感应式角传感器制造技术

本发明专利技术涉及感应式角传感器(100)，用于确定转子(120)相对于定子(110)的旋转位置。其包括励磁线圈(113)，具有m重对称的拾取线圈装置(111)和导电目标(121)。励磁线圈(113)励磁导电目标(121)，导电目标感应拾取线圈装置(111)中的感应信号(S

【技术实现步骤摘要】
感应式角传感器


[0001]本公开的实施例涉及包括转子和定子的感应式角传感器，其中 转子和定子之间的相对旋转位移可以使用感应原理来确定。一些示 例性实施例可涉及由转子包括的一个或多个目标的特定几何对称， 并且一些示例性实施例可涉及分别由定子和/或由转子包括的无定向 装置。

技术介绍

[0002]感应位置传感器通常可用于确定可相对于彼此移动的两个构件 之间的相对位移，其中，相对位移的确定基于电感应原理。例如， 感应式角传感器可以确定两个构件之间的相对线性位移或相对旋转 位移。在后一种情况下，第一构件可包括定子，并且第二构件可包 括可相对于定子旋转的转子。
[0003]为了利用电感应原理，定子可以包括用交流电馈送的励磁线圈。 因此，定子产生交变磁场。转子可包括目标线圈，其中，交变磁场 在目标线圈中感应涡流，涡流产生磁通量。此外，定子包括拾取线 圈。上述磁通量在拾取线圈中感应出感应电流。感应电流的相位和 幅度取决于转子和定子之间的相对位置。因此，转子和定子之间的 相对角位移可以从经测量的感应电流的相位和幅度导出。
[0004]这些感应式角传感器对环境影响相对稳健，例如，即使在多尘 和恶劣的条件下，它们仍然可以很好地工作。此外，它们可以提供 转子和定子之间的相对角位移的良好指示。但是，它们可能容易受 到外界磁场的干扰。此外，它们可能仅具有相对于它们的角测量范 围的有限分辨率。此外，经测量的感应电流的相位和幅度之间的关 系在360
°
整个回转上可能是不明确的。也就是说，在360
°r/>整个回 转上，某些成对的值(相位，幅度)可能出现一次以上，这使得角 位移的确定不明确，因为它给所确定的角位移带来不确定性。

