电感式角度传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种电感式角度传感器，包括同轴设置的转子导电目标及定子线圈，定子线圈包括一激励线圈及两个绕轴错位90

【技术实现步骤摘要】
电感式角度传感器


[0001]本专利技术涉及传感器
，尤其涉及一种电感式角度传感器。

技术介绍

[0002]可靠和低成本的角度传感器具有足够的精度，在工业、汽车和机器人应用中具有很大的需求。其中，角度传感器在汽车应用中的应用包括节气门定位、方向盘传感和踏板位置传感。同时，角度测量是机器人常用的测量方法，包括车轮定位和关节角度测量。电感式角度传感器由于其特殊结构而具备的高可靠性、高分辨率和对外部环境的不敏感而被认为是一个有吸引力的选择，而基于PCB应用开发的电感式角度传感器更具备低成本、高紧凑型、线圈布局可控等现实意义。
[0003]传统的电感式绝对角度传感器包括一个激励线圈和两个接收线圈。两个接收线圈被布置为同轴交错90
°
，且均具有一个极对，其中一个接收线圈产生正弦信号，另一个接收线圈产生余弦信号，这样的传感器结构能够测出目标的绝对角度位置。通过在360
°
整圆范围内增加接收线圈极对的数目和适当的改变目标转子形状配置，就可以通过生成比单极对接收线圈生成的正弦和余弦信号具有更高频率的正余弦信号来提高每次旋转测量的机械角度精度和分辨率，但是如果使用这种结构，被测目标的绝对角度信息将会无法获取。
[0004]为了既确定被测目标转子的绝对角度又实现高分辨率测量，公开号为CN113984093A的中国专利技术专利介绍了一种位置传感器，其包括至少一个发射线圈、绝对位置接收线圈对、高分辨率位置接收线圈对和导电移动目标，其中绝对位置接收线圈对和高分辨率位置接收线圈对一起限定了电感式角度传感器的测量区域，并且移动目标可以在该测量区域中移动，其中绝对位置线圈对具有第一正弦接收线圈和第一余弦接收线圈，两者在电感式角度传感器的测量区域之上具有一个周期；而高分辨率位置接收线圈对具有第二正弦接收线圈和第二余弦接收线圈，两者在电感式角度传感器的测量区域之上具有至少两个周期；绝对位置接收线圈对和高分辨率位置接收线圈对被布置在电感式角度传感器的印刷电路板的相同区域中。该专利描述的传感器将绝对位置接收线圈与高分辨率位置接收线圈放在同一块PCB基底上，以实现传感器的高分辨率绝对角度测量，但是该专利所涉及到的PCB板的接收线圈较多，需大量增加具有更多寄生电容的过孔和多余的影响信号质量的环路面积、输出接口多(至少8个)且必须使用两个信号调理电路来处理传感器输出信号，这无疑是大大提高了传感器系统的成本且降低了信号处理的效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种电感式角度传感器，一方面实现了高分辨率的绝对角度的测量，另一方面能够在空间上节省PCB板的面积与层数，减少过孔带来的寄生电容以及减少接收线圈所需的输出接口，从而降低所述电感式角度传感器的制作成本，提高信号的处理效率。
[0006]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种电感式角度传感器，包括同轴设置的转子
导电目标及定子线圈，所述定子线圈包括一激励线圈及两个接收线圈，两个所述接收线圈绕轴错位90
°
设置，其中：
[0007]每个所述接收线圈，由一根导线绕制而成且具有互不重叠的多极对接收线圈和单极对接收线圈，所述多极对接收线圈具有多个第一磁通区，且所述多个第一磁通区配置为，在所述激励线圈的作用下相邻两个第一磁通区形成的电流回路的极性相反，所述单极对接收线圈具有两个极性相反的第二磁通区；
[0008]所述转子导电目标，具有多个彼此间隔且与所述第一磁通区的形状相适应的第一阻挡区，以及与所述第二磁通区的形状相适应的第二阻挡区，当所述转子导电目标绕轴转动时，所述第一磁通区被所述第一阻挡区覆盖的磁通面积以及所述第二磁通区被所述第二阻挡区覆盖的磁通面积随所述转子导电目标转动的角度成正弦或余弦函数变化。
[0009]可选的，所述转子导电目标的第一阻挡区的个数为所述多极对接收线圈的第一磁通区个数的一半。
[0010]可选的，当所述转子导电目标转动预定角度时，各所述第一阻挡区能够刚好覆盖所述多极对接收线圈中所有极性相同的第一磁通区。
