[发明专利]转角传感器

说明书

转角传感器(10)包括具有至少两个线圈(20)的定子元件(12)、相对于定子元件(12)能转动支承的转子元件(14)，实施所述定子元件用于与转角有关地不同程度地与所述至少两个线圈(20)中的每一个感应耦合，并且包括分析处理单元(22)，用于确定所述转子元件(14)和所述定子元件(12)之间的转角。所述至少两个线圈(20)在星形接点(30)中连接在一起，其中，实施所述分析处理元件(22)用于给所述至少两个线圈(20)中的每一个供给多相交流电压的单个交流电压，并且其中，实施所述分析处理元件(22)用于求得所述星形接点(30)的电势的量值和/或相位，并且由此确定所述转角。

技术领域

本发明涉及一种转角传感器，借助该转角传感器能够例如确定轴和另一构件之间的转角。

背景技术

为了测量转角，已知例如转角传感器，在这些转角传感器中，磁铁借助相应的磁场传感器被转动。磁场向量的测量能推断出转角。这种传感器也对外部磁场做出反应，这些外部磁场例如通过电流由相邻布置的电线引起并且可能对干扰非常敏感。

另一类转角传感器利用涡流效应。在此，例如金属目标件借助传感器线圈运动，用交流电压供给该传感器线圈并且在目标件中感应出涡流。这导致传感器线圈的电感减小并且通过频率改变推断出转角。例如线圈是振荡电路的构件，该振荡电路的共振频率在电感改变时被偏移。但是，这类转角传感器能够具有相对于安装公差(首先是目标件的倾斜)的高横向灵敏度。也能够通过外部的电磁场干扰产生的频率(注频锁相:injectionlocking)，因为这通常以几十兆赫兹的频率范围工作。

另外，文献US 7 191 759 B2，US 7 276 897 B2，EP 0 909 955 B1，US 6 236 199B1和EP 0 182 085 B1公开了基于耦合线圈的转角传感器。在这些文献中，在唯一的励磁线圈中建立电磁交变场，该电磁交变场耦合到多个接收线圈中并且在那里分别感应出电压。能转动支承的导电的目标件被用于测量转角，该目标件与其角度位置有关地影响励磁线圈和接收线圈之间的感应耦合。

发明内容

本发明的实施方式能够以有利的方式实现，确定轴和另一构件之间的转角，使得外部干扰和/或构件公差仅对测量具有小的影响。

本发明涉及一种转角传感器，该转角传感器尤其能够应用在具有高电磁干扰场的环境中。例如，能够在发动机室中或在发动机室附近使用该转角传感器，例如用于确定节气门的位置、BLDC电动机(无刷直流电动机)的转子位置、油门踏板的位置或凸轮轴的位置。

根据本发明的实施方式，转角传感器包括具有至少两个线圈的定子元件、相对于定子元件能转动地支承的转子元件，实施该转子元件用于与转角有关地不同程度地与至少两个线圈的每一个感应耦合或者以一个感应元件不同程度地覆盖该至少两个线圈，并且包括分析处理单元用于确定转子元件和定子元件之间的转角。也能够承载分析处理单元(例如IC，即集成电路，或ASIC，专用集成电路)的定子元件能够例如布置在轴的、在其上固定有转子元件的端部的对面。转子元件能够承载目标件或感应元件，该目标件或感应元件随轴一起运动、覆盖线圈并且由此改变线圈的电感。

至少两个线圈在星形接点中被连在一起并且例如通过该星形接点与地线或零线连接。分析处理单元实施成用于给该至少两个线圈中的每一个供给多相交流电压的单个交流电压并且例如通过在该星形接点和地线之间的电流求得星形接点电势的量值和/或相位，并且由此确定转角(这能够例如借助通过测量、求得或检测在测量电阻上下降的电压的量值和/或相位来进行)。线圈中的每一个的接头与该星形接点连接，用交流电压的单个交流电压(相对地线)供给对应的另一接头。交流电压能够例如是兆赫兹数量级的频率，这能够避免注频锁相。在此，多相交流电压的单个交流电压的相位相对彼此偏移。

通过线圈的在转子元件转动时改变的电感总共产生从该星形接点到地线的不同的平衡电流，这些电流与转角有关，因为线圈的电感不再相同。