專利名稱：用于檢測機(jī)器的可動部件的位置的位置編碼器和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測諸如機(jī)器尤其是電機(jī)的轉(zhuǎn)子這種可動部件的位置 的系統(tǒng)和方法，包括附在轉(zhuǎn)子上并可以與轉(zhuǎn)子一起移動的編碼器結(jié)構(gòu)，以 及與所述編碼器結(jié)構(gòu)以相對關(guān)系定位的靜止傳感器組件，其中所述傳感器 組件提供至少一個傳感器信號，由該傳感器信號可推導(dǎo)出所述位置。
背景技術(shù)：
從W0 02/084849 Al中可獲知上述類型的裝置和方法。該文件中所述 的設(shè)備具有附到轉(zhuǎn)子上的環(huán)，該環(huán)具有交替地可磁化的各個段。與所述可 磁化環(huán)元件相對，設(shè)置有靜止磁體傳感器元件。在可磁化傳感器環(huán)的各個 段內(nèi)的感應(yīng)的進(jìn)行引起傳感器元件中的磁化的交替變化，其中傳感器元件 的信號的波形隨電角的位移而產(chǎn)生；從這些信號中可計(jì)算出模擬信號，以 描述所述轉(zhuǎn)子的角位置。
因?yàn)楣膫鞲衅骰诖判詼y量原理，所以其對磁干擾和電干擾敏感。 這在將傳感器用于汽爭:領(lǐng)域時是尤其不利的，在汽車領(lǐng)域中傳感器被暴露 于嚴(yán)苛的環(huán)境條件下并且可能出現(xiàn)高達(dá)1000安培的電動機(jī)電流。
因此本發(fā)明的一個目的是提供一種結(jié)合相關(guān)的測量過程來檢測可動部 分諸如轉(zhuǎn)子的位置的系統(tǒng)和方法，其可以減少對磁千擾場和電干擾場的敏 感。

發(fā)明內(nèi)容
所述目標(biāo)被上述類型的系統(tǒng)所解決，其中傳感器組件包括第一感應(yīng)構(gòu) 件，且其中編碼器結(jié)構(gòu)被構(gòu)造為實(shí)現(xiàn)感應(yīng)元件的電感應(yīng)取決于運(yùn)動或取決 于位置而變化。
當(dāng)編碼器結(jié)構(gòu)由于可動部件(旋轉(zhuǎn)體)的運(yùn)動而相對于傳感器組件移 動時，所述可動部件在特定實(shí)施方式中可表示電機(jī)的轉(zhuǎn)子，至少傳感器組 件的感應(yīng)的行為取決于編碼器結(jié)構(gòu)的位置而改變，從而基于對傳感器組件 的適當(dāng)控制，可相應(yīng)改變輸出信號的振幅和/或相位和/或頻率。因此，在 本發(fā)明的系統(tǒng)中，和傳統(tǒng)技術(shù)相反，如果編碼器結(jié)構(gòu)至少局部地由傳導(dǎo)材 料組成，那么編碼器結(jié)構(gòu)的渦流損失將會相對于影響傳感器組件的傳感器 信號而被利用，從而相比于傳統(tǒng)的磁測量過程，本發(fā)明的系統(tǒng)感應(yīng)電磁感 應(yīng)可顯著耐用。
也就是，所述系統(tǒng)的操作行為由該感應(yīng)元件的電感應(yīng)的變化引起。
為此，所述編碼器結(jié)構(gòu)可被構(gòu)造為例如其寬度和面積或通常是傳導(dǎo)性 相應(yīng)于其位置而改變。當(dāng)例如與感應(yīng)元件相對的編碼器結(jié)構(gòu)的寬度和面積改變時，由于在編碼器結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的渦流損失量改變所以感應(yīng)元件的電感 應(yīng)也改變。
根據(jù)本發(fā)明的一個有利的實(shí)施方式，編碼器結(jié)構(gòu)包括關(guān)于角度周期地 變化的結(jié)構(gòu)，例如，寬度和面積改變。這樣，傳感器組件可輸出周期性改 變的信號，從該信號可檢測出角位置。
當(dāng)所述變化的結(jié)構(gòu)具有正弦構(gòu)造時可能是有利的。根據(jù)該布置，傳感
器組件將由于編碼器結(jié)構(gòu)的正弦軌道(track)而減幅，由此允許高效的評
估或計(jì)算編碼器結(jié)構(gòu)的位置。在其它實(shí)施方式中，編碼器結(jié)構(gòu)可以表現(xiàn)出 其它的"阻尼模式"，諸如三角結(jié)構(gòu)、至少局部矩形的結(jié)構(gòu)等，其中寬度改 變至少是逐步的。通常，可使用能夠使由電感應(yīng)變化引起的信號變化和轉(zhuǎn) 子的位置之間的關(guān)系明確的其它構(gòu)造。
所述編碼器結(jié)構(gòu)可優(yōu)選地設(shè)置在轉(zhuǎn)子的徑向內(nèi)部或徑向外部位置的環(huán) 上。在這種構(gòu)造中，如果考慮具有轉(zhuǎn)子的機(jī)器，則在轉(zhuǎn)子的機(jī)械旋轉(zhuǎn)過程 中的角度檢測周期可連續(xù)重復(fù)。如果編碼器結(jié)構(gòu)附在轉(zhuǎn)子的內(nèi)側(cè)處，則將 傳感器組件定位在與編碼器結(jié)構(gòu)對置的內(nèi)側(cè)處可能是有利的。在另一方面， 如果編碼器結(jié)構(gòu)附到轉(zhuǎn)子的外側(cè)處，則傳感器組件通常設(shè)置在轉(zhuǎn)子外側(cè)。
在其它實(shí)施方式中，編碼器結(jié)構(gòu)軸向地設(shè)置在轉(zhuǎn)子處。隨后，適當(dāng)構(gòu) 造的相應(yīng)的傳感器組件可相對于轉(zhuǎn)子軸向地定位。
根據(jù)本發(fā)明的一個有利實(shí)施方式，傳感器組件至少包括具有兩個由AC 電壓源供電的諧振電路和具有感應(yīng)構(gòu)件的傳感器系統(tǒng)，所述感應(yīng)構(gòu)件在阻 尼狀態(tài)下或在影響由編碼器結(jié)構(gòu)引起的電感應(yīng)的期間產(chǎn)生包括位置信息的 輸出信號。從所述諧振電路，可獲得相移和/或幅度差，其根據(jù)編碼器結(jié)構(gòu) 的位置而改變。在這種情況下，傳感器系統(tǒng)的精確度由AC電壓源的元件和 諧振電路的元件的公差確定，由此基于各個元件的適當(dāng)質(zhì)量而提供有效的 系統(tǒng)操作。所述諧振電路可以設(shè)置為串聯(lián)諧振電路或并聯(lián)諧振電路。
在其它實(shí)施方式中，傳感器組件的感應(yīng)構(gòu)件用作與其相關(guān)聯(lián)的振蕩器 的構(gòu)件，并且由電感應(yīng)的變化引起的振蕩器的頻率差可以得到評估或計(jì)算 從而獲得所希望的位置信息。
在本發(fā)明的尤其有利的實(shí)施方式中，傳感器組件包括至少兩個相同的 上述類型的傳感器系統(tǒng)，其彼此機(jī)械地移置。由于這樣機(jī)械地移置傳感器 系統(tǒng)，可產(chǎn)生對應(yīng)于編碼器結(jié)構(gòu)的不同位置的相同形狀的時移信號，其可 被用于精確地確定編碼器結(jié)構(gòu)的絕對位置。
根據(jù)本發(fā)明的有利的實(shí)施方式，傳感器組件的傳感器系統(tǒng)彼此極接近 地設(shè)置。這樣，通過傳感器輸出信號的基本相同的改變，可消除轉(zhuǎn)子和附 在其上的編碼器結(jié)構(gòu)的不平衡的徑向偏斜。
有利的是電路設(shè)置在傳感器組件的下游，其將至少一個傳感器信號轉(zhuǎn) 換為包括位置信息的信號。通過使用所述電路，可將傳感器組件測量的相 位和/或幅度和/或頻率的差轉(zhuǎn)換為直接表示待檢測的角位置的信號。
7在一些實(shí)施方式中，當(dāng)電路包括用于分接(tap)和處理傳感器組件的 傳感器信號的對稱信道時可能是有利的。當(dāng)由傳感器組件輸出的信號在其 信號形狀相同時，由于電路信道的對稱構(gòu)造可確保傳感器信號的相同處理。 這樣，所述被處理過的傳感器信號可以被處理以獲得更精確的輸出信號。
在-一些實(shí)施方式中，所述傳感器系統(tǒng)以移置的方式排列，尤其以90° 移置。這樣，當(dāng)例如編碼器組件具有相應(yīng)構(gòu)造時，可產(chǎn)生正弦和余弦信號。
優(yōu)選地，用于在傳感器組件中產(chǎn)生振蕩的AC電壓源的頻率處于500KHz 到約5MHz范圍內(nèi)。在該范圍內(nèi)，傳感器組件可更有效地受編碼器結(jié)構(gòu)的渦 流損失的影響。
在-一些實(shí)施方式中，所述諧振電路被調(diào)整為AC電流源的頻率。這樣， 可實(shí)現(xiàn)相對于制造公差而平衡諧振電路，以獲得高的評估靈敏度，其中可 在用于被衰減的傳感器組件的諧振頻率的附近的適當(dāng)值處選擇操作頻率。
當(dāng)包含位置信息的信號包括正弦信號和余弦信號且計(jì)算模塊設(shè)置在下 游時是尤其有利的，所述計(jì)算模塊可從正弦信號和余弦信號計(jì)算反正切函 數(shù)。這樣可直接表示角位置。
在本發(fā)明的進(jìn)一步的方案中，設(shè)置有旋轉(zhuǎn)角檢測傳感器系統(tǒng)。該系統(tǒng) 包括旋轉(zhuǎn)體和附到旋轉(zhuǎn)體上并能夠與旋轉(zhuǎn)體一起旋轉(zhuǎn)的編碼器結(jié)構(gòu)。此外， 該系統(tǒng)包括靜止傳感器組件，其具有一個或多個感應(yīng)元件，并以與所述編 碼器結(jié)構(gòu)對置并且其間有間隔的方式設(shè)置。所述旋轉(zhuǎn)角檢測傳感器系統(tǒng)的 特征在于所述一個或多個感應(yīng)元件形成為平面形狀。
本發(fā)明的一個目的也通過用于檢測機(jī)器的諸如轉(zhuǎn)子的可動部件的方法 而被解決。所述方法包括通過改變連接到所述可動部件的編碼器結(jié)構(gòu)的位 置來改變傳感器組件的電感應(yīng)，以及檢測所述傳感器組件的電感應(yīng)的變化。 而且，基于檢測到的電感應(yīng)的變化來確定所述可動部件的位置。
基于渦流原理的技術(shù)提供可動部件關(guān)于磁和電千擾區(qū)的位置檢測的基 本的靈敏度。
通過傳感器組件的兩個振蕩傳感器系統(tǒng)的相位差可檢測電感應(yīng)的變化。
這樣可例如基于傳感器組件中的諧振電路完成有效的評估，其中可以 精確的方式評估編碼器組件中取決于位置的渦流損失。為此，可基于具有 相應(yīng)相位差的模擬信號完成評估。
在一個優(yōu)選實(shí)施方式中，基于傳感器組件的兩個振蕩傳感器系統(tǒng)的幅 度差檢測電感應(yīng)的變化。
在另一優(yōu)選實(shí)施方式中，通過傳感器組件的兩個振蕩傳感器系統(tǒng)的頻 率差來檢測電感應(yīng)的變化。
8在這些情況下，可使用諸如微控制器或微處理器這些經(jīng)檢驗(yàn)的信號處 理裝置，以獲得高度的設(shè)計(jì)靈活性。
根據(jù)本發(fā)明的另一方案，所述目的由一種已在引入部分中描述的系統(tǒng) 所解決，其中所述傳感器組件包括第一感應(yīng)元件，即，缺少磁芯的線圈， 且其中編碼器結(jié)構(gòu)被構(gòu)造以引起感應(yīng)元件的取決于位置的電感應(yīng)值。
除了上述的有利效果外，由于缺少磁芯，所以在線圈外部磁場中的材 料可能對傳感器組件的磁化或飽和沒有貢獻(xiàn)，從而所獲得的輸出信號可能 適當(dāng)?shù)貙?qiáng)磁場敏感，這尤其可能發(fā)生在電機(jī)中。
為此，編碼器中的傳導(dǎo)性以取決于角度的方式變化，從而編碼器結(jié)構(gòu) 的取決于位置的結(jié)構(gòu)獲得了高度靈活性。
在一個實(shí)施方式中，在移動可動部件時以穿過線圈的至少一個軌跡
(trace)或軌道的形式設(shè)置傳導(dǎo)性材料?？梢愿鶕?jù)各種方式在各種適合的 位置處，例如強(qiáng)干擾場的外側(cè)等處，設(shè)置該至少一個軌道。所述軌道可并 入到轉(zhuǎn)子的一部分內(nèi)，或者所述軌道可通過適當(dāng)?shù)闹谓Y(jié)構(gòu)附到轉(zhuǎn)子上。
在一個實(shí)施方式中，軌道包括隨著移動方向變化的寬度，從而實(shí)現(xiàn)取 決于有效位置的傳導(dǎo)性的調(diào)制。
