用于电感式滑动、偏心和倾斜感测的转子制造技术

本公开涉及用于电感式滑动、偏心和倾斜感测的转子。在至少一个一般方面，电感式传感器可以包括具有旋转轴线的轴，以及物理耦合到轴并且包括转子线圈的转子。转子和转子线圈可以沿着与旋转轴线正交的平面对准。电感式传感器可以包括定子，该定子包括定子层、励磁线圈和偏心接收器线圈，其中励磁线圈和偏心接收器线圈物理耦合到定子层。圈物理耦合到定子层。圈物理耦合到定子层。

【技术实现步骤摘要】
用于电感式滑动、偏心和倾斜感测的转子
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年4月9日提交的标题为“InductiveEccentricity and Tilt Sensor”的美国临时申请序列No.63/201,038的 优先权，其全部内容通过引用并入本文。


[0003]本文描述的技术一般而言涉及用于确定马达轴或机器轴是否失准 的设备、系统和方法。

技术介绍

[0004]机器、马达或其它组件中的轴的失准会给操作带来问题。用于确 定这种失准的已知设备可能要求灵活放置、可能在能力上受到限制、 可能不敏感等。

技术实现思路

[0005]本公开的各种实施方式一般而言涉及电感式偏心和倾斜传感器以 及用于制造和使用它们的系统和方法(在本文中统称为电感式传感器 和电感式感测)。
[0006]在至少一个一般方面，电感式传感器可以包括具有旋转轴线的轴， 以及物理耦合到轴并且包括转子线圈的转子。转子和转子线圈可以沿 着与旋转轴线正交的平面对准。电感式传感器可以包括定子，定子包 括定子层、励磁线圈和偏心接收器线圈，其中励磁线圈和偏心接收器 线圈物理地耦合到定子层。
[0007]在另一个一般方面，电感式传感器可以包括具有旋转轴线的轴。 电感式传感器可以包括定子，定子围绕轴部署并且包括定子层、励磁 线圈和至少一个接收器线圈，其中励磁线圈和至少一个接收器线圈可 以耦合到定子层。电感式传感器可以包括物理耦合到轴的转子，其中 转子包括转子基板和耦合到转子基板的至少一部分的转子线圈。转子 基板可以沿着与轴的旋转轴线正交的平面对准，并且转子线圈可以具 有部署在该平面和定子之间的至少一部分。
附图说明
[0008]由本公开的各种实施方式提供的设备、系统和方法的特征、方面、 优点、功能、模块和组件在本文中关于以下描述和附图中的至少一个 进一步公开。在附图中，相同类型的相似部件或元件可以具有相同的 附图标记(诸如108)，带有附加的字母指示符(诸如108a、108n 等)，其中字母指示符指示具有相同附图标记(例如，108)的部件 具有共有的特性和/或特点。另外，部件的各种视图可以通过后跟破 折号和第二附图标记的第一附图标记来区分，其中第二附图标记用于 本描述的指定部件的视图的目的。当说明书中仅使用第一附图标记时， 该描述适用于具有相同第一附图标记的任何相似部件和/或视图，而 不管任何附加的字母指示符或第二附图标记(如果有的话)。
[0009]图1A是根据实施方式配置的单转子电感式传感器的示意图。
[0010]图1B是根据实施方式配置的单转子电感式传感器的电气示意图。
[0011]图2A是根据实施方式配置的双转子电感式传感器的示意图。
[0012]图2B是根据实施方式配置的双转子电感式传感器的电气示意图。
[0013]图3A是根据实施方式的被配置用于检测轴的滑动失准的电感式 传感器中的顶部接收器线圈的实施方式的示意图。
[0014]图3B是根据实施方式的被配置用于检测轴的滑动失准的电感式 传感器中的底部接收器线圈的实施方式的示意图。
[0015]图3C是图3A和图3B的电感式传感器的横截面视图，并且进一 步示出了根据实施方式的励磁线圈、接收器线圈和转子线圈中的电流。
[0016]图4是图示“滑动比”(如本文所述)与位置改变(ΔZ)之间 的关系的图表，并且还图示了根据实施方式可使用图3A的双转子电 感式传感器检测的直接耦合(DC)信号。
[0017]图5A是根据实施方式的被配置用于检测轴相对于代表性轴线 (诸如Y轴)的倾斜失准的电感式传感器中的顶部接收器线圈的实施 方式的示意图。
[0018]图5B是根据实施方式的被配置用于检测轴相对于代表性轴线 (诸如Y轴)的倾斜失准的电感式传感器中的底部接收器线圈的实施 方式的示意图。
[0019]图5C是图5A和图5B的电感式传感器的横截面视图，其根据实 施方式进一步示出了励磁线圈、接收器线圈和转子线圈中的电流。
