旋转角度传感器制造技术

旋转角度传感器包括具有定子发射线圈和至少一个定子接收线圈的定子元件；相对于定子元件能转动地支承的、具有相互电连接的转子接收线圈和转子发射线圈的转子元件；其中，所述转子接收线圈与定子发射线圈以感应的方式耦合，使得通过所述定子发射线圈产生的电磁场在所述转子接收线圈中感应电流，所述电流流过所述转子发射线圈，使得所述转子发射线圈产生一另外的电磁场；所述至少一个定子接收线圈与所述转子发射线圈以感应的方式耦合，使得感应耦合与所述定子元件和所述转子元件之间的旋转角度有关，并且由所述转子发射线圈产生的电磁场在所述至少一个定子接收线圈中感应至少一个与角度有关的交变电压。所述转子发射线圈和所述至少一个定子接收线圈分别具有反向延伸的绕组。

Rotation angle sensor

The rotation angle sensor includes a stator having a transmitting coil and at least one of the stator coil of stator components; compared with the stator element can be rotatably supported and electrically connected elements of rotor rotor and rotor coil receiving transmitting coil; wherein, the rotor and the stator coil receiving transmitting coil to induction mode coupling, the electromagnetic field through the transmitting coil in the stator rotor receives the induction coil current, the current flowing through the rotor transmitting coil, so that the rotor coil generates an additional electromagnetic emission; the at least one receiving coil of stator and the rotor to the transmitting coil induction mode coupling, the rotation angle between the induction coupled with the stator and the rotor component element, and the rotor produced by transmitting coil in electromagnetic field The at least one stator receiving coil senses at least one alternating voltage associated with the angle. The rotor transmitting coil and the at least one stator receiving coil are respectively provided with a reverse extending winding.