在另-一實(shí)施方式中，該至少一個軌道至少在一段中包括恒定寬度，從 而在所述一段中的傳導(dǎo)性的調(diào)制可通過其它措施獲得，例如薄層電阻的控 制調(diào)整等。通過改變不同段的寬度，每個段包括取決于位置的傳導(dǎo)性，可 調(diào)整相應(yīng)的偏移，由此提供額外將信息編碼到所述至少一個軌道內(nèi)的可能 性。
在-- 個示例性實(shí)施方式中，導(dǎo)電材料的區(qū)域部分(area fraction)在 一段內(nèi)沿著運(yùn)動方向變化，由此獲得有效的調(diào)制。為此，特別應(yīng)用的材料 可被選擇性地移除，或者為了獲得取決于位置的區(qū)域部分，轉(zhuǎn)子的基材可 被合適地形成圖案。
在這種情況下，至少基于所述段，在運(yùn)動方向上平均傳導(dǎo)性可變化， 由此提供電勢以獲得在單一軌道內(nèi)的更不精確和更精確的位置分辨率。例 如，所希望的角分辨率可依賴于極對的數(shù)量，同時不精確的分辨率可涉及 各種極對的位置，從而涉及用于整個分辨率的位置。
在另外的實(shí)施方式中，第一軌道和第二軌道設(shè)置在編碼器結(jié)構(gòu)中，且 所述傳感器組件包括沒有磁芯的第二線圈，其中第一線圈被沿著第一軌道 引導(dǎo)且第二線圈被沿著第二軌道引導(dǎo)。這樣，通過使用多個線圈和/或具有 不同空間分辨率的軌道，可減小傳感器組件關(guān)于運(yùn)動方向的尺寸。
在另一實(shí)施方式中，可動部件由基材制成，且編碼器結(jié)構(gòu)通過改變一 部分基材的傳導(dǎo)性來實(shí)現(xiàn)。這樣，編碼器結(jié)構(gòu)可基于可動部件的現(xiàn)有元件 形成，從而可減少編碼器結(jié)構(gòu)所需的體積并且可能更容易制造。
9在另-^實(shí)施方式中，可動部件由傳導(dǎo)性基材制成，并且編碼器結(jié)構(gòu)是 通過將減少傳導(dǎo)性或增加傳導(dǎo)性的材料附到和/或并入基材中而形成的。例 如，如果由較差傳導(dǎo)性材料制成，則可直接在可動部件上沉積一層高傳導(dǎo) 性材料。例如，基材包括鋼，而用于形成編碼器結(jié)構(gòu)的材料包括銅、銅合 金、銀、它們的合金等。
用于形成編碼器結(jié)構(gòu)的材料可并入到基材中，從而獲得基本平面的結(jié)構(gòu)。
在另一實(shí)施方式中，材料的一層厚度小于40ixm且優(yōu)選的在2iim到 35um的范圍內(nèi)。
在另一實(shí)施方式中，編碼器結(jié)構(gòu)包括傳導(dǎo)性的沖孔或沖壓部分。這樣， 可通過節(jié)約成本的制造過程來實(shí)現(xiàn)傳導(dǎo)性的調(diào)制，這可以在大的片數(shù)以及 減少的制造公差的基礎(chǔ)上來實(shí)施。
在另一實(shí)施方式中，編碼器結(jié)構(gòu)包括浮凸導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，由此也可獲得上 述優(yōu)點(diǎn)。
在另一實(shí)施方式中，編碼器結(jié)構(gòu)包括印刷導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。這樣，對于軌道 可實(shí)現(xiàn)幾乎任何形狀，從而考慮到評估傳感器信號，可選擇適當(dāng)?shù)木哂懈?再現(xiàn)性和非常精確限定的側(cè)向尺寸的設(shè)計(jì)。
在另一實(shí)施方式中，編碼器結(jié)構(gòu)包括模制的集成裝置(MID)。根據(jù)該 技術(shù)，可形成相應(yīng)的三維導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其適應(yīng)于轉(zhuǎn)子的形狀或其它載體材料。
除了在前述方案中所描述的編碼器結(jié)構(gòu)的形狀之外，傳導(dǎo)性可以逐步 的方式改變，由此實(shí)現(xiàn)可代表近似于所希望的形狀的階段函數(shù)，所希望的 形狀諸如正弦波形，由此便于制造傳導(dǎo)性結(jié)構(gòu)。
除了目前所討論的線圈的方案外，在一些實(shí)施方式中第一線圈包括平 面線圈。通過該幾何形狀，可通過使用多種制造技術(shù)和載體材料來獲得減 小的體積。
例如，平面線圈設(shè)置為載體材料上的傳導(dǎo)線。在這種情況下，可使用 在印刷布線板領(lǐng)域中和在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域中使用的確立的制造過程。因此 可使用諸如FR4、陶瓷等的適當(dāng)材料。然而，諸如絕緣體、半導(dǎo)體等的襯 底可以結(jié)合適當(dāng)?shù)闹圃旒夹g(shù)而被使用。
在一個實(shí)施方式中，平面線圈的一些部分形成在載體材料中的不同層 上，從而每個單獨(dú)層可以平面制造技術(shù)形成，然而也可以設(shè)置大量的繞線。 例如，載體材料包括多層板。
在另一實(shí)施方式中，載體材料為薄片材料，從而可將線圈制成所希望 的形狀，用于增強(qiáng)效率或用于便于并入機(jī)器。
此外，所述載體材料可以是模制的集成裝置(MID)。在另一實(shí)施方式中，第一線圈包括安裝在載體材料上的纏繞線圈。這 樣，可獲得大量繞線并且因此可獲得高效率，其中線圈具有氣隙線圈的特 性，由此提供如上所述的對于干擾的降低的靈敏度。
在另---實(shí)施方式中，傳感器組件包括第二振蕩電路，所述第二振蕩電 路具有可以與第一線圈有基本相同構(gòu)造的線圈。
在另一實(shí)施方式中，第一和第二線圈沿著轉(zhuǎn)子運(yùn)動的方向定位，其間 具有與關(guān)于第一和第二線圈各自的輸出信號的180。的相位差對應(yīng)的間隔。 因此，通過獲得各自信號的差，可有效抑制干擾成分。
除了涉及為獲得傳感器組件的輸出信號而提供電路的實(shí)施方式外，在 一個有利的實(shí)施方式中，傳感器組件和電路在空間上彼此分離，且通過有 線連接諸如電纜來連接。這樣，傳感器組件可獨(dú)立于所述電路地被定位于 機(jī)器中，從而可為電路選擇例如考慮到環(huán)境條件而言是合適的位置。
在另一實(shí)施方式中，設(shè)置沒有有源電子元件的傳感器組件，由此允許 傳感器組件被定位于或集成于增加溫度的區(qū)域中，而不必要求增加可導(dǎo)致 增加制造成本的電路。
在另一方案中，本發(fā)明涉及一種形成用于機(jī)器的轉(zhuǎn)子位置傳感器系統(tǒng) 的方法。該方法包括提供與轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的編碼器結(jié)構(gòu)，并且所述編碼器 結(jié)構(gòu)具有取決于所述轉(zhuǎn)子的角位置的傳導(dǎo)性。該方法進(jìn)一步包括提供傳感 器組件，其可以相對于所述編碼器結(jié)構(gòu)以靜止的方式定位，所述傳感器組 件可以提供由在所述編碼器結(jié)構(gòu)中所引起的渦流得到的取決于角度的輸出 信號。此外，提供電子電路以便處理取決于角的輸出信號，其中至少所述 電子電路是注塑模制的。這樣，實(shí)現(xiàn)了電路的增強(qiáng)的可靠性，尤其是在汽 車領(lǐng)域中遇到的復(fù)雜條件下。
在一個實(shí)施方式中，電子電路形成在載體上，且是直接被注塑模制的， 由此實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本的制造過程。在其它情況下，所述電子電路安裝在外殼 中，且所述外殼是注塑模制的，基本不受空氣包圍。
在另一實(shí)施方式中，傳感器組件和電子電路以同樣的過程來注塑模制， 由此得到緊湊的結(jié)構(gòu)。
在另--^實(shí)施方式中，提供了一種編碼器結(jié)構(gòu)，其包括改變機(jī)器的一部 分轉(zhuǎn)子的傳導(dǎo)性。這樣，制造轉(zhuǎn)子所需的元件無論如何可用于形成編碼器 結(jié)構(gòu)，由此獲得尺寸、制造成本等方面的優(yōu)點(diǎn)。
改變傳導(dǎo)性可包括將導(dǎo)電材料沉積在轉(zhuǎn)子的基材上和/或并入到轉(zhuǎn)子 的基材中。
在一個實(shí)施方式中，提供一種編碼器結(jié)構(gòu)，其包括通過打孔、沖壓、
壓紋、印刷或三維模制(MID)來形成傳導(dǎo)性結(jié)構(gòu)。
ii在一個實(shí)施方式中，在傳感器組件和電子電路之間設(shè)置有電纜連接， 從而電子裝置可被定位于遭受增加的環(huán)境影響的外部區(qū)域。


在所附的權(quán)利要求書中定義了進(jìn)一步的有利的實(shí)施方式。另外，將結(jié) 合附圖在下文中描述本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方式，在附圖中
圖1A—1E為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的傳感器系統(tǒng)的實(shí)例，其中設(shè)置有 串聯(lián)諧振電路、并聯(lián)諧振電路和具有連接到其的感應(yīng)器的振蕩器，以便檢 測由編碼器結(jié)構(gòu)引起的電感應(yīng)的變化；
圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的與編碼器結(jié)構(gòu)有關(guān) 的傳感器線圈的配置和從其所獲得的各個傳感器信號；
圖3A和圖3B為示出關(guān)于本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角傳感器的一種形式的圖4A到4C為示出關(guān)于本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角傳感器的一種形式的圖5A和5B為示出關(guān)于本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角傳感器的一種形式的圖6A和6B為示出在圖4中所使用的靜止傳感器組件的配置實(shí)例的圖7A到7C為示出多個感應(yīng)元件的配置實(shí)例的圖8為示出多個感應(yīng)元件和一個編碼器結(jié)構(gòu)以相對方式設(shè)置的狀態(tài)的
圖9A到9C為示出多個感應(yīng)元件的其它配置實(shí)例的圖10A和10B為示出根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的編碼器結(jié)構(gòu)的一個 配置實(shí)例的圖11A和IIB為示出編碼器結(jié)構(gòu)的另一配置實(shí)例的圖12為示出編碼器結(jié)構(gòu)形成于自旋轉(zhuǎn)體中的情況下的配置實(shí)例的圖13A—13C示意性示出了在本發(fā)明的實(shí)施方式中使用的電路的工作 行為，以便分別計(jì)算相位差、幅度差和頻率差；
圖14示出了圖13A所示的電路的實(shí)施方式的方框圖15示意性示出了根據(jù)本發(fā)明如何可以達(dá)到幅度的最優(yōu)變化；
圖16A、 16B示意性示出了傳感器系統(tǒng)的軸向定位；
圖16C示出了傳感器系統(tǒng)的徑向排列；
圖16D到16G示意性示出了根據(jù)示范性實(shí)施方式用于調(diào)制傳導(dǎo)率的各 種軌道；
12圖16H示出了軌道在載體材料上的附著或沉積；
圖161到16L示出在本發(fā)明的傳感器系統(tǒng)中使用的各種氣隙線圈；
圖16M和16N示出了其它實(shí)施方式的若干編碼器軌道和相應(yīng)線圈；以
及
圖160示意性示出具有在空間上分離的電路和線圈組件的傳感器系統(tǒng)。
附圖標(biāo)記
l一電動機(jī)2 —轉(zhuǎn)子(可動部件)
2a—轉(zhuǎn)子軸3 —編碼器結(jié)構(gòu)
