專利名稱：通過(guò)位置編碼器磁體檢測(cè)一次以上旋轉(zhuǎn)的組合件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于測(cè)量具有一次以上回轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)的傳感器組合件。
技術(shù)背景
為了指示一主體(后文中籠統(tǒng)地稱為軸桿，但本發(fā)明不限于此)的旋轉(zhuǎn)，在最簡(jiǎn)單 的情況下，只要使用以防扭矩的方式設(shè)置在軸處的指示器即可，其中所述指示器指示旋轉(zhuǎn) 位置。
只要軸桿旋轉(zhuǎn)了一次以上全回轉(zhuǎn)，就無(wú)法再?gòu)倪@種簡(jiǎn)單的指示器讀取旋轉(zhuǎn)總量。
這種類型的指示器可用機(jī)械方式與軸桿耦合，但所述指示器也可以無(wú)接觸的方式 耦合，例如以磁性方式耦合。
典型的已知解決方案是以偏心方式將永磁體設(shè)置在軸桿上，并通過(guò)對(duì)磁場(chǎng)敏感的 傳感器(特別是多霍爾組合件)以無(wú)接觸的方式檢測(cè)其旋轉(zhuǎn)位置。
此多霍爾組合件通常配置為芯片，其按照其測(cè)量平面(通常在芯片平面內(nèi))內(nèi)的 向量來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)的位置，因此測(cè)量磁場(chǎng)線的位置。
這種方法的優(yōu)點(diǎn)是絕對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度以及橫穿測(cè)量平面的磁場(chǎng)的方向幾乎不會(huì)影響測(cè)量結(jié)果。
為了指示超過(guò)一個(gè)以上回轉(zhuǎn)的(所謂的多圈)旋轉(zhuǎn)，有若干種方案可供選擇。
軸桿與指示器之間存在傳動(dòng)比，所述傳動(dòng)比足夠大，從而可用單個(gè)指示器來(lái)指示 最大轉(zhuǎn)數(shù)。
這種組合件無(wú)疑是有缺點(diǎn)的指示器只能以精確度相對(duì)較小的方式來(lái)反映軸桿的 微小旋轉(zhuǎn)角度變化。
還有一種可供選擇的方案是使軸桿與兩個(gè)指示器耦合，例如使所述兩個(gè)指示器與 設(shè)置于其間的減速變速器的不同傳動(dòng)級(jí)耦合。
然而，這樣的話第一指示器基本上只能表示已執(zhí)行的完成回轉(zhuǎn)，其中第二指示器 表示一次回轉(zhuǎn)的各個(gè)部分。
一方面，為了獲得增加的轉(zhuǎn)數(shù)，需要更多數(shù)目的傳動(dòng)級(jí)，于是機(jī)械復(fù)雜性增加。
由于通常不是需要簡(jiǎn)單的指示針，而是需要能供應(yīng)電信號(hào)的角度傳感器元件(例 如，上文所述的對(duì)磁場(chǎng)敏感的角度傳感器元件)，所以這種類型的配置又有這樣的缺點(diǎn)如 EP 1076809中所述，用于不同傳動(dòng)級(jí)的角度傳感器元件必須具有不同的配置，且不能是完 全相同的組件。
另一可供選擇的方案是將減速變速器的至少一個(gè)傳動(dòng)級(jí)的傳動(dòng)比選擇為相當(dāng)?shù)停?例如當(dāng)使用齒輪變速器時(shí)，將傳動(dòng)比選擇為N N+/-1，其中N是相互作用的齒輪上的齒的 數(shù)目。
然而，這樣的話，軸桿的未減速的角度傳感器元件就會(huì)指示在一次完整回轉(zhuǎn)內(nèi)的 旋轉(zhuǎn)位置；然而，下一減速傳動(dòng)級(jí)的角度傳感器元件指示背離已完成回轉(zhuǎn)的數(shù)目的旋轉(zhuǎn)位置。
然而，根據(jù)DE 102005035107還有DE 19821467A1已經(jīng)知道了可如何通過(guò)相應(yīng)的 電子處理器件，根據(jù)兩個(gè)傳感器元件的兩個(gè)循環(huán)重復(fù)的信號(hào)的疊加來(lái)計(jì)算完整回轉(zhuǎn)的數(shù) 目，然而，其中這兩個(gè)信號(hào)相對(duì)于其循環(huán)長(zhǎng)度而具有不同的相應(yīng)傳動(dòng)比。
然而，使用這種解決方案的原理，特別是在出于上述原因應(yīng)優(yōu)選通過(guò)對(duì)磁場(chǎng)敏感 的傳感器以無(wú)接觸的方式來(lái)操作時(shí)，會(huì)發(fā)生許多無(wú)法用上述現(xiàn)有技術(shù)解決方案來(lái)解決的問(wèn) 題。
另一方面，與任何傳感器一樣，角度傳感器的目標(biāo)是建立盡可能小的傳感器，因?yàn)?其應(yīng)在相關(guān)應(yīng)用中占據(jù)盡可能最少的安裝空間。
然而，由于設(shè)置在特定傳動(dòng)級(jí)上的磁體原則上還可能影響與相應(yīng)的其它磁體相關(guān) 聯(lián)的傳感器，所以當(dāng)磁體移動(dòng)得越來(lái)越靠近彼此時(shí)，此限制條件將指示兩個(gè)磁體組合件在 徑向方向或在軸向方向上有相當(dāng)大的偏移。
在磁體組合件及傳動(dòng)級(jí)將非常小且其之間的距離非常小的情況下(在實(shí)際應(yīng)用 中，距離小于1cm)，為了節(jié)省安裝空間，必須以受控的方式來(lái)影響磁體組合件所產(chǎn)生的磁 場(chǎng)，其中必須在將由傳感器的角度傳感器元件測(cè)量的有用磁場(chǎng)與對(duì)測(cè)量來(lái)說(shuō)無(wú)關(guān)緊要的散 射磁場(chǎng)之間進(jìn)行區(qū)分。
一個(gè)磁場(chǎng)組合件并不是僅由一個(gè)磁體配置而成，而是由兩個(gè)磁體配置而成，所述 兩個(gè)磁體相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸彼此相反設(shè)置，例如其極軸以相反的極方向平行于旋轉(zhuǎn)軸。對(duì)于此 磁體組合件來(lái)說(shuō)，有用磁場(chǎng)是磁場(chǎng)的環(huán)形內(nèi)部部分的一半，而散射磁場(chǎng)由設(shè)置在磁體外側(cè) 上的兩個(gè)相應(yīng)磁場(chǎng)線圓圈以及內(nèi)部磁場(chǎng)環(huán)的其余部分形成。
在此背景下，已知通過(guò)由可磁化材料制成的簡(jiǎn)單的絕磁屏蔽板在背后屏蔽對(duì)磁場(chǎng) 敏感的傳感器及/或磁場(chǎng)組合件。然而，此類簡(jiǎn)單的屏蔽板還會(huì)以不合意的方式使有用磁 場(chǎng)偏轉(zhuǎn)，且因此使這種類型的傳感器的測(cè)量精度降級(jí)。發(fā)明內(nèi)容
a)技術(shù)目標(biāo)
因此，本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種這種類型的角度傳感器組合件，其雖然配置簡(jiǎn)單， 但具有可能的最低安裝高度，且仍然具有較高的測(cè)量精度。
b)解決方案
通過(guò)技術(shù)方案1的特征來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)?？蓮母綄偌夹g(shù)方案得出有利實(shí)施例。
首先，對(duì)磁通量導(dǎo)體元件的磁通量進(jìn)行區(qū)分，特別是在方向方面進(jìn)行區(qū)分，因此對(duì) 有源磁通量導(dǎo)體元件與無(wú)源磁通量導(dǎo)體元件之間的磁通量的向量進(jìn)行區(qū)分。
將有源磁通量導(dǎo)體元件解釋為磁體單元處的至少一個(gè)磁體的配置和布置其以有 源方式配置從磁體中出去的磁通量，因此配置有用磁場(chǎng)，使得磁場(chǎng)以可優(yōu)化處理的形式到 達(dá)并穿透角度傳感器元件。
將無(wú)源磁通量導(dǎo)體元件特別解釋為通過(guò)額外元件(特別是由具有合適的剩磁的 材料(例如軟鐵)制成的元件)對(duì)殘余磁場(chǎng)(其不用作有用磁場(chǎng))且因此對(duì)散射磁場(chǎng)的空 間上受限的影響。
這種類型的無(wú)源磁通量導(dǎo)體元件必須與磁體組合件共同旋轉(zhuǎn)，以便防止發(fā)生因剩 磁引起的測(cè)量誤差。
這種類型的無(wú)源磁通量導(dǎo)體元件(例如)以徑向方式(特別是以封閉環(huán)的方式) 包圍磁體單元，且優(yōu)選不接觸磁體單元，特別是不接觸磁體，因此與之相隔一段距離。這種 類型的邊緣磁通量導(dǎo)體元件特別配置成磁通量導(dǎo)體環(huán)。
作為以上方式的替代或補(bǔ)充方式，可將磁通量導(dǎo)體元件的背離角度傳感器元件的 背面配置成基底，且特別可配置成板狀，作為磁通量導(dǎo)體板。因此，這種類型的磁通量導(dǎo)體 元件的特定部分(其也可一體式配置成罐狀磁通量導(dǎo)體元件)用于不同的功能用途。
覆蓋磁體單元的背面的基底用作護(hù)鐵元件，以便在離護(hù)鐵最短的路徑上封閉從一 個(gè)磁體到另一個(gè)磁體的內(nèi)磁場(chǎng)線路的背離角度傳感器元件的部分。因此，磁體優(yōu)選以接觸 的方式直接擱置在磁通量導(dǎo)體元件的此部分上。選擇此部分中的壁的厚度、幾何形狀及導(dǎo) 磁率，從而使得盡可能集中的磁通量只出現(xiàn)在護(hù)鐵元件內(nèi)而不出現(xiàn)在其外部，且因此磁通 量導(dǎo)體元件優(yōu)選也不會(huì)發(fā)生磁飽和。
另一方面，外部圓周邊緣用作對(duì)于內(nèi)部磁場(chǎng)及外部磁場(chǎng)的磁通量限制元件，其包 圍磁體，且優(yōu)選突出超過(guò)磁體。選擇邊緣側(cè)磁通量導(dǎo)體元件的壁的厚度、幾何形狀及材料性 質(zhì)(特別是其導(dǎo)磁率)，使得磁體單元的穿透磁通量限制元件的外部環(huán)境的散射磁通量減 到最少，且散射磁通量以最優(yōu)方式完全在磁通量限制元件內(nèi)經(jīng)過(guò)，并由磁通量導(dǎo)體元件使 其轉(zhuǎn)向且因此受到限制。
另一無(wú)源磁通量導(dǎo)體元件可優(yōu)選設(shè)置成平坦板狀元件，其平行于通常也是平坦的 角度傳感器單元的材料厚度非常小，特別是在其背離磁體單元的背面。在優(yōu)選實(shí)施例中，板 狀磁通量導(dǎo)體元件位于與角度傳感器元件相同的平面內(nèi)，這(例如)對(duì)于霍爾陣列可通過(guò) 以下方式來(lái)實(shí)現(xiàn)將板狀磁通量導(dǎo)體元件安裝在霍爾陣列的特定霍爾傳感器之間，所述霍 爾傳感器(例如)設(shè)置成正方形。
對(duì)于無(wú)源磁通量導(dǎo)體元件，當(dāng)磁通量導(dǎo)體元件(例如)與外部齒一體式生產(chǎn)時(shí)，優(yōu) 選選擇剩磁μ為50到1000(特別是100到800)的材料，例如軟鐵材料。然而，當(dāng)配置成 單獨(dú)的組件時(shí)，磁通量導(dǎo)體元件應(yīng)具有大于1000、最好大于5000的μ。
為了形成有源磁通量導(dǎo)體元件，一方面，磁體可以特定的方式設(shè)置，且其朝角度傳 感器元件的磁場(chǎng)退出表面可以特定的方式配置。
在優(yōu)選實(shí)施例中，磁體單元包含兩個(gè)磁體，其彼此相對(duì)放置，且關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸對(duì)稱， 極軸分別平行于磁體單元的旋轉(zhuǎn)軸，其中一個(gè)磁體的磁極方向的定向與另一磁體的磁極方 向相反。在此實(shí)施例中，角度傳感器元件優(yōu)選設(shè)置成在軸向上略微偏離磁體，且在徑向方向 上恰好位于磁體之間，因此位于旋轉(zhuǎn)軸上。因此，磁體的朝傳感器元件定向的磁極表面優(yōu)選 從外邊緣向下朝旋轉(zhuǎn)軸傾斜，以便向傳感器元件的測(cè)量部分傳導(dǎo)磁場(chǎng)線的盡可能最大的部 分，其中磁場(chǎng)線從磁極表面退出。
在另一實(shí)施例中，磁體單元包含兩個(gè)磁體，所述兩個(gè)磁體又相對(duì)于磁體單元的旋 轉(zhuǎn)軸設(shè)置為偏心且彼此對(duì)稱相對(duì)，但其磁極方向完全相同，在此情況下，磁極方向確切地說(shuō) 被設(shè)置為垂直于旋轉(zhuǎn)軸，并且與旋轉(zhuǎn)軸相交。在此情況下，角度傳感器元件確切地說(shuō)被設(shè)置 在兩個(gè)磁體之間的中間空間中，因?yàn)橛杏么艌?chǎng)的磁場(chǎng)線并不在磁極表面之間向外彎曲成弧 形，而是在磁極表面之間從一個(gè)磁體到另一個(gè)磁體筆直延伸。在此背景下，確切地說(shuō)，磁極 表面的凹曲度可引起朝角度傳感器元件的測(cè)量部分的方向上的成束退出。
可以常規(guī)機(jī)械方式提供至少兩個(gè)磁體單元的旋轉(zhuǎn)連接，例如通過(guò)作為外部齒而直接應(yīng)用于磁體單元或應(yīng)用于單獨(dú)組件的齒，其充當(dāng)齒輪，磁體單元以防扭矩的方式連接到 所述齒輪。還可使用其它通過(guò)摩擦鎖合、齒形帶或類似物實(shí)現(xiàn)的機(jī)械連接。
除此之外，還存在無(wú)接觸的可旋轉(zhuǎn)耦合，例如通過(guò)沿圓周交替的磁化，其有助于實(shí) 施機(jī)械傳動(dòng)。
機(jī)械上最簡(jiǎn)單的配置是將外部齒直接設(shè)置在(例如)罐狀磁通量導(dǎo)體元件的外 側(cè)。然而，這樣的話磁通量導(dǎo)體元件的材料的現(xiàn)有機(jī)械性質(zhì)就必須足夠作為預(yù)定參數(shù)，這可 (例如)使得所需的齒輪的高精度制造(這通常只能通過(guò)銑削或研磨來(lái)執(zhí)行)變得更加困難。
另一種可供選擇的方案是將所述齒制造在單獨(dú)的齒輪上，所述單獨(dú)的齒輪不用作 磁通量導(dǎo)體元件，其于是可由任何材料(例如抗斷裂的鋼，或塑料材料也可以)制成，以將 磁體單元以及磁通量導(dǎo)體元件的相應(yīng)部分設(shè)置在齒輪的表面上或設(shè)置在齒輪的罐狀凹進(jìn) 中。因此，磁通量導(dǎo)體元件可以任何方式配置，且可(例如)僅包含邊緣部分或者包含基底 狀部分，或者包含所述兩者，且可配置成一體式或者多組件，例如罐狀磁通量導(dǎo)體元件。
特別是對(duì)于齒與磁通量導(dǎo)體元件的一體式配置，也可使用塑料材料，其嵌入有磁 性粒子，且因此確切地說(shuō)，磁性粒子在塑料材料內(nèi)的分布在磁通量導(dǎo)體元件上并是不均勻 的，而是根據(jù)相應(yīng)的功能原理來(lái)控制的，且確切地說(shuō)，在齒的部分中，盡可能根本不嵌入任 何磁性粒子。
因此，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)單元(因此齒)優(yōu)選直接彼此嚙合，特別是考慮到整個(gè)角度傳感器 應(yīng)具有非常小的外部尺寸(例如直徑小于2cm)以及其軸向長(zhǎng)度，以便盡可能可通用，且也 為了能夠具有電流多轉(zhuǎn)電位計(jì)(其也具有這些最大尺寸)的功能。
為了避免磁體單元與其它非相關(guān)的角度傳感器元件的不合意的相互影響，當(dāng)然希 望增加這兩個(gè)單元之間的距離，因此增加旋轉(zhuǎn)軸的距離，通過(guò)在所述兩個(gè)單元之間設(shè)置中 間齒輪，就可以簡(jiǎn)單的方式在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)此目的。然而，這樣做會(huì)增加傳感器的配置尺寸。
關(guān)于角度傳感器的傳動(dòng)部分，將嚙合齒輪的速度比選擇為盡可能小，因此盡可能 接近1，但又不等于1。在實(shí)際應(yīng)用中可實(shí)現(xiàn)此目的，因?yàn)閮蓚€(gè)嚙合齒輪中的齒數(shù)只相差一 個(gè)齒。對(duì)于這種“差速傳動(dòng)”，轉(zhuǎn)數(shù)必須與第一齒輪的第一齒數(shù)一致，直到整個(gè)變速器再次達(dá) 到初始狀態(tài)為止。
此轉(zhuǎn)數(shù)相對(duì)于整個(gè)變速器再次實(shí)現(xiàn)完全相同的初始狀態(tài)來(lái)說(shuō)是必不可少的，其代 表角度傳感器的測(cè)量范圍。當(dāng)要求此范圍非常大時(shí)，可能有必要使用多個(gè)傳動(dòng)級(jí)，因此需要 不止兩個(gè)具有角度傳感器元件的相互作用的磁體單元，且因此還需要兩個(gè)以上齒輪。
舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)沿圓周分布的多個(gè)齒輪(例如四個(gè)齒輪，其分別配置有磁體單元和 相關(guān)聯(lián)的角度傳感器元件)圍繞中間齒輪與磁體單元(其是在外部驅(qū)動(dòng)的)相互作用時(shí)， 還可因此用特定變速器的相對(duì)少數(shù)的齒來(lái)實(shí)現(xiàn)變速器的非常高的總轉(zhuǎn)數(shù)的測(cè)量范圍。此 外，于是特定齒輪的齒數(shù)之間的差異將盡可能小。如有可能，齒數(shù)將只差一個(gè)齒。
因此，可選擇旋轉(zhuǎn)對(duì)稱外殼作為角度傳感器的外殼，其中優(yōu)選對(duì)設(shè)置在外殼中的 中間位置的齒輪并對(duì)其磁體單元執(zhí)行來(lái)自外部的驅(qū)動(dòng)。
在角度傳感器只包含兩個(gè)磁體單元的情況下，所述兩個(gè)磁體單元也可設(shè)置在無(wú)中 心的外殼中，例如圓弓形外殼、橢圓形外殼或開(kāi)槽的孔形外殼，其中于是在外殼的一端的中 心設(shè)置驅(qū)動(dòng)器。
基于小尺寸，對(duì)可旋轉(zhuǎn)組件(其摩擦力盡可能低，但機(jī)械上仍不太復(fù)雜)的支撐也 非常重要，其中驅(qū)動(dòng)穿過(guò)外殼到達(dá)外部的組件，因此驅(qū)動(dòng)軸桿或軸桿頭(shaft stub)，其中 所述組件支撐并非從外部直接驅(qū)動(dòng)的磁體單元，或者所述組件支撐外殼中的磁體單元的齒 輪。
根據(jù)本發(fā)明，建議通過(guò)含鐵流體直軸承(Ferro fluidic straightbearing)而不 是使用典型的滾動(dòng)元件軸承來(lái)提供此支撐。
因此，將液體(含鐵流體)用作相對(duì)于彼此移動(dòng)的組件之間的滑動(dòng)層，其中非常小 的可磁化粒子在含鐵流體內(nèi)游動(dòng)或浮動(dòng)。由于將相對(duì)于彼此而支撐的組件之一被配置成磁 性的，所以含鐵流體的可磁化粒子附著到磁體的表面，且因此優(yōu)選附著在磁線以特定的集 中方式從這些磁體中退出的位置(因此是角落或者邊緣)。
以此方式，例如以防扭矩方式設(shè)置在齒輪處的軸桿延伸部分可被配置成磁體，其 通過(guò)含鐵流體支撐在外殼中。于是作為軸向支撐，具有盡可能小的接觸表面的金屬組件設(shè) 置在支撐件的其中定位軸桿延伸部分的盲孔中，其中所述接觸表面軸向定向，例如將具有 盲孔的直徑的金屬球按壓到盲孔的基底中，且因此將金屬球保留在此位置并用作(例如) 由塑料材料制成的外殼的軸向障礙物。這種類型的含鐵流體支撐件進(jìn)而具有可卸下的優(yōu) 點(diǎn)，這意味著可防止軸桿延伸部分從盲孔不合意地向外移動(dòng)，因?yàn)槠湟詸C(jī)械方式附接到基 底側(cè)金屬組件。
另一可供選擇的方案是將磁性軸桿延伸部分以防扭矩的方式按壓到外殼的盲孔 中，使其從外殼中軸向突出，且又通過(guò)含鐵流體支撐件將磁體單元或其齒輪支撐在此心軸 延伸部分上。
此外，具有不同優(yōu)缺點(diǎn)的不同磁體單元和角度傳感器元件的組合件是可行的。
在機(jī)械上簡(jiǎn)單的配置中，磁體單元和/或其齒輪在同一平面內(nèi)靠近彼此放置，且 角度傳感器元件也在共用平面內(nèi)與磁體單元和/或其齒輪相對(duì)設(shè)置。這有助于(例如)將 磁體單元和齒輪收容在第一半外殼(其例如配置成罐狀)中，且設(shè)置角度傳感器元件和可 能的相關(guān)聯(lián)電子處理器件，其可設(shè)置在單獨(dú)的電路板上，或者也設(shè)置在相應(yīng)的角度傳感器 元件內(nèi)，所述角度傳感器元件配置成作為外殼的第二半的罩蓋(特別是罐狀罩蓋)中的芯 片。
另一實(shí)施例包含將兩個(gè)角度傳感器元件直接彼此相對(duì)地設(shè)置在同一電路板的兩 側(cè)，所述電路板的兩側(cè)定向成遠(yuǎn)離彼此，因此兩個(gè)磁體單元也在共用的旋轉(zhuǎn)軸上設(shè)置成彼 此相對(duì)。然而，在支撐磁體單元的兩個(gè)齒輪之間必需有作為中間齒輪的第三齒輪。
另一可供選擇的方案包含將磁體單元和/或其齒輪設(shè)置在同一平面上，但相對(duì)的 側(cè)面不被磁通量導(dǎo)體元件覆蓋。接著，將相關(guān)聯(lián)的角度傳感器元件關(guān)于磁體元件的平面設(shè) 置在相對(duì)的平面上。
在這種解決方案中，磁體單元和角度傳感器元件的不合意的相互影響減到最少， 但也會(huì)增加外殼的機(jī)械復(fù)雜性。
這種復(fù)雜性只有在將兩個(gè)完全相同的半殼用作外殼時(shí)才能減到最低，其中磁體單 元設(shè)置在每一半殼中，且另一相應(yīng)磁體的相應(yīng)角度傳感器元件設(shè)置在磁體單元旁邊。
所使用的傳感器元件優(yōu)選具有敏銳度完全相同的分辨力，且還具有完全相同的測(cè) 量精度，且確切地說(shuō)配置成完全相同。
對(duì)于所有所描述的解決方案，至少兩個(gè)角度傳感器元件所供應(yīng)的信號(hào)必須彼此一 起計(jì)算，才能計(jì)算出驅(qū)動(dòng)軸桿的完整回轉(zhuǎn)的確切數(shù)目，而360°以內(nèi)的確切回轉(zhuǎn)位置直接由 從外部驅(qū)動(dòng)的磁體單元的角度傳感器元件指示。這些電子處理器件單獨(dú)設(shè)置在鄰近于傳感 器元件的電路板上，或者這些電子處理器件可以更高的集成度包含在微芯片中，其中通常 無(wú)論用什么方法將角度傳感器元件配置成微芯片。
然而，當(dāng)與前述實(shí)施例相反，至少兩個(gè)磁體單元通過(guò)較大的傳動(dòng)比(例如，其顯著 不同于1.0，因?yàn)閮蓚€(gè)齒輪之一是一個(gè)齒的齒輪，而另一個(gè)齒輪有許多齒)彼此耦合時(shí)，則 更加有用的是只用具有較高分辨力的角度傳感器元件來(lái)掃描齒數(shù)較少的齒輪的磁體單元， 而對(duì)于另一磁體單元，用分辨力低得多的角度傳感器元件就夠了。
可使用所有類型的XMR元件作為角度傳感器元件，例如AMR元件，還有霍爾陣列， 其中后者于是優(yōu)選包括四個(gè)或四個(gè)以上特定的霍爾元件。
c)實(shí)施例


下文中參看圖式更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中
圖1說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的角度傳感器的第一實(shí)施例的全貌圖2說(shuō)明具有中央齒輪的實(shí)施例；
圖3說(shuō)明具有含鐵流體支撐件的第一實(shí)施例；
圖4說(shuō)明具有含鐵流體支撐件的第二實(shí)施例；
圖5說(shuō)明具有較大傳動(dòng)比的實(shí)施例；
圖6說(shuō)明具有相對(duì)的角度傳感器元件的實(shí)施例；
圖7說(shuō)明具有彼此相對(duì)且設(shè)置在若干平面內(nèi)的角度傳感器元件的實(shí)施例；
圖8說(shuō)明具有多個(gè)傳動(dòng)級(jí)的實(shí)施例；
圖9說(shuō)明特定磁體單元的各種實(shí)施例；
圖10說(shuō)明磁體單元中只有一個(gè)磁體的實(shí)施例；以及
圖11說(shuō)明磁體單元中的磁體的具體實(shí)施例。
具體實(shí)施方式
圖Ia中以縱向截面圖、圖Ib中以俯視圖說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的角度傳感器，其中只說(shuō) 明了兩個(gè)磁體單元5a、5b。
因此，顯然兩個(gè)齒輪la、Ib (每個(gè)軸桿上設(shè)置一個(gè))彼此嚙合，其中第一齒輪Ib的 軸桿2穿過(guò)下部外殼組件22a，且被從外部驅(qū)動(dòng)而圍繞旋轉(zhuǎn)軸10旋轉(zhuǎn)，而第二齒輪Ia只是 通過(guò)軸桿延伸部分11放置在外殼組件22a中，且以可旋轉(zhuǎn)的方式支撐在其中。
因此，齒輪Ib具有32個(gè)齒，齒輪Ia具有31個(gè)齒，因而只有在軸桿2轉(zhuǎn)了 32圈之 后，才再次到達(dá)相同的開(kāi)始位置，且其之間的所有位置相對(duì)于軸桿2且/或相對(duì)于軸桿延伸 部分3因此相對(duì)于磁體單元fe、5b的角度位置而不同。
通過(guò)將磁體單元如或恥以防扭矩的方式設(shè)置在齒輪la、lb中的每一者上來(lái)檢測(cè) 軸桿2及軸桿延伸部分3的旋轉(zhuǎn)位置，齒輪la、lb由兩個(gè)相應(yīng)的磁體4a、4b制成，磁體4a、 4b是塊狀的，確切地說(shuō)在圖Ia的實(shí)施例中是立方體，其中所述磁體相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸10、10'彼此對(duì)稱地相對(duì)設(shè)置，其極軸與旋轉(zhuǎn)軸平行，但關(guān)于兩個(gè)磁體^、4b而彼此相對(duì)。
因此，磁體^、4b設(shè)置在相應(yīng)齒輪la、lb的表面中的罐狀凹進(jìn)中，其中所述表面朝 角度傳感器元件12定向，使得其附接到罐的基底，且確切地說(shuō)罐的內(nèi)部被包封化合物6包 封。
在離磁體單元fe、5b的盡可能最小的距離處(在此情況下，仍在齒輪la、lb中的 罐狀凹進(jìn)的外部)，相應(yīng)的角度傳感器元件12設(shè)置在每一旋轉(zhuǎn)軸10、10 ‘上，其中所述角度 傳感器元件能夠測(cè)量由相關(guān)聯(lián)的磁體單元(例如5a)產(chǎn)生的磁場(chǎng)，特別是關(guān)于在角度傳感 器元件12的部分中的磁場(chǎng)線的方向，因此關(guān)于磁體向量的方向。因此，角度傳感器元件12 作為平坦的芯片設(shè)置在電路板25的前側(cè)。
此外，由鐵磁材料制成的罐狀屏蔽罩蓋21設(shè)置在圖Ia中的上部外殼組件22b中， 其中所述屏蔽罩蓋像上部外殼組件22b —樣是固定的，因此不會(huì)與磁體單元5ajb —起旋 轉(zhuǎn)，且從背后并從圓周表面一起屏蔽所有角度傳感器12，使其不受外部干擾磁場(chǎng)的影響。
圖加與圖Ia的區(qū)別在于，在承載兩個(gè)磁體單元fe、5b的兩個(gè)齒輪la、lb之間另 外設(shè)置有間隔物齒輪29，以便尤其是擴(kuò)大兩個(gè)角度傳感器元件12之間的距離。因此，優(yōu)選 輪流地驅(qū)動(dòng)檢測(cè)一完整回轉(zhuǎn)之內(nèi)的旋轉(zhuǎn)位置的單元且因此驅(qū)動(dòng)齒輪lb，然而，由于外殼的 配置，也可能必需驅(qū)動(dòng)間隔物齒輪四，而不是作為中央齒輪。
圖Ic和圖Id說(shuō)明截面圖，其中另外說(shuō)明了磁場(chǎng)線的走向。
中央磁場(chǎng)線環(huán)的上半部分是有用磁場(chǎng)19，因此磁場(chǎng)線將延伸穿過(guò)傳感器的測(cè)量部 分，且其方向?qū)⒂蓚鞲衅鱽?lái)測(cè)量。
中央磁場(chǎng)線環(huán)13的下半部分以及兩個(gè)外部磁場(chǎng)線環(huán)14形成磁體單元內(nèi)部的散射 磁場(chǎng)，其不用于供角度傳感器元件12處理，而是相反可能(例如)以不合意的方式影響其 它磁體單元的鄰近角度傳感器元件，且可能使其測(cè)量結(jié)果失真。
此外，圖Ic中未說(shuō)明來(lái)自附近的其它磁場(chǎng)線來(lái)源的外部散射磁場(chǎng)，其中磁場(chǎng)線來(lái) 源也可能以不合意的方式影響角度傳感器元件12。
