[发明专利]用于表征轴的扭转、旋转和/或定位的装置、组件和方法

说明书

本发明涉及一种用于表征轴的扭转、旋转和/或定位的装置、组件和方法，其中，由布置在至少两个磁场探测器之间的磁场发生器借助周期性的励磁信号产生周期性磁场，该周期性磁场由轴修改并且在每个磁场探测器处引发输出信号，其中，检测励磁信号与第一输出信号之间的幅度形式或相位形式的差作为第一测量参量，并且检测励磁信号与第二输出信号之间的幅度形式或相位形式的差作为第二测量参量，构建第一测量参量与第二测量参量的总和和/或差，并且基于此来表征轴的扭转、旋转和/或定位。

技术领域

本发明涉及一种用于表征轴的扭转状态和/或旋转状态和/或定位的装置、组件和方法。

背景技术

在许多领域中，关于旋转轴的扭转、旋转和位置参数的认识是重要的，例如转速、施加的转矩或轴的位置或取向的认识。在许多领域中，例如在重型机械、交通运输业、真空设备、离心技术和汽车领域中，无接触地确定这些参数是有利的。对于无接触地感应地确定位置、转速或转矩，已知多种不同的原理。作为示例，在EP 2 549 255 B1中描述一种用于无接触地确定轴中的有效转矩的传感器组件；此外，从在EP 2 549 255 B1中提到的现有技术中已知另外的无接触的测量原理。但是，用于无接触地表征轴的传统原理经常需要复杂的结构，仅适用于小的应用范围(例如由于设计要求或由于仅限于唯一一个可检测的运行参数)，和/或提供非常不准确的测量结果。

发明内容

通过本发明应提供一种用于无接触地表征轴的扭转状态、旋转状态和/或定位的不复杂的通用装置，借助该装置可以高精度地检测轴的运行参数。

根据本发明的第一方面，提供一种用于表征(例如检测或测量)(例如可旋转的)轴的扭转和/或旋转和/或定位的装置，其中，该装置在下文中也称为测量装置。

所述轴可以是空心轴或实心轴。轴具有铁磁性材料，即轴至少部分地(即部分地或完全地)由铁磁性材料组成。例如可以设置为，轴在其外圆周上具有带铁磁性材料的涂层(即涂层部分地或完全地由铁磁性材料组成)，其中，轴的其余部分由非铁磁性材料制成。此外，铁磁性材料优选是导电的。

该测量装置具有用于产生磁场的磁场发生器。该磁场发生器是如下装置：在由该装置施加电信号时，即在施加电流或电压时，根据该信号产生磁场(该信号在下文中也称为励磁信号(激励信号)或输入信号)。可以设置为，测量装置恰好具有一个唯一的磁场发生器。该磁场发生器例如可以是线圈(在下文中也称为励磁线圈或磁场发生器线圈)。当测量装置的磁场发生器构造为励磁线圈时，该励磁线圈如此构造，使得该励磁线圈具有直线的线圈轴线(也称为励磁线圈轴线)。

此外，测量装置具有用于检测磁场的至少一个第一磁场探测器和第二磁场探测器。第一磁场探测器优选地构造为与第二磁场探测器相同。还可以设置为，除第一磁场探测器和第二磁场探测器以外，测量装置还具有第三磁场探测器和第四磁场探测器。第三磁场探测器优选地构造为与第四磁场探测器相同。测量装置优选地具有偶数的磁场探测器。测量装置的所有磁场探测器优选地构造为相同的。磁场探测器是如下装置，在施加外部的磁场时，由所述装置根据外部的磁场产生电信号，即电流或电压(这些信号在下文中也称为输出信号或接收信号)。测量装置的磁场探测器例如可以构造为霍尔探测器。

作为另一示例，测量装置的每个磁场探测器例如可以是线圈(以下也称为接收线圈或磁场探测器线圈)。因此，第一磁场探测器可以是第一接收线圈和/或第二磁场探测器可以是第二接收线圈。当测量装置构造有第三磁场探测器和第四磁场探测器时，第三磁场探测器可以是第三接收线圈和/或第四磁场探测器可以是第四接收线圈。当测量装置的磁场探测器构造为接收线圈时，该接收线圈如此构造和布置，使得每个接收线圈具有直线的线圈轴线(也称为接收线圈轴线)，其中所有的接收线圈轴线彼此间隔开间距地相互平行地延伸。