4一傳感器組件5、 5a、 5b —傳感器系統(tǒng)
6a、 6b —諧振電路7 —編碼器環(huán)
8—電路9一傳感器信號
IO —模擬電壓ll一電路輸出部
13 —計(jì)算模塊14一電路輸入部
15 —放大器和濾波器16—比較器
17 —控制單元18 —異或門
19一低通濾波器20 —緩沖級
21 —調(diào)壓器
31、 32、 33 —旋轉(zhuǎn)角傳感器41一磁體
43 —定子51 —印刷電路板(PCB)
52 —感應(yīng)元件53 —外殼
54—ASIC55 —周邊電路形成區(qū)
110、 120—內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機(jī)130、 140 —外轉(zhuǎn)子電動機(jī)
C-a、 Ob—電容器cos —余弦波信號
Ll、 L2、 L3、 L4一感應(yīng)元件P —操作點(diǎn)
A —幅度R-a、 R-b—電阻器
sin —正弦波信號V—AC電壓源
"0 —諧振頻率"B—操作頻率
13"u —具有強(qiáng)衰減的諧振頻s
0sl、 0s2 —振蕩器
300、 3B、 3C、 3D—軌道
200 —軸
8A—電纜連接
4D—基材 D —導(dǎo)體厚度
4E—線圈厚度
4A—線圈、繞線4B—載體材料
具體實(shí)施例方式
圖1A到圖1E示出了在本發(fā)明的-'個實(shí)施方式中使用的傳感器系統(tǒng)5 的基本結(jié)構(gòu)。
傳感器系統(tǒng)5是感應(yīng)位置傳感器。該感應(yīng)位置傳感器實(shí)際上被構(gòu)造為 具有兩個諧振電路6a和6b，根據(jù)圖1A的實(shí)施方式所述諧振電路6a和6b 以并聯(lián)配置來設(shè)置。諧振電路6a包括串聯(lián)連接的線圈或感應(yīng)器Ll、電阻 器R-a和電容器C-a，而諧振電路6b包括串聯(lián)連接的線圈或感應(yīng)器L2、電 阻器R-b和電容器C-b。
理想的是所述感應(yīng)器Ll和L2以平面類型(平面形式)配置來設(shè)置。 在示范性示出的實(shí)施方式中，電容器C-a和C-b被設(shè)置為分離的裝置。
通過與兩個諧振電路并聯(lián)連接的AC電壓源V將電壓施加到兩個諧振電 路6a和6b。一般將AC電壓源V的頻率f設(shè)定在從大約500kHz到大約5MHz 的范圍內(nèi)。
串聯(lián)諧振電路6a和6b與AC電壓源的頻率f同步并被調(diào)節(jié)為非操作狀 態(tài)，更確切地說是接近諧振頻率而無衰減的狀態(tài)。因此可能獲得串聯(lián)諧振 電路6a和6b的高靈敏度，并且在這種情況下，如稍后參照圖15所解釋的， 通過適當(dāng)?shù)剡x擇操作頻率，與編碼器結(jié)構(gòu)和感應(yīng)元件L1、 L2之間的間隔相 關(guān)的一定程度的公差(tolerance)能夠得到穩(wěn)定。該調(diào)節(jié)的精確性是依賴 子AC電壓源V的配置元件的公差和依賴于串聯(lián)諧振電路6a和6b的裝置L、 R和C而確定的。那些公差越小，傳感器系統(tǒng)5的操作性能就改善得越大。
在作為編碼器結(jié)構(gòu)的可動傳導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)入感應(yīng)器Ll和L2的磁場的情況 下，產(chǎn)生的渦流引起產(chǎn)生于兩個共振電路6a和6b之間的相位差。如下所 詳細(xì)描述的，該相位差實(shí)際上取決于編碼器結(jié)構(gòu)和諧振電路6a和6b的性 質(zhì)。存在一種產(chǎn)生最大值+/-90° ,更確切的為180°的dPhi的相位差的 情況。
圖1B示出了這樣一個實(shí)施方式諧振電路6a和6b為并聯(lián)諧振電路， 且從相應(yīng)的電阻器R-a、 R-b和與相應(yīng)電阻器相關(guān)的并聯(lián)諧振電路之間的各 個節(jié)點(diǎn)獲得信號。而且在該情況下，可以獲得由編碼器結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的電感應(yīng) 的改變決定的相位差。
14圖1C示出了另一個實(shí)施方式其中諧振電路6a和6b被設(shè)置為串聯(lián)諧
振電路。在這種情況下，獲得兩個電路的最大電壓的差dUss作為用于表示 位置信息的電感應(yīng)的變化的基礎(chǔ)，dUss表示幅度差。
圖1D示出了這樣一個實(shí)施方式其中諧振電路6a和6b被設(shè)置為并聯(lián) 諧振電路以確定幅度差dUss。
圖1E示出了這樣一個實(shí)施方式其中感應(yīng)元件Ll和L2與相應(yīng)的振蕩 器0sl和0s2連接；因此，那些感應(yīng)元件部分地形成對應(yīng)的振蕩器以檢測 改變感應(yīng)器的振蕩行為；從而確定頻率差df。
圖2示意性示出了與傳感器組件4相關(guān)的編碼器結(jié)構(gòu)3的配置。在該 實(shí)施方式中，傳感器組件4包括第一傳感器系統(tǒng)5a和第二傳感器系統(tǒng)5b， 傳感器系統(tǒng)5a具有如圖1所示的傳感器系統(tǒng)5的感應(yīng)元件Ll和L2，傳感 器系統(tǒng)5b具有感應(yīng)元件L3和L4，根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式，傳感器組 件4還包括信號處理電路8和從信號處理電路8獲得的隨時間t變化的電 壓信號U。
在稍后描述的實(shí)施方式中，編碼器結(jié)構(gòu)3附到與可動部件連接的氣缸 環(huán)7的表面，在本實(shí)施方式中所示可動部件為電動機(jī)1的轉(zhuǎn)子2，并且因 此編碼器結(jié)構(gòu)3可以與可動部件一起移動。在一實(shí)施方式中，電動機(jī)表示 其中將角信號用于電整流的執(zhí)行永磁力激發(fā)的機(jī)器。然而，在本發(fā)明的另 一個實(shí)施方式中，編碼器結(jié)構(gòu)3可設(shè)置在轉(zhuǎn)子2的徑向上的內(nèi)側(cè)部分中。 根據(jù)本發(fā)明的另一個有利的實(shí)施方式，編碼器結(jié)構(gòu)3也可以設(shè)置在轉(zhuǎn)子2 的軸向上。
在該圖所示的實(shí)施方式中，被設(shè)為正弦波形式的編碼器結(jié)構(gòu)3設(shè)置在 轉(zhuǎn)子2徑向上的外側(cè)部分的環(huán)7中。其中所使用的正弦波形狀是有利的， 因?yàn)榫幋a器結(jié)構(gòu)3可提供具有正弦軌跡形狀的衰減區(qū)，并且隨后由于該衰 減區(qū)，在傳感器系統(tǒng)5中檢測到的傳感器信號9被處理為正弦波形式，因 此可能容易地執(zhí)行評估/計(jì)算。
大體上，依賴于角度而變化的另一種結(jié)構(gòu)可以被用作編碼器結(jié)構(gòu)3。 例如，可設(shè)置重復(fù)三角形結(jié)構(gòu)作為編碼器結(jié)構(gòu)。此外，還可以利用依賴于 位置而改變電感應(yīng)的另一種形狀，例如逐步改變寬度的矩形結(jié)構(gòu)。
編碼器結(jié)構(gòu)3可以由例如鋁、鋼、銅、插線板、導(dǎo)電箔或包含金屬的 塑料材料制成。唯一的要求是所述結(jié)構(gòu)是傳導(dǎo)的或者包括傳導(dǎo)的配置元件。 所述結(jié)構(gòu)不必是磁體。
例如，在第 一傳感器系統(tǒng)5a的諧振電路6a和6b的結(jié)構(gòu)中的傳感器線 圈Ll和L2以與編碼器結(jié)構(gòu)3對置的方式設(shè)置，并且傳感器系統(tǒng)5b的傳感 器線圈L3和L4以90。的角位移來設(shè)置。傳感器的感應(yīng)器L1、 L2和L3、 L4定位在編碼器結(jié)構(gòu)3的前面，從而相應(yīng)一對感應(yīng)器形成180°的角偏移， 結(jié)果在傳感器系統(tǒng)5a和5b中的相應(yīng)-一對感應(yīng)器可產(chǎn)生微分信號。那些微 分信號中的每一個包含可動部件或轉(zhuǎn)子2的位置。例如，因?yàn)樵O(shè)置了兩個
15傳感器系統(tǒng)5a和5b，所以可獲得對應(yīng)于編碼器結(jié)構(gòu)3的配置具有90°的
相移的兩個微分信號，且所述微分信號為正弦波信號和余弦波信號。還可
以從這兩個微分信號獲得絕對位置，這意味著也可以確定編碼器結(jié)構(gòu)3的 移動方向。
在關(guān)于本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角檢測傳感器(下文稱為"旋轉(zhuǎn)角傳感器")中， 以與編碼器結(jié)構(gòu)相對的方式設(shè)置的附到像諸如轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)體的可動部件的 編碼器結(jié)構(gòu)(產(chǎn)生渦流的部件)和感應(yīng)元件(或具有內(nèi)置感應(yīng)元件的靜止 傳感器組件)被設(shè)定為必要配置。
換句話說，僅通過滿足上述的編碼器結(jié)構(gòu)和感應(yīng)元件(靜止傳感器組 件)以相對的關(guān)系設(shè)置這樣一種結(jié)構(gòu)條件，就可以將旋轉(zhuǎn)角傳感器發(fā)展成 不同的結(jié)構(gòu)變體，優(yōu)點(diǎn)是該旋轉(zhuǎn)角傳感器可靈活地適用于各種用途且可改 善設(shè)計(jì)的自由度。
關(guān)于本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角傳感器的形式在圖3到圖5中示出。圖3到圖5 中的每幅圖，圖A示出旋轉(zhuǎn)角傳感器的整體構(gòu)造圖(必要部分的立體圖)， 而圖B示出當(dāng)圖A的旋轉(zhuǎn)角傳感器應(yīng)用到電動機(jī)時的安裝實(shí)例(局部橫截 面圖)。
下文中將進(jìn)-一步詳細(xì)地描述每種形式。
圖3示出旋轉(zhuǎn)角傳感器的一種形式，其中編碼器結(jié)構(gòu)3設(shè)置在徑向上 且在轉(zhuǎn)子2的內(nèi)圓周表面一側(cè)上，而靜止傳感器組件4以與編碼器結(jié)構(gòu)3 相對的方式設(shè)置。
圖4示出旋轉(zhuǎn)角傳感器的一種形式，其中編碼器結(jié)構(gòu)3設(shè)置在轉(zhuǎn)子2 的軸向上(轉(zhuǎn)子的橫向側(cè))，而靜止傳感器組件4以與編碼器結(jié)構(gòu)3相對的 方式設(shè)置。
圖5示出旋轉(zhuǎn)角傳感器的一種形式，其中編碼器結(jié)構(gòu)3設(shè)置在徑向上 且在轉(zhuǎn)子2的外圓周表面?zhèn)壬?，而靜止傳感器組件4與編碼器結(jié)構(gòu)3相對 設(shè)置。
首先，在圖3A所示的旋轉(zhuǎn)角傳感器31中，編碼器結(jié)構(gòu)3形成在徑向 上且在轉(zhuǎn)子2的內(nèi)圓周表面?zhèn)壬?，更精確地，編碼器結(jié)構(gòu)3在附到轉(zhuǎn)子軸 2a的轉(zhuǎn)子2的圓柱部2b的內(nèi)圓周表面上。此外，靜止傳感器組件4以與 該編碼器結(jié)構(gòu)3相對的方式設(shè)置在內(nèi)側(cè)。
應(yīng)注意的是，靜止傳感器組件4在圖3A的左側(cè)示出，該傳感器組件從 轉(zhuǎn)子2和編碼器結(jié)構(gòu)3上拆卸和分離。在后續(xù)圖4A和圖5A中，也以類似 的方式示出靜止傳感器組件4。
該旋轉(zhuǎn)角傳感器31具有對于安裝到諸如所謂的永磁型同步電動機(jī)或 內(nèi)轉(zhuǎn)子型的永磁型無刷電動機(jī)的徑向型傳感器的實(shí)例而言理想的結(jié)構(gòu)，其 具有例如磁體定位在轉(zhuǎn)子2的表面部上且電動機(jī)在轉(zhuǎn)子2的中心部內(nèi)具有 空間的結(jié)構(gòu)。因?yàn)樾D(zhuǎn)角傳感器31具有圖3A的構(gòu)造，所以旋轉(zhuǎn)角傳感器31可以定位在轉(zhuǎn)子2的內(nèi)側(cè)，并因此存在電動機(jī)的軸長度等不必為了傳感 器的布置而增加的優(yōu)點(diǎn)。