為了將此影響減到最小，因此一方面為了將外部散射磁場(chǎng)阻擋在外，但確切地說(shuō) 還是為了傳導(dǎo)內(nèi)部散射磁場(chǎng)，且為了使有用磁場(chǎng)以盡可能好的方式與傳感器單元對(duì)準(zhǔn)，所 以使用有源或無(wú)源的磁通量導(dǎo)體元件。
在圖Ia中，齒輪la、lb本身是通常由鐵磁材料構(gòu)成的此類無(wú)源磁通量導(dǎo)體元件， 其中磁通量導(dǎo)體元件的導(dǎo)磁率μ應(yīng)在合適的范圍內(nèi)，大多是在500與1，000之間。
由于磁通量導(dǎo)體元件必須與相應(yīng)的磁體單元fe、5b同步地共同旋轉(zhuǎn)，以便防止磁 通量導(dǎo)體元件中存在剩磁，所以優(yōu)選使一個(gè)或多個(gè)特定磁通量導(dǎo)體元件與每一磁體單元 如、恥相關(guān)聯(lián)；在此情況下與一體式罐狀齒輪Ia相關(guān)聯(lián)，其以徑向環(huán)形方式包封磁體單元 fe、5b，且另外作為磁通量導(dǎo)體罐8在遠(yuǎn)離角度傳感器元件12的背面上完全將其覆蓋。
在此情況下，穿過(guò)齒輪1的基底的軸桿2或軸桿延伸部分3也由相同的鐵磁材料 形成，否則軸桿2或軸桿延伸部分3不能穿過(guò)磁通量導(dǎo)體元件。
圖Ic說(shuō)明內(nèi)部散射磁場(chǎng)如何在其穿過(guò)磁通量導(dǎo)體罐8的空間(特別是徑向空間) 延伸部分中急劇地聚集并減到最少，因此可用磁場(chǎng)19類似地通過(guò)定向?yàn)槌嵌葌鞲衅髟?件12的中央磁場(chǎng)線環(huán)的一半而加強(qiáng)。兩個(gè)外部磁場(chǎng)線環(huán)14都不在散射磁場(chǎng)中。
因此，在圖Ic中，另一磁通量導(dǎo)體元件另外作為磁通量導(dǎo)體板7'設(shè)置在角度傳感器元件的側(cè)面，直接位于角度傳感器元件12處，磁通量導(dǎo)體板7‘還在此位置中、因此在 角度傳感器元件12的測(cè)量部分中引導(dǎo)和集中磁場(chǎng)線，且因此改進(jìn)測(cè)量結(jié)果。
在圖3到圖7中，不再說(shuō)明外殼上部組件22b以及屏蔽罐21，此外，在圖8中也不 說(shuō)明角度傳感器元件。
圖3的解決方案與圖1的解決方案的區(qū)別在于外殼基底組件2 中的軸桿延伸部 分11的支撐件的類型，對(duì)此還在圖4中，將鐵流體液M選作直軸承的潤(rùn)滑劑。
鐵流體液中包含低摩擦力的金屬粒子，特別是用顯微鏡才能看見(jiàn)的小圓金屬粒 子。
根據(jù)圖3a，將小齒輪軸桿11配置成支撐磁體23，其極方向橫穿其旋轉(zhuǎn)軸10'，且 因此與圖Ia相反，不完全延伸穿過(guò)配置成齒輪Ia的磁通量導(dǎo)體罐8的基底，且軸桿延伸部 分11不到達(dá)磁體單元恥。
此支撐磁體23的磁場(chǎng)線具有這樣的效應(yīng)含鐵流體M中所包含的金屬粒子在支 撐磁體23的表面累積，并像小輥元件一樣在軸桿延伸部分11與外殼之間作用，其中所述累 積將特別集中在支撐磁體23的可自如接近的外部邊緣處。
在支撐磁體23在其中旋轉(zhuǎn)的盲孔的基底處，優(yōu)選固定由金屬制成且配置成半球 形的軸向支撐組件26，其一方面用作支撐磁體23的軸向支撐件，另一方面還使支撐磁體23 保持在鏜孔中，且因此防止齒輪1從外殼組件22上卸下，齒輪1是固定到支撐磁體23的表 面的。
為此，將保持滾珠沈(例如)按壓到外殼的基底組件22a中，其中外殼基底組件 2 像外殼頂部組件22b —樣，可由塑料或鋁制成。
與此相反，實(shí)施圖如中的含鐵流體支撐件，使得支撐磁體23固定在下部外殼組件 22a中，并在磁體單元恥的方向上從下部外殼組件2 突出，使得背面具有相應(yīng)凹進(jìn)的齒輪 1以可旋轉(zhuǎn)的方式支撐在被固定的支撐磁體23的此突出組件上，而其之間的含鐵流體又用 作潤(rùn)滑劑。
圖5到圖7說(shuō)明傳動(dòng)配置的其它解決方案，還部分地說(shuō)明圖1上的傳感器組合件 的其它解決方案。
在圖fe中，齒輪Ib只包含單個(gè)齒，因此其被配置成單齒齒輪31，而齒輪Ia包含多 個(gè)齒以及與之嚙合的凹進(jìn)。
在齒輪Ib的一完整回轉(zhuǎn)之后，齒輪Ia只進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)其一個(gè)齒的距離，使得其中提 供較大的傳動(dòng)比。
雖然角度傳感器元件12和磁體單元fejb在圖1中分別設(shè)置在共用平面內(nèi)，但其 圍繞單獨(dú)的平行偏移旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。圖6a說(shuō)明一種解決方案，其中所有可旋轉(zhuǎn)的元件均圍繞 一共用旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，因?yàn)閮蓚€(gè)角度傳感器元件12設(shè)置在電路板25的正面和背面上，且因此 不會(huì)在電路板25的平面內(nèi)彼此偏移，且磁體單元fejb從電路板25的平面軸向偏移，并設(shè) 置在同一旋轉(zhuǎn)軸10上，且關(guān)于彼此而相對(duì)定向。
齒輪la、lb以此方式同軸設(shè)置，但彼此軸向偏移，通過(guò)設(shè)置成與其鄰近的間隔物 齒輪四’以可旋轉(zhuǎn)的方式彼此耦合，其中磁體單元5ajb的齒輪la、Ib的齒數(shù)略有差別，確 切地說(shuō)只相差單個(gè)齒。
而在此情況下，兩個(gè)軸桿中僅有一者或其齒輪是從外部驅(qū)動(dòng)的，因此下部齒輪Ia被直接驅(qū)動(dòng)。
圖7說(shuō)明一種配置，其中磁體單元如、513圍繞旋轉(zhuǎn)軸10、10'旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)軸10、 10'在平行方向上彼此偏移。但磁體單元fe、5b的面設(shè)置在齒輪la、lb上，其中所述面定 向在不同方向上，且齒輪la、lb在共用平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)。因此，角度傳感器元件12于是設(shè)置在 兩個(gè)電路板25a、2^上，所述電路板關(guān)于其平面而偏移，確切地說(shuō)所述電路板是分離的電 路板。
因此，圖8以俯視圖說(shuō)明一種解決方案，因此其視圖與圖Ib類似，其中具有磁體單 元恥的齒輪Ib設(shè)置在圓的中央，確切地說(shuō)設(shè)置在旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的外殼22的中央，且代表從外 部驅(qū)動(dòng)的齒輪。
四個(gè)齒輪la、lC、ld、le圍繞中央設(shè)置，其中所述齒輪分別僅與中央齒輪Ib嚙合， 且還分別支撐磁體單元fe、5c、5d、5e。分別通過(guò)單獨(dú)的相關(guān)聯(lián)的角度傳感器元件來(lái)檢測(cè)所 述齒輪相對(duì)于磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)位置。
處理單元處理總共五個(gè)角度傳感器元件的信號(hào)。由于相關(guān)聯(lián)的齒輪分別包含在數(shù) 目上彼此略微不同且與中央齒輪略微不同的齒，其中齒數(shù)優(yōu)選只相差一個(gè)齒，所以這產(chǎn)生 了五個(gè)周期性重復(fù)的信號(hào)曲線，其信號(hào)長(zhǎng)度分別不同，使得只有在中央齒輪Ib轉(zhuǎn)了許多圈 之后，才會(huì)出現(xiàn)與開(kāi)始時(shí)完全相同的傳動(dòng)條件，因此所有磁體單元才會(huì)分別處于與開(kāi)始時(shí) 的位置相同的旋轉(zhuǎn)位置。這有助于檢測(cè)非常高數(shù)目的總旋轉(zhuǎn)。
與此相反，圖8b說(shuō)明外殼22，其被配置為經(jīng)開(kāi)槽的孔，因此具有兩個(gè)半圓形末端， 其根據(jù)圖1緊密地包封僅兩個(gè)齒輪la、lb，因此所述外殼確切地說(shuō)并不關(guān)于齒輪的被驅(qū)動(dòng) 的軸桿而旋轉(zhuǎn)對(duì)稱。
圖9a說(shuō)明具有磁體單元fe等的特定齒輪Ia等，所述磁體單元(例如5a)的配置 分別與圖1中的磁體單元完全相同，包含兩個(gè)特定的磁體如、4b，但其周圍配置不同。
因此，根據(jù)圖9的磁通量導(dǎo)體元件被配置成磁通量導(dǎo)體罐8，但其與圖1相反，齒不 是直接在其外側(cè)上的，而是照常提供于單獨(dú)的齒輪Ia上作為圓周齒，齒輪Ia以防扭矩的方 式與驅(qū)動(dòng)軸桿2或軸桿延伸部分11連接，且無(wú)須由鐵磁材料制成。在齒輪Ia的正面上，磁 通量導(dǎo)體罐8設(shè)置在中央，其凹進(jìn)的方向遠(yuǎn)離齒輪la，其中磁體組合件如設(shè)置在凹進(jìn)中。
雖然磁通量導(dǎo)體罐8在圖9a中一體式配置，但其根據(jù)圖9b由徑向圓周磁通量導(dǎo) 體環(huán)9和形成罐的基底的單獨(dú)的磁通量導(dǎo)體板7組成，所述導(dǎo)體環(huán)和導(dǎo)體板緊密地彼此鄰 近。
在圖9c中，磁通量導(dǎo)體罐8又一體式配置，但插入到齒輪Ia的配合面?zhèn)鹊陌歼M(jìn) 中，而不是放置在齒輪Ia的平坦面上。
圖9d說(shuō)明一種變體，其與前述變體相比是簡(jiǎn)化的，其中只有一個(gè)磁通量導(dǎo)體板7 軸向設(shè)置在磁體如、4b與齒輪Ia中的凹進(jìn)的基底之間。然而，磁體^、4b的徑向外部上沒(méi) 有將其包圍的磁通量導(dǎo)體元件。
圖IOa和圖IOb說(shuō)明一種解決方案，其中磁體單元fe原則上與圖9a或圖9b類似 地設(shè)置在齒輪(例如la)的可開(kāi)放接近的面上，磁體組合件(例如5a)只由單個(gè)磁體4組 成，磁體4的磁極方向是橫向定向的，因此垂直于磁體單元如的旋轉(zhuǎn)軸10，且在俯視圖中， 磁體4進(jìn)一步包含圓形外部輪廓。
僅提供一個(gè)磁通量導(dǎo)體環(huán)9作為磁通量導(dǎo)體元件，其徑向包圍圓形磁體4，其中磁通量導(dǎo)體環(huán)9與磁體4 一樣擱置在齒輪Ia的可接近面上。
磁體單元fe的極軸的這種類型的位置通常產(chǎn)生比根據(jù)圖1的具有兩個(gè)磁體的組 合件弱的有用磁場(chǎng)。
圖IOc到圖IOe說(shuō)明磁體單元fe內(nèi)的額外磁體組合件。
因此，對(duì)于根據(jù)圖IOc的解決方案，除了圖1中的每磁體單元兩個(gè)磁體^、4b之 外，還在兩個(gè)磁體之間的間隙中提供第三磁體如，其中第三磁體的極軸設(shè)置成橫向于旋轉(zhuǎn) 軸10，且第三磁體確切地說(shuō)在其磁場(chǎng)線退出表面與兩個(gè)磁體^、4b接觸。因此，磁體如和 4c以及如和4b的相同磁極設(shè)置為彼此鄰近。
圖IOc以及圖IOd和圖IOe是意在使無(wú)用散射磁場(chǎng)減到最少且放大有用磁場(chǎng)的磁 體組合件，使得磁體組合件本身用作有源磁通量導(dǎo)體元件。
此背景下的一種已知的磁體布置是根據(jù)圖IOe的所謂的海爾貝克(Halbach)布 置，其涉及一種由具有不同的磁極方向的離散磁體如等組合的圓環(huán)或多邊形環(huán)，其中所述 多邊形環(huán)與旋轉(zhuǎn)軸10同軸設(shè)置。這種特定的已知磁極定向布置有助于提供非常優(yōu)良的有 用磁場(chǎng)；但所述環(huán)形磁體制造起來(lái)非常復(fù)雜，因?yàn)檎純?yōu)勢(shì)的力會(huì)將離散磁體如等推開(kāi)。
圖IOd說(shuō)明一種桿狀磁體的較簡(jiǎn)單的配置，所述磁體又由具有不同的已定義的極 軸定向的離散磁體如等組合，所述離散磁體如于是設(shè)置成縱向延伸部分橫向于旋轉(zhuǎn)軸10， 且關(guān)于旋轉(zhuǎn)軸10對(duì)稱。
此外，圖11單獨(dú)地說(shuō)明磁通量退出表面20朝角度傳感器元件定向的配置，其中 所述表面被說(shuō)明為磁通量退出表面20，其以一傾斜角度朝磁體單元fe的中央傾斜，因此朝 旋轉(zhuǎn)軸10或10'傾斜，這使得退出的磁場(chǎng)線更朝角度傳感器元件的中央定向，且因此根據(jù) 圖Ic原本將經(jīng)過(guò)角度傳感器元件12的一些磁場(chǎng)線仍然在測(cè)量部分中穿過(guò)角度傳感器元件 12。
將進(jìn)一步闡明角度傳感器所涉及的尺寸范圍。
整個(gè)角度傳感器，包含外殼22a、22b，將具有最大36mm的直徑和最大50mm的軸向 延伸，這兩個(gè)尺寸最好小于20mm，這意味著(例如)齒輪la、lb的直徑在5mm的范圍內(nèi)，且 其軸向延伸甚至可低于5mm。
因此，旋轉(zhuǎn)軸的距離只是略大于5mm，且因此兩個(gè)角度傳感器元件12之間的間隙 甚至更小，因此不難發(fā)現(xiàn)無(wú)需測(cè)量磁通量傳導(dǎo)，通過(guò)其它非相關(guān)聯(lián)的磁體單元來(lái)替代地影 響角度傳感器元件12有多容易。
參考標(biāo)號(hào)和名稱
la，b 齒輪
2驅(qū)動(dòng)軸桿
3 軸承
4，4a，4b 磁體
5a，5b磁體單元
6包封/膠合連接
7,7'磁通量導(dǎo)體板
8磁通量導(dǎo)體罐
9磁通量導(dǎo)體環(huán)
10，10'旋轉(zhuǎn)軸
11軸桿延伸部分
12角度傳感器元件
13中央磁場(chǎng)線環(huán)
14外部磁場(chǎng)線環(huán)
15
16
17
18
19有用磁通量/有用磁場(chǎng)
20磁通量退出表面
21屏蔽罐
22 外殼
2 下部外殼組件
2 上部外殼組件
23支撐磁體
對(duì)含鐵流體
25電路板
沈保持滾珠
27中間軸桿
觀外部齒
29，29'間隔物齒輪
30電子處理器件
31單齒齒輪
權(quán)利要求
1.一種作為用于檢測(cè)一個(gè)以上回轉(zhuǎn)的位置編碼器的磁體(4a等)的布置，其包括 至少兩個(gè)以可旋轉(zhuǎn)的方式支撐的磁體單元(5a，恥)，其相對(duì)于其可旋轉(zhuǎn)性而操作性地連接，其中所述磁體單元中的一者經(jīng)驅(qū)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，且所述磁體單元以不同的旋轉(zhuǎn)速度但相 對(duì)于彼此以固定的速度比旋轉(zhuǎn)；角度傳感器元件(12)，其與每一磁體單元( ，5b)相關(guān)聯(lián)，所述角度傳感器元件(12) 檢測(cè)所述磁體單元(5a，恥)的磁場(chǎng)，其中至少一個(gè)磁體單元(5a，恥)，確切地說(shuō)每一磁體單元( ，5b)包含共同旋轉(zhuǎn)的磁通量 導(dǎo)體元件；且每一磁體單元( ，5b)支撐至少一個(gè)磁體( 等)。
2.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的布置，其中所述至少一個(gè)磁體(如，4b)優(yōu)選相對(duì)于所述磁體單元(5a，恥)的相應(yīng)旋轉(zhuǎn)軸(10， 10')偏心設(shè)置，且/或所述角度傳感器元件(1 具有相同的分辨力和相同的測(cè)量精度，且確切地說(shuō)以相同 方式配置或完全相同。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個(gè)權(quán)利要求所述的布置，其中對(duì)磁場(chǎng)敏感的所述角度傳感 器元件(1 是測(cè)量磁體向量的元件，確切地說(shuō)XMR元件，確切地說(shuō)AMR元件，或霍爾陣列，確切地說(shuō)由四個(gè)或四個(gè)以上特定霍爾元件組成，或垂直霍爾元件。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個(gè)權(quán)利要求所述的布置，其中所述布置包含電子處理器件(30)，其經(jīng)配置以根據(jù)所述兩個(gè)角度傳感器元件(12)的 信號(hào)，來(lái)檢測(cè)確切地說(shuō)由從外部直接驅(qū)動(dòng)的所述磁體單元(5ajb)的完整回轉(zhuǎn)的數(shù)目，且 確切地說(shuō)所述電子處理器件(30)設(shè)置在所述傳感器的所述外殼0 中，確切地說(shuō)設(shè)置在配置 成芯片的所述角度傳感器元件(1 中的一者上。 (旋轉(zhuǎn)連接)
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個(gè)權(quán)利要求所述的布置，其中所述磁體單元(5a，恥)的旋 轉(zhuǎn)連接是操作性機(jī)械連接，確切地說(shuō)是通過(guò)齒，確切地說(shuō)是通過(guò)外部齒08)；或者無(wú)接觸 的操作性連接，確切地說(shuō)是通過(guò)磁性耦合，所述磁體單元(5ajb)以可旋轉(zhuǎn)的方式連接到 所述磁性耦合。(傳動(dòng)比)
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個(gè)權(quán)利要求所述的布置，其中外部長(zhǎng)度，確切地說(shuō)所述磁體單元的所述外部齒08)在其齒數(shù)方面的差別盡可能小， 確切地說(shuō)只相差一個(gè)齒，因此形成差速傳動(dòng)；或所述兩個(gè)磁體單元(5a，恥)以盡可能大的傳動(dòng)比操作性地連接，且確切地說(shuō)對(duì)于所述 磁體單元( ，5b)處的外部齒(18)，所述一個(gè)磁體單元配置成單齒齒輪，且只有速度較低 的磁體單元( ，5b)處的角度傳感器元件是高分辨力的角度傳感器元件(12)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個(gè)權(quán)利要求所述的布置，其中所述磁通量導(dǎo)體元件和所述齒一體式配置，且所述磁體單元( ，5b)確切地說(shuō)設(shè)置在 所述罐狀磁通量導(dǎo)體元件的內(nèi)部中，或所述磁通量導(dǎo)體元件是基于塑料的組件，其中嵌入有確切地說(shuō)包封有磁性粒子，或所述磁通量導(dǎo)體元件和所述齒08)是單獨(dú)的組件，且所述磁通量導(dǎo)體元件確切地說(shuō) 由鐵磁鋼制成，且所述齒08)確切地說(shuō)由塑料材料制成。(無(wú)源磁通量導(dǎo)體元件)
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個(gè)權(quán)利要求所述的布置，其中當(dāng)所述齒與所述磁通量導(dǎo)體元件一體式配置時(shí)，所述磁通量導(dǎo)體元件由具有合適剩磁 μ，確切地說(shuō)具有500到1000的μ，確切地說(shuō)具有100到800的μ的材料制成，或?qū)τ趯⑺龃磐繉?dǎo)體元件作為單獨(dú)組件的配置，確切地說(shuō)沒(méi)有齒的配置，所述磁通 量導(dǎo)體元件由具有合適的剩磁μ，確切地說(shuō)超過(guò)1000的μ，確切地說(shuō)超過(guò)5000的μ的材 料制成。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個(gè)權(quán)利要求所述的布置，其中所述磁通量導(dǎo)體元件徑向包圍所述磁體單元(5a，恥)，確切地說(shuō)相隔一定距離作為輪 緣，確切地說(shuō)以環(huán)形方式作為圓形或多邊形磁通量導(dǎo)體環(huán)(9)包圍所述磁體單元(5ajb)， 且/或所述磁通量導(dǎo)體元件在背離所述角度傳感器元件(12)的背面上作為基底確切地說(shuō)作 為磁通量導(dǎo)體板(7)覆蓋所述磁體單元(5a，恥)，且確切地說(shuō)配置成磁通量導(dǎo)體罐(8)。(有源磁通量導(dǎo)體元件)
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個(gè)權(quán)利要求所述的布置，其中所述磁體單元(5a，恥)的 所述至少一個(gè)磁體(4)具有特定組成、布置或配置的所述磁通量導(dǎo)體元件由離散元件組 成，其組成方式使得其散射磁場(chǎng)，確切地說(shuō)其徑向向外的散射磁場(chǎng)減到最少，但其有用磁場(chǎng) 彼此補(bǔ)充并放大。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個(gè)權(quán)利要求所述的布置，其中所述角度傳感器包含磁通 量集中器，其以受控的方式將磁場(chǎng)線向所述角度傳感器元件引導(dǎo)，且所述磁通量集中器確 切地說(shuō)配置成所述磁體單元( ，5b)的所述磁體(4)的表面朝所述角度傳感器元件定向的 相應(yīng)配置，且確切地說(shuō)所述兩個(gè)磁體( ，4b)偏心設(shè)置，且其極軸平行于所述旋轉(zhuǎn)軸(10， 10')，且所述兩個(gè)磁體( ，4b)包含磁通量退出表面(20)，所述表面在面朝所述角度傳感 器元件(1 的側(cè)面上朝所述旋轉(zhuǎn)軸(10)傾斜。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個(gè)權(quán)利要求所述的布置，其中所述磁體單元( ，5b)除了具有在所述旋轉(zhuǎn)軸(10，10')的方向上的磁極方向的所述 兩個(gè)偏心磁體Ga，4b)以外，還在其間包含磁體(4c)，其磁極導(dǎo)向橫向于所述旋轉(zhuǎn)軸(10， 10')，所述磁極從所述前兩個(gè)磁體( ，4b)中的一者向所述四個(gè)磁體中的另一者( ，4b) 定向，且/或所述磁體單元(5ajb)的所述磁體布置是海爾貝克布置，確切地說(shuō)是環(huán)形桿狀海爾貝 克布置。(外殼形狀)
