定子元件可以与轴的在其上固定转子元件的端部对置地布置。转子元件可承载一靶或者说感应元件，所述靶或者说感应元件随轴一起运动、覆盖发送线圈并由此改变发送线圈的电感。所述分析处理单元实施成用于给发送线圈周期性地依次供应交流电压，使得分别给一个或多个发送线圈供应交流电压并且剩下的一个或多个发送线圈保持不通电。在上下文中，“不通电”表示涉及的发送线圈不直接被分析处理单元供应以交流电压。但可以的是，在涉及的发送线圈中感应引起电压。因为所述旋转角度传感器的所有发送线圈根据旋转角度与转子以感应的方式不同程度地耦合，所以也产生这些线圈与接收线圈的、与旋转角度有关的耦合，所述耦合针对每个发送线圈是不同的。由此在接收线圈中周期性地感应引起不同的交流电压，所述交流电压相对于激励或发送交流电压的形状(例如相位或相移)和/或振幅或者说量值与旋转角度有关。此外，所述分析处理单元实施成用于由通过通电的发送线圈而在接收线圈中周期性地感应引起的交流电压求取旋转角度。例如可在两个发送线圈(这两个发送线圈在一个周期期间交替地被通电)的情况下，分别求取或测量通过这两个发送线圈而在接收线圈中感应引起的两个交流电压的相位和/或振幅。然后可由所求取的值来确定旋转角度。接收线圈中的交流电压可通过分析处理单元以下述方式求取：求取在接收线圈中感应引起的电压或测量通过该电压产生的电流。供应给发送线圈的交流电压和/或感应引起的交流电压例如可具有0.5至5MHz之间的范围内的频率。根据本专利技术的一种实施方式，所述分析处理单元实施成用于在同一时间仅给一个发送线圈供应交流电压。例如在两个发送线圈的情况下，可以在两个时间步骤中给两个发送线圈交替地通电。在三个发送线圈的情况下，可在三个时间步骤期间始终分别仅给其中一个线圈通电。分析处理单元可对每个通电的发送线圈求取接收线圈中的交流电压的相移并由所述相移确定与该相移相关的旋转角度。根据本专利技术的一种实施方式，所述分析处理单元实施成用于在同一时间以不同的交流电压给至少两个发送线圈供电并且测量或测定或感测在接收线圈中感应引起的交流电压，以便由所述交流电压确定旋转角度。所述发送线圈中的两个或更多个被(同时)通电并且产生交变电磁场，该交变电磁场根据转子元件的位置在接收线圈中感应引起不同的电压，所述电压使得可推导出旋转角度。另外的一个或多个发送线圈在此保持不通电。这些线圈在该周期期间在另外的时间步骤中才被通电。供应给所述至少两个发送线圈的交流电压在此可以这样不同：其具有不同的频率、不同的相位和/或不同的振幅或者说量值。例如可同时给两个发送线圈供应交流电压，所述交流电压的相位相互错开90°，但所述交流电压除此之外可具有同样的频率和振幅。也可给发送线圈供应不同频率的交流电压，所述交流电压例如具有基频的整数倍的频率。在此，在接收线圈中感应引起可具有所有这些频率的分量的交流电压，所述交流电压的强度与旋转角度有关。在频率不同的情况下，交流电压的量值或者说振幅也可不同。在该情况下，所述分析处理单元可将在接收线圈中感应引起的交流电压的频率成分相互分开、确定这些频率成分的量值或者说振幅并且由所述振幅确定旋转角度。这些频率成分例如可通过对感应引起的交流电压的傅里叶分析来求取。这些频率成分也可通过模拟或数字带通滤波器求取。由此有利地引起特别好的灵敏性和对(高频)干扰信号的抗干扰性。根据本专利技术的一种实施方式，所述分析处理单元实施成用于在一个周期中依次给所述发送线圈在一个时间步骤期间供应交流电压并且求取在该时间步骤期间在接收线圈中感应引起的交流电压的量值和/或相位。一个周期可具有毫秒的数量级和/或可包括刚好与存在的发送线圈数量相同的时间步骤。在两个线圈的情况下，所述周期可具有两个时间步骤，在三个发送线圈的情况下，所述周期可具有三个时间步骤。在每个时间步骤期间，其余的发送线圈不通电。特别有利的是，所述周期时长比附接到旋转角度传感器上的轴的两个状态之间的调整时间短。由此可实现极好的时间分辨率根据本专利技术的一种实施方式，所述分析处理单元实施成用于由在一个周期期间求取的量值和/或相位来确定旋转角度。