技术实现思路

[0005]因此，期望改进感应式角传感器，使得它们可以提供角位移的 精确高分辨率、对外部磁场的稳健性以及转子和定子之间角位移的 明确测量。
[0006]因此，建议提供具有独立权利要求1的特征的感应式角传感器， 并提供具有独立权利要求19的特征的感应式角传感器。在从属权利 要求中给出了进一步的示例性和优选实施例。
[0007]第一方面涉及一种感应式角传感器，该感应式角传感器包括定 子和转子，定子和转子可绕旋转轴相对于彼此旋转运动。定子可包 括励磁线圈，第一拾取线圈装置和第二拾取线圈装置。第一拾取线 圈装置可以包括m重对称。第二拾取线圈装置可以包括n重对称。 下面将更详细地描述所述m折和n重对称。然而，根据该方面，整 数m和n彼此不同，并且它们除了1之外没有公约数。转子可以包 括目标装置，该目标装置包括第一导电目标和第二导电目标。第一 导电目标和第二导电目标可以沿旋转轴彼此垂直堆叠在一起。第一 导电目标可以包括与第一拾取线圈装置的m重对称相对应的m重对 称。第二导电目标可以包括与
第二拾取线圈装置的n重对称相对应 的n重对称。励磁线圈可以用交流电励磁。交流电可在第一导电目 标中感应第一感应电流，从而产生周期性为360
°
/m的第一磁通量。 交流电还可在第二导电目标中感应第二感应电流，从而产生周期性 为360
°
/n的第二磁通量。周期性为360
°
/m的第一磁通量可以在具 有m重对称的第一拾取线圈装置中感应第一感应信号，并且周期性 为360
°
/n的第二磁通量可以在具有n重对称的第二拾取线圈装置中 感应第二感应信号。感应式角传感器还可以包括用于基于第一感应 信号和第二感应信号确定转子的旋转位置的信号分析设备。
[0008]第二方面涉及一种感应式角传感器，该感应式角传感器包括定 子和转子，定子和转子可沿旋转轴相对于彼此旋转运动。定子可包 括励磁线圈和包括m重对称的至少一个拾取线圈装置。转子可包括 次级线圈和目标装置，目标装置包括至少第一导电目标，该第一导 电目标具有与至少一个拾取线圈装置的m重对称相对应的m重对 称。励磁线圈可以用交流电励磁，用于将感应电流感应耦合到次级 线圈中。次级线圈可以与目标装置电耦合，并且特别是与第一导电 目标电耦合，使得感应电流在第一导电目标中产生具有周期性为360
ꢀ°
/m的磁通量。具有周期性为360
°
/m的磁通量可以在具有m重对 称的至少一个拾取线圈装置中感应出感应信号。感应式角传感器还 可以包括用于基于感应信号确定转子的旋转位置的信号分析设备。 根据该方面，第一导电目标可以是无定向的。
附图说明
[0009]图1示出了根据实施方式的感应式角传感器的框图，
[0010]图2示出了定子的俯视图，定子包括励磁线圈、第一拾取线圈 装置和第二拾取线圈装置，
[0011]图3A给出了用于确定感应信号的相位角的原理图，
[0012]图3B示出了从图3A的相位角计算的旋转角的示意图，
[0013]图4示出了用于根据实施方式的感应式角传感器中的线圈的示 意图，
[0014]图5示出了基于第一感应信号和第二感应信号的差计算旋转角 的示意图，
[0015]图6示出了无定向拾取线圈装置的示意性俯视图，其中，一个 拾取线圈布置在基板的第一侧上，并且第二拾取线圈布置在基板的 相对的第二侧上，
[0016]图7A至图7C示出了具有励磁线圈和径向布置的第一拾取线圈 装置和第二拾取线圈装置的定子的示意性俯视图，
[0017]图8示出了根据实施方式的感应式角传感器的示意图，该感应 式角传感器包括具有第一导电目标的无定向目标装置，
[0018]图9示出了根据实施方式的感应式角传感器的示意图，该感应 式角传感器包括具有第一导线目标和第二导电目标的无定向目标装 置，以及
[0019]图10示出了根据实施方式的角传感器的示意性框图，该角传感 器包括在定子上的附加电路。
具体实施方式
[0020]在下面的描述中，相等或等价的元件或具有相等或等价功能的 元件由相等或等价的附图标记表示。
[0021]通过框图描述并参照所述框图描述的方法步骤也可以不同于所 描绘和/或描述的顺序来执行。此外，与设备的特定特征有关的方法 步骤可以用所述设备的所述特征替换，反之亦然。
[0022]作为本文所述原理的引言，应给出术语“k重对称”的简要定 义：如果一个形状可以绕一个轴旋转360
°×
x/k(x为任意整数)以使 其看起来相同，则该形状可具有k重对称。
[0023]图1示出了根据第一方面的感应式角传感器100的示例性实施 方式。感应式角传感器100可包括定子110和转子120，定子110 和转子120可绕旋转轴130相对于彼此旋转运动。
[0024]定子110可包括励磁线圈113、第一拾取线圈装置111和第二拾 取线圈装置112。第一拾取线圈装置111可以包括m重对称，即， 它可以绕旋转轴130旋转360
°×
