本發(fā)明專利技術(shù)涉及傳感器裝置，以用于測量可繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的元件的旋轉(zhuǎn)位置，該傳感器裝置包括：傳感器包括用于發(fā)射磁場的發(fā)送器構(gòu)件(110)和用于接收由第一導體(120)形成的磁場的第一接收構(gòu)件，以及用于接收由第二導體(130)形成的磁場的第二接收構(gòu)件，所述接收構(gòu)件布置在環(huán)形的環(huán)段內(nèi)，該環(huán)段具有繞旋轉(zhuǎn)軸線的沿著周向方向的周期P；第一導體和第二導體各自限定多個回路，每個回路的形狀在周向方向上遵循基本函數(shù)f0，該基本函數(shù)f0的周期為周期P的一半，其中僅回路的一部分的形狀偏離基本函數(shù)f0一校正函數(shù)fc。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
用于測量元件位置的傳感器裝置
本專利技術(shù)涉及一種傳感器裝置，用于測量可繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的元件的旋轉(zhuǎn)位置。另外，本專利技術(shù)涉及一種傳感器裝置，用于測量可沿軸線移動的元件的線性位置。
技術(shù)介紹
這樣的傳感器裝置通常包括用于發(fā)射磁場的至少一個發(fā)送器構(gòu)件和用于接收磁場的至少兩個接收構(gòu)件。另外，傳感器裝置通常形成為環(huán)形的環(huán)段。環(huán)形的環(huán)形段是環(huán)形的環(huán)的角扇區(qū)，其從環(huán)形的環(huán)的其余部分“切開”。更具體地說，相對于旋轉(zhuǎn)軸線的外半徑和內(nèi)半徑與環(huán)形的環(huán)毗鄰，其中外半徑大于內(nèi)半徑。此外，該段僅在環(huán)形的環(huán)上以角度Θ限定，其中角度Θ小于傳感器的360°的完整機械分辨率。這樣的環(huán)形的環(huán)段能夠節(jié)省成本和組裝空間。通常，在轉(zhuǎn)子上限定以周期P間隔的多個位置元件，n是與Θ成反比的整數(shù)。
技術(shù)實現(xiàn)思路
圖12示出了傳感器裝置1000，用于測量可繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的元件1200的旋轉(zhuǎn)位置。傳感器包括用于發(fā)射磁場的發(fā)送器構(gòu)件1010、由第一導體1020形成的第一接收構(gòu)件和由第二導體1030形成的第一導體1020，所述接收構(gòu)件1020、1030布置在用于接收磁場的環(huán)形的環(huán)段內(nèi)，其繞旋轉(zhuǎn)軸線沿著周向方向C具有周期P。第一導體1020和第二導體1030各自限定多個回路，每個回路在周向方向C上遵循基本函數(shù)f0，其周期為周期P的一半。現(xiàn)有技術(shù)的傳感器裝置的缺點是它們經(jīng)常不精確。例如，由于磁通量在傳感器的端部相對于傳感器的中心部分不同，環(huán)形的環(huán)段會引起角度誤差的諧波。另外，這些角度誤差會在承載傳感器裝置的定子與承載元件的轉(zhuǎn)子之間的氣隙上變化。因此，本專利技術(shù)的目的是提供一種給出更高精度的解決方案。另一個目的是提供一種在組裝空間上優(yōu)化的解決方案，尤其是減小環(huán)形環(huán)段的面積。上述目的通過獨立權(quán)利要求解決。有利的實施例通過從屬權(quán)利要求解決。根據(jù)實施例，傳感器裝置用于測量可繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的元件的旋轉(zhuǎn)位置。根據(jù)第一實施例，使用極坐標系，其中平面上的每個點由距極點(即旋轉(zhuǎn)軸線)的距離確定。距極點的距離在徑向方向上測量，而角度在周向方向上繞極點測量。傳感器裝置包括用于發(fā)射磁場的發(fā)送器構(gòu)件。發(fā)送器構(gòu)件可以包括線圈以便產(chǎn)生磁場。為了節(jié)省空間，線圈可以是平面的。特別地，線圈可以是螺旋線圈。另外，根據(jù)實施例，傳感器裝置包括由第一導體形成的第一接收構(gòu)件和由第二導體形成的第二接收構(gòu)件，所述接收構(gòu)件布置在用于接收磁場的環(huán)形的環(huán)段內(nèi)，其繞旋轉(zhuǎn)軸線沿周向方向具有周期P。具有周期P的環(huán)形的環(huán)段意味著環(huán)形的環(huán)段沿著周向方向基本上具有周期P。