具有拉伸线圈的感应角度传感器制造技术

本公开涉及一种感应角度传感器，具有定子部件和可相对于其绕共同旋转轴线R旋转的转子部件，其中转子部件包括具有k次对称性的感应目标(100)，并且其中定子部件包括至少一个具有k次对称性的第一拾波单线圈(201)和具有相同k次对称性的第二拾波单线圈(202)，其中第一拾波单线圈(201)相对于第二拾波单线圈(202)绕旋转轴线R旋转。感应目标(100)沿垂直于旋转轴线R延伸的第一轴线(101)拉伸，使得在俯视图中看到的感应目标(100)的轮廓呈椭圆形，并且至少第一拾波单线圈(201)沿垂直于旋转轴线R延伸的第二轴线(102)拉伸，使得在俯视图中看到的第一拾波单线圈(201)的轮廓呈椭圆形。到的第一拾波单线圈(201)的轮廓呈椭圆形。到的第一拾波单线圈(201)的轮廓呈椭圆形。

【技术实现步骤摘要】
具有拉伸线圈的感应角度传感器


[0001]本文说明的创新概念涉及一种感应角度传感器，特别是涉及一种具有椭圆形感应目标和至少一个椭圆形拾波单线圈或至少一个椭圆形拾波线圈组件的感应角度传感器。

技术介绍

[0002]感应角度传感器通常具有定子和可相对于其旋转的转子。定子可例如被实施为印刷电路板或简称为PCB。在PCB上可布置励磁线圈。励磁线圈被馈入输入信号，例如交流信号。响应于此，励磁线圈产生与励磁线圈解耦的磁场。相对置的转子具有感应目标，磁场耦合到其中。响应于此，感应目标产生涡流，该涡流又产生与感应目标解耦的次级磁场。然后，次级磁场耦合到布置在定子上的拾波线圈组件中。响应于此，拾波线圈组件产生代表在定子和转子之间的角度的输出信号。
[0003]在这些常规的角度传感器中，目标具有k次对称性，并且拾波线圈组件的拾波单线圈具有与之匹配的k次对称性。k次对称性可被理解为旋转对称的形式。如果一个物体可绕轴线旋转360
°
*n/k，使得其在旋转之后看起来与在旋转之前相同，则其具有k次对称性(其中n为任意整数)。这使得感应角度传感器具有k次周期，也就是说，在定子相对于转子实施360对的完整旋转期间(所谓的机械角度域)，转子处的目标将扫过k次拾波线圈的绕组k次，从而在所谓的电角度域中产生k次角度信号。其为电角度域中的相同角度信号的k倍。
[0004]由此，在常规感应角度传感器中出现的问题是，对于机械角度域中的360
°
的完整旋转，在电角度域中将不会输出明确的角度值。而是明确的值仅出现在360
°
/k的范围中。例如，具有3次对称性(k＝3)线圈的感应角度传感器每360
°
/3＝120
°
始终输出相同的值，即对于在区间[0
°
；120
°
]以及区间[120
°
；240
°
]和区间[240
°
；360
°
]中的机械角度值将输出相同的角度值(在电角度域中)。
[0005]为了应对这种情况，已知根据游标原理工作的感应角度传感器。在此，使用两个具有不同k次对称性的线圈(例如k＝5和k＝6)。这种角度传感器也需要两个同样具有不同的k次对称性的感应目标。然而，这些感应目标必须被设计为线圈。因为如果将目标设计为实心金属成型件，则其会相互干扰，并且在这种情况下感应式传感器原理将无法正常工作。然而，在将目标设计成线圈形式的情况中所出现的问题是，其在转子转速较高时开始振动，这又会导致角度误差。由此，在感应角度传感器中，转子部分地能以360
°
/600μs的速度旋转，这相当于每分钟100,000转的极高旋转速度。
[0006]因此，期望提供一种克服常规角度传感器的上述缺点的感应角度传感器。