所述旋转角度并不由一个测量确定，而是基于在一个周期期间实施的所有测量。与始终仅给相同的线圈通电的情况相比，这可使对旋转角度的确定变得显著地更精确。根据本专利技术的一种实施方式，所述分析处理单元实施成用于由感应引起的交流电压确定定子元件和转子元件之间的轴向间距。除了当前的旋转角度外，也可确定这两个组成部分的间距(例如通过在时间上取平均)，以便减小角度确定时的系统误差。根据本专利技术的一种实施方式，接收线圈和/或发送线圈是平面线圈。“平面线圈”在此要理解为一线圈，其匝全部都基本上处于一个平面中。一个平面线圈例如可仅具有其直径的1％的高度。在此要理解为，一个线圈可具有由多个导体环构成的导体。一个导体环可为所述导体的一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种旋转角度传感器(10)，其包括：定子元件(12)，该定子元件具有接收线圈和至少两个发送线圈(20)；能相对于该定子元件(12)旋转地受支承的转子元件(14)，该转子元件实施成用于根据旋转角度与所述至少两个发送线圈(20)中的每个以感应的方式不同程度地耦合；分析处理单元(22)，该分析处理单元用于确定所述转子元件(14)和所述定子元件(12)之间的旋转角度；其特征在于，所述分析处理单元(22)实施成用于周期性地依次给所述发送线圈(20)供应交流电压，使得分别给一个或多个发送线圈(20)供应交流电压而剩下的一个或多个发送线圈保持不通电；并且所述分析处理单元(22)实施成用于由以下交流电压求取旋转角度：由通电的所述发送线圈(20)在所述接收线圈(30)中周期性地感应引起所述交流电压。

【技术特征摘要】
2015.10.22 DE 102015220615.71.一种旋转角度传感器(10)，其包括：定子元件(12)，该定子元件具有接收线圈和至少两个发送线圈(20)；能相对于该定子元件(12)旋转地受支承的转子元件(14)，该转子元件实施成用于根据旋转角度与所述至少两个发送线圈(20)中的每个以感应的方式不同程度地耦合；分析处理单元(22)，该分析处理单元用于确定所述转子元件(14)和所述定子元件(12)之间的旋转角度；其特征在于，所述分析处理单元(22)实施成用于周期性地依次给所述发送线圈(20)供应交流电压，使得分别给一个或多个发送线圈(20)供应交流电压而剩下的一个或多个发送线圈保持不通电；并且所述分析处理单元(22)实施成用于由以下交流电压求取旋转角度：由通电的所述发送线圈(20)在所述接收线圈(30)中周期性地感应引起所述交流电压。2.根据权利要求1所述的旋转角度传感器(10)，其中，所述分析处理单元(22)实施成用于在同一时间仅仅给一个发送线圈(20)供应交流电压。3.根据权利要求1所述的旋转角度传感器(10)，其中，所述分析处理单元(22)实施成用于在同一时间给至少两个发送线圈(20)供应不同的交流电压；和/或其中，给所述发送线圈(20)供应的交流电压具有不同的频率、不同的相位和/或不同的量值。4.根据前述权利要求中任一项所述的旋转角度传感器(10)，其中，所述分析处理单元(22)实施成用于在一个周期中依次给发送线圈在一个时间步骤期间供应交流电压并且求取在该时间步骤期间在所述接收线圈中感应引起的交流电压的量值和/或相位；其中，所述分析处理单元(22)实施成用于由在一个周期期间求取的量值和/或相位确定所述旋转角度。5.根据前述权利要求中任一项所述的旋转角度传感器(10)，其中，所述分析处理单元(22)实施成用于由感应引起的所述交流电压来确定所述定子元件(12)和所述转子元件(14)之间的轴向间距。6.根据前述权利要求中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·于特尔默伦，A·默茨，D·奥什努比，I·赫尔曼，O·克瑞尔，S·莱迪克，T·布克，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE