專利名稱：無接觸檢測發(fā)生器部件轉(zhuǎn)速和/或位置的帶編碼器的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于無接觸地檢測可繞軸線轉(zhuǎn)動的發(fā)生器部件
(Geberteil)的轉(zhuǎn)速和/或位置的裝置，該裝置具有環(huán)狀的永磁性的編碼器， 該編碼器具有在周向上交替地設置的規(guī)則的N極和S極以及至少一個不規(guī) 則的極，該編碼器還具有帶有差分霍爾傳感器的掃描頭。
背景技術：
這種類型的裝置在多方面用于檢測軸的轉(zhuǎn)速、也用于對軸進行位置測 量。編碼器安置在發(fā)生器部件上并且掃描頭提供相應的信號，由這些信號 可導出轉(zhuǎn)速信息或位置信息。
由US 2003/0116703 Al已知一種裝置，在該裝置中，編碼器裝備有交 替的規(guī)則的N極和S極，并所述裝置設有帶有差分霍爾傳感器的掃描頭。 為了可進行位置確定，編碼器在其外周上的極構造上具有至少一個不均勻 性。該不均勻性在于以較大的角長度或弧度形成一個所選擇的極，并且 該極以特殊的磁化獲得特別的構型，這樣的編碼器只是難于制造，因為不 規(guī)則的極的幾何構型難于磁化。而且在安置具有位于其中的傳感器的掃描 頭時偏離其軸向位置會引起檢測分度時的誤差。
EP 0 496 918 Al說明了另一種可能性一尤其是用于檢測位置的可能 性。這里，在一個掃描頭中使用兩個彼此隔開一定距離安裝的霍爾傳感器， 當所述霍爾傳感器與發(fā)生器部件的標記相對時，所述霍爾傳感器發(fā)出傳感 器信號。作為發(fā)生器部件可使用兩個彼此相對扭轉(zhuǎn)的齒輪，其中，在一個 齒輪的每個齒與另一個齒輪的一個齒間(空位)相對?？赏ㄟ^該裝置實現(xiàn) 的對稱特性并不令人滿意。
本發(fā)明的目的在于，避免迄今公開的裝置的缺點，并提供這樣一種裝 置，該裝置制造簡單，并允許可靠地檢測發(fā)生器部件的轉(zhuǎn)速或位置。尤其
是在寬且非常寬的極的中間出現(xiàn)的磁場擾動(Einbruch)對編碼器傳感器 系統(tǒng)的正確功能應沒有影響。應實現(xiàn)對發(fā)生器部件進行精確的角測量。
通過權利要求1的特征所述目的來實現(xiàn)。從屬權利要求2至9是本發(fā) 明內(nèi)容有利的改進方案。為了能夠?qū)崿F(xiàn)所述目的，開頭所述的裝置裝備有 相反地磁化的雙軌編碼器，并且給每個編碼器軌分別配設差分霍爾傳感器 的一個傳感元件。試驗中已經(jīng)證實，這樣的裝置可得到高的磁場穩(wěn)定性， 此外，傳感器間距中的分度誤差小至可以忽略。傳感器與編碼器表面的徑 向距離對發(fā)生器部件的位置測量精度幾乎沒有影響。而且，測量敏感度與 極寬度的相關性基本上得到避免。通過單個軌的極進行相反的磁化以及給 每個軌配設差分霍爾傳感器的一個傳感元件，可產(chǎn)生兩個信號，這些信號 的變化走勢分別配設給一個軌和一個傳感元件，并且這些信號在它們的正 區(qū)域和負區(qū)域中反向取向。
為了可進行位置測量， 一個軌的極中至少一個極設計成在周向上具有 比相鄰的極大的極寬度。在所述一個軌中具有較大弧度的這個極與另一個 軌上的一個具有相同極寬度的反向的極相配。
各個軌的軸向軌寬度優(yōu)選設計成大小相同的。傳感元件軸向鄰近地并排 安置。傳感元件之間的軸向距離A決定了到不再能保證功能之前，該傳 感器編碼器系統(tǒng)可彼此相對移動多遠。通過傳感元件的一半距離在兩個方 向上限定功能范圍。此外，距離A還決定了從哪個以。為單位的極寬度 PB起極邊界的角位置與傳感器距離的不相關性只是由物理上的補償效應/ 對稱原因給出。從極寬度Pfi>，起使用補償效應，從m〉11^ 起極邊界與傳感器距離無關。由此取消了對磁化工具的優(yōu)化。這按照下面 的事實進行7c x D x PB除以360。。軸向距離A應選擇得小于算出的結果。 對于降低距離誤差特別有利的是，傳感元件之間的軸向距離A小于7t x D x
PB除以2 x360。。以理想方式應這樣選擇傳感器，《吏得傳感元件之間的距 離A相應于雙軌編碼器的最小極的半個極寬度PB (7i = pi - 3.1416)。


下面借助于附圖中所示的實施例來詳細描述本發(fā)明。其中 圖1以俯視圖表示具有差分霍爾傳感器的雙軌編碼器的示意圖； 圖2表示磁場的一個局部，在圖1示出的編碼器的區(qū)段畫出圖線；以
及
圖3表示具有不同極寬度的磁場的局部。
具體實施例方式
