[发明专利]具有四个保持装置的电磁角度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电磁角度传感器，特别是一种磁阻式旋转变压器(reluctance resolver)，所述变压器具有旋转地对称、至少部分铁磁性的定子，以及旋转地对称、至少部分铁磁性的转子，所述定子与所述转子彼此相对，形成有空气间隙。转子具有p个突出部(lobe)，该p个突出部布置为使得：当转子绕旋转轴线旋转时，空气间隙中的磁阻周期性地改变。定子具有定子磁轭和由凹槽彼此间隔开的4p个齿。在定子或转子上布置有磁场励磁器，其在空气间隙中产生预定磁通量分布。这由布置在定子齿上的磁通量接收器检测，并且所述磁通量接收器具有次级正弦绕组、和相对于次级正弦绕组偏移90电角度的次级余弦绕组。此外，定子具有在定子的周界方向上、以均匀方式分布的四个一致的保持装置或四个一致的磁不连续部。

背景技术

基于改变定子和转子之间的空气间隙中的磁通量强度的原理的角度传感器在许多领域(varieties)中是已知的。原理上，在这种情况下考虑用于产生和检测磁通量的各种原理。在同步系统(旋转变压器、同步器(synchro))中，使用初级和次级绕组形式的电磁线圈。旋转变压器形式的同步系统或同步器已知为精确并且鲁棒的角度传感器。在所谓的无源(passive)磁阻式旋转变压器中，初级绕组和次级绕组容置在定子中，同时转子在不借助任何绕组的情况下影响磁通量分布，也就是说，无源地、仅借助软磁性部件。由于转子的非均匀结构，例如，通过提供突出部，定子中的初级绕组和次级绕组之间的磁通量以不同的方式被影响，由此可以经由感应电压(induced voltage)而得到转子相对于定子的角度位置。

图2是五速旋转变压器200的示意性横截面图，如本领域已知的，其具有被安装至定子的五个装配突起240。在这种情况下，铁磁性转子202绕旋转轴线206旋转地支撑在定子204内。转子具有五个突出部208，它们在绕轴线旋转的过程中带来转子和定子的齿之间的可变空气间隙。在具有五个突出部的转子的情况下，当转子绕旋转轴线旋转一次时，磁阻在空气间隙中以360°/5＝72°的周期改变。因此，具有这样转子的旋转变压器被称为五速旋转变压器。

图2中示出的五速旋转便器200的定子具有总共20个齿210。从专利文献US 5,300,884中已知，布置在定子上的齿的数量通常是2np，n对于旋转变压器等于2、并且n对于同步器等于3，并且p是形成在转子上的突出部的数量。对于旋转变压器，设置在定子上的齿的数量相应地等于4p。此外，定子204具有五个装配突起240，其布置为在定子的周界方向上以均匀方式分布的状态。使用五个装配突起，五速旋转变压器被安装在电机上，例如，电动机上。

定子204的每个齿210承载初级绕组和次级绕组。次级绕组被构造为次级正弦绕组或次级余弦绕组。交变电流流动通过初级绕组，在相应的齿中产生变化的磁通量。这在次级绕组中感应出信号，所述信号的尺寸(幅度)取决于磁通量。发生在齿210上的磁通量在图2中借助箭头指示：箭头212指示当通过初级绕组的电流是正的时由初级绕组产生的磁通量的方向；箭头214指示在次级正弦绕组中感应正向电压的磁通量的方向；并且箭头216指示在次级余弦绕组中感应正向电压的磁通量的方向。全部初级绕组被串联布置、并且以这样的方式被缠绕或布线，即在两个相邻齿中由它们产生的磁通量指向相对的方向。此外，初级绕组以这样的方式布置在定子齿(210)上，即它们产生在齿中径向地延伸的磁通量。