位置传感器制造技术

用于感测位置或运动的位置传感器(200)，包括：铁氧体芯(202)；以及传感器线圈，该传感器线圈被构造用以提供传感器信号。传感器线圈被实施在印刷电路板(201)上，并且铁氧体芯(202)被构造用以装配到印刷电路板(201)中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】位置传感器
本专利技术一般涉及位置传感器，并且尤其涉及涡流传感器和感应式位置传感器或者接近传感器。
技术介绍
在不承认本文所述的任何代表现有技术的技术的情况下，这一部分阐明有用的背景信息。涡流传感器或者感应式传感器适合于位置、接近度、运动、位移和/或距离的非接触式测量。它们适合于在工业环境中的测量，并且可以被用于例如感测电机的转子或者轴的运动。运动控制系统需要反馈，因此在许多系统中需要位置传感器和运动控制传感器。例如，磁悬浮系统通常需要与受控自由度一样多的位置传感器或者运动传感器。
技术实现思路
根据本专利技术的第一示例形态，提供一种用于感测位置或运动的位置传感器，所述位置传感器包括：铁氧体芯；以及传感器线圈，该传感器线圈被构造用以提供传感器信号，其中传感器线圈被实施在印刷电路板上，并且铁氧体芯被构造用以装配到印刷电路板中。在一个实施例中，印刷电路板包括一个或更多个开口，并且铁氧体芯包括一个或更多个突起，所述一个或更多个突起被构造成装配到印刷电路板中的开口中。在一个实施例中，铁氧体芯由多于一块铁氧体形成。当考虑在不同方向或平面中的截面时，铁氧体芯可以由一个或更多个矩形铁氧体、L形铁氧体、C形铁氧体、E形铁氧体、具有阶梯状形式或弧形形式的铁氧体或这些铁氧体的任何组合形成。在一个实施例中，印刷电路板上的轨迹形成传感器线圈。在一个实施例中，传感器被构造成用于感测轴或转子的运动。根据本专利技术的第二示例形态，提供一种用于感测轴的位置的传感器布置，该传感器布置包括多个根据第一形态或任何相关实施例的位置传感器，其中传感器绕轴被定位。在一个实施例中，轴由铁氧体或层压钢或其它等效磁通量传导材料制成。在一个实施例中，所述多个传感器被组装在公共印刷电路板上。在一个实施例中，所述多个传感器被构造成感测在轴和所述多个传感器的铁氧体(即，被定位在PCB上的铁氧体)之间的距离，以感测轴的位置。在一个实施例中，轴包括一个或更多个沟槽，并且所述多个传感器被构造成感测沟槽以感测轴的位置。所述多个传感器可以感测沟槽的位置以感测轴的位置。除了感测沟槽之外，所述多个传感器可以感测在轴和所述多个传感器的铁氧体之间的距离。在一个实施例中，轴的轴线在xyz坐标系中的z方向上，并且该传感器布置包括：两个或更多个x方向传感器，所述两个或更多个x方向传感器被定位在轴的在x方向上的不同侧上；以及两个或更多个y方向传感器，所述两个或更多个y方向传感器被定位在轴的在y方向上的不同侧上。可以有例如位于轴的相反侧的两个x方向传感器和两个y方向传感器。对于大轴径和小传感器，能够绕轴放置多于两对传感器或者奇数个传感器，用于感测轴在xyz轴线上的位置。在一个实施例中，所述x方向传感器的铁氧体芯被组装在所述x方向传感器的所述印刷电路板的相反侧上，以提供对所述轴在所述z方向上的轴向移位的感测。根据本专利技术的第三示例形态，提供一种制造位置传感器的方法，所述位置传感器用于感测位置或运动，所述传感器包括铁氧体芯和传感器线圈，所述传感器线圈被构造用以提供传感器信号。该方法包括：在印刷电路板上实施传感器线圈；以及将铁氧体芯装配到印刷电路板上。一个铁氧体芯可以由一个或更多个芯块形成，并且可以有多于一个铁氧体芯。前面已经说明本专利技术的不同的非约束性示例形态和实施例。前述实施例仅用于解释可以在本专利技术的实施中被利用的所选形态或步骤。一些实施例可以仅参考本专利技术的某些示例形态被呈现。应当理解，对应的实施例也可以应用于其它示例形态。附图说明将参考附图描述本专利技术的一些示例实施例，其中：图1示出涡流传感器的原理；图2至图5示出根据本专利技术的各种实施例的传感器的剖视图；图6示出根据一个实施例的传感器布置的俯视图和剖视图；图7至图13显示某些示例铁氧体形状；图14示出根据一个实施例的传感器布置的俯视图和剖视图；并且图15示出根据一个实施例的传感器布置的俯视图。具体实施方式在以下描述中，同样的附图标记表示同样的元件或步骤。本专利技术的各种实施例提供一种位置传感器。该位置传感器可以是例如涡流传感器或者感应式传感器。位置传感器可以被用于在不同应用环境中感测位置、接近度、运动、位移、空隙、间隙和/或距离。磁悬浮系统是一个示例应用环境。在一个实施例中，位置传感器可以被用于例如感测轴或转子的位置或运动。在一个实施例中，解决方案用作悬浮系统的一部分或者用作自动化监控系统的一部分。例如，由根据实施例的传感器提供的数字信号可以被连接到标准自动化系统的计算机。图1示出涡流(接近)传感器的原理。所示传感器包括探头111。