圖3B示出在圖3A中的旋轉(zhuǎn)角傳感器31應(yīng)用到內(nèi)轉(zhuǎn)子型電動機(jī)的情況 下的安裝實(shí)例。圖3B所示的電動機(jī)是內(nèi)轉(zhuǎn)子型電動機(jī)，更確切的是內(nèi)轉(zhuǎn)子 電動機(jī)110。該內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機(jī)110具有這樣的構(gòu)造磁體41設(shè)置在轉(zhuǎn)子2 的表面部(外圓周表面)，具有線圈42的定子43以與該磁體41相對的方 式來定位。此外，圖3A的旋轉(zhuǎn)角傳感器31被配置以便使編碼器結(jié)構(gòu)3設(shè) 置在轉(zhuǎn)子2的內(nèi)圓周表面中，且靜止傳感器組件4以與該編碼器結(jié)構(gòu)3相 對的方式來定位。靜止傳感器組件4設(shè)置在構(gòu)件43a中，構(gòu)件43a在與旋 轉(zhuǎn)軸平行的方向上從定子43延伸出來。定子43被構(gòu)造為具有由電磁鋼板 的疊層板制成的定子芯。
因?yàn)槿缜八鏊鲭妱訖C(jī)在轉(zhuǎn)子2的中心部具有空間且旋轉(zhuǎn)角傳感器 31可以定位在轉(zhuǎn)子2的內(nèi)側(cè)，所以無需為了安裝旋轉(zhuǎn)角傳感器31而增加 電動機(jī)110的軸長度。
在圖4A所示的旋轉(zhuǎn)角傳感器32中，編碼器結(jié)構(gòu)3形成在轉(zhuǎn)子2的軸 向(與徑向垂直的方向)上，這意味著在轉(zhuǎn)子2的橫向側(cè)上，更確切地說 在附到轉(zhuǎn)子軸2a的轉(zhuǎn)子2的板狀部2c的橫向側(cè)上。此外，靜止傳感器組 件4以與該編碼器結(jié)構(gòu)3相對的方式定位在內(nèi)側(cè)上。
該旋轉(zhuǎn)角傳感器32具有適合作為安裝到電動機(jī)的軸向型傳感器的實(shí) 例的結(jié)構(gòu)，所述電動機(jī)具有這樣的結(jié)構(gòu)例如，力作用在外側(cè)的定子和內(nèi) 側(cè)的轉(zhuǎn)子2之間。更確切地，在具有上述結(jié)構(gòu)的電動機(jī)中，定子定位在轉(zhuǎn) 子2的右外側(cè)，且電動機(jī)在轉(zhuǎn)子2的橫向側(cè)上具有空間。因此，因?yàn)樾D(zhuǎn) 角傳感器32具有圖4A的構(gòu)造，由編碼器結(jié)構(gòu)3和靜止傳感器組件4組成 的旋轉(zhuǎn)角傳感器32可設(shè)置在該空間中，因此該傳感器具有和傳感器的安裝 相關(guān)的易用性優(yōu)越的優(yōu)點(diǎn)。
圖4B示出在圖4A的旋轉(zhuǎn)角傳感器32應(yīng)用到內(nèi)轉(zhuǎn)子型電動機(jī)(內(nèi)轉(zhuǎn)子 電動機(jī))的情況下的安裝實(shí)例。圖4B所示的內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機(jī)120具有這樣的 構(gòu)造磁體41設(shè)置在轉(zhuǎn)子2的表面部(外圓周表面)內(nèi)，具有線圈42的 定子43以與該磁體41相對的方式被定位。此外，圖4A的旋轉(zhuǎn)角傳感器 32被構(gòu)造以使編碼器結(jié)構(gòu)3設(shè)置在轉(zhuǎn)子2的橫向側(cè)上，且靜止傳感器組件 4以與該編碼器結(jié)構(gòu)3相對的方式被定位。靜止傳感器組件4設(shè)置在定子 43中。除了圍繞著由編碼器結(jié)構(gòu)3和靜止傳感器組件4組成的旋轉(zhuǎn)角傳感 器32之外的其它構(gòu)造與圖3B的內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機(jī)110幾乎相同。
如前所述，旋轉(zhuǎn)角傳感器32在力作用于內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機(jī)120的定子43 和轉(zhuǎn)子2之間的情況下是合適的，其中附屬于定子43的線圈42定位在轉(zhuǎn) 子2的右外側(cè)上，且電動機(jī)在轉(zhuǎn)子2的橫向側(cè)上具有空間，從而旋轉(zhuǎn)角傳 感器32可以定位在該空間中，因此與傳感器的安裝相關(guān)的易用性優(yōu)越。
此外，圖4C示出作為改變的實(shí)例的在圖4A的旋轉(zhuǎn)角傳感器32應(yīng)用到 電動機(jī)的情況下的安裝實(shí)例，其中所述電動機(jī)具有與圖4B的內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機(jī)
17120不同的結(jié)構(gòu)。雖然在圖4B的內(nèi)轉(zhuǎn)子電動機(jī)的情況下轉(zhuǎn)子2比定子43 設(shè)置在更內(nèi)側(cè)上，但是圖4C所示的電動機(jī)為外轉(zhuǎn)子電動機(jī)130，其中轉(zhuǎn)子 2比定子43設(shè)置在更外側(cè)上。該外轉(zhuǎn)子電動機(jī)130具有這樣的構(gòu)造磁體 41設(shè)置在轉(zhuǎn)子2的內(nèi)側(cè)，具有線圈42的定子43以與該磁體41相對的方 式被定位。定子43被構(gòu)造為具有由電磁鋼板的層疊板制成的定子芯。此外， 圖4A的旋轉(zhuǎn)角傳感器32被構(gòu)造以使編碼器結(jié)構(gòu)3設(shè)置在轉(zhuǎn)子2的橫向側(cè) 上，且靜止傳感器組件4以與該編碼器結(jié)構(gòu)3相對的方式被定位。靜止傳 感器組件4設(shè)置在構(gòu)件43b內(nèi)，構(gòu)件43b在與旋轉(zhuǎn)軸垂直的方向上延伸， 旋轉(zhuǎn)軸與定子43在圖中未示出的部分處連接。
在圖5A所示的旋轉(zhuǎn)角傳感器33中，編碼器結(jié)構(gòu)3形成在轉(zhuǎn)子2的徑 向上且在外圓周表面?zhèn)壬?，更確切地，在附到轉(zhuǎn)子軸2a的轉(zhuǎn)子2的環(huán)形部 2d的外圓周表面上。此外，靜止傳感器組件4以與該編碼器結(jié)構(gòu)3相對的 方式被定位在外側(cè)。
該旋轉(zhuǎn)角傳感器33具有在諸如外轉(zhuǎn)子型的永磁型同步電動機(jī)或外轉(zhuǎn) 子型的永磁型無刷電動機(jī)的情況下適于傳感器安裝的結(jié)構(gòu)，例如，其中所 述電動機(jī)在轉(zhuǎn)子2的外側(cè)具有空間，且該旋轉(zhuǎn)角傳感器被分類到與圖3A的 旋轉(zhuǎn)角傳感器31類似的徑向型傳感器。因?yàn)樾D(zhuǎn)角傳感器33具有圖5A的 構(gòu)造，唯一必要的是編碼器結(jié)構(gòu)3直接形成在轉(zhuǎn)子2的外圓周表面上且靜 止傳感器組件4與所述編碼器結(jié)構(gòu)3相對安裝，因此該傳感器具有傳感器 安裝非常簡單的優(yōu)點(diǎn)。
圖5B示出圖5A的旋轉(zhuǎn)角傳感器應(yīng)用到外轉(zhuǎn)子型電動機(jī)，更確切地說 是外轉(zhuǎn)子電動機(jī)的情況。圖5B所示的外轉(zhuǎn)子電動機(jī)140具有這樣的構(gòu)造 磁體41設(shè)置在轉(zhuǎn)子2的內(nèi)側(cè)，且具有線圈42的定子43以與該磁體41相 對的方式被定位。定子43被構(gòu)造為具有由電磁鋼板的層疊板制成的定子 芯。此外，圖5A的旋轉(zhuǎn)角傳感器33被構(gòu)造以使編碼器結(jié)構(gòu)3設(shè)置在轉(zhuǎn)子 2的外圓周表面，且靜止傳感器組件4以與該編碼器結(jié)構(gòu)3相對的方式被 定位。靜止傳感器組件4設(shè)置在構(gòu)件43c內(nèi)，該構(gòu)件43c在與旋轉(zhuǎn)軸平行 的方向上延伸，旋轉(zhuǎn)軸與定子43連接。除了圍繞著由編碼器結(jié)構(gòu)3和靜止 傳感器組件4組成的旋轉(zhuǎn)角傳感器33之外的其它構(gòu)造與圖4C的外轉(zhuǎn)子電 動機(jī)130幾乎相同。
如前所述，電動機(jī)在轉(zhuǎn)子2的外側(cè)具有空間，唯一必要的是編碼器結(jié) 構(gòu)3直接形成在轉(zhuǎn)子2的外圓周表面上，且靜止傳感器組件4與編碼器結(jié) 構(gòu)3相對安裝，因此旋轉(zhuǎn)角傳感器33的安裝非常簡單。
前述旋轉(zhuǎn)角傳感器的所有實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)特征在于靜止傳感器組件沒 有必要橫跨旋轉(zhuǎn)軸。更確切地，可以不改變具有轉(zhuǎn)子、旋轉(zhuǎn)軸等的傳統(tǒng)結(jié) 構(gòu)而安裝那些旋轉(zhuǎn)角傳感器，并且因?yàn)槟切﹤鞲衅骺梢员话惭b到具有多種 旋轉(zhuǎn)裝置的產(chǎn)品，從而那些旋轉(zhuǎn)角傳感器在多功能性方面優(yōu)越。
應(yīng)注意的是，根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角傳感器并不局限于前述的那些結(jié)構(gòu) 實(shí)例和應(yīng)用實(shí)例，而是在不背離本發(fā)明的范圍和精神的情況下可以作出各 種修改和變更。隨后，將參照附圖詳細(xì)描述上述旋轉(zhuǎn)角傳感器的每種構(gòu)造。
圖6為示出在圖4中使用的靜止傳感器組件4的構(gòu)造實(shí)例的圖，其中
圖6A示出表示在與編碼器結(jié)構(gòu)3相對側(cè)上的靜止傳感器組件4前視圖的狀 態(tài)，圖6B示出表示靜止傳感器組件4的后視圖的狀態(tài)。
根據(jù)圖6，在本發(fā)明的實(shí)施方式中靜止傳感器組件4被構(gòu)造為四個 感應(yīng)元件52形成在印刷電路板(PCB) 51前表面中；算術(shù)處理AS工C (應(yīng)用 型專用集成電路)54和在其中形成有周邊電路的周邊電路形成區(qū)55設(shè)置 在印刷版電路(PCB) 51的后表面中；以及這些各個部件整體由外殼53覆 蓋。在下文中，各個部件(感應(yīng)元件、ASIC和PCB)統(tǒng)稱為內(nèi)部傳感器。
無磁性/不導(dǎo)電材料用于外殼53的構(gòu)件。這是因?yàn)樵诿總€感應(yīng)元件52 中由流動電流激勵出的磁通量被引導(dǎo)盡可能多地穿過(影響)編碼器結(jié)構(gòu) 3，從而更有效地產(chǎn)生渦流。更詳細(xì)地解釋，假設(shè)在諸如汽車使用的使用環(huán) 境嚴(yán)苛的條件下使用旋轉(zhuǎn)角傳感器，理想的是在外殼53內(nèi)采用具有高強(qiáng)度 和優(yōu)熱阻的樹脂模制體。
這里，在每個感應(yīng)元件52以與編碼器結(jié)構(gòu)3相對的方式定位的情況下， 感應(yīng)元件52可形成為暴露狀態(tài)且可被填充材料和覆蓋體所包封。此外，通 過應(yīng)用過模制(overmolding)處理方法，可將內(nèi)部傳感器模制以密封在外 殼53內(nèi)，并且取決于使用環(huán)境和該旋轉(zhuǎn)角傳感器的用途，可以做出各種改 變。
并且，承擔(dān)實(shí)際傳感器功能部分的多個感應(yīng)元件、ASIC和其它周邊電 路形成/安裝在普通電子電路基板中，所述普通電子電路基板呈現(xiàn)為聚酰亞 胺基板，由玻璃、纖維及環(huán)氧樹脂制成的疊層基材作為基材等。更確切地， 因?yàn)閮?nèi)部傳感器被調(diào)制以便實(shí)現(xiàn)尺寸的減小且通過利用普通電子電路技術(shù) /安裝技術(shù)等能穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)制造，所以該內(nèi)部傳感器還具有可以實(shí)現(xiàn)減少成 本的優(yōu)點(diǎn)。