特別地，僅偏離ΔP的周期P旨在被視為基本上具有周期P的環(huán)形的環(huán)段。特別地，ΔP小于周期P的一半。更詳細地，每個接收裝置繞極點繞周向方向布置在角度端Θ內(nèi)。在機械上，環(huán)形的環(huán)段具有限定基本周期的非零長度P。在電氣上，周期P對應于2π或360度。在本文中，術(shù)語角度分辨率是指電分辨率。另外，根據(jù)實施例，第一導體和第二導體各自限定多個回路。兩個導體使得在環(huán)形的環(huán)段內(nèi)實現(xiàn)絕對角度測量。即，通過比較兩個不同的信號，例如，除法運算，可以確定環(huán)段內(nèi)的絕對位置。這對于旋轉(zhuǎn)傳感器尤其重要。特別地，在線性傳感器中，通常使用一個導體作為相對位置，通常進行測量。然而，即使在線性傳感器使用兩個導體的情況下，在傳感器中不使用端部部分。另外，每個導體限定多個回路。更詳細地，如本文中所使用的，回路是導線的匝(turn)。因此，當磁場線穿過回路時，各自由導體形成的兩個接收構(gòu)件感測由發(fā)送器構(gòu)件產(chǎn)生的磁場。元件在轉(zhuǎn)子元件上繞旋轉(zhuǎn)軸線可旋轉(zhuǎn)，元件由導電材料制成，當在元件中感應渦流時，元件影響發(fā)送器構(gòu)件的磁場。換言之，由發(fā)送器構(gòu)件產(chǎn)生的磁場根據(jù)元件的角度位置分布。因此，元件改變兩個接收構(gòu)件中的每一個中的感應電壓。另外，每個回路的形狀在周向方向上遵循基本函數(shù)f0，其周期為周期P的一半。這里，遵循意味著每個回路的跡線由通過基本函數(shù)f0成型。周期為周期P的一半的基本函數(shù)f0表示，每個導體界定至少兩個區(qū)域，當?shù)谝粎^(qū)域在周向方向上偏移周期P的一半時，兩個區(qū)域在周向方向上全等。這種布置允許傳感器在環(huán)形的環(huán)段內(nèi)的最緊湊的設計，從而確定2π內(nèi)的角度。值得注意的是，遵循周向方向并不需要每個回路在周向方向上延伸周期P的一半。例如，導體之一可以形成三個回路，其中冷了邊緣回路鄰近中心回路。兩個邊緣回路一起形成覆蓋周期P的一半的區(qū)域。另外，根據(jù)實施例，僅回路的一部分的形狀偏離基本函數(shù)f0一校正函數(shù)fc。這樣的配置允許校正由磁場引起的誤差，該誤差在傳感器的端部相對于傳感器的中心部分是不同的，因此允許更精確的測量。如本文所使用的，僅回路的一部分意味著至少一個回路但并非全部回路偏離基本函數(shù)f0所限定的形狀。換言之，至少一個回路通過基本函數(shù)f0成型。如本文所使用的，校正函數(shù)fc被理解為這樣的函數(shù)，其幅值小于基本函數(shù)f0的幅值。如本文所用，“偏離”是指當校正區(qū)域在周向方向上偏移周期P的一半時，校正區(qū)域與未校正區(qū)域變得不全等。未校正區(qū)域通過在周向方向上遵循未校正的基本函數(shù)f0的回路而成型。校正區(qū)域通過附加地由校正函數(shù)fc校正的回路成型。特別地，當校正區(qū)域以周向方向上偏移周期P的一半時，其與未校正區(qū)域僅偏離預定量。預定量使得能夠重構(gòu)具有減小的由磁場引起的誤差的信號。值得注意的是，磁場在傳感器的端部相對于傳感器的中心部分不同。有利地，第一導體形成偶數(shù)個第一回路，且第二導體形成奇數(shù)個第二回路。偶數(shù)個第一回路允許被圍繞區(qū)域在周向端部處的端部部分可以具有楔形，特別是具有成角度的或尖銳的末端。這樣的配置避免了誤差，從而允許對第一回路產(chǎn)生的信號進行更精確的測量。另外，由第一接收構(gòu)件接收的信號和由第二接收構(gòu)件接收的信號在周向方向上偏移。這允許優(yōu)化由第一接收構(gòu)件接收的信號和由第二接收構(gòu)件接收的信號之間的內(nèi)插，從而允許更精確的測量。甚至更有利的，多個第一回路為眼形，且多個第二回路為糖果形。眼形的第一回路限定兩個凸形區(qū)域，其各自繞旋轉(zhuǎn)軸線在周向方向上膨脹和收縮。糖果形的第二回路限定在周向方向上鄰接的三個回路，即中心回路和兩個邊緣回路。中心回路限定凸形區(qū)域，其各自繞旋轉(zhuǎn)軸線在周向方向上膨脹和收縮。類似地，當一個邊緣回路在周向方向上以周期P偏移時且附接到另一邊緣回路時，兩個邊緣回路共同形成組合回路。因此，組合回路限定凸形區(qū)域，其繞旋轉(zhuǎn)軸線在周向方向上膨脹和收縮。這種配置允許優(yōu)化利用可用的傳感器空間，并可以進行更精確的測量。根據(jù)有利的實施例，由第一導體和第二導體界定的區(qū)域的質(zhì)心在周向方向上相等。這種配置允許兩個接收構(gòu)件所測量的值之間的相移項變?yōu)榱悖虼耍瑹o需考慮所述相移來校正測量。