[發明專利]旋轉角度傳感器

有效

• 申請號: 201780025230.5
• 申請日: 2017-02-24
• 公開（公告）號: CN109073419B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: F·烏特默倫;A·默茨
• 申請（專利權）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01D5/20
• 分類號: 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

本發明涉及旋轉角度傳感器，包括：具有定子發射線圈和定子接收線圈的定子元件；具有轉子接收線圈和轉子發射線圈的轉子元件；轉子接收線圈與定子發射線圈感應耦合；定子接收線圈與轉子發射線圈感應耦合，由轉子發射線圈產生的電磁場在定子接收線圈中感應出交變電壓；其中，定子接收線圈中由徑向導線和周向導線構造，它們在電路板的兩個平面中形成，使得定子接收線圈形成至少兩個反向的部分繞組；徑向導線從內端部延伸至外端部，并且具有反向的電流方向的徑向導線至少部分重疊地布置在電路板上；一個周向導線使徑向導線的相應兩個內端部或相應兩個外端部連接，每個周向導線具有敷鍍通孔，在其中周向導線更換電路板的平面。

技術領域

本發明涉及一種旋轉角度傳感器，通過該旋轉角度傳感器例如可以確定軸和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，在所述旋轉角度傳感器中磁體通過相應的磁場傳感器旋轉。磁場向量的測量允許推斷出旋轉角度。這類傳感器也對外部的磁場做出反應，所述磁場例如通過由相鄰布置的電纜線產生的電流引起并且可能是對干擾非常敏感的。

另一類型的旋轉角度傳感器利用渦流效應。在此，例如金屬靶標在傳感器線圈上方運動，該傳感器線圈被供給以交變電壓并且在靶標中感應出渦流。這導致傳感器線圈的電感的減小并且允許通過頻率變化推斷出旋轉角度。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移動。然而這種類型的旋轉角度傳感器可以具有相對于裝配公差(主要是靶標的傾斜)的高的橫向靈敏度。所產生的頻率也可以通過外部的電磁場干擾(Injection Locking，注入鎖定)，因為通常以在幾十MHz的范圍內的頻率工作。

EP 0 909 955 B1示出具有在靶標上短路的平面導體線環的旋轉角度傳感器，所述導體線環與勵磁線圈的電磁交變場相互作用。

發明內容

本發明的實施方式能夠以有利的方式實現，提供能特別經濟地制造的旋轉角度傳感器，其中，所述旋轉角度傳感器提供簡單地分析處理的測量信號。

此外，關于本發明的實施方式的想法可以視為以下面所描述的思想和認知為基礎。

本發明涉及一種旋轉角度傳感器，該旋轉角度傳感器尤其可以使用在具有高電磁干擾場的環境中。旋轉角度傳感器例如可以使用在車輛中的馬達室中或馬達室附近，例如用于確定節氣門的位置、BLDC馬達的轉子位置、加速踏板的位置或凸輪軸的位置。在下面描述的旋轉角度傳感器是成本有利的，需要小的結構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：具有一個定子發射線圈和相對彼此有角度偏移的、相同構造的至少兩個定子接收線圈的定子元件，所述定子接收線圈構造在一個電路板中；相對于定子元件可圍繞旋轉軸線旋轉地受支承的轉子元件，該轉子元件具有相互電連接的轉子接收線圈和轉子發射線圈；其中，轉子接收線圈與定子發射線圈感應地耦合，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出電流，該電流流經轉子發射線圈，使得轉子發射線圈產生另外的電磁場；其中，所述至少兩個定子接收線圈與轉子發射線圈感應地耦合，使得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所述另外的電磁場在所述至少兩個定子接收線圈中感應出至少兩個與角度有關的交變電壓。

換言之，定子發射線圈可以被加載以交變電壓，該交變電壓通過定子發射線圈與轉子接收線圈的感應耦合在轉子接收線圈中感應出另外的交變電壓。在轉子接收線圈中產生的交變電壓在轉子發射線圈中產生電流，該電流通過轉子發射線圈與定子接收線圈的感應耦合在定子接收線圈中分別產生另外的交變電壓，所述另外的交變電壓可以被測量并且由它們的測量值可以獲知在定子元件和轉子元件之間的相對旋轉角度。

各個感應出的交變電壓的值或幅度尤其與旋轉角度有關。各個感應出的交變電壓或它們的值可以理解為旋轉角度傳感器的由各個定子接收線圈提供的測量信號。