總之，為了使具有多個感應(yīng)元件的旋轉(zhuǎn)角傳感器實(shí)現(xiàn)優(yōu)越的檢測精度， 有必要使各個感應(yīng)元件間的相對布置精度和感應(yīng)元件與編碼器結(jié)構(gòu)之間的 布置精度兩者都達(dá)到高精度，然而，根據(jù)關(guān)于本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角傳感器，如 稍后描述的，所述多個感應(yīng)元件是通過利用具有形成在其中的線圈圖案的 印刷電路板(PCB)的多層結(jié)構(gòu)而一體形成的，因此通過僅考慮編碼器結(jié)構(gòu) 和內(nèi)部傳感器(或靜止傳感器組件)之間的布置精度，能容易地滿足高精 度的布置條件。
然后，將通過參照圖7來詳細(xì)說明每個感應(yīng)元件的構(gòu)造。雖然圖7應(yīng) 當(dāng)是示出多個感應(yīng)元件的構(gòu)造實(shí)例的圖，但是為了便于說明僅示出了在圖 6A中所示的四個感應(yīng)元件52中的一個。此時，圖7A示出與編碼器結(jié)構(gòu)3 相對形成在PCB表面的一側(cè)的線圈圖案52A，而圖7B示出定位在PCB的底 層中的另一側(cè)的線圈圖案52B，所述PCB具有形成在其中的圖7A的線圈圖 案52A。此外，圖7C示出表示圖7A中一側(cè)和圖7B中另一側(cè)的線圈圖案52A和52B層疊的整體結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。在圖7C中，形成在底層的另一側(cè)的線圈圖
案52B的外周以虛線示出。
圖7A到圖7C示出多個感應(yīng)元件中的每個具有多層結(jié)構(gòu)，其中具有形 成于其中的線圈圖案的多個PCB是層疊的。
具有兩層結(jié)構(gòu)的感應(yīng)元件52 (52A、 52B)用于該實(shí)施方式中，但是唯 一必要的是用于激勵出期望磁通量所需的線圈匝的數(shù)目是通過調(diào)整線圈圖 案的疊層數(shù)目來設(shè)定的。
此時，在圖7中所示的一側(cè)的線圈圖案52A和另一側(cè)的線圈圖案52B 具有互逆關(guān)系，因此具有線圈圖案52A和52B容易形成于PCB中的優(yōu)點(diǎn)。
并且，感應(yīng)元件52形成為平面結(jié)構(gòu)(平面形式)并以與稍后描述的編 碼器結(jié)構(gòu)3的平面相對的方式被定位。由此，由感應(yīng)元件52所激勵的磁通 量的影響范圍變大到編碼器結(jié)構(gòu)3，并且結(jié)果有效產(chǎn)生渦流，從而可期望 改善傳感精度。
此外，關(guān)于該實(shí)施方式的感應(yīng)元件52被構(gòu)造成具有矩形空心部的感應(yīng) 元件52而不采用包括在一般感應(yīng)元件(線圈元件)中的那種磁芯。這是因 為由于關(guān)于本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)角傳感器是以從約500kHz到約5MHz的相對高的 頻率的激勵頻率來驅(qū)動的，所以所需要的感應(yīng)可以設(shè)定得低。更確切的， 因?yàn)椴恍枰林氐拇判荆谛D(zhuǎn)角傳感器的重量減少的方面有很大的效果。
這里，將使用PCB的多層結(jié)構(gòu)的感應(yīng)元件作為該實(shí)施方式的實(shí)例進(jìn)行 說明，然而顯然即使例如線繞式線圈也可以獲得該實(shí)施方式類似的效果， 只要線圈以平面形式纏繞在空心上并且多個這樣的線繞式線圈可以精確地 定位在PCB上。
圖8為示出靜止傳感器組件4的多個感應(yīng)元件52以與編碼器3相對的 方式定位的狀態(tài)的圖。
各個感應(yīng)元件52以與在編碼器結(jié)構(gòu)3的寬度上周期性改變的相位差 90°對應(yīng)的方式設(shè)置。然后，所有四個感應(yīng)元件52的相位差為90。 X3 = 270。。
此時，多個感應(yīng)元件52的每一個都形成為空心部的縱向尺寸L大于 編碼器結(jié)構(gòu)3的最大寬度尺寸Wmax。因?yàn)楦袘?yīng)元件52以這樣的尺寸條件 設(shè)定，所以可能增加當(dāng)由感應(yīng)元件52產(chǎn)生磁通量時在編碼器結(jié)構(gòu)3中產(chǎn)生 的渦流的產(chǎn)生度，結(jié)果可以期望改善傳感精度。
這里將說明設(shè)定上述空心部的尺寸條件的另一個原因。在感應(yīng)元件52 的空心部以如縱向尺寸和橫向尺寸相等的正方形和圓形的條件設(shè)定的情況 下，與單獨(dú)的感應(yīng)元件52相對的編碼器結(jié)構(gòu)3的渦流產(chǎn)生區(qū)擴(kuò)展得超過了 所需，且出現(xiàn)相鄰的感應(yīng)元件52與渦流產(chǎn)生區(qū)重疊的可能性。因?yàn)樯鲜鲈?因，存在傳感精度退化且測量/檢測誤差增加的可能性。由于上述原因，希望的是滿足作為形成感應(yīng)元件52的空心部和編碼器 結(jié)構(gòu)3的條件的下列條件(條件l)，這意味著換句話說，只要滿足下列條 件，不僅矩形形狀而且橢圓形形狀等也可用作感應(yīng)元件的空心部的形狀。
(條件1)
感應(yīng)元件的空心部的縱向尺寸〉感應(yīng)元件的空心部的橫向尺寸 感應(yīng)元件的空心部的縱向尺寸〉編碼器結(jié)構(gòu)的最大寬度尺寸
例如，可以基于過孔(via)的直徑確定W的值，所述過孔可被用于通 往PCB的另一層的路線。
因此對于目前PCB技術(shù)來說典型的值可為W=1.28mm，寬W=(T2mm。 然而，如果合適可以使用其它值。
關(guān)于"感應(yīng)元件的空心部的縱向尺寸〉編碼器結(jié)構(gòu)的最大寬度尺寸"的 條件，通過該條件可以調(diào)整或確定對抗編碼器結(jié)構(gòu)的耐受性和偏斜 (runout)的傳感器性能和其耐用性。
例如，典型值可以為L= 11. 3 14. 5mm結(jié)合Wmax=11.0,，寬 L二5. 2 25rnm (或更大)結(jié)合Wmax二5. 0 20腦(或更大)。
在某些實(shí)施方式中，在軸向傳感器構(gòu)造中可使用梯形形狀。
隨后，將說明關(guān)于本發(fā)明的適于旋轉(zhuǎn)角傳感器的感應(yīng)元件的另一實(shí)例。 圖9示出所述感應(yīng)元件的另一形式的實(shí)例。
作為感應(yīng)元件52的另一形式的實(shí)例，圖9A示出與編碼器結(jié)構(gòu)3相對 形成在PCB的表面上的一側(cè)的線圈圖案52C;而圖9B示出定位在具有形成 在其中的圖9A的線圈圖案52C的PCB的底層中的另一側(cè)的線圈圖案52D。 此外，圖9C示出表示圖9A中的一側(cè)的線圈圖案52C和圖9B中的另一側(cè)的 線圈圖案52D層疊的整體結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。在圖9C中，在底層的另一側(cè)的線圈 圖案52D的外周以虛線示出。
從圖9A到圖9B可看出，形成感應(yīng)元件52的一側(cè)線圈圖案52C和另一 側(cè)的線圈圖案52D這樣形成那些線圈圖案以除部分外不相互重疊的方式 來定位，這與圖7所示的線圈圖案52A和52B不同的一點(diǎn)。
這里，圖7所示的線圈圖案52A和52B具有這樣的構(gòu)造在上層和底 層的線圈圖案之間容易產(chǎn)生雜散電容，這意味著當(dāng)被認(rèn)為是電等效電路時， 感應(yīng)器L和雜散電容器C組成并聯(lián)諧振電路。此時，在雜散電容C增加的 情況下，感應(yīng)元件52的諧振頻率朝向低頻率轉(zhuǎn)移。然而，在L-C并聯(lián)諧振 電路的情況下，在諧振頻率中的阻抗Z變?yōu)樽畲笾?，因此?dāng)為了驅(qū)動感應(yīng) 元件52而在從約500kHz到約5MHz的頻率下施加電壓時，電阻分量變高。 結(jié)果，出現(xiàn)不能充分獲得產(chǎn)生渦流所必要的磁場強(qiáng)度且傳感精度退化的可 能性。
21在另一方面，根據(jù)圖9所示的線圈圖案52C和52D的構(gòu)造，諧振頻率 可維持在高頻率，這是因?yàn)榭赡軠p少電流在感應(yīng)元件52中流動時在PCB的 上層的線圈圖案52C和底層的線圈圖案52D之間產(chǎn)生的雜散電容C。因此， 存在能增加由感應(yīng)元件52激勵的磁通量產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度的效果。
接下來，將參照圖IO詳細(xì)說明關(guān)于本實(shí)施方式的編碼器結(jié)構(gòu)。圖10A 示出表示用于圖5A的旋轉(zhuǎn)角傳感器31的徑向型的編碼器結(jié)構(gòu)3的前視圖 的狀態(tài)，圖10B示出表示用于圖4A的旋轉(zhuǎn)角傳感器32的軸向型的編碼器 結(jié)構(gòu)3的前視圖的狀態(tài)。
圖10A或圖10B所示的編碼器結(jié)構(gòu)3被構(gòu)造成每個具有傳導(dǎo)性且通過 接收由上述感應(yīng)元件52激勵的磁通量而產(chǎn)生渦流，并被以與諸如轉(zhuǎn)子2的 旋轉(zhuǎn)體一起旋轉(zhuǎn)移動的方式安裝。
諸如鋁、鋼、銅和銀的傳導(dǎo)金屬材料可被列為適用于編碼器結(jié)構(gòu)3的 材料。這里，唯一必要的是根據(jù)旋轉(zhuǎn)角傳感器的使用條件適當(dāng)?shù)剡x擇材料， 例如，如果假定該傳感器在涉及高濕度和鹽水損壞(brine damage)的條 件下使用，則使用防銹效果好的鋁。
并且，編碼器結(jié)構(gòu)3被形成為如圖10A所示對稱定位的正弦波曲線的 形狀，這意味著換句話說，編碼器結(jié)構(gòu)3被形成以便當(dāng)諸如轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn) 體旋轉(zhuǎn)移動時編碼器結(jié)構(gòu)3的寬度尺寸在特定位置處周期地增大和減小。
在另一方面，形成圖10B所示的編碼器結(jié)構(gòu)3，使得雖然該結(jié)構(gòu)并未 構(gòu)造成使正弦波曲線對稱定位，但其寬度尺寸周期地增大和減小，因此在 本發(fā)明中，如圖IOA或圖10B所示的這樣的編碼器結(jié)構(gòu)3被定義為正弦波 曲線型。應(yīng)注意的是，圖IOA和圖10B分別示出了相當(dāng)于編碼器結(jié)構(gòu)3的 周期改變中的一個相位的范圍。
這里，編碼器結(jié)構(gòu)3并不局限于正弦波曲線型，而是可以形成如圖11A 所示的菱形、圖IIB所示的三角形或與其相當(dāng)?shù)男螤?。并且，該編碼器結(jié) 構(gòu)不僅可以被構(gòu)造成如圖所示其寬度連續(xù)變化，而且還可以被構(gòu)造成圖中 未示出的寬度逐步變化。
在如圖10B所示的該實(shí)施方式的實(shí)例中，編碼器結(jié)構(gòu)3具有8個寬度 尺寸增大或減小的區(qū)域。為了便于后文中的說明，那8個區(qū)域被稱作8 — 相位構(gòu)造。
在本發(fā)明中，這種相位構(gòu)造對實(shí)際的傳感精度并沒有任何影響，而可 以考慮旋轉(zhuǎn)體的直徑和制造條件而簡單地增大或減小。
更確切地，例如，在諸如發(fā)電廠中發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)體具有大尺寸 的情況下，形成這種旋轉(zhuǎn)體的1—相位的編碼器結(jié)構(gòu)是非常困難的。因此， 唯一必要的是準(zhǔn)備大量相當(dāng)于l一相位的編碼器結(jié)構(gòu)，其具有易于制造的 形狀和尺寸，從而那些編碼器結(jié)構(gòu)被組裝到轉(zhuǎn)子中。