這允許更精確的測量。特別地，這種誤差之后在用戶端難以通過軟件校正。根據(jù)另一方面，基本函數(shù)f0由多個三角函數(shù)組成。組成意味著例如通過數(shù)學運算來組合多個不同的三角函數(shù)。甚至更有利，通過改變?nèi)呛瘮?shù)中的至少一個的幅值和/或相位來導出校正函數(shù)fc。因此，可以以特別簡單和精確的方式計算校正函數(shù)，從而可以進行更精確的測量。根據(jù)另一方面，每個回路或每個回路的至少一部分相對于周向方向基本本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種傳感器裝置，用于測量可繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的元件的旋轉(zhuǎn)位置，所述傳感器裝置包括：/n發(fā)送器構(gòu)件(110)，其用于發(fā)射磁場；/n第一接收構(gòu)件，其用于接收由第一導體(120)形成的磁場，以及/n第二接收構(gòu)件，其用于接收由第二導體(130)形成的磁場，所述接收構(gòu)件布置在環(huán)形的環(huán)段內(nèi)，所述環(huán)段沿著繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的周向方向(C)基本上具有周期P；/n所述第一導體和所述第二導體各自限定多個回路，每個回路的形狀在所述周向方向上遵循基本函數(shù)f0，所述基本函數(shù)f0的周期為所述周期P的一半，/n其中僅所述回路的一部分的形狀偏離所述基本函數(shù)f0一校正函數(shù)fc。/n
【技術(shù)特征摘要】
20200213 EP 20157109.81.一種傳感器裝置，用于測量可繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的元件的旋轉(zhuǎn)位置，所述傳感器裝置包括：
發(fā)送器構(gòu)件(110)，其用于發(fā)射磁場；
第一接收構(gòu)件，其用于接收由第一導體(120)形成的磁場，以及
第二接收構(gòu)件，其用于接收由第二導體(130)形成的磁場，所述接收構(gòu)件布置在環(huán)形的環(huán)段內(nèi)，所述環(huán)段沿著繞所述旋轉(zhuǎn)軸線的周向方向(C)基本上具有周期P；
所述第一導體和所述第二導體各自限定多個回路，每個回路的形狀在所述周向方向上遵循基本函數(shù)f0，所述基本函數(shù)f0的周期為所述周期P的一半，
其中僅所述回路的一部分的形狀偏離所述基本函數(shù)f0一校正函數(shù)fc。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的傳感器裝置，其中所述第一導體的數(shù)量形成偶數(shù)個第一回路，且所述第二導體形成奇數(shù)個第二回路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的傳感器裝置，其中多個第一回路為眼形，且多個第二回路為糖果形。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的傳感器裝置，其中由所述第一導體和第二導體界定的區(qū)域的質(zhì)心在所述周向方向上基本上相等。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的傳感器裝置，其中所述基本函數(shù)f0由多個三角函數(shù)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的傳感器裝置，其中通過改變所述三角函數(shù)中的至少一個的幅值和/或相位來導出所述校正函數(shù)fc。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的傳感器裝置，其中每個回路相對于所述周向方向基本上鏡像對稱。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的傳感器裝置，其中所述第一導體...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：T奧克特，T貝克，M哈茲，
申請(專利權(quán))人：泰連比利時公司，泰連德國有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：比利時;BE
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