用于可变磁阻型角度传感器的定子芯制造技术

本发明专利技术涉及用于可变磁阻型角度传感器的定子芯、包括这样的定子和转子的角度传感器、以及制造可变磁阻型角度传感器的方法。所述芯包括至少部分地铁磁性的芯，其具有磁轭(116)和多个磁极(110)，所述磁极从所述磁轭(116)径向地向内朝向所述芯(100)的中心轴线(106)延伸或从所述中心轴线径向向外延伸，其中激励绕组和至少一个输出绕组可以安装在所述磁极(110)上。所述磁轭(116)具有基本上圆形的形状，且所述磁极(110)围绕所述磁轭(116)的圆周布置，使得至少一个无磁极区域设置在所述圆周的第一段(108)中，所述无磁极区域优选地包括穿过所述磁轭(116)的连接器开口(112)以接收连接器，其中没有磁极(110)布置在包括所述无磁极区域的第一段(108)中。

【技术实现步骤摘要】
用于可变磁阻型角度传感器的定子芯
本专利技术涉及用于可变磁阻型角度传感器的定子芯、包括这样的定子和转子的角度传感器、以及制造可变磁阻型角度传感器的方法。
技术介绍
磁阻旋转变压器具有至少部分地软磁性的定子和至少部分地软磁性的转子。转子和定子彼此相对，并在彼此之间形成气隙。由于转子的围绕其圆周变化的特定形式，气隙内的磁阻周期性地变化。角度传感器具有布置在定子处的磁通量传感器，用于经由至少一个磁极对在气隙内产生预定的磁通量分布。此外，在同一定子上，布置磁通量检测器，其通过彼此偏移预定角度的至少两个信号磁极对来检测磁场强度。根据两个检测器信号，可以导出转子相对于定子的相对位置的角度值。这些基于定子和转子之间的气隙中的变化的磁通量强度的原理的磁电角度传感器以各种形式已知。基本上，已知用于在发送器部分中产生磁通量的若干原理以及用于测量检测器部分中的磁场的不同原理。旋转变压器和所谓的同步器使用初级绕组和次级绕组形式的电磁线圈。这样的旋转变压器和同步器具有产生准确结果的优点，并且代表非常鲁棒的角度传感器。特别地，所谓的磁阻旋转变压器是已知的，其中初级绕组和次级绕组布置在定子处，而转子没有绕组，因此通过特别设计的软磁性部件被动地影响磁通回路。通过不规则形式的软磁性转子，例如通过提供叶片，例如通过提供瓣，定子上的初级绕组和次级绕组之间的磁通量受到不同的影响，从而允许从感应电压导出转子的角位置。旋转变压器优于许多其他类型的绝对位置传感器，因为它们坚固耐用，并且能够在恶劣条件下提供非常高的角度准确度。没有光学路径避免经常破坏光学编码器的操作的烟雾或油脂。因为它们是比例装置，所以它们也较少受输入信号异常的影响；电压或频率方差将同等地改变正弦和余弦输出。图2和图3示出了常规的磁阻旋转变压器300。软磁转子302安装在环形定子304内，以便可围绕旋转轴线306旋转。该图中所示的转子具有12个瓣308，其在围绕轴线306旋转期间引起转子302与定子304的40个齿310(也称为磁极)之间的可变气隙。每个磁极310承载一个或多个绕组312，形成激励绕组(也称为初级绕组)和正弦和余弦绕组(也称为次级绕组)。借助于初级绕组，在定子304中产生磁通量，该磁通量受到旋转转子302的变化位置的影响。在次级绕组中，感应出电压，该电压受到转子302和定子磁极310之间的变化的间隙距离的影响。根据众所周知的评估方案，可以从感应电压导出转子302的角位置。类似地，定子的磁极也可以朝向芯的外部取向，转子围绕内部定子布置。图4描绘了这种常规的内部定子芯404，其磁极410朝向芯的外侧取向。为了安装组装的定子，安装凹部420设置为与匹配的固定装置(例如螺钉或螺栓)相互作用。此外，提供连接器开口422，其接收电连接器(图中未示出)。