22在另一方面，在小的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的情況下，具有多相位構(gòu)造的編碼器結(jié) 構(gòu)很難形成于旋轉(zhuǎn)體中。因此，唯一必要的是形成具有至少一個或更多相 位的編碼器結(jié)構(gòu)。
因?yàn)槿缟纤鰳?gòu)造的編碼器結(jié)構(gòu)采用傳導(dǎo)材料并具有簡單的形狀，所 以可能應(yīng)用如下所述的各種制造方法。
作為一般實(shí)例，可列出將掩模匹配到編碼器結(jié)構(gòu)的形狀這種處理應(yīng)用 到旋轉(zhuǎn)體，并由此應(yīng)用到其上的電鍍方法、金屬蒸汽沉積方法、濺射方法 和絲網(wǎng)印刷方法。上述處理適于大量生產(chǎn)，因此可以獲得固定質(zhì)量的編碼 器結(jié)構(gòu)。此時，上述絲網(wǎng)印刷方法可以采用將由傳導(dǎo)材料粉末、樹脂、溶 劑等的揉合混合物制成的糊狀物印刷/干燥這種狀態(tài)，或采用在印刷/干燥 之后執(zhí)行烘烤的這種狀態(tài)。
并且，可通過沖壓處理/切斷處理而形成期望形狀的盤狀構(gòu)件和薄體構(gòu) 件以用作編碼器結(jié)構(gòu)。在這種情況下，通過諸如粘合夾具這種器件容易地 安裝編碼器結(jié)構(gòu)，這在將定位夾合適地放置在旋轉(zhuǎn)體上的同時執(zhí)行，因此 可以無需改變傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)體的結(jié)構(gòu)而安裝編碼器結(jié)構(gòu)，并且具有該編碼器在 多功能方面優(yōu)越的優(yōu)點(diǎn)。
此外，在旋轉(zhuǎn)體具有傳導(dǎo)性的情況下，編碼器結(jié)構(gòu)可如圖12所示在旋 轉(zhuǎn)體自身的徑向或軸向上形成，并且在該情況下，澆鑄/切割處理等都是合 適的。
當(dāng)通過使用上述器件在旋轉(zhuǎn)體中安裝編碼器結(jié)構(gòu)時，需要考慮下列條{牛。
例如，在旋轉(zhuǎn)體具有傳導(dǎo)性的情況下，相對比較旋轉(zhuǎn)體和編碼器結(jié)構(gòu) 的傳導(dǎo)性，并且在編碼器結(jié)構(gòu)的傳導(dǎo)性大于旋轉(zhuǎn)體的傳導(dǎo)性的情況下，通 過利用上述電鍍方法、金屬蒸汽沉積方法、濺射方法和絲網(wǎng)印刷方法等可 將編碼器結(jié)構(gòu)直接形成在旋轉(zhuǎn)體上。不必說在旋轉(zhuǎn)體不具有傳導(dǎo)性的情況 下，編碼器結(jié)構(gòu)也可以直接形成于旋轉(zhuǎn)體上。
并且，當(dāng)如圖12所示編碼器結(jié)構(gòu)3和諸如轉(zhuǎn)子2的旋轉(zhuǎn)體一體形成的 情況下，理想的是具有期望尺寸的水平差3a設(shè)置在編碼器結(jié)構(gòu)3和旋轉(zhuǎn)體 之間。
作為設(shè)定該水平差3a的尺寸的方法，列出這樣的方法作為實(shí)例通過 基于旋轉(zhuǎn)體的傳導(dǎo)性、感應(yīng)元件的結(jié)構(gòu)條件、外加電流/電壓條件等的磁場 分析模擬，可以預(yù)先獲得在旋轉(zhuǎn)體內(nèi)側(cè)由感應(yīng)元件激勵的磁通量穿過的深
因此，只要所述最大值是根據(jù)安裝有旋轉(zhuǎn)角傳感器的機(jī)器的尺寸限制 而確定的，在這種構(gòu)造中的編碼器結(jié)構(gòu)的水平差的最小值就不必限于任何 特定值，并且不必特地描述所述水平差的最大值。
下面將描述傳感器組件的電路構(gòu)造的實(shí)施方式。
23靠近包括線圈L1、 L2和L3、 L4的傳感器系統(tǒng)5，設(shè)置有電路8用于 執(zhí)行所述微分信號的評估或計(jì)算。在所示的實(shí)施方式中電路8首先產(chǎn)生輸 出信號10。
圖13A示意性示出了在本發(fā)明中使用的電路8的實(shí)施方式的操作行為。 在該實(shí)施方式中，電路8以ASIC (特定用途集成電路)的形式設(shè)置，這根 據(jù)一示例性實(shí)施方式在圖14中詳細(xì)示出。電路8工作以從第一和第二傳感 器系統(tǒng)5a、 5b的諧振電路6a、 6b的以dphi表示的相位差9在電路輸出 ll處產(chǎn)生模擬電壓V (dphi) 10。如圖2和圖13A所示，在電路輸出ll處 的電壓IO包括正弦信號"sin"和余弦信號"cos"。
在圖13B中，傳感器系統(tǒng)5a、 5b的差信號9以dUss表示，在第一級 8a中所述差信號9被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的幅度差信號，隨后這些信號被供給到第 二評估級8b,所述級可以微控制器等的形式提供以從中確定所需的位置信
圖13C示出另一實(shí)施方式，在其中獲得差信號9作為頻率差df，例如 基于如圖1E所示的傳感器系統(tǒng)5a、 5b的排列?？稍俅螌⑽⒎中盘?供給 到評估電路8，例如微處理器等。當(dāng)使用可能設(shè)置諸如ADC等的內(nèi)部資源 的微處理器時，可使用以允許處理信號9。同樣可以使用取決于應(yīng)用可以 并入一個或更多集成電路的其它專用元件。
對應(yīng)于圖13A的信號處理，圖14示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施方式的 電路8的方框圖。應(yīng)該理解圖14中所示的加點(diǎn)線區(qū)域表示外部元件而不是 電路8的部件。
如上所述，附到轉(zhuǎn)子2上的編碼器結(jié)構(gòu)3和相位的相應(yīng)符號之間的相 位關(guān)系將基于傳感器系統(tǒng)5a、 5b來確定。在示出的實(shí)施方式中，在圖14 中左手側(cè)以點(diǎn)線方式示出的傳感器系統(tǒng)5輸出傳感器信號9，以便對應(yīng)于 相位差dphi，傳感器信號9被電路8在電路輸入14處接收。使用模塊15， 所述被接收的傳感器信號9被放大并被濾波。之后，比較器16通過對比輸 入電壓和參考電壓Vref將放大和過濾后的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，其中 只分別產(chǎn)生高電平和低電平。
如果在該過程中獲得零值的幅值，則該信號將不再被處理?？刂齐娐?17可激活電路8的諸如濾波器19等的內(nèi)部元件的控制。
產(chǎn)生的數(shù)字信號將進(jìn)一步被異或門18處理，所述異或門18產(chǎn)生具有 高諧頻部分的方波信號。然后異或門18的輸出信號被供應(yīng)給低通濾波器 19。低通濾波器19的輸出信號被輸出到緩沖級20，緩沖級20還從調(diào)壓器 21接收5V士10X的電壓信號Vcc。緩沖級20在電路輸出ll處輸出正弦信 號sin和余弦信號cos作為模擬電壓10。
如圖14所示，由傳感器系統(tǒng)5輸出的信號dphi在兩個對稱信道12中 處理。每個信道包括用于每一個諧振電路6a、 6b的放大器和濾波器15、 用于放大器和過濾器15的輸出信號的兩個比較器16、用于結(jié)合比較器16
24的信號的異或門18、用于異或門18的輸出信號的低通濾波器19和用于輸
出模擬電壓信號，S卩，正弦和余弦信號10的緩沖級20。
為了提供用于復(fù)雜環(huán)境條件的精確測量系統(tǒng)，電路8的溫度穩(wěn)定性高且電路8的電磁干擾(EMI)靈敏度被維持在低電平。此外，考慮到可能的補(bǔ)償偏差，提供對應(yīng)于相位位置的輸出電壓10作為非常精確的信號是有利的。
電路8的下游設(shè)置有計(jì)算模塊13，其被構(gòu)造為結(jié)合輸出電壓10的正弦信號sin和余弦信號cos為反正切信號。這樣可獲得線性輸出信號，從該信號中可直接推斷出編碼器結(jié)構(gòu)3的位置，從而推斷出轉(zhuǎn)子2的位置。
圖15示意性示出基于本發(fā)明如何獲得最優(yōu)化的幅度相關(guān)性。圖15例如以幅度的形式示出關(guān)于諧振電路6a、 6b的操作頻率"的靈敏度。從圖15中可明顯看出，在相應(yīng)的諧振頻率處諧振電路6a、 6b的靈敏性最高。曲線B示意性示出了在編碼器結(jié)構(gòu)3相對于各個傳感器線圈距離小的情況下幅度的行進(jìn)。在該情況下，編碼器結(jié)構(gòu)3的阻尼效應(yīng)高且導(dǎo)致產(chǎn)生阻尼系統(tǒng)的諧振頻率wu，其中諧振頻率偏離無阻尼或低阻尼諧振頻率"0 (曲線A)。當(dāng)穿過編碼器結(jié)構(gòu)3時發(fā)生相應(yīng)的幅度差，由于通常與編碼器結(jié)構(gòu)3距離近，所述幅度差可被線圈有效地估計(jì)。當(dāng)例如由于制造公差等增大所述距離時，穿過編碼器結(jié)構(gòu)時的平均阻尼效果顯著較低，并由此對于固定的操作頻率，在通過編碼器結(jié)構(gòu)的形狀來改變阻尼效果時所述靈敏性也被降低。在該情況下，微分信號的靈敏度的損失可通過適當(dāng)選擇更高的操作頻率"B而得到一定程度的補(bǔ)償，§卩，操作點(diǎn)P更靠近具有平均起來較低程度的阻尼的阻尼系統(tǒng)的"平均"諧振頻率，從而仍然可獲得足夠高的微分信號。也就是，即使對于在穿過編碼器結(jié)構(gòu)時導(dǎo)致的總體減少阻尼的增加的平均距離，通過增加對應(yīng)于操作頻率"B的操作點(diǎn)P，可獲得相對強(qiáng)的微分信號。
如果例如由編碼器環(huán)7的偏斜或不平衡引起的編碼器結(jié)構(gòu)3的增加的距離導(dǎo)致傳感器組件4的較低阻尼，則可通過適當(dāng)選擇更靠近如圖15中箭頭所示的平均諧振頻率"0的操作點(diǎn)P來增加靈敏度，由此增加輸出信號，從而可足夠精確地檢測轉(zhuǎn)子2的角位置。這樣編碼器3和傳感器組件4之間的距離的改變可例如為約2mm，但仍可達(dá)到足夠高的幅度。因?yàn)檗D(zhuǎn)子2的軸承的位置以及從而附到其上的編碼器結(jié)構(gòu)3的位置在徑向上可變，并且在軸向上可能發(fā)生變化。因此可能編碼器結(jié)構(gòu)3移動遠(yuǎn)離傳感器組件4，從而相應(yīng)的相對關(guān)系不理想。取決于環(huán)境，可能發(fā)生幾毫米的軸向公差。對于這種情況，感應(yīng)器L1、 L2的線圈的設(shè)計(jì)可適當(dāng)適應(yīng)地修改，以便將公差平衡為例如5mm。
傳感器系統(tǒng)5可被設(shè)計(jì)成任何合適的構(gòu)造，且可取決于編碼器結(jié)構(gòu)3的位置而相對于轉(zhuǎn)子2處于徑向或軸向關(guān)系。取決于編碼器結(jié)構(gòu)3和相關(guān)的傳感器組件4的排列，可在徑向內(nèi)側(cè)和軸向外側(cè)以及在軸向上執(zhí)行編碼器結(jié)構(gòu)3的采樣。
25在本發(fā)明的本實(shí)施方式中，為了通過微分信號的基本相同的幅度變化，例如正弦和余弦電壓，來消除編碼器環(huán)7的不平衡，傳感器系統(tǒng)5彼此靠近定位，例如相隔幾毫米的距離。
在所述實(shí)施方式中示出傳感器系統(tǒng)5設(shè)置在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子處。在其它實(shí)施方式中為了確定可動部件的移動位置和/或方向，編碼器結(jié)構(gòu)3和傳
感器系統(tǒng)5a和/或5b可設(shè)置在任何相對于彼此移動的物體處，所述相對彼此移動物體在此一般被表示為可動部件和定子。例如，可以檢測線性驅(qū)動系統(tǒng)的位置和方向。此外，當(dāng)不必確定移動方向或者可以其它方式確定時，可動部件可設(shè)置有單獨(dú)傳感器系統(tǒng)5a或5b。因此，提供了用于角測量和/或距離測量的有效手段，其中與純磁系統(tǒng)相比，基于除了別的以外通過在編碼器結(jié)構(gòu)中的渦流損失的電感應(yīng)變化，可實(shí)現(xiàn)關(guān)于干擾的高度耐用性。