【技术实现步骤摘要】
旋转角度传感器
本专利技术涉及一种旋转角度传感器，通过所述旋转角度传感器例如能够确定轴和一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，使磁体转动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。这样的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是对干扰非常敏感的。另一种旋转角度传感器利用涡电流效应。在此，例如使金属目标运动通过传感器线圈，所述传感器线圈被供以交流电压并且在该目标中感应涡电流。这导致传感器线圈的感应系数降低并且允许通过频率改变推导出旋转角度。例如，线圈为震荡回路的组成部分，所述震荡回路的谐振频率在感应系数改变时移动。然而，这种旋转角度传感器可以相对于安装公差(主要是目标的倾斜)具有高的横向灵敏性。通过外部电磁场产生的频率也会被干扰(锁相，InjectionLocking)，因为通常以数十MHz范围内的频率工作。由文献US7191759B2，US7276897B2，EP0909955B1，US6236199B1和EP0182085B1还已知基于耦合的线圈的旋转角度传感器。在这些文献中，在激励线圈中构建交变电磁场，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一电压。为了测量旋转角度，使用能转动地支承的、能导电的目标，所述目标根据其角度位置影响激励线圈和接收线圈之间的感应耦合。在EP0909955B1和US6236199B1中，短路的平面导体环位于目标上，所述导体环与激励线圈的交变电磁场交互作用。
技术实现思路
本专利技术的实施方式能够以有利的方式实现，以这样的方式和方法确定轴和一另外的构件之间的旋转角度，使得外部干扰和/或构件公差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能够在具有高的电磁干扰场的周围环境中使用。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-马达的转子位置、驾驶踏板位置或者凸轮轴位置。下面所述的旋转角度传感器成本有利，需要小的安装空间，并且基于简单的测量原理。根据本专利技术的实施方式，旋转角度传感器包括具有定子发射线圈和至少一个定子接收线圈的定子元件；相对于定子元件能转动地支承的、具有相互电连接的转子接收线圈和转子发射线圈的转子元件；其中，所述转子接收线圈与定子发射线圈以感应的方式耦合，使得通过定子发射线圈产生的电磁场在转子接收线圈中感应电流，该电流流过转子发射线圈，使得转子发射线圈产生一另外的电磁场；并且其中，至少一个定子接收线圈与转子发射线圈以感应的方式耦合，从而感应耦合与定子元件和转子元件之间的旋转角度有关，并且由转子发射线圈产生的电磁场在至少一个定子接收线圈中感应至少一个与角度有关的交变电压。控制单元(所述控制单元例如可以被布置在定子元件上)可以给定子发射线圈供以交变电流，使得定子发射线圈产生电磁场，该电磁场在转子接收线圈中又产生交变电流。以这样的方式将能量从定子元件经由电磁场传递给转子元件。然后转子接收线圈中感应的电流被用于给转子发射线圈通电，例如其方式为将转子发射线圈直接与转子接收线圈连接，并且转子接收线圈的电流也直接流过转子发射线圈。然后转子发射线圈产生一(另外的)电磁场，该电磁场在至少一个定子接收线圈中产生交变电流。定子元件也可以承载多个定子接收线圈。转子发射线圈与一个或者多个定子接收线圈之间的感应耦合与转子元件和定子元件之间的旋转角度有关。这可以例如通过线圈不同大小的重叠(沿转动轴线的观察方向)和/或通过线圈绕组(Windungen)不同程度的重叠来实现。在一个或者多个定子接收线圈中感应的交变电流可以根据旋转角度而具有与定子发射线圈中的供应交变电流不同地高的振幅和/或不同的相位。例如通过测量或者求取该相位和/或振幅，控制单元能够确定旋转角度。也可以承载控制单元(例如IC)的定子元件可以在几何结构方面例如相对于一轴的端部布置，定子元件固定在所述端部上。定子元件可以包括例如具有定子发射线圈和至少一个定子接收线圈的定子电路板。转子元件可以承载目标或者说具有转子接收线圈和转子发射线圈的转子电路板，该目标或者说该转子电路板与轴携同运动。附加地，转子发射线圈具有反向延伸的绕组。至少一个定子接收线圈也具有反向延伸的绕组，这些反向延伸的绕组实施为用于产生相反定向的电磁场。在此应理解为，一个线圈可以具有由多个导体环构建的一个导体。一个导体环可以是分别将被线圈绕转的面几乎完全环绕一次的导体的一个区段。一个线圈(例如转子发射线圈和/或定子接收线圈)还可以具有从轴向视角来看(即以沿转子元件的转动轴线的视角方向)不重叠的多个绕组。在此，一个绕组可以包括线圈的一个导体环或者多个导体环，所有导体环均环绕被线圈绕转的相同的面。绕组可以在基本上正交于转子元件转动轴线延伸的平面中延伸。一个线圈的两个不同的绕组通常不相互重叠。对于每个线圈而言(转子发射线圈和/或定子接收线圈)，被一定向的绕组绕转的面可以等于被一另外的定向的绕组绕转的面。反向延伸地定向的绕组导致线圈中的基本上均匀的外部场基本上不会感应电流。这一方面适用于由定子发射线圈产生的场，也适用于例如可以通过附近电导线产生的外部干扰场。转子发射线圈和定子接收线圈(多个定子接收线圈)的绕组还可以根据旋转角度而不同程度地重叠。以这样的方式，线圈在不同的旋转角度下不同程度地耦合，由此，可以由在一个或者多个定子接收线圈中感应的电流导出旋转角度。根据本专利技术的实施方式，转子元件具有变频器，所述变频器接通在转子接收线圈和转子发射线圈之间并且实施为用于将来自转子接收线圈中的交变电流转变成一另外的频率的、用于转子发射线圈的交变电流。在感应交变电流被导入到转子接收线圈之前，该交变电流可以在转子元件中被整流并且然后被逆变到一另外的频率上(变频器)。所产生的电磁场和在至少一个定子接收线圈中感应的电流此时具有与用于给定子发射线圈通电的交变电流不同的频率。一方面可以通过整流抑制转子接收线圈中感应的干扰电流。另一方面从定子元件到转子元件的能量传递与测量频率脱耦。包括变频器(例如无源整流器和可控逆变器)的电子电路可以完全通过转子接收线圈的电流来运行。换言之，逆变器的控制装置也可以通过该电流来运行。电子电路还可以包括用于转子元件自检的部件，所述部件例如可检测转子元件上两个线圈的阻抗，以便检测其是否受损。根据本专利技术的实施方式，转子元件具有电容器，所述电容器与转子接收线圈和/或转子发射线圈形成震荡回路。如果通过具有其谐振频率的电磁场激励震荡回路(LC谐振回路)，则产生高效的能量传递，因而在转子接收线圈中产生大的电流进而也在转子发射线圈中产生大的电流。由此，在至少一个定子接收线圈中也感应高的交变电流。用于给定子发射线圈通电的交变电压的频率则可以处于震荡回路的谐振频率范围内。根据本专利技术的实施方式，定子发射线圈和/或转子接收线圈在一匝(Windung)中围绕转子元件的一转动轴线。定子发射线圈和/或转子接收线圈两者均可以基本上为圆形的发射线圈，所述发射线圈的中心点可以处于转动轴线附近。两个线圈均可以包括一个或者多个导体环。转动轴线可以与两个线圈的平面重心叠合。根据本专利技术的实施方式，定子发射线圈完全围绕至少一个定本文档来自技高网...