技术实现思路

[0007]因此提出了一种根据本专利技术的感应角度传感器。该感应角度传感器的实施方式和其他有利方面在相应的下述内容中给出。
[0008]因此，提出了一种感应角度传感器，其特别是具有定子部件和可相对于其绕共同的旋转轴线R旋转的转子部件，其中转子部件包括具有k次对称性的感应目标，并且其中定
子部件包括至少一个具有k次对称性的第一拾波单线圈和具有k次对称性的第二拾波单线圈。第一拾波单线圈相对于第二拾波单线圈绕旋转轴线R旋转。感应目标沿着垂直于旋转轴线R延伸的第一轴线拉伸，使得在俯视图中所见的感应目标的轮廓呈椭圆形。另外，至少第一拾波单线圈沿着垂直于旋转轴线R延伸的第二轴线拉伸，使得在俯视图中所见的第一拾波单线圈的轮廓呈椭圆形。
附图说明
[0009]一些实施例示例性地在附图中示出并在下面得以解释。其中：
[0010]图1A示出了根据一个实施例的椭圆形拉伸感应目标和椭圆形拉伸线圈组件的示意性俯视图，
[0011]图1B至图1E示出了根据一个实施例的椭圆形拉伸感应目标或椭圆形拉伸拾波单线圈的示意性俯视图，
[0012]图2示出了根据一个实施例的评估电路的示意性框图，
[0013]图3示出了两个椭圆形拉伸且相互偏置的线圈的两个波动信号的示例性曲线图，
[0014]图4示出了两个椭圆形拉伸且以奇数的k次对称性相互偏置60
°
的线圈的两个波动信号以及一个电角度信号的示例性曲线图，
[0015]图5示出了两个椭圆形拉伸且以奇数的k次对称性相互偏置60
°
的线圈的两个波动信号和描绘该两个波动信号比率的另一信号以及一个电角度信号的示例性曲线图，
[0016]图6示出了两个椭圆形拉伸且以偶数的k次对称性相互偏置60
°
的线圈的两个波动信号以及一个电角度信号的示例性曲线图，
[0017]图7示出了两个椭圆形拉伸且以奇数的k次对称性相互偏置90
°
的线圈的两个波动信号以及一个电角度信号的示例性曲线图，
[0018]图8示出了在四个不同角度区间中的多个电角度信号的示例性曲线图，
[0019]图9示出了可从根据图8的角度信号导出的内插曲线，
[0020]图10示出了可使得根据游标原理确定角度的两个电角度信号的曲线图，
[0021]图11A示出了具有两个拾波单线圈和一个实心金属感应目标的感应角度传感器的示意图，
[0022]图11B示出了来自图11A的两个拾波单线圈的两个解调的LF信号，
[0023]图11C示出了借助于反正切函数从图11B的两个LF信号计算出的电角度，并且
[0024]图12示出了具有三个拾波单线圈的拾波线圈组件的示意性俯视图。
具体实施方式
[0025]在下文中参考附图更详细地说明实施例，其中具有相同或相似功能的元件设有相同的附图标记。
[0026]只要在本文中提到k次对称性，则其可理解为旋转对称或转动对称的形式。如果可将物体绕轴线旋转360
°
*n/k，使得其在旋转之后看起来与在旋转之前相同，则其具有k次对称性(其中n为任意整数)。另外，在本公开中，角度传感器组件中的目标和线圈的k次对称性的特征在于，在k次对称性中，如果将线圈(或目标)旋转360
°
/k，则在线圈(或目标)中感应出的信号保持相同。
[0027]在本公开的意义上，如果k次对称性例如由于对(在拾波线圈组件中)感应出的信号没有影响的特征而被破坏，则k次对称性也被认为是k次对称性。例如，目标可具有如下部分或区段：其在目标的径向外部被布置得足够远，以至于励磁线圈不会在其中激励出明显的涡流强度(因为励磁线圈在径向上会较小)，和/或以至于在目标的该径向最外部的部分或区段中的涡流不会对拾波线圈中的信号产生重大影响(因为拾波线圈在径向上会较小)。这类似地也适用于拾波单线圈或拾波线圈组件的k次对称性。也就是说，k次对称性可基本上由目标和/或拾波线圈组件(或拾波单线圈)的区段的那个有助于通过感应产生感应角度传感器的几本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种感应角度传感器，具有：定子部件和可相对于所述定子部件绕共同的旋转轴线R旋转的转子部件，其中所述转子部件包括具有k次对称性的感应目标(100)，其中所述定子部件包括至少一个具有k次对称性的第一拾波单线圈(201)和具有相同的k次对称性的第二拾波单线圈(202)，其中所述第一拾波单线圈(201)相对于所述第二拾波单线圈(202)绕所述旋转轴线R旋转，其中所述感应目标(100)沿垂直于所述旋转轴线R延伸的第一轴线(101)拉伸，使得在俯视图中看到的所述感应目标(100)的轮廓呈椭圆形，并且其中至少所述第一拾波单线圈(201)沿垂直于所述旋转轴线R延伸的第二轴线(102)拉伸，使得在俯视图中看到的所述第一拾波单线圈(201)的轮廓呈椭圆形。