基于如一些實(shí)施方式中所描述的轉(zhuǎn)子編碼器，彼此相對旋轉(zhuǎn)的部件的角位置，尤其是電機(jī)的轉(zhuǎn)子的角位置可以以非接觸和高耐用的方式確定，通過該方式例如永久激勵機(jī)器、異步機(jī)器等的電機(jī)的控制可以通過使用耐用的和節(jié)約成本的傳感器系統(tǒng)以高效的方式執(zhí)行。
例如，在編碼器系統(tǒng)的信號的基礎(chǔ)上可獲得的0到360°的角位置可以基本對應(yīng)于同步機(jī)器的正弦電流整流的周期，所述周期對應(yīng)于定子中的極對的數(shù)目。例如如果同步機(jī)器包括7個極對，則在對應(yīng)于51.43°的角的一個機(jī)械轉(zhuǎn)動過程中，角檢測的周期可從0到360°重復(fù)7次。
用于檢測可動部件的位置尤其是轉(zhuǎn)子的角位置的本發(fā)明系統(tǒng)，以及與其相關(guān)的方法在應(yīng)用到汽車領(lǐng)域中的啟動器/發(fā)生器應(yīng)用時尤其有利，其中電路8暴露到嚴(yán)苛的環(huán)境條件下，并且感應(yīng)位置傳感器不得不關(guān)于高達(dá)1000安培的高電動機(jī)電流不靈敏。此外，因?yàn)榭蓤?zhí)行永久激勵同步電動機(jī)或無刷DC電動機(jī)或異步機(jī)器的控制，根據(jù)本發(fā)明的傳感器系統(tǒng)可有利地應(yīng)用到設(shè)置在車輛中的電驅(qū)動系統(tǒng)中，例如在混合傳動列車或純電驅(qū)動中。
現(xiàn)在將參照圖16A到圖160并且還參照前面的

進(jìn)一步的示范性實(shí)施方式。
圖16A示意性示出了傳感器組件4和編碼器結(jié)構(gòu)3的軸向排列，編碼器結(jié)構(gòu)3形成在合適的載體材料7A上或可以直接形成在位于軸200上的轉(zhuǎn)子2的基底材料中。轉(zhuǎn)子2的基底材料可被理解為用于使得轉(zhuǎn)子2操作的材料。例如，基底材料可以為用于支撐諸如磁體等的元件的材料。
圖16B示出了沿著圖16A的線IIc一IIc的剖面，其中在該實(shí)施方式中的編碼器結(jié)構(gòu)3包括單軌道300，其周期性地延伸穿過轉(zhuǎn)子的整個機(jī)械旋轉(zhuǎn)。
圖16C示意性示出了徑向排列，其中在一個實(shí)施方式中，編碼器結(jié)構(gòu)3位于徑向上軸200和傳感器組件4a之間，由此形成徑向"外部"構(gòu)造。如果通過傳感器組件4b從"內(nèi)部""讀出"編碼器結(jié)構(gòu)3，則設(shè)置相應(yīng)的
26內(nèi)部橫臥構(gòu)造。為此，編碼器結(jié)構(gòu)3可設(shè)置在轉(zhuǎn)子2的環(huán)或任何其它部件的內(nèi)表面上。
圖16D示意性示出了編碼器結(jié)構(gòu)3的另一實(shí)施方式，其中為了簡便以線性方式表示軌道300。其傳導(dǎo)性取決于位置的編碼器結(jié)構(gòu)3由傳導(dǎo)材料的塊制造，所述傳導(dǎo)材料具有與運(yùn)動方向即圖16D中的水平方向垂直的變化的橫向延伸?？蓪为?dú)的塊連接從而獲得階梯函數(shù)，其中所述階梯函數(shù)可表示期望函數(shù)例如正弦函數(shù)的近似。在該情況下，單獨(dú)的段3b表示單個周期，在其中為控制機(jī)器1需要轉(zhuǎn)子2的位置的精確信息。通過"數(shù)字化"單獨(dú)的段3b中的軌道300的形狀，可簡化相應(yīng)的制造過程，其中單獨(dú)的塊的橫向尺寸，即運(yùn)動方向上的尺寸可適于單獨(dú)的段3b內(nèi)所期望的分辨率。
圖16E示出近似于三角形形狀的階梯函數(shù)的近似值作為一個實(shí)例。
圖16F示出編碼器結(jié)構(gòu)3的實(shí)施方式，其中軌道300的寬度至少在每個段3b中基本恒定，其中傳導(dǎo)性的調(diào)制是通過相對于傳導(dǎo)材料改變傳導(dǎo)材料的面積部分而獲得的。例如，可以在傳導(dǎo)材料的帶狀部中例如通過蝕刻、鉆孔等形成變化的密度和/或尺寸的凹處或洞。這樣，可有效調(diào)整對沿著運(yùn)動方向產(chǎn)生渦流有貢獻(xiàn)的傳導(dǎo)性材料的量，其中可通過使用高精度制造技術(shù)來完成該圖案結(jié)構(gòu)。此外，該圖案結(jié)構(gòu)技術(shù)還可以有效地直接應(yīng)用到轉(zhuǎn)子2的材料上，而不用提供額外的載體材料。
圖16G示意性示出編碼器結(jié)構(gòu)3的一個實(shí)施方式，其中除了單個段3b中的位置信息外，在單個軌道300中可獲得進(jìn)一步的信息，其中所述進(jìn)一步的信息允許識別至少一些段3b。在所示的實(shí)施方式中，提供預(yù)期的偏移，從而傳導(dǎo)性材料的最大延伸或最大量至少在一些段中改變。這種類型的額外編碼，也可被認(rèn)為是輸出信號的"調(diào)幅"，可與編碼器結(jié)構(gòu)3的其它實(shí)施方式結(jié)合使用。特別的，通過以合適的方式適用各個凹處或空腔的密度和/或尺寸，圖16G所示的實(shí)施方式可獲得各個段中平均傳導(dǎo)性的改變。
圖16H示意性示出一實(shí)施方式，其中編碼器結(jié)構(gòu)3設(shè)置在載體材料7a中或其上。在這種情況下，載體材料7a可以是傳導(dǎo)性材料，例如d，或表示絕緣材料。即使當(dāng)使用傳導(dǎo)性載體材料時，該載體材料可以是轉(zhuǎn)子2的基材，也可達(dá)到編碼器結(jié)構(gòu)中傳導(dǎo)性的適當(dāng)?shù)男薷?。例如，軌?00可由具有增加的傳導(dǎo)性的材料形成，例如，軌道300可以由銅等形成，以便和周圍減少的傳導(dǎo)性的材料相比，以這種增加的傳導(dǎo)性的材料可感應(yīng)出更高的渦流。類似地，可以使用減少的傳導(dǎo)性的材料或絕緣材料以獲得希望的傳導(dǎo)性的調(diào)制。如圖所示，取決于軌道300的材料的特性，軌道300的材料可以具有約2微米到50微米的厚度。在軌道300為高傳導(dǎo)性材料的情況下，幾微米的厚度D是足夠的，而減少的傳導(dǎo)性的導(dǎo)體或絕緣體可有利地設(shè)置有增加的厚度D，以便相對于傳感器組件4獲得設(shè)置在軌道300下的材料的增加的距離。
圖16I — 16L示出了關(guān)于線圈4a的結(jié)構(gòu)的另外的實(shí)施方式。
27在圖161中，線圈4a具有平面構(gòu)造，其中以傳導(dǎo)材料或傳導(dǎo)線形式的線圈4a的各個繞線以橫向方式設(shè)置在單個平面中。在圖的右手部，示出諸
如印刷電路板的載體材料設(shè)置在形成有各個繞線的單個平面上的一部分。在其它實(shí)例中，多個繞線可設(shè)置在諸如多層印刷板的載體材料的不同層上。
此外，所述載體材料可以以柔性材料4c的形式設(shè)置，以便可制造具有曲率的平面線圈，這對于徑向排列是有利的，如圖16A和16B所示。
圖16J示出了平面構(gòu)造，其中繞線基本由傳導(dǎo)性材料形成而不具有載體材料。為此，諸如銅片材料、鋁片材料等的材料可被沖壓成為所希望的形狀。
圖16K示出一實(shí)施方式，其中線圈4a—體形成在材料4d中，這即使在復(fù)雜的環(huán)境條件下也能增加線圈的完整性。為此，包括載體材料4b或不包括載體材料的線圈4a可以適當(dāng)?shù)牟牧蟻碜⑺苣Ｖ?，以便可達(dá)到所希望的穩(wěn)定性。在注塑模制過程中，沒有必要完全將線圈嵌入材料4d中，而是導(dǎo)體的表面可以保持未被覆蓋，或線圈的覆蓋可以最好是小的，以便結(jié)合材料4d的厚度4e獲得關(guān)于編碼器結(jié)構(gòu)3的所希望的縫隙。
圖16L示出了纏繞線圈形式的線圈4a，其中繞線形成在載體材料4f上。如果需要，這些纏繞的線圈4a可以以所希望的方式設(shè)置在材料4d上或其中，如上所述。
圖16M示出了具有如結(jié)合圖2所描述的四個有類似功能的傳感器線圈Ll、…、L4的傳感器組件4的一個實(shí)施方式。在這種情況下，設(shè)置有兩個軌道300、 3b，其在考慮中具有關(guān)于單獨(dú)的區(qū)域180。的空間相移。因此，限定傳感器組件5a的線圈Ll、 L2可位于關(guān)于運(yùn)動方向的相同位置。這對于限定第二傳感器組件5b的線圈L3、 L4也是適用的。此外，線圈L1、 L3彼此空間偏移90。，并且線圈L2、 L4也空間偏移90。，以便可獲得輸出信號，如上所述。這樣，可減小傳感器系統(tǒng)5a、 5b的橫向尺寸。
圖16N示出另一變體，其中由各個線圈L1、…、L4讀出四個軌道300、3b、…、3d，其中通過設(shè)計(jì)軌道300、…、3d實(shí)現(xiàn)希望的空間相移。也就是，如果線圈L1和L2，即傳感器系統(tǒng)5a讀出軌道300和3b，則這些軌道具有180°的相移。這對于軌道3c和3d也是適用的。此外，軌道3b和3c具有90°的相移。
所示出的設(shè)置有多個軌道300、…、3d的實(shí)施方式將表示與其它軌道相比至少-一個軌道具有不同空間周期或可能根本不具有周期構(gòu)造的實(shí)例。因此， 一個或多個軌道300、…、3d可基于更不精確的空間分辨率用于評估。為此，如上關(guān)于單獨(dú)軌道300所討論的，可通過適合的傳感器組件來對該軌道采樣。這樣，例如，可以獲得越過轉(zhuǎn)子2的整個機(jī)械回轉(zhuǎn)的位置，其中通過在編碼器結(jié)構(gòu)的一個周期內(nèi)的變化來確定精細(xì)的分辨率，例如在360。的正弦變化中。圖160示出另一實(shí)施方式，其中通過電纜連接將傳感器組件5和電路 8連接，所述電纜連接被構(gòu)造以便當(dāng)將傳感器組件5的各個輸出信號供應(yīng)
到電路8時獲得對于干擾的降低的靈敏度。例如，至少用于傳導(dǎo)輸出信號
的連接線可設(shè)置有屏蔽或設(shè)置為雙絞線。由于所述電纜連接，傳感器組件
5可位于機(jī)器1內(nèi)任何希望的位置處，而不需要用于忍受機(jī)器1內(nèi)普遍的 環(huán)境條件的電路8的耐用性結(jié)構(gòu)。例如，可能在傳感器組件5的附近出現(xiàn) 適度高溫，例如15(TC或更高，這將需要用于電路8的特殊測量，由此可 能增加成本。例如，設(shè)計(jì)用于高溫的集成電路顯著更貴。通過提供電纜連 接8a,可實(shí)現(xiàn)有效的熱解耦，或者可將電路8布置在各個干擾區(qū)外。為此， 傳感器組件可由電路部件構(gòu)造，這可只受一點(diǎn)溫度影響，也就是，傳感器 組件可以缺少半導(dǎo)體部件，從而位置檢測本質(zhì)上不會受外部影響的影響。 在一個實(shí)施方式中，如結(jié)合圖2所描述地構(gòu)造傳感器組件，從而以相同方 式作用于所有部件的外部影響，諸如溫度，可有效地減少或通過各個輸出 信號的不同而被補(bǔ)償。
權(quán)利要求
1、一種用于檢測機(jī)器的可動部件(2)的位置的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括編碼器結(jié)構(gòu)(3)，其附到所述可動部件(2)上并能與所述可動部件一起移動；以及靜止傳感器組件(4)，其與所述編碼器結(jié)構(gòu)(3)對置定位，并提供至少一個傳感器信號(9)，由所述傳感器信號能夠確定所述位置，其中所述傳感器組件(4)包括第一感應(yīng)構(gòu)件，并且所述編碼器結(jié)構(gòu)(3)被構(gòu)造為致使所述感應(yīng)構(gòu)件的電感應(yīng)取決于運(yùn)動而變化。
