旋转角度测量系统技术方案

用于检测轴(12)的旋转运动的旋转角度测量系统(10；10

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】旋转角度测量系统
[0001]本专利技术涉及一种用于检测轴的旋转运动的旋转角度测量系统，其具有与轴抗扭地(或者说旋转固定地)连接的且径向包围轴的转子单元、固定不动的定子单元和针对至少一个韦根传感器的至少一个磁性的屏蔽装置，该转子单元具有至少一个传感器磁体，该固定不动的定子单元具有与轴径向间隔布置的多圈传感器单元，该多圈传感器单元带有至少一个韦根传感器，该至少一个韦根传感器在功能上与传感器磁体协同作用，以便检测轴转数，该磁性的屏蔽装置由具有高导磁率的材料构成。
[0002]这种类型的旋转角度测量系统用于测量轴的旋转运动并且通常也被称为角度测量装置、旋转角度传感器或旋转传感器。这种系统尤其用于控制和监测机器、设备或车辆中的电动机，尤其是伺服电机。非接触式旋转角度测量系统，例如光学或磁激励系统在此起到特殊的作用，因为它们由于无磨损的传感技术而具有较长的使用寿命。
[0003]从DE102009019719A1中已知用于检测轴的旋转运动的例如基于磁体的旋转角度测量系统，基于磁体的旋转角度测量系统中，通过测量系统以纯磁性的方式或磁性光学方式检测轴的转数。测量系统包括一个旋转的转子单元和固定不动的定子单元，在该转子单元上布置有多个传感器磁体，该固定不动的定子单元具有与轴径向间隔布置的多圈传感器单元，该多圈传感器单元带有韦根传感器。转子单元抗扭地与轴连接，使得在轴的旋转时传感器磁体从固定不动的多圈传感器单元旁边移动经过，其中，传感器磁体的磁场被传感器单元检测到。
[0004]磁场
‑
传感器和尤其是韦根传感器很容易受到外界施加的干扰磁场的影响。因此，当将基于磁体的旋转角度测量系统直接布置在电动机/发电机或磁性制动器的驱动轴上时，通常出现测量误差，因为由电动机/发电机或磁性制动器产生的磁场通过通常由钢制成的轴传递到旋转角度测量系统中。
[0005]因此，由DE102009019719A1已知的旋转角度测量系统具有针对韦根传感器的磁性的屏蔽装置，其由具有高导磁率的材料构成。磁性的屏蔽装置径向包围轴并且轴向地布置在韦根传感器和永磁环形磁体之间，该永磁环形磁体是基于磁体的单圈传感器单元的部分。但公开的磁性屏蔽装置主要用于将韦根传感器对于由环形磁体产生的磁场屏蔽并且不允许可靠地屏蔽沿轴传输的干扰磁场。
[0006]因此，本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种旋转角度测量系统，其能够准确且无干扰地检测轴的旋转运动。
[0007]该技术问题通过一种具有权利要求1的特征的用于检测轴的旋转运动的旋转角度测量系统解决。
[0008]按本专利技术，至少一个磁性的屏蔽装置具有屏蔽元件，该屏蔽元件在一个矢状平面(或者说纵向面、弧矢面)中包围至少一个韦根传感器，亦即，屏蔽元件在径向外侧和在径向内侧上以及在轴向上侧和轴向下侧上包围韦根传感器。优选，屏蔽装置的屏蔽元件相互连接，使得屏蔽元件在矢状平面中围绕韦根传感器形成完全闭合的回路。但为了简化旋转角度测量系统的组装，屏蔽装置还可以具有单独的未连接的屏蔽元件，由此在矢状平面中的屏蔽元件之间产生小的气隙，但这些气隙不会损害磁性的屏蔽装置的功能性。因此，术语
“
包围”不要求屏蔽装置在矢状平面中具有完全闭合的轮廓。通过屏蔽元件在矢状平面中包围韦根传感器，外部的干扰磁场，尤其是沿轴施加到旋转角度测量系统中的干扰磁场通过磁性的屏蔽装置绕过韦根传感器导引。因此，干扰磁场不会穿透至韦根传感器，因此不会在韦根传感器中引起任何测量误差。因此，尤其即使当通过轴将强的干扰磁场施加到测量系统中时，按本专利技术的旋转角度测量系统也能够精确且无干扰地检测轴的旋转运动。
[0009]在内置两个或多个韦根传感器的情况下，根据布置可以提供一个、两个或多个屏蔽装置。屏蔽装置的数量不必与韦根传感器的数量一致。
[0010]优选，磁性的屏蔽装置具有在第一轴向侧上包围韦根传感器的第一屏蔽元件，并且磁性的屏蔽装置具有在与第一轴向侧对置的第二轴向侧包围韦根传感器的第二屏蔽元件。由两个部分组成的磁性的屏蔽装置使得按本专利技术的旋转角度测量系统的组装简单，而不会因此损害磁性的屏蔽装置的功能性。
[0011]在本专利技术特别优选的实施形式中，第一屏蔽元件固定不动地布置并且第二屏蔽元件抗扭地与轴连接。第一屏蔽元件可以例如以简单的方式固定在固定不动的电机壳体或定子壳体上，第二屏蔽元件可以以简单的方式直接地固定在轴上。这使得按本专利技术的旋转角度测量系统的组装简单。