圖中沒有示出該裝置的各個部分，因為這些部分本身是已知的，并且 也可從開頭所述的屬于現(xiàn)有技術中的US公開文獻中獲知。因此，圖1中 示出i殳計成雙軌編碼器(Doppelspurencoder) 1的編碼器的表面的一個局 部，并且所述編碼器以規(guī)則的N極2和S極3被相反地磁化。在每個編碼 器軌4和5上布置有相應數(shù)量的極2和3。極2和3的數(shù)量由預給定的分 度角確定，對于規(guī)則的極2和3該分度角通常在3。與12°之間。對于每個 規(guī)則的極2和3，極寬度或角長度14是大小相同的。除了規(guī)則的極2和3 之外，在每個編碼器軌4和5上布置有具有較大的角長度13 (極寬度)的 不規(guī)則極6和7，所述不規(guī)則極也被彼此相反地磁化。雙軌編碼器1配設 有差分霍爾傳感器8，并且這樣進行配設，即，使每個軌4、 5配設有一傳 感元件9、 10。編碼器具有規(guī)則的極2和3以及具有不規(guī)則的極6和7的 構型不僅允許檢測軸的轉(zhuǎn)速，而且允許對其上安裝有凸輪或類似物的軸進 行位置確定。軌4、 5分別彼此相對的極寬度PBS和PBN大小相同。差 分霍爾傳感器8相對于位于軌4與5之間的中間平面12布置在中央。這里 已經(jīng)證明有利的是，傳感元件9與10之間的軸向距離A相應小于雙軌編 碼器1的最小的極2、 3的半個極寬度PB (14)。試驗中表明，傳感元件 9與10之間的軸向距離A —般與編碼器的直徑D以及與雙軌編碼器1的
規(guī)則極2和3的極寬度PB R成確定的比例，并且可按照7t x D x PB R除 以360。來計算。在此特別有利的是，用半個極寬度來進行計算，即tcxDx PBR除以2 x360。。由此獲得特別好的補償效應。試驗中表明，在該裝置 的這種構型中，在轉(zhuǎn)速上和在位置確定上都可獲得非常好的測量結果。
圖2中局部示出了曲線走勢的圖線，該曲線走勢分別根據(jù)霍爾傳感器 9和10處的角位置在以特斯拉為單位的磁通密度的磁場(B-Feld)中得到。 在此可看到規(guī)則的極2、 3的均勻性以及對于不規(guī)則極6和7位于中間的強 烈偏差。
圖3示出了對于帶有具有不同極寬度的極的裝置曲線走勢的圖線。這 樣的裝置優(yōu)選在凸輪軸中使用，因為位置測量在此更為重要。
權利要求
1.一種用于無接觸地測量可繞軸線轉(zhuǎn)動的發(fā)生器部件的轉(zhuǎn)速和/或位置的裝置，該裝置具有環(huán)狀的永磁性的編碼器，該編碼器具有在周向上交替地設置的N極和S極以及至少兩個不同的極寬度，該編碼器還具有帶有差分霍爾傳感器的掃描頭，其特征在于該編碼器設計成被相反磁化的雙軌編碼器(1)；所述差分霍爾傳感器(8)的每個傳感元件(9，10)配設給編碼器軌(4，5)之一。
2. 根據(jù)權利要求1的裝置，其特征在于傳感元件(9, 10)軸向 鄰近地并排設置。
3. 根據(jù)權利要求1或2的裝置，其特征在于所述軌(4， 5 )上彼 此相配的極寬度(PBS， PBN)大小相同。
4. 根據(jù)權利要求1至3之一的裝置，其特征在于傳感元件(9, IO)之間的軸向距離(A)小于7ixDxPBR除以360。，其中，D是編碼 器(1)的直徑，PBR是雙軌編碼器(1)規(guī)則的極(2， 3)的極寬度。
5. 根據(jù)權利要求1至4之一的裝置，其特征在于傳感元件(9， 10)之間的軸向距離(A)小于nxDxPBR除以2 x360°。
6. 根據(jù)權利要求1至5之一的裝置，其特征在于傳感元件(9， 10)之間的軸向距離(A)對應于雙軌編碼器(1)最小的極的半個極寬度 PB。
7. 根據(jù)權利要求1至6之一的裝置，其特征在于編碼器(1)設 計成具有至少與發(fā)動機所具有的缸一樣多的極對的凸輪軸編碼器。
8. 根據(jù)權利要求1至6之一的裝置，其特征在于編碼器(1)具 有規(guī)則的極(2， 3)和不規(guī)則的極(6， 7)，編碼器軌(4， 5)的不規(guī)則 極(6， 7)在周向上具有比規(guī)則的極(2， 3)的極寬度(14)大的極寬度(13)。
9. 根據(jù)權利要求8的裝置，其特征在于 一個軌(4)中的具有較 大的極寬度(13)的不規(guī)則的極(7)分別與另一個軌(5)上的具有相同 的極寬度(13)的相反的極(6)相配。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于無接觸地測量可繞軸線轉(zhuǎn)動的發(fā)生器部件的轉(zhuǎn)速和/或位置的裝置，該裝置具有環(huán)狀的永磁性的編碼器，該編碼器具有在周向上交替地設置的N極和S極以及至少兩個不同的極寬度，該編碼器具有帶有差分霍爾傳感器的掃描頭，其中，所述編碼器設計成相反磁化的雙軌編碼器(1)；所述差分霍爾傳感器(8)的每個傳感元件(9，10)配設給編碼器軌(4，5)之一。
文檔編號G01D5/245GK101097225SQ20071012695
公開日2008年1月2日 申請日期2007年7月2日 優(yōu)先權日2006年7月1日
發(fā)明者C·岡德, H·穆特爾, L·薩拉尼亞克, 蓋紹 M·馮, R·海因里希, R·萊茵斯 申請人:卡爾弗羅伊登柏格兩合公司