[发明专利]磁旋转编码器传感器系统的屏蔽系统

说明书

本发明公开了一种用在机器(16)的包含磁噪声场(14)的环境(12)中的磁旋转编码器传感器系统(22)的屏蔽系统(72)。旋转编码器传感器系统(22)包括磁传感器(24)、极轮(26)，并且优选地包括极轮载体(32)，其中极轮(26)在圆周方向(U)上包括磁极交替且用于产生有用场的多个永磁体(28)。极轮载体(32)被构造为以旋转固定的方式安装至轴向延伸的旋转机器轴(30)，借助于旋转编码器传感器系统(22)确定机器轴(30)的旋转速度和/或角度位置，当旋转编码器传感器系统(22)被组装时，磁传感器(24)直接与极轮(26)相对并且定位在极轮(26)的旋转平面(36)中，该磁传感器能够被与机器轴(30)相关的噪声场影响。屏蔽系统(72)包括：至少一个磁导偏转元件(74)，偏转元件优选地固定到机器，偏转元件(74)形成为和尺寸设计为使得：当噪声场(14)有效时，在安装状态下，建立基本上没有噪声场的测量容积(76)，磁传感器(24)和永磁体(28)中的用于产生可评估的有用场(38)的那些永磁体至少与测量容积(76)相邻。

技术领域

本发明涉及一种用于机器环境中的磁旋转编码器传感器系统的(磁作用)屏蔽系统，例如在具有磁制动器的电动马达的环境中，该磁制动器包括(强)磁噪声或产生噪声信号的杂散场，其中该旋转编码器传感器系统包括磁传感器、极轮，并且优选地包括极轮载体。

背景技术

诸如马达的电动机器在操作期间导致电磁噪声场，该电磁噪声场可以取决于电动机器尤其是磁制动器的性能等级对电子附件或设备的功能有显著的影响。在磁操作的旋转编码器传感器系统中将看到示例性电子附件。磁旋转编码器传感器系统通常包括磁传感器、环形极轮，并且优选地包括套筒状极轮载体，如将在下面更详细地解释。极轮或者以旋转固定的方式直接安装到机器轴上，或者经由极轮载体安装到机器轴上。磁传感器以几毫米的距离布置在那里。磁传感器(即传感器头)可以例如通过霍尔传感器、AMR传感器、GMR传感器或TMR传感器实现。通常，xMR传感器基于不同的效果。然而，xMR传感器有以下共同点：它们依赖外部磁场改变它们的电阻；它们通常通过简单的无源电阻(半)桥实现，该无源电阻(半)桥在接通电源电压后几乎立即(即无惯性地)提供可评估信号；并且它们可以通过相应的结构配置为高电阻。

即使在今天旋转编码器传感器系统的这种磁传感器没有在电动机器的直接环境中使用，因为极轮的磁有用场被噪声场重叠，这使得不可能根据信号合理地评估磁有用场。由极轮(该极轮用作材料测量)提供的有用场可以通过磁传感器扫描，但是因为该有用场被噪声场重叠而不能被评估。

用于电动机器的附加附件，例如弹簧力制动器，额外地或单独地防止磁旋转编码器传感器系统的使用。弹簧力制动器通过集成线圈而被电磁地致动并用于物体需要减速或保持不动的区域。制动力通过压力弹簧产生，因此在能量供应失败的情况下也可以获得由摩擦产生的制动扭矩。然而，在正常操作中制动器导致强磁噪声场，该强磁噪声场以无用的方式扭曲旋转编码器传感器系统的磁有用场。

由于非常紧凑和有限的安装空间，旋转编码器传感器系统通常可以仅仅被布置在弹簧力制动器附近，由于制动器和旋转编码器传感器系统之间的足够的距离，噪声场不能被削弱。因此，目前磁传感器不能与这种应用一起使用。迄今为止，基于不同功能原理的传感器与这种应用一起使用。大多数时候使用光学传感器。通常，这些光学传感器更加昂贵，并且如果尚未以封装的方式提供，那么易受污染影响，然而，封装又会增加价格。光学旋转编码器系统需要的安装空间明显大于磁旋转编码传感器系统其中之一的安装空间。

文献DE 10 2016 002 387 A1公开了一种磁屏蔽传感器装置。文献US 2014/0084757 A1公开了一种旋转电动机器。文献US 2014/0070649A1公开了一种包括安装结构的分解器。文献JP 2014-87122 A公开了一种旋转电动机器。

发明内容