该电连接器连接到布置在磁极上的绕组，并允许绕组连接到操作角度传感器所需的供电、控制和评估装置。然而，随着直径的增加，制造定子的成本及其重量显著上升，而电连接器需要保持一定的尺寸和格式，以便与附属的配合连接器兼容。从图4可以看出，径向方向上的距离d(即材料厚度)是定子芯的内半径r1和外半径r2之间的差值，对于这些常规定子芯，其需要大于磁极高度加上开口422的径向尺寸。因此，径向方向上的重量和材料厚度对于各种应用可能是不可接受的。因此，需要为磁阻旋转变压器提供改进的定子，其经济且易于制造，但同时产生准确的测量结果，并且在具有挑战性的环境中也是鲁棒且长期稳定的。
技术实现思路
该目的通过独立权利要求的主题来解决。本专利技术的有利实施例是从属权利要求的主题。本专利技术基于这样的构思：对于用作全圆旋转变压器的磁阻旋转变压器，没有必要使用配备磁极的全圆定子—令人惊讶地，其中圆周的特定扇区不承载磁极的一种定子是足够的。仅覆盖转子的完整旋转路径的一段的其他段定子与常规形状的转动转子相互作用，使得可以如从具有覆盖完整360°的定子的布置那样提取基本相同的信息。根据本专利技术，用于可变磁阻型角度传感器的定子芯包括至少部分地铁磁性的芯，具有磁轭和多个磁极(也称为齿)，所述磁极从所述磁轭径向地向内朝向所述芯的中心轴线延伸或从所述中心轴线径向向外延伸，其中激励绕组和至少一个输出绕组可以安装在所述磁极上。所述磁轭具有基本上圆形的形状且其中所述磁极围绕所述磁轭的圆周布置，使得至少一个无磁极区域设置在所述圆周的第一段中，所述无磁极区域优选地包括穿过所述磁轭的开口以接收连接器，其中没有磁极布置在包括所述无磁极区域的第一段中。这种几何形状是有利的，因为定子芯的径向材料厚度可以显著减小。这是由于以下效应：内半径和外半径之间的差异的尺寸不必足够大以径向地容纳连接器开口和磁极的高度，而仅是一个或另一个。换言之，通过在常规不间断的定子磁极的系列中提供划分，连接部分的区域可以位于与磁极相同的直径。因此，定子芯更轻，并且在径向方向上需要更少的安装空间。当制造具有大直径(例如，30cm)的旋转变压器时，这是特别有利的。本专利技术可以与具有磁极的定子芯一起使用，所述磁极径向地朝向磁轭的中心轴线向内延伸或从所述中心轴线向外延伸，然而，特别有利于具有向外指向的齿的芯，因为在这些内部定子芯的情况下，与外部定子芯的几何形状相比，可用于将连接器容纳到外部电子部件的空间更小。根据本专利技术，可以提供具有磁极的一个或多个区域(以下也称为段)。与常规的定子芯相比(其中偶数个磁极围绕芯的360°周长等距地分布)，根据本专利技术，磁极可以以不会在整个圆上添加偶数或整数的磁极数的角度布置。为绕组接线也更经济，因为需要更少的线圈，从而减少了循环时间。此外，所有其他部件，如用于线圈和盖的包覆模制工具变得更便宜。根据有利的实施例，所述开口具有长形的形状，其覆盖所述磁轭的圆周的20°至30°之间的角度。这留下了足够的空间来在定子芯的剩余周边上布置磁极。有利地，开口的形状遵循芯的圆形轮廓，布置在芯的外圆周和内圆周之间。为了提供磁极的点对称性并因此提供绕组的点对称性，在与第一段相对的第二段中不可布置磁极。该第二无磁极段可以有利地用于容纳安装装置，例如用于螺栓或螺钉的凹部。有利地，定子还包括至少一个安装凹部，用于附接固定装置以安装定子芯。根据有利的实施例，第一组磁极布置在第三段中，且第二组磁极布置在第四段中，所述第三段和第四段相对于所述磁轭的中心彼此点对称地相对地布置。以这种方式，可以采用以下绕组方案，其实现具有与带有全圆的磁极的芯的特性接近的特性的操作。