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個(gè)權(quán)利要求所述的布置，其收納在外殼中，其中當(dāng)在所述 旋轉(zhuǎn)軸(10，10')的方向上觀看時(shí)，所述外殼0 相對(duì)于輸入軸桿旋轉(zhuǎn)對(duì)稱設(shè)置，或所述外殼具有圓弓形、三角形或經(jīng)開(kāi)槽的孔形的外部輪廓，且所述輸入軸桿確切地說(shuō)突出到所述外殼02)的末端部分中。 (多級(jí)傳動(dòng))
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個(gè)權(quán)利要求所述的布置，其中所述角度傳感器包括兩個(gè)以上磁體單元( )，其分別具有不同速度比，確切地說(shuō)參照 直接驅(qū)動(dòng)的磁體單元(5a，5c, 5d，5e)，且確切地說(shuō)所有磁體單元均設(shè)置在共用平面內(nèi)，且確 切地說(shuō)設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)對(duì)稱外殼0 中，且確切地說(shuō)圍繞中央從動(dòng)磁體單元( ，5b)，以均勻的分布布置著至少四個(gè)磁體單元，其每一者分 別包括外部齒( )，且其齒數(shù)與相應(yīng)的其它磁體單元(5a，5C，5dje)的齒數(shù)的差別盡可能(中間齒輪)
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個(gè)權(quán)利要求所述的布置，其中中間間隔物元件確切地說(shuō) 中央齒輪設(shè)置在所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁體單元( ，5b)之間，其中所述中間元件確切地說(shuō)是所 述從動(dòng)齒輪(Ic)，且所述兩個(gè)磁體單元( ，5b)相對(duì)于所述中央齒輪彼此相對(duì)設(shè)置。(角度傳感器元件的布置)
16.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個(gè)權(quán)利要求所述的布置，其中所述兩個(gè)角度傳感器元件(1 設(shè)置成在所述電路板0 的平面內(nèi)沒(méi)有偏移，且彼此 相對(duì)設(shè)置，且所述兩個(gè)磁體單元(5a，恥)圍繞共用旋轉(zhuǎn)軸(10，10')旋轉(zhuǎn)，或所述兩個(gè)磁體單元圍繞彼此平行設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸(10，10')旋轉(zhuǎn)，且所述磁體單元(5a， 5b)設(shè)置在齒輪(la，lb)的面上，以相對(duì)方向定向，或所述角度傳感器元件(1 設(shè)置在同一電路板0 的兩側(cè)，定向成遠(yuǎn)離彼此，且所述磁 體單元( ，5b)相對(duì)于所述電路板0 彼此相對(duì)設(shè)置，所述磁體單元的定向彼此相反。(支撐件)
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個(gè)權(quán)利要求所述的布置，其中至少非從動(dòng)的磁體單元 (5a, 5b)通過(guò)含鐵流體支撐在外殼0 中的直軸承中，其中以含鐵流體方式支撐的所述磁體單元(5a，恥)的所述軸桿延伸部分(11)是具有確切 地說(shuō)橫向于所述旋轉(zhuǎn)軸(10，10')的磁極定向的磁體G)，其中所述磁體確切地說(shuō)與所述 磁體布置的所述磁體直接接觸，且確切地說(shuō)所述磁性軸桿延伸部分(11)的外殼后側(cè)端部與保持滾珠06)接觸，所述保持滾珠被 按壓到所述外殼0 的支撐鏜孔中，所述外殼確切地說(shuō)由塑料材料制成，或所述磁體單元(5a，恥)以含鐵流體方式支撐以可相對(duì)于軸延伸部分而旋轉(zhuǎn)，所述軸延 伸部分以防扭矩的方式設(shè)置在外殼0 中，且配置成磁體G)。(磁極導(dǎo)向)
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中的一個(gè)權(quán)利要求所述的布置，其中所述磁體單元(5a，恥)的所述兩個(gè)磁體( ，4b)偏心設(shè)置，且相對(duì)于所述角度傳感器 元件(1 對(duì)稱設(shè)置，其具有平行的相對(duì)磁極定向，所述磁極定向設(shè)置成平行于所述磁體單 元( ，5b)的所述旋轉(zhuǎn)軸(10)，且所述角度傳感器元件(1 設(shè)置成從所述磁體( ，4b)軸 向偏移，或所述磁體( ，4b)偏心設(shè)置，且相對(duì)于所述角度傳感器元件(1 對(duì)稱，其中所述磁體 具有完全相同的磁極定向，所述磁極定向橫向于所述磁體單元(5ajb)的所述旋轉(zhuǎn)軸(10，10')而定向，且所述角度傳感器元件(1 設(shè)置在所述磁體( ，4b)之間。
全文摘要
編碼器磁體的旋轉(zhuǎn)位置可由相應(yīng)的傳感器元件在大于360°的范圍上掃描，其中磁體設(shè)置在合適變速器確切地說(shuō)差速變速器的不同級(jí)上，且所述磁體由單獨(dú)的傳感器元件掃描，所述傳感器元件的信號(hào)一起計(jì)算，并產(chǎn)生總轉(zhuǎn)數(shù)。確切地說(shuō)，當(dāng)這種類型的組合件建構(gòu)得非常小時(shí)，必須通過(guò)磁通量導(dǎo)體元件來(lái)避免對(duì)傳感器元件的不合意的磁性干擾，因?yàn)樗龈蓴_會(huì)使測(cè)量結(jié)果失真。因此，在有源磁通量導(dǎo)體元件與無(wú)源磁通量導(dǎo)體元件之間進(jìn)行區(qū)分。
文檔編號(hào)G01B7/30GK102032862SQ201010255650
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月6日
發(fā)明者克勞斯·曼弗雷德·施泰尼希, 彼得·沃思 申請(qǐng)人:Asm自動(dòng)化傳感器測(cè)量技術(shù)有限公司