[發(fā)明專利]旋轉(zhuǎn)角度傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680084866.2
• 申請(qǐng)日: 2016-12-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109073416B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: F·烏特默倫;A·默茨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號(hào): G01D5/20
• 分類號(hào): G01D5/20
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 侯鳴慧

本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)角度傳感器，包括：具有定子發(fā)射線圈和定子接收線圈的定子元件；具有轉(zhuǎn)子接收線圈和轉(zhuǎn)子發(fā)射線圈的轉(zhuǎn)子元件；其中，轉(zhuǎn)子接收線圈與定子發(fā)射線圈感應(yīng)耦合，使得在轉(zhuǎn)子接收線圈中感應(yīng)出電流，該電流流經(jīng)轉(zhuǎn)子發(fā)射線圈，使得轉(zhuǎn)子發(fā)射線圈產(chǎn)生另外的電磁場(chǎng)；其中，定子接收線圈與轉(zhuǎn)子發(fā)射線圈感應(yīng)耦合，并且由轉(zhuǎn)子發(fā)射線圈產(chǎn)生的電磁場(chǎng)感應(yīng)出與角度相關(guān)的交變電壓。至少一個(gè)定子接收線圈具有至少兩個(gè)圓環(huán)扇形的部分繞組，圓環(huán)扇形的部分繞組將定子元件沿周向方向分成扇形部，并且轉(zhuǎn)子發(fā)射線圈具有鐮形的部分繞組，鐮形的部分繞組的數(shù)量相當(dāng)于圓環(huán)扇形的部分繞組的數(shù)量，這些部分繞組沿周向方向相繼地圍繞旋轉(zhuǎn)軸線。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)角度傳感器，通過(guò)該旋轉(zhuǎn)角度傳感器例如可以確定軸和另外的構(gòu)件之間的旋轉(zhuǎn)角度。

背景技術(shù)

為了測(cè)量旋轉(zhuǎn)角度例如已知旋轉(zhuǎn)角度傳感器，在所述旋轉(zhuǎn)角度傳感器中磁體通過(guò)相應(yīng)的磁場(chǎng)傳感器旋轉(zhuǎn)。磁場(chǎng)向量的測(cè)量允許推斷出旋轉(zhuǎn)角度。這類傳感器也對(duì)外部的磁場(chǎng)做出反應(yīng)，所述磁場(chǎng)例如通過(guò)由相鄰布置的電纜線產(chǎn)生的電流引起并且可能是對(duì)干擾非常敏感的。

另一類型的旋轉(zhuǎn)角度傳感器利用渦流效應(yīng)。在此，例如金屬靶標(biāo)在傳感器線圈上方運(yùn)動(dòng)，該傳感器線圈被供給以交變電壓并且在靶標(biāo)中感應(yīng)出渦流。這導(dǎo)致傳感器線圈的電感的減小并且允許通過(guò)頻率變化推斷出旋轉(zhuǎn)角度。例如線圈是振蕩回路的組成部分，該振蕩回路的共振頻率在電感改變時(shí)移動(dòng)。然而這種類型的旋轉(zhuǎn)角度傳感器可以具有相對(duì)于裝配公差(主要是靶標(biāo)的傾斜)的高的橫向靈敏度。所產(chǎn)生的頻率也可以通過(guò)外部的電磁場(chǎng)干擾(Injection Locking，注入鎖定)，因?yàn)橥ǔＲ栽趲资甅Hz的范圍內(nèi)的頻率工作。

EP 0 909 955 B1示出具有在靶標(biāo)上短路的平面導(dǎo)體線環(huán)的旋轉(zhuǎn)角度傳感器，所述導(dǎo)體線環(huán)與勵(lì)磁線圈的電磁交變場(chǎng)相互作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的實(shí)施方式能夠以有利的方式實(shí)現(xiàn)，提供穩(wěn)固的、成本有利的和需要小的結(jié)構(gòu)空間的旋轉(zhuǎn)角度傳感器。

此外，關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式的想法可以視為以下面所描述的思想和認(rèn)知為基礎(chǔ)。

本發(fā)明涉及一種旋轉(zhuǎn)角度傳感器，該旋轉(zhuǎn)角度傳感器尤其可以使用在具有高電磁干擾場(chǎng)的環(huán)境中。旋轉(zhuǎn)角度傳感器例如可以使用在車輛中的馬達(dá)室中或馬達(dá)室附近，例如用于確定節(jié)氣門的位置、BLDC馬達(dá)的轉(zhuǎn)子位置、加速踏板的位置或凸輪軸的位置。在下面描述的旋轉(zhuǎn)角度傳感器是成本有利的，需要小的結(jié)構(gòu)空間并且基于簡(jiǎn)單的測(cè)量原理。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，旋轉(zhuǎn)角度傳感器包括具有定子發(fā)射線圈和至少一個(gè)定子接收線圈的定子元件；相對(duì)于定子元件可圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)地受支承的轉(zhuǎn)子元件，該轉(zhuǎn)子元件具有相互電連接的轉(zhuǎn)子接收線圈和轉(zhuǎn)子發(fā)射線圈；其中，轉(zhuǎn)子接收線圈與定子發(fā)射線圈感應(yīng)地耦合，使得通過(guò)定子發(fā)射線圈產(chǎn)生的電磁場(chǎng)在轉(zhuǎn)子接收線圈中感應(yīng)出電流，該電流流經(jīng)轉(zhuǎn)子發(fā)射線圈，從而轉(zhuǎn)子發(fā)射線圈產(chǎn)生另外的電磁場(chǎng)；其中，所述至少一個(gè)定子接收線圈與轉(zhuǎn)子發(fā)射線圈感應(yīng)地耦合，使得該感應(yīng)耦合與定子元件和轉(zhuǎn)子元件之間的旋轉(zhuǎn)角度相關(guān)，并且由轉(zhuǎn)子發(fā)射線圈產(chǎn)生的所述另外的電磁場(chǎng)在所述至少一個(gè)定子接收線圈中感應(yīng)出與角度相關(guān)的交變電壓。

換言之，定子發(fā)射線圈可以被加載以交變電壓，該交變電壓通過(guò)定子發(fā)射線圈與轉(zhuǎn)子接收線圈的感應(yīng)耦合在轉(zhuǎn)子接收線圈中感應(yīng)出另外的交變電壓。在轉(zhuǎn)子接收線圈中產(chǎn)生的交變電壓在轉(zhuǎn)子發(fā)射線圈中產(chǎn)生電流，該電流通過(guò)轉(zhuǎn)子發(fā)射線圈與一個(gè)或多個(gè)定子接收線圈的感應(yīng)耦合在所述定子接收線圈中產(chǎn)生另外的交變電壓，所述另外的交變電壓可以被測(cè)量并且由它們的測(cè)量值可以獲知在定子元件和轉(zhuǎn)子元件之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)角度。