特别地，第一组和第二组磁极包括相同数量的磁极。有利地，所述第三段和第四段各自沿着围绕所述中心轴线的圆弧延伸，以覆盖90°和120°之间的角度。这种几何形状为连接器和附加的固定装置留下了足够的空间，但同时允许旋转变压器的操作类似于具有常规的全圆定子芯的旋转变压器。本专利技术还涉及一种可变磁阻型角度传感器，其包括具有根据本专利技术的至少部分地铁磁性的定子芯的定子。激励绕组和至少一个输出绕组安装在磁极上。转子可操作为相对于定子围绕中心旋转轴线旋转，且具有的形状使得间隙磁导相对于围绕所述中心旋转轴线的旋转角以正弦波方式变化。磁轭具有围绕所述中心旋转轴线布置的基本上圆形的形状。根据本专利技术的有利的实施例，所述定子具有至少四个磁极，其围绕所述中心旋转轴线分布以覆盖所述定子的至少一个电周期。这是定子能够使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于可变磁阻型角度传感器的定子芯，所述定子芯(100)包括：至少部分地铁磁性的芯，具有磁轭(116)和多个磁极(110)，所述磁极从所述磁轭(116)径向地向内朝向所述芯(100)的中心轴线(106)延伸或从所述芯(100)的中心轴线(106)径向向外延伸，其中激励绕组和至少一个输出绕组能够安装在磁极(110)上，其中所述磁轭(116)具有基本上圆形的形状且其中磁极(110)围绕所述磁轭(116)的圆周布置，使得至少一个无磁极区域设置在所述圆周的第一段(108)中，其中没有磁极(110)布置在包括所述无磁极区域的第一段(108)中。

【技术特征摘要】
2017.10.09 EP 17195444.91.用于可变磁阻型角度传感器的定子芯，所述定子芯(100)包括：至少部分地铁磁性的芯，具有磁轭(116)和多个磁极(110)，所述磁极从所述磁轭(116)径向地向内朝向所述芯(100)的中心轴线(106)延伸或从所述芯(100)的中心轴线(106)径向向外延伸，其中激励绕组和至少一个输出绕组能够安装在磁极(110)上，其中所述磁轭(116)具有基本上圆形的形状且其中磁极(110)围绕所述磁轭(116)的圆周布置，使得至少一个无磁极区域设置在所述圆周的第一段(108)中，其中没有磁极(110)布置在包括所述无磁极区域的第一段(108)中。2.如权利要求1所述的定子芯，其中所述至少一个无磁极区域包括穿过所述磁轭(116)的用于接收连接器的连接器开口(112)。3.如权利要求2所述的定子芯，其中所述连接器开口(112)具有覆盖所述磁轭(116)的圆周的20°至30°范围内的角度的长形的形状。4.如前述权利要求中任一项所述的定子芯，其中没有磁极布置在与所述第一段(108)相对的第二段(109)中。5.如前述权利要求中任一项所述的定子芯，其中第一组磁极布置在第三段(102)中，且第二组磁极布置在第四段(103)中，第三段和第四段相对于所述磁轭(116)的中心(106)彼此点对称地相对地布置。6.如权利要求4所述的定子芯，其中第一组磁极和第二组磁极包括相同数量的磁极。7.如权利要求4或5所述的定子芯，其中第三段和第四段(102，103)各自沿着围绕所述中心轴线(106)的圆弧延伸，以覆盖90°至120°范围内的角度(104)。8.如权利要求7所述的定子芯，还包括至少一个安装凹部(122)，用于附接固定装置以安装所述定子芯(100)。9.一种可变磁阻型角度传感器，包括：定子，...

【专利技术属性】
技术研发人员：P博维吉恩，T奥克特，
申请(专利权)人：泰科电子比利时公司，
类型：发明
国别省市：比利时,BE