[發(fā)明專利]基于磁體的轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580074631.0
• 申請日: 2015-12-09
• 公開（公告）號: CN107209026B
• 公開（公告）日: 2019-12-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M.福爾托斯
• 申請（專利權(quán)）人: 弗瑞柏私人有限公司
• 主分類號: G01D5/14
• 分類號: G01D5/14;G01D5/244;H02K11/01
• 代理公司: 11105 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 侯宇;張建鋒

本發(fā)明涉及一種基于磁體的轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)(100)，其用于檢測傳動軸(4)的轉(zhuǎn)動，所述基于磁體的轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)(100)具有傳動軸(4)，與所述傳動軸(4)在自由端部(43)上抗扭地連接的激勵器單元(5)，靜止的傳感器單元(7)，所述傳感器單元為了檢測所述傳動軸(4)的轉(zhuǎn)動而與所述激勵器單元(5)在功能上配合作用。為了使轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)(100)對磁干擾進(jìn)行屏蔽，建議所述傳動軸(4)在所述自由端部(43)的區(qū)域中具有同軸的凹部(41)，以構(gòu)成空心軸部段(42)。

本發(fā)明涉及一種用于檢測傳動軸的轉(zhuǎn)動的、基于磁體的轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)，其具有與傳動軸在自由的或者說軸向的端部上抗扭地連接的激勵器單元，并且具有靜止的傳感器單元，所述傳感器單元為了檢測傳動軸的轉(zhuǎn)動而與激勵器單元在功能上配合作用。

這種轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)用于測量軸的轉(zhuǎn)動，并且通常也稱為角度測量裝置、轉(zhuǎn)角傳感器或旋轉(zhuǎn)編碼器。它們特別用于控制和監(jiān)視機(jī)器和車輛。在此，非接觸式轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)、例如電或磁感應(yīng)系統(tǒng)，起著特殊的作用，因為它們由于無磨損的傳感技術(shù)而具有很長的使用壽命。在基于磁體的轉(zhuǎn)角系統(tǒng)中、尤其在磁式多圈絕對值編碼器中，借助測量單元感應(yīng)式地檢測軸的旋轉(zhuǎn)，其中，所述測量單元尤其包括旋轉(zhuǎn)的激勵器單元、如永磁體，和具有至少一個傳感器、例如霍爾和/或韋根傳感器的靜止的傳感器單元。為此，測量單元大多布置在待監(jiān)測的軸的自由端部上。

然而，在基于磁體的轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)直接布置或者說安裝在傳動軸上、尤其在電動機(jī)或者說發(fā)電機(jī)的傳動軸上時，經(jīng)常出現(xiàn)輕微的測量誤差。這種測量誤差大多由從外部作用于轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)上的干擾引起。這樣的干擾例如是在電動機(jī)或電磁制動器的運行中傳動軸被磁化而產(chǎn)生的磁場，并且該磁場通過通常由鋼制成的軸傳遞，并且最終在轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)上改變由激勵器單元形成的旋轉(zhuǎn)磁場，從而在傳感器單元中引起測量誤差。因此，為了改善測量精度需要避免轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)中的這種干擾。

由專利文獻(xiàn)DE 38 13 610 A1已知具有掃描裝置的角度測量裝置，其中，掃描裝置相對于電的干擾因素被屏蔽。為此，掃描裝置在殼體中電絕緣地固定并且與評估單元的接地電勢連接。此外，殼體與驅(qū)動單元電接觸，使得源自驅(qū)動單元的控制件的干擾信號不會對測量值產(chǎn)生負(fù)面影響。

然而，在此的缺點是磁感應(yīng)干擾因素沒有被屏蔽，并且因此尤其在基于磁體的角度測量系統(tǒng)中在傳感器單元中仍然引起測量誤差。此外，用于角度測量裝置的屏蔽的裝置構(gòu)造得非常復(fù)雜并且包括大量的部件。

因此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種用于檢測傳動軸的轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)，其實現(xiàn)精確且無干擾的測量，具有緊湊的構(gòu)造并且易于安裝。

上述技術(shù)問題按照本發(fā)明通過具有權(quán)利要求1的特征的轉(zhuǎn)角測量系統(tǒng)解決。

根據(jù)本發(fā)明，傳動軸在自由端部的區(qū)域中具有同軸的凹部或者說凹缺部，使得在傳動軸的該區(qū)域中構(gòu)成空心軸部段，其中，所述激勵器單元借助延伸通過所述凹部的固定裝置固定在所述傳動軸上，其中，在空心軸部段的區(qū)域中、在所述傳動軸和固定裝置之間構(gòu)成徑向的間隙。在此，傳動軸可以是單獨構(gòu)造的軸件、傳動軸或就是電機(jī)或磁式制動器的軸。傳動軸可以至少部分地構(gòu)成為實心軸。通過構(gòu)造同軸的凹部，傳動軸中感應(yīng)的磁場在自由端部的區(qū)域中可以向傳動軸的徑向的外部區(qū)域中導(dǎo)引并且在此集中用于導(dǎo)出。尤其地，通過凹部實現(xiàn)徑向向外導(dǎo)出在傳動軸中產(chǎn)生的磁場。以此可以把被空心軸部段徑向地包圍的空腔近似磁隔絕，使得該區(qū)域特別適于把測量單元耦連在傳動軸上。為此，激勵器單元的固定裝置可以有利地在凹部的區(qū)域中直接布置在傳動軸上。因此不需要用于測量單元的額外的軸。為了布置例如構(gòu)造為軸向的螺栓的固定裝置，在傳動軸中可以在凹部的底部上構(gòu)造孔，其中，該孔優(yōu)選地與傳動軸同軸并且具有與螺栓對應(yīng)的螺紋。因此，激勵器單元可以以相當(dāng)簡單的方式安裝在傳動軸的自由端部上。備選地，固定裝置可以通過能徑向地插入傳動軸的螺栓、尤其平頭螺栓構(gòu)成。附加地或者備選地，可以規(guī)定激勵器單元粘接在傳動軸上。固定裝置本身優(yōu)選地由不導(dǎo)磁或不易導(dǎo)磁的材料制成。例如，固定裝置由鈦或黃銅制成，使得可以防止在傳動軸或軸部段中感應(yīng)的磁場通過固定裝置傳遞到激勵器單元。