[0012]在本专利技术的备选实施方案中，两个屏蔽元件，也就是说第一屏蔽元件和第二屏蔽元件，固定不动地布置并且直接地相互连接。整个屏蔽装置因此设计成是固定不动的。因此，旋转角度测量系统仅具有较小的旋转质量，从而旋转角度测量系统仅在最小程度上加载待检测的轴。
[0013]在本专利技术的有利的实施方案中，旋转角度测量系统具有定子壳体，该定子壳体由不可磁化的材料构成并且在该定子壳体中布置定子单元和固定不动的第一屏蔽元件。优选，定子壳体由塑料或铝构成，从而实现轻巧的旋转角度测量系统，该系统还可以廉价地制造。固定不动的第一屏蔽元件直接地固定在定子壳体上允许第一屏蔽元件稳定的固定以及精确的定向并且可以以简单的方式无需附加固定器件地实现。
[0014]有利地，磁性的屏蔽装置至少在韦根传感器的轴向侧沿周向环段形地设计，从而磁性的屏蔽装置包围仅一个定子单元部段，在该定子单元部段中布置韦根传感器。因此，磁性的屏蔽装置仅局部地设置在韦根传感器的周围环境中。结果，对于磁性的屏蔽装置仅需要少量的重的且昂贵的磁性材料。因此，由于磁性的屏蔽装置紧凑的设计可以生产轻便且便宜的旋转角度测量系统。
[0015]在本专利技术的有利的实施方案中，磁性的屏蔽装置具有屏蔽元件，该屏蔽元件在横向平面中包围韦根传感器。因此，除了径向内侧和径向外侧之外，磁性的屏蔽装置还在两个沿周向面对的横向侧上包围韦根传感器。因此，韦根传感器在所有的三个空间方向上被磁性的屏蔽装置包围。这使得韦根传感器能够特别可靠地屏蔽外部干扰磁场并因此对轴的旋转运动无干扰地检测。
[0016]有利的是，多圈传感器单元具有霍尔传感器，磁性的屏蔽装置具有屏蔽元件，该屏蔽元件在一个矢状平面中包围霍尔传感器。霍尔传感器允许简单的确定轴的旋转方向。因为磁性的屏蔽装置在一个矢状平面中包围霍尔传感器，即在其径向内侧和其径向外侧以及在其轴向上侧和其轴向下侧包围霍尔传感器，所以外部的干扰磁场通过磁性的屏蔽装置绕过霍尔传感器导引。这使得轴的旋转运动能够被无干扰地检测。
[0017]转子单元优选具有四个均匀地沿圆周分布的传感器磁体。由此，韦根传感器已经可以检测到轴的半圈旋转，由此能够实现对轴的旋转运动的可靠检测。
[0018]在本专利技术的优选的实施方案中，轴是空心轴。按本专利技术的旋转角度测量系统还尤其适合用于检测空心轴的旋转运动，其中，在没有特殊的预防措施的情况下，不可能将传感机构布置在轴的轴向端部上。
[0019]有利地，设有用于检测轴部分旋转的电容式单圈传感器单元，其中，在转子单元上布置有第一单圈传感器元件，并且在定子单元上布置有第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于检测轴(12)的旋转运动的旋转角度测量系统(10；10
’
)，其具有：与所述轴(12)抗扭地连接的且在径向上包围所述轴(12)的转子单元(18)，所述转子单元(18)具有至少一个传感器磁体(24)，固定不动的定子单元(20)，其带有与所述轴(12)径向上间隔布置的多圈传感器单元(34)，所述多圈传感器单元(34)具有至少一个韦根传感器(36)，所述多圈传感器单元(34)在功能上与所述传感器磁体(24)协同作用，以便检测轴旋转，和针对至少一个韦根传感器(36)的至少一个磁性的屏蔽装置(22；22
’
)，所述屏蔽装置(22；22
’
)由具有高导磁率的材料构成，其特征在于，所述至少一个磁性的屏蔽装置(22；22
’
)具有屏蔽元件(40，42；40
’
，42
’
)，所述屏蔽元件(40，42；40
’
，42
’
)在矢状平面中包围所述至少一个韦根传感器(36)。2.按权利要求1所述的旋转角度测量系统(10；10
’
)，其中，所述磁性的屏蔽装置(22；22
’
)具有第一屏蔽元件(40；40
’
)和第二屏蔽元件(42；42
’
)，所述第一屏蔽元件(40；40
’
)在第一轴向侧(A1)包围所述韦根传感器(36)，所述第二屏蔽元件(42；42
’
)在与第一轴向侧(A1)对置的第二轴向侧(A2)包围所述韦根传感器(36)。3.按权利要求2所述的旋转角度测量系统(10
’
)，其中，所述第一屏蔽元件(40
’
)固定不动地布置，并且所述第二屏蔽元件(42
’
)与所述轴(12)抗扭地连接。4.按权利要求2所述的旋转角度测量系统(10)，其中，两个屏蔽元件(40，42)固定不动地布置并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：M洛肯，F哈勒曼，H沃克，
申请(专利权)人：弗瑞柏私人有限公司，
类型：发明
国别省市：