[發明專利]旋轉角度傳感器

有效

• 申請號: 201611271986.1
• 申請日: 2016-10-21
• 公開（公告）號: CN106996738B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發明（設計）人: A·默茨;D·奧什努比;F·于特爾默倫;I·赫爾曼;O·克瑞爾;S·萊迪克;T·布克
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30;G01D5/20
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 侯鳴慧

旋轉角度傳感器包括具有定子發射線圈和至少一個定子接收線圈的定子元件；相對于定子元件能轉動地支承的、具有相互電連接的轉子接收線圈和轉子發射線圈的轉子元件；其中，所述轉子接收線圈與定子發射線圈以感應的方式耦合，使得通過所述定子發射線圈產生的電磁場在所述轉子接收線圈中感應電流，所述電流流過所述轉子發射線圈，使得所述轉子發射線圈產生一另外的電磁場；所述至少一個定子接收線圈與所述轉子發射線圈以感應的方式耦合，使得感應耦合與所述定子元件和所述轉子元件之間的旋轉角度有關，并且由所述轉子發射線圈產生的電磁場在所述至少一個定子接收線圈中感應至少一個與角度有關的交變電壓。所述轉子發射線圈和所述至少一個定子接收線圈分別具有反向延伸的繞組。

技術領域

本發明涉及一種旋轉角度傳感器，通過所述旋轉角度傳感器例如能夠確定軸和一另外的構件之間的旋轉角度。

背景技術

為了測量旋轉角度，例如已知旋轉角度傳感器，其中，使磁體轉動通過相應的磁場傳感器。對磁場矢量的測量則允許推導出旋轉角度。這樣的傳感器也對外部磁場作出反應，所述外部磁場例如可以通過相鄰布置的電流纜線的電流引起并且是對干擾非常敏感的。

另一種旋轉角度傳感器利用渦電流效應。在此，例如使金屬目標運動通過傳感器線圈，所述傳感器線圈被供以交流電壓并且在該目標中感應渦電流。這導致傳感器線圈的感應系數降低并且允許通過頻率改變推導出旋轉角度。例如，線圈為震蕩回路的組成部分，所述震蕩回路的諧振頻率在感應系數改變時移動。然而，這種旋轉角度傳感器可以相對于安裝公差(主要是目標的傾斜)具有高的橫向靈敏性。通過外部電磁場產生的頻率也會被干擾(鎖相，Injection Locking)，因為通常以數十MHz范圍內的頻率工作。

由文獻US 7 191 759 B2，US 7 276 897 B2，EP 0 909 955 B1，US 6 236 199 B1和EP 0 182 085 B1還已知基于耦合的線圈的旋轉角度傳感器。在這些文獻中，在激勵線圈中構建交變電磁場，所述交變電磁場耦合到多個接收線圈中并且在那里分別感應一電壓。為了測量旋轉角度，使用能轉動地支承的、能導電的目標，所述目標根據其角度位置影響激勵線圈和接收線圈之間的感應耦合。在EP 0 909 955 B1和US 6 236 199 B1中，短路的平面導體環位于目標上，所述導體環與激勵線圈的交變電磁場交互作用。

發明內容

本發明的實施方式能夠以有利的方式實現，以這樣的方式和方法確定軸和一另外的構件之間的旋轉角度，使得外部干擾和/或構件公差對測量僅產生小的影響。

本發明涉及一種旋轉角度傳感器，所述旋轉角度傳感器尤其能夠在具有高的電磁干擾場的周圍環境中使用。旋轉角度傳感器例如可以在車輛的發動機室中或者發動機室附近使用，例如用于確定節流閥位置、BLDC-馬達的轉子位置、駕駛踏板位置或者凸輪軸位置。下面所述的旋轉角度傳感器成本有利，需要小的安裝空間，并且基于簡單的測量原理。

根據本發明的實施方式，旋轉角度傳感器包括具有定子發射線圈和至少一個定子接收線圈的定子元件；相對于定子元件能轉動地支承的、具有相互電連接的轉子接收線圈和轉子發射線圈的轉子元件；其中，所述轉子接收線圈與定子發射線圈以感應的方式耦合，使得通過定子發射線圈產生的電磁場在轉子接收線圈中感應電流，該電流流過轉子發射線圈，使得轉子發射線圈產生一另外的電磁場；并且其中，至少一個定子接收線圈與轉子發射線圈以感應的方式耦合，從而感應耦合與定子元件和轉子元件之間的旋轉角度有關，并且由轉子發射線圈產生的電磁場在至少一個定子接收線圈中感應至少一個與角度有關的交變電壓。