x/m(其中x是任意整数)，使得它 看起来相同。第二拾取线圈装置112可以包括n重对称，即，它可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种感应式角传感器(100)，包括定子(110)和转子(120)，能够绕旋转轴(130)相对于彼此旋转运动，所述定子(110)包括励磁线圈(113)、第一拾取线圈装置(111)和第二拾取线圈装置(112)，其中所述第一拾取线圈装置(111)包括m重对称，并且其中所述第二拾取线圈装置(112)包括n重对称，其中m和n是不同的并且除了1之外没有公约数，其中所述转子(120)包括目标装置(123)，所述目标装置(123)包括第一导电目标(121)和第二导电目标(122)，所述第一导电目标(121)和所述第二导电目标(122)沿所述旋转轴(130)被垂直堆叠，所述第一导电目标(121)包括与所述第一拾取线圈装置(111)的m重对称相对应的m重对称，并且所述第二导电目标(122)包括与所述第二拾取线圈装置(112)的n重对称相对应的n重对称，其中所述励磁线圈(113)能够用交流电励磁，所述交流电在所述第一导电目标(121)中感应第一感应电流，产生周期性为360
°
/m的第一磁通量，并且在所述第二导电目标(122)中感应第二感应电流，产生周期性为360
°
/n的第二磁通量，其中周期性为360
°
/m的所述第一磁通量在具有m重对称的所述第一拾取线圈装置(111)中感应第一感应信号(S
i1
)，并且周期性为360
°
/n的所述第二磁通量在具有n重对称的所述第二拾取线圈装置(112)中感应第二感应信号(S
i2
)，以及信号分析设备(140)，用于基于所述第一感应信号(S
i1
)和所述第二感应信号(S
i2
)确定所述转子(130)的旋转位置。2.根据权利要求1所述的感应式角传感器(100)，其中所述第一拾取线圈装置(111)包括第一拾取线圈(111a)和第二拾取线圈(111b)，所述第一拾取线圈(111a)和所述第二拾取线圈(111b)中的每一个具有m重对称。3.根据权利要求2所述的感应式角传感器(100)，其中所述第一拾取线圈(111a)和所述第二拾取线圈(111b)中的每一个包括在环域中沿360
°
整个回转布置的数目为2
×
m个环(401-408)，其中相邻的环(401，402)具有相反的绕组方向。4.根据权利要求2或3所述的感应式角传感器(100)，其中所述第一拾取线圈(111a)和所述第二拾取线圈(111b)中的每一个包括第一组环和第二组环，在所述第一组环中，每个环包括第一回转方向，在所述第二组环中，每个环包括相反的第二回转方向，其中所述第一组环跨越第一区域，并且其中所述第二组环跨越第二区域，并且其中所述第一拾取线圈(111a)的所述第一区域和所述第二区域是相同的，使得所述第一拾取线圈(111a)是无定向的，并且/或者其中所述第二拾取线圈(111b)的所述第一区域和所述第二区域是相同的，使得所述第二拾取线圈(111b)是无定向的。5.根据权利要求2至4中任一项所述的感应式角传感器(100)，其中所述第一拾取线圈(111a)和所述第二拾取线圈(111b)绕所述旋转轴(130)相对于彼此旋转90
°
/m。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的感应式角传感器(100)，其中所述第二拾取线圈装置(112)包括第三拾取线圈(112a)和第四拾取线圈(112b)，所述第三拾取线圈(112a)和所述第四拾取线圈(112b)中的每一个具有n重对称。7.根据权利要求6所述的感应式角传感器(100)，其中所述第三拾取线圈(112a)和所述第四拾取线圈(112b)中的每一个包括在环域中沿360
°
整个回转布置的数目为2
×
n个环，其中相邻的环具有相反的绕组方向。8.根据权利要求6或7所述的感应式角传感器(100)，其中所述第三拾取线圈(112a)和所述第四拾取线圈(112b)中的每一个包括第一组环和第二组环，在所述第一组环中，每个环包括第一回转方向，在所述第二组环中，每个环包括相反的第二回转方向，其中所述第一组环跨越第一区域，并且其中所述第二组环跨越第二区域，以及其中所述第三拾取线圈(112a)的所述第一区域和所述第二区域是相同的，使得所述第三拾取线圈(112a)是无定向的，并且/或者其中所述第四拾取线圈(112b)的所述第一区域和所述第二区域是相同的，使得所述第四拾取线圈(112b)是无定向的。9.根据权利要求6至8中任一项所述的感应式角传感器(100)，其中所述第三拾取线圈(112a)和所述第四拾取线圈(112b)绕所述旋转轴(130)相对于彼此旋转90
°
/n。10.根据权利要求1至9中任一项所述的感应式角传感器(100)，其中所述励磁线圈(113)和所述第一拾取线圈装置(111)和所述第二拾取线圈装置(112)布置在公共基板上。11.根据权利要求1至10中任一项所述的感应式角传感器(100)，其中所述第一导电目标(121)和所述第二导电目标(122)被固定安装在公共基板上，所述公共基板被附接到转子轴，所述转子轴用于使所述转子(120)绕所述旋转轴(130)旋转。12.根据权利要求1至11中任一项所述的感应式角传感器(100)，其中所述第一导电目标(121)和所述第二导电目标(122)中的至少一个被实现为所述转子(120)的基板部分上的导电迹线。13.根据权利要求1至12中任一项所述的感应式角传感器(100)，其中所述第一导电目标(121)由包括具有m重对称的几何形状的金属片制成，并且/或者其中所述第二导电目标(122)由包括具有n重对称的几何形状的金属片制成。14.根据权利要求1至13中任一项所述的感应式角传感器(100)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：U，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：