2.根据权利要求1所述的感应角度传感器，其中所述定子部件包括具有至少两个拾波单线圈(201、202)的第一拾波线圈组件(200)以及同样具有至少两个拾波单线圈(301、302)的、相对于所述第一拾波线圈组件绕所述旋转轴线R旋转的第二拾波线圈组件(300)，其中所述第一拾波单线圈(201)和第二拾波单线圈(202)属于所述第一拾波线圈组件(200)，并且其中整个所述第一拾波线圈组件(200)沿所述第二轴线(102)拉伸，使得在俯视图中看到的整个所述第一拾波线圈组件(200)的轮廓呈椭圆形。3.根据权利要求1所述的感应角度传感器，其中所述定子部件包括具有至少两个拾波单线圈(201、203)的第一拾波线圈组件(200)以及同样具有至少两个拾波单线圈(202、301)的、相对于所述第一拾波线圈组件绕所述旋转轴线R旋转的第二拾波线圈组件(300)，其中所述第一拾波单线圈(201)属于所述第一拾波线圈组件(200)，并且其中所述第二拾波单线圈(202)属于所述第二拾波线圈组件(300)，其中整个所述第一拾波线圈组件(200)沿所述第二轴线(102)拉伸，使得在俯视图中看到的整个所述第一拾波线圈组件(201)的轮廓呈椭圆形，并且其中整个所述第二拾波线圈组件(300)沿垂直于所述旋转轴线R延伸的第三轴线(103)拉伸，使得在俯视图中看到的整个所述第二拾波线圈组件(300)的轮廓呈椭圆形。4.根据权利要求3所述的感应角度传感器，其中所述第一拾波线圈组件(200)具有因子k为奇数的k次对称性，并且其中所述第二拾波线圈组件(300)同样具有因子k为奇数的k次对称性。5.根据权利要求3或4中任一项所述的感应角度传感器，其中所述第二轴线(102)和第三轴线(103)沿不同的方向延伸，使得所述第一拾波线圈组件(200)和所述第二拾波线圈组件(300)分别沿不同的方向拉伸。6.根据权利要求2至5中任一项所述的感应角度传感器，还具有评估电路(500)，所述评估电路被设计为：从所述第一拾波线圈组件(200)提取第一角度信号和第一信号幅度M1，并且从所述第二拾波线圈组件(300)提取第二角度信号和第二信号幅度M2，并且基于所述第一角度信号和第二角度信号以及所述第一信号幅度M1和第二信号
幅度M2的组合，来确定在所述定子部件和所述转子部件之间的旋转角度7.根据权利要求6所述的感应角度传感器，其中所述评估电路(500)被设计为：通过使所述第一信号幅度M1和第二信号幅度M2彼此存在关系M1/M2，将所述第一信号幅度M1和第二信号幅度M2彼此组合，并且基于所述信号幅度的所述关系M1/M2，确定在所述定子部件和所述转子部件之间的所述旋转角度8.根据权利要求1所述的感应角度传感器，其中所述定子部件具有单个拾波线圈组件(200)，所述单个拾波线圈组件具有至少两个沿不同方向拉伸的椭圆形拾波单线圈(201、202)，其中所述第一拾波单线圈(201)和所述第二拾波单线圈(202)属于同一拾波线圈组件(200)，其中所述第一拾波单线圈(201)沿所述第二轴线(102)拉伸，使得在俯视图中看到的所述第一拾波单线圈(201)的轮廓呈沿第一方向拉伸的椭圆形，并且其中所述第二拾波单线圈(202)附加地沿垂直于所述旋转轴线R延伸的第三轴线(103)拉伸，使得在俯视图中看到的所述第二拾波单线圈(202)的轮廓呈椭圆形。9.根据权利要求1所述的感应角度传感器，其中所述定子部件具有单个拾波线圈组件(200)，所述单个拾波线圈组件具有至少三个沿不同方向拉伸的椭圆形拾波单线圈(201、202、203)，其中所述第一拾波单线圈(201)、所述第二拾波单线圈(202)和第三拾波单线圈(203)属于同一拾波线圈组件(200)，其中所述第一拾波单线圈(201)沿所述第二轴线(102)拉伸，使得在俯视图中看到的所述第一拾波单线圈(201)的轮廓呈沿第一方向拉伸的椭圆形，其中所述第二拾波单线圈(202)附加地沿垂直于所述旋转轴线R延伸的第三轴线(103)拉伸，使得在俯视图中看到的所述第二拾波单线圈(202)的轮廓呈沿第二方向拉伸的椭圆形，并且其中所述第三拾波单线圈(203)附加地沿垂直于所述旋转轴线R延伸的第四轴线(104)拉伸，使得在俯视图中看到的所述第三拾波单线圈(203)的轮廓呈沿第三方向拉伸的椭圆形。10.根据权利要求8或9所述的感应角度传感器，其中所述第二轴线(102)和所述第三轴线(103)沿不同的方向延伸，使得所述第一拾波单线圈(201)和所述第二拾波单线圈(202)分别沿不同的方向拉伸。11.根据权利要求3、4、7...

【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：