[0011]可选的，所述转子导电目标的第二阻挡区配置为，当各所述第一阻挡区能够刚好覆盖所述多极对接收线圈中所有极性相同的第一磁通区时，所述第二阻挡区能够刚好覆盖同样极性的第二磁通区。
[0012]可选的，所述单极对接收线圈的两个第二磁通区之间还具有一中心区，所述转子导电目标的中心还具有能够覆盖至少部分所述中心区的中心阻挡区。
[0013]可选的，所述激励线圈及两个所述接收线圈各自具有一对输出接口，用于与内置于或者外接于所述电感式角度传感器的信号处理单元连接，所述信号处理单元用于向所述激励线圈提供信号和/或用于处理所述接收线圈的信号。
[0014]可选的，所述转子导电目标为两个，两个所述转子导电目标分别位于所述定子线圈的相对两侧，两个所述转子导电目标通过一转轴连接以保持两个所述转子导电目标之间的间距恒定。
[0015]可选的，所述电感式角度传感器集成于PCB板中。
[0016]可选的，所述PCB板具有四层，其中，两个所述接收线圈分别位于所述PCB板上相同的两层内。
[0017]可选的，所述多极对接收线圈与所述单极对接收线圈通过一连接部连接，所述连接部沿垂直于所述PCB板的方向设置。
[0018]本专利技术提供了一种电感式角度传感器，至少具有以下有益效果之一：
[0019]1)通过将接收线圈设计为一根导线绕制而成且具有互不重叠的多极对接收线圈和单极对接收线圈的结构形式，并通过设计特定形状的转子导电目标，使所述单极对接收线圈能够实现绝对角度的测量，多极对接收线圈能够保证角度测量的分辨率，从而实现高分辨率的绝对角度的测量；
[0020]2)由于只需要两个接收线圈，在空间上能节省PCB板的面积与层数，减少过孔带来的寄生电容以及减少接收线圈所需的输出接口数目，从而降低所述电感式角度传感器的制作成本，提高信号的处理效率；
[0021]3)解决了现有的高分辨率电感式角度传感器无法进行绝对角度测量，现有的绝对
角度传感器测量精度、分辨率低的技术难题，同时解决一些高分辨率绝对角度传感器存在的输出接口复杂、PCB基底层数多等影响制作成本及信号处理效率的难题；
[0022]4)每个接收线圈只需通过一对输出接口(输入端口及输出端口)与信号处理单元连接，且每个电感式角度传感器只需一套信号处理单元(位置传感器专用芯片)配合就可实现角度信息的输出，大大降低了所述电感式角度传感器的制作成本，提高了所述电感式角度传感器的信号处理效率；
[0023]5)通过引入两个一样的转子导电目标及其相应的布局方式，解决了现有的电感式传感器输出信号幅度受转定子间距变化影响大的难题。
附图说明
[0024]本领域的普通技术人员将会理解，提供的附图用于更好地理解本专利技术，而不对本专利技术的范围构成任何限制。其中：
[0025]图1为本专利技术实施例一提供的电感式角度传感器的示意图；
[0026]图2为本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电感式角度传感器，其特征在于，包括同轴设置的转子导电目标及定子线圈，所述定子线圈包括一激励线圈及两个接收线圈，两个所述接收线圈绕轴错位90
°
设置，其中：每个所述接收线圈，由一根导线绕制而成且具有互不重叠的多极对接收线圈和单极对接收线圈，所述多极对接收线圈具有多个第一磁通区，且所述多个第一磁通区配置为，在所述激励线圈的作用下相邻两个第一磁通区形成的电流回路的极性相反，所述单极对接收线圈具有两个极性相反的第二磁通区；所述转子导电目标，具有多个彼此间隔且与所述第一磁通区的形状相适应的第一阻挡区，以及与所述第二磁通区的形状相适应的第二阻挡区，当所述转子导电目标绕轴转动时，所述第一磁通区被所述第一阻挡区覆盖的磁通面积以及所述第二磁通区被所述第二阻挡区覆盖的磁通面积随所述转子导电目标转动的角度成正弦或余弦函数变化。2.如权利要求1所述的电感式角度传感器，其特征在于，所述转子导电目标的第一阻挡区的个数为所述多极对接收线圈的第一磁通区个数的一半。3.如权利要求2所述的电感式角度传感器，其特征在于，当所述转子导电目标转动预定角度时，各所述第一阻挡区能够刚好覆盖所述多极对接收线圈中所有极性相同的第一磁通区。4.如权利要求3所述的电感式角度传感器，其特征在于，所述转子导电目标的第二阻挡区配置为，当各所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：李志疆，张军，李均上，
申请(专利权)人：上海道芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：