2、 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述編碼器結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電材料。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的系統(tǒng)，其中所述編碼器結(jié)構(gòu)(3)包括相對于角位置周期性變化的結(jié)構(gòu)。
4、 如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述變化的結(jié)構(gòu)在形狀上為正弦形、三角形或部分矩形。
5、 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述編碼器結(jié)構(gòu)(3)設(shè)置在轉(zhuǎn)子(2)的徑向內(nèi)部或外部位置的環(huán)(7)上。
6、 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述編碼器結(jié)構(gòu)(3)軸向設(shè)置在轉(zhuǎn)子(2)處。
7、 如前述權(quán)利要求中任--項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器組件(4)包括第一諧振電路(6a、6b)，且所述第一感應(yīng)構(gòu)件是所述第一諧振電路(6a、6b)的一部分。
8、 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器組件具有第二諧振電路(6a、 6b)，第二諧振電路(6a、 6b)包括第二感應(yīng)構(gòu)件，且其中所述第-一和第二諧振電路形成第一傳感器系統(tǒng)。
9、 如權(quán)利要求1至6中任^ - 項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第一感應(yīng)構(gòu)件用作第一振蕩器的一部分。
10、 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中設(shè)置有用作第二振蕩器的一部分的第二感應(yīng)構(gòu)件，且其中第一振蕩器和第一感應(yīng)構(gòu)件、第二振蕩器和第二感應(yīng)構(gòu)件形成第一傳感器系統(tǒng)(5)。
11、 如權(quán)利要求8或IO所述的系統(tǒng)，其中所述傳感器組件(4)包括偏置于第一傳感器系統(tǒng)的第二傳感器系統(tǒng)(5)。
12、 如權(quán)利要求ll所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二傳感器系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上相同。
13、 如權(quán)利要求11或12所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二傳感器系統(tǒng)(5)與傳感器組件(4)極接近，從而所述編碼器結(jié)構(gòu)以基本相同的方式影響第一和第二傳感器系統(tǒng)。
14、 如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中電路(8)設(shè)置在傳感器組件(4)的下游，電路(8)將傳感器信號(9)轉(zhuǎn)換為電路輸出(11)處的信號，所述信號包含角信息。
15、 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述電路(8)被構(gòu)造為從傳感器信號的相位差和/或幅度差和/或頻率差獲得包含角信息的信號。
16、 如權(quán)利要求14或15所述的系統(tǒng)，其中所述電路(8)包括用于接收和處理傳感器組件(4)的傳感器信號(9)的分量的對稱信道(12)。
17、 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二諧振電路(6a、6b)的第一和第二感應(yīng)構(gòu)件(Ll、 L2)被定位以輸出彼此具有相移的輸出信號。
18、 如權(quán)利要求1至17中任一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中設(shè)置有頻率(f)在約500KHz和約5MHz之間的AC電壓源(V)，所述AC電壓源至少與所述第一感應(yīng)構(gòu)件耦合。
19、 如權(quán)利要求18和7以及8所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二諧振電路(6a、 6b)被調(diào)整到AC電壓源(V)的頻率(f)。
20、 如權(quán)利要求19所述的系統(tǒng)，其中所述第一和第二諧振電路被基于所述編碼器結(jié)構(gòu)和傳感器組件之間的距離而調(diào)整到AC電壓源的頻率。
21、 如權(quán)利要求7或8所述的系統(tǒng)，其中所述第一諧振電路為串聯(lián)諧振電路。
22、 如權(quán)利要求7或8所述的系統(tǒng)，其中所述第一諧振電路為并聯(lián)諧振電路。
23、 如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述電路包括產(chǎn)生正弦信號(sin)和余弦信號(cos)的第一模塊，且其中所述電路(8)包括計(jì)算模塊(13)，計(jì)算模塊(13)從所述正弦信號(sin)和余弦信號(cos)計(jì)算反正切函數(shù)。
24、 一種檢測機(jī)器的可動部件(2)的位置的方法，該方法包括通過改變附到所述可動部件上的編碼器結(jié)構(gòu)的位置來改變傳感器組件的電感應(yīng)；檢測所述傳感器組件的電感應(yīng)的變化；以及基于檢測到的所述電感應(yīng)的變化來確定所述可動部件的位置。3
25、 如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述電感應(yīng)的變化是通過所述傳感器組件的兩個諧振傳感器系統(tǒng)的相位差檢測的。
26、 如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述電感應(yīng)的變化是通過所述傳感器組件的兩個諧振傳感器系統(tǒng)的幅度差檢測的。
27、 如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述電感應(yīng)的變化是通過所述傳感器組件的兩個諧振傳感器系統(tǒng)的頻率差檢測的。
28、 如權(quán)利要求24至27中任一項(xiàng)所述的方法，其中通過AC電壓驅(qū)動感應(yīng)元件的操作頻率是基于所述感應(yīng)元件與所述編碼器結(jié)構(gòu)的距離選擇的。
29、 如權(quán)利要求28所述的方法，其中當(dāng)相比于所述距離減少的情況來說所述距離不斷增加時，升高所述操作頻率。
30、 一種旋轉(zhuǎn)角檢測傳感器系統(tǒng)，包括旋轉(zhuǎn)體；編碼器結(jié)構(gòu)，其附到所述旋轉(zhuǎn)體上并能與所述旋轉(zhuǎn)體一起轉(zhuǎn)動；以及靜止傳感器組件，其具有至少一個或多個感應(yīng)元件，并以與所述編碼器結(jié)構(gòu)對置并且其間具有間隔的方式設(shè)置，其中所述旋轉(zhuǎn)角檢測傳感器系統(tǒng)的特征在于所述一個或多個感應(yīng)元件形成為平面形狀。
31、 如權(quán)利要求30所述的旋轉(zhuǎn)角檢測傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述靜止傳感器組件被以規(guī)定在500kHz到5MHz范圍內(nèi)的頻率驅(qū)動。
32、 如權(quán)利要求30或31所述的旋轉(zhuǎn)角檢測傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述靜止傳感器組件至少包括所述感應(yīng)元件和集成電路，以通過對從所述感應(yīng)元件輸出的信號執(zhí)行算術(shù)處理來計(jì)算旋轉(zhuǎn)角。
33、 如權(quán)利要求30至32中任一項(xiàng)所述的旋轉(zhuǎn)角檢測傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述編碼器結(jié)構(gòu)被構(gòu)造為具有至少一個或多個相位的平面部，其寬度尺寸周期性變化。
34、 如權(quán)利要求33所述的旋轉(zhuǎn)角檢測傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述編碼器結(jié)構(gòu)的所述平面部被設(shè)置為垂直于所述旋轉(zhuǎn)體的徑向。
35、 如權(quán)利要求34所述的旋轉(zhuǎn)角檢測傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述編碼器結(jié)構(gòu)形成在所述旋轉(zhuǎn)體的外圓周表面上。
36、 如權(quán)利要求34所述的旋轉(zhuǎn)角檢測傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述編碼器結(jié)構(gòu)形成在所述旋轉(zhuǎn)體的內(nèi)圓周表面上。
37、 如權(quán)利要求33所述的旋轉(zhuǎn)角檢測傳感器系統(tǒng)，其特征在于，所述編碼器結(jié)構(gòu)的所述平面部被設(shè)置為垂直于所述旋轉(zhuǎn)體的軸向。
38、 一種用于檢測機(jī)器的可動部件(2)的位置的系統(tǒng)，包括編碼器結(jié)構(gòu)(3)，其能夠附到所述可動部件(2)上并能夠與可動部件(29) —起移動；靜止傳感器組件(4)，其與所述編碼器結(jié)構(gòu)(3)的相應(yīng)部分形成間隙，并被構(gòu)造為提供至少一個傳感器信號(9)，由所述傳感器信號(9)能夠推導(dǎo)出所述位置，所述傳感器信號包括缺少磁芯的第一線圈，所述傳感器組件被進(jìn)一步構(gòu)造為取決于所述相應(yīng)部分的條件調(diào)整所述第^ -線圈的電感應(yīng)。
39、 --種制造用于機(jī)器的轉(zhuǎn)子位置傳感器系統(tǒng)的方法，該方法包括設(shè)置與轉(zhuǎn)子-起旋轉(zhuǎn)的編碼器結(jié)構(gòu)，所述編碼器結(jié)構(gòu)具有隨所述轉(zhuǎn)子的角位置而改變的傳導(dǎo)性，設(shè)置傳感器組件，其相對亍所述編碼器結(jié)構(gòu)以靜止的方式定位，所述傳感器組件被構(gòu)造為提供由在所述編碼器結(jié)構(gòu)中感應(yīng)出的渦電流所引起的取決于角的輸出信號，設(shè)置電子電路，其被構(gòu)造為處理所述取決于角的輸出信號，以及注塑模制所述電子電路。
全文摘要
提供一種用于旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角檢測傳感器系統(tǒng)，其相對干擾磁場和干擾電場具有減小的靈敏度。旋轉(zhuǎn)角檢測傳感器系統(tǒng)包括附到機(jī)器的旋轉(zhuǎn)體且能夠和該旋轉(zhuǎn)體一起移動的編碼器結(jié)構(gòu)。靜止傳感器組件相對該編碼器結(jié)構(gòu)設(shè)置并供應(yīng)至少一個用于確定角位置的傳感器信號。傳感器組件包括第一感應(yīng)元件，其電感應(yīng)取決于編碼器結(jié)構(gòu)的角位置。
文檔編號G01D5/22GK101501454SQ200780029493
公開日2009年8月5日 申請日期2007年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月7日
發(fā)明者弗倫茨·施特勞賓格, 約瑟夫·巴特爾 申請人:沃格特電子元件有限責(zé)任公司