【技术保护点】
旋转角度传感器(10)，其包括：定子元件(12)，所述定子元件具有定子发射线圈(20)和至少一个定子接收线圈(22)；相对于所述定子元件(12)能转动地支承的转子元件(14)，所述转子元件具有相互电连接的转子接收线圈(28)和转子发射线圈(30)；其中，所述转子接收线圈(28)与所述定子发射线圈(20)以感应的方式耦合，使得通过所述定子发射线圈(20)产生的电磁场在所述转子接收线圈(28)中感应电流，所述电流流过所述转子发射线圈(30)，使得所述转子发射线圈(30)产生一另外的电磁场；其中，所述至少一个定子接收线圈(22)与所述转子发射线圈(30)以感应的方式耦合，从而感应耦合与所述定子元件(12)和所述转子元件(14)之间的旋转角度有关，并且由所述转子发射线圈(30)产生的电磁场在所述至少一个定子接收线圈(22)中感应至少一个与角度有关的交变电压；其特征在于，所述转子发射线圈(30)和所述至少一个定子接收线圈(22)分别具有反向延伸的绕组(32a，32b，34a，34b)。

【技术特征摘要】
2015.10.22 DE 102015220624.61.旋转角度传感器(10)，其包括：定子元件(12)，所述定子元件具有定子发射线圈(20)和至少一个定子接收线圈(22)；相对于所述定子元件(12)能转动地支承的转子元件(14)，所述转子元件具有相互电连接的转子接收线圈(28)和转子发射线圈(30)；其中，所述转子接收线圈(28)与所述定子发射线圈(20)以感应的方式耦合，使得通过所述定子发射线圈(20)产生的电磁场在所述转子接收线圈(28)中感应电流，所述电流流过所述转子发射线圈(30)，使得所述转子发射线圈(30)产生一另外的电磁场；其中，所述至少一个定子接收线圈(22)与所述转子发射线圈(30)以感应的方式耦合，从而感应耦合与所述定子元件(12)和所述转子元件(14)之间的旋转角度有关，并且由所述转子发射线圈(30)产生的电磁场在所述至少一个定子接收线圈(22)中感应至少一个与角度有关的交变电压；其特征在于，所述转子发射线圈(30)和所述至少一个定子接收线圈(22)分别具有反向延伸的绕组(32a，32b，34a，34b)。2.根据以上权利要求中任一项所述的旋转角度传感器(10)，其中，所述转子元件(14)具有变频器(36)，所述变频器接通在所述转子接收线圈(28)和所述转子发射线圈(30)之间并且实施为用于将来自所述转子接收线圈(28)中的交变电流转变成一另外的频率的用于转子发射线圈(30)的交变电流。3.根据以上权利要求中任一项所述的旋转角度传感器(10)，其中，所述转子元件具有电容器(38)，所述电容器与所述转子接收线圈(28)和/或所述转子发射线圈(30)构成震荡回路。4.根据以上权利要求中任一项所述的旋转角度传感器(10)，其中，所述定子发射线圈(20)和/或所述转子接收线圈(28)在一匝中围绕所述转子元件(14)的一转动轴线(A)。5.根据以上权利要求中任一项...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·默茨，D·奥什努比，F·于特尔默伦，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