[0020]图6是图示“θY倾斜比”与给定轴线的关系(诸如Y轴倾斜 (θY))的图表，其根据实施方式可使用图5A和图5B的双转子电 感式传感器检测。
[0021]图7A是被配置为根据实施方式检测轴相对于代表性轴线(诸如 X轴)的偏心失准的电感式传感器的实施方式的示意图。
[0022]图7B是图7A的电感式传感器的实施方式的示意图，其中发生 了偏心失准。
[0023]图8是图示“ΔX偏心比”(如下所述)与给定轴线(诸如X轴 (ΔX))的关系的图表，根据实施方式可使用图7A和图7B的双转 子电感式传感器检测。
具体实施方式
[0024]本文描述的各种实施方式针对用于电感式地确定机器、马达或其 它组件中的轴的失准的设备、系统和方法。如本文所使用的，轴可以 具有任何长度、直径、材料成分或其它。轴可以用于任何目的。在本 文中，轴的对准是相对于轴的预期用途(诸如马达中的驱动轴)确定 的，而不是相对于其它坐标空间、朝向或其它方面(诸如包含马达的 车辆的旋转)。在本文中，为了便于解释，轴绕坐标空间的中心轴线 (例如，Z轴)旋转。在正确操作期间，轴可以被限定为具有与Z轴 一致的中心轴线。
[0025]对于本公开的至少一种实施方式，电感式传感器可以被配置为检 测滑动失准、倾斜失准、偏心失准及其组合中的一个或多个。在一些 实施方式中，可以用一个转子和一个定子测量五个自由度(例如， ΔX、ΔY、ΔZ、θX、θY)。在一些实施方式中，通过添加另一个线 圈，可以测量六个自由度(例如，添加θZ)。在至少图1A至图2B 中图示了六个自由度。在一些实施方式中，接收器线圈可以配置有差 分架构，从而减少(例如，最小化)与励磁线圈的直接耦合。
[0026]电感式传感器常常被用于确定物体的其它方面，诸如物体的角位 置。本公开的实
施方式可以单独使用和/或与此类其它类型的电感式 传感器结合使用。
[0027]根据至少一种实施方式，电感式传感器包括励磁线圈(EC)， 该励磁线圈被配置为当交流电流(AC)流过线圈时生成电磁场；至 少一个接收线圈，定位在励磁线圈内并且被配置为检测由流经励磁线 圈的电流在接收线圈中感应出的电势、电压；以及耦合元件或转子。 为了检测轴失准，转子耦合(例如，物理耦合)到轴，使得轴的旋转 导致转子的旋转。轴的失准导致在一个或多个接收线圈中感应出的电 压电势改变，这种电压改变可由耦合到励磁线圈和接收线圈的控制电 路检测。
[0028]对于至少一种实施方式，励磁线圈可以包括多回路设计并且可以 使用任何数量的回路。励磁线圈的相应端可以耦合到控制电路，该控 制电路控制从电源向励磁线圈提供电流。控制电路可以耦合到并控制 一个或多个开关，开关选择性地将励磁线圈与电源耦合。电源提供 AC信号，这导致励磁线圈生成第一电磁场。与电感式位置传感器一 起使用的控制电路、开关和AC源可以被配置用于在本公开的实施方 式中使用。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电感式传感器，包括：轴，其具有旋转轴线；转子，其物理耦合到轴并且包括转子线圈，转子和转子线圈沿着与旋转轴线正交的平面对准；以及定子，包括：定子层，励磁线圈，以及至少一个接收器线圈，励磁线圈和所述至少一个接收器线圈物理耦合到定子层。2.如权利要求1所述的电感式传感器，其中转子包括沿着与旋转轴线正交的平面对准的转子基板，并且转子线圈物理耦合到转子基板的表面的至少一部分。3.如权利要求2所述的电感式传感器，其中所述平面是第一平面，定子沿着与第一平面平行的第二平面对准，转子线圈的至少一部分部署在转子基板和定子之间。4.如权利要求1所述的电感式传感器，其中转子线圈部署在定子上方，使得与旋转轴线平行的轴线与转子线圈和定子二者都相交。5.如权利要求1所述的电感式传感器，其中定子层是定子顶层(STL)或定子底层(SBL)，并且励磁线圈是顶部励磁线圈(TEC)或底部励磁线圈(BEC)。6.如权利要求1所述的电感式传感器，其中转子线圈与定子隔开的距离比励磁线圈或所述至少一个接收器线圈中的至少一个的直径小...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
申请(专利权)人：半导体元件工业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：