该探头111包括：有源线圈113和平衡线圈112；驱动器(未示出)，该驱动器用于驱动该有源线圈113中的高频电流；以及电子器件(未示出)，该电子器件用于解调和放大来自有源线圈的电信号。此外，图1示出目标导电材料116。有源线圈113中的电流创建磁场114，该磁场114在附近的导电材料116中感应出被称为涡电流115的小电流。这些涡电流在与由线圈113产生的磁场114相比的相反方向上生成磁场。线圈113中的电流的能量耗散、幅度和相位取决于在探头111和目标导电材料116之间的距离而变化。这些变化是电子评估的，并且检测到的位置或运动被提供作为输出电压或电流。传统的涡流传感器使用具有缠绕线圈和单独电缆的传感器尖端。这些使得解决方案成本高昂，不易集成，需要对每一个传感器/电缆/驱动器组进行单独校准，并且易于受到电磁干扰。本文公开的各种实施例提供一种位置传感器(例如，涡流传感器)，该位置传感器包括电感器(线圈)，该电感器(线圈)被印刷在电路板上。在实施例中，位置传感器包括铁氧体和印刷电路板(PCB)层，传感器线圈和电子器件被实施在该印刷电路板(PCB)层上。还提供一种制造这种位置传感器的方法。铁氧体芯是一种被在例如变压器和电感器的绕组中使用的磁芯。铁氧体芯的典型特征包括高磁导率和低导电率。在下文中讨论各种示例构造和示例铁氧体形状。示例铁氧体形状包括例如矩形铁氧体、L形铁氧体、C芯、E芯和定制形状的芯。在一个实施例中，铁氧体可以具有阶梯状形式或弧形形式。当考虑在不同方向或平面中的截面时，不同形式的任何组合也是可行的。在一个实施例中，位置传感器被构造用以感测电机的轴或转子或其它移动部件的位置或运动。传感器可以感测在传感器和轴之间的距离。轴上的沟槽和盘可以提供检测径向和轴向位移的手段。传感器可以感测沟槽或盘的位置以确定轴的位置。在一个实施例中，轴周围有多个传感器。在转子的情况下，在不必经历跳动引起的干扰的情况下，所述多个传感器可以精确地提供位置反馈。在一个实施例中，通过测量线圈的电感或者通过测量在有源线圈和平衡线圈之间的耦合来实现位移测量，其中电磁耦合通过轴。在一个实施例中，提供一种位置传感器，其中铁氧体作为该传感器中的引导介质，即使用引导铁氧体。引导铁氧体将磁通引导到转子或轴或盘中，从而增强灵敏度。PCB轨迹可以被用于线圈，以确保制造的可重复性，减少与绕组相关的成本和材料使用，并且当使用分立部件时，减少对每一个传感器和电缆进行单独校准的需要。以该方式，可以实现提高的分辨率并且还减少制造成本。在感测轴或其它移动部件的位置的实施例中，通过铁氧体芯块相对于轴的某些定位来实现不同尺寸(例如xyz尺寸)的感测。轴例如由铁氧体或者层压钢或者其它导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种位置传感器(200、300、400、500、501、611‑616)，所述位置传感器用于感测位置或运动，所述位置传感器包括：铁氧体芯(202、502)；以及传感器线圈，所述传感器线圈被构造用以提供传感器信号，其特征在于，所述传感器线圈被实施在印刷电路板(201)上，并且所述铁氧体芯(202、502)被构造用以装配到所述印刷电路板中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.14 FI 201654941.一种位置传感器(200、300、400、500、501、611-616)，所述位置传感器用于感测位置或运动，所述位置传感器包括：铁氧体芯(202、502)；以及传感器线圈，所述传感器线圈被构造用以提供传感器信号，其特征在于，所述传感器线圈被实施在印刷电路板(201)上，并且所述铁氧体芯(202、502)被构造用以装配到所述印刷电路板中。2.根据权利要求1所述的传感器，其中所述印刷电路板包括一个或更多个开口(203)，并且所述铁氧体芯包括一个或更多个突起(204)，所述一个或更多个突起(204)被构造用以装配到所述印刷电路板中的所述开口中。3.根据权利要求1或2所述的传感器，其中所述铁氧体芯由多于一块铁氧体(801、802、901、902、1001、1002、1101、1102)形成。4.根据任一前述权利要求所述的传感器，其中所述印刷电路板上的轨迹形成所述传感器线圈。5.根据任一前述权利要求所述的传感器，其中所述传感器被构造成用于感测轴(605)的运动。6.一种传感器布置，所述传感器布置用于感测轴(605、1413)的位置，所述传感器布置包括多个根据任一前述权利要求所述的位置传感器(611-616、1401-1404、1501-1504)，其中所述传感器绕所述轴被定位。7.根据权利要求6...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉法尔·亚斯琴布斯基，基莫·托尔萨，
申请(专利权)人：拉普兰塔理工大学，
类型：发明
国别省市：芬兰,FI