[发明专利]基于磁体的转角测量系统

说明书

一种基于磁体的转角测量系统(100)，其用于检测传动轴(1)的转动，所述基于磁体的转角测量系统具有带轴向的第一轴端区域(13)的传动轴(1)、在第一轴端区域(13)上与传动轴(1)抗扭地连接的激励器单元(5)、静止的传感器单元(6)，所述传感器单元为了检测传动轴(1)的转动而与激励器单元(5)在功能上配合作用。为了实现转角测量系统相当紧凑的构造以及转角测量系统相对磁干扰的有效屏蔽，建议至少第一轴端区域(13)由不导磁的材料制成。

本发明涉及一种用于检测传动轴的转动的、基于磁体的转角测量系统，其具有带轴向的第一轴端区域的传动轴、在第一轴端区域上与传动轴抗扭地连接的激励器单元、静止的传感器单元，所述传感器单元为了检测传动轴的转动而与激励器单元在功能上配合作用。

这种转角测量系统用于测量轴的转动，并且通常也称为角度测量装置，转角传感器或旋转编码器。它们特别用于控制和监视机器和车辆。在此，非接触式转角测量系统、例如电或磁感应系统，起着特殊的作用，因为它们由于无磨损的传感技术而具有很长的使用寿命。在基于磁体的转角系统中、尤其在磁式多圈绝对值编码器中，借助测量单元感应式地检测轴的旋转，其中，所述测量单元尤其包括旋转的激励器单元、如永磁体，和具有至少一个传感器、例如霍尔和/或韦根传感器的静止的传感器单元。为此，测量单元大多布置在待监测的轴的轴向的第一轴端区域上或者说待监测的轴的自由端上。

然而，在基于磁体的转角测量系统直接布置或者说安装在传动轴上、尤其在电动机/发电机或磁式制动器的传动轴上时，经常出现轻微的测量误差。这种测量误差大多由从外部作用于转角测量系统上的干扰引起。这样的干扰例如是在电动机或电磁制动器的运行中传动轴被磁化而产生的磁场，并且该磁场通过通常由钢制成的轴传递，并且最终在转角测量系统上改变由激励器单元形成的旋转磁场，从而在传感器单元中引起测量误差。因此，为了改善测量精度需要避免转角测量系统中的这种干扰。

由专利文献DE 38 13 610 A1已知具有扫描装置的角度测量装置，其中，扫描装置相对于电的干扰因素被屏蔽。为此，扫描装置在壳体中电绝缘地固定并且与评估单元的接地电势连接。此外，壳体与驱动单元电接触，使得源自驱动单元的控制件的干扰信号不会对测量值产生负面影响。

然而，在此的缺点是磁感应干扰因素没有被屏蔽，并且因此尤其在基于磁体的角度测量系统中在传感器单元中仍然引起测量误差。此外，用于角度测量装置的屏蔽的装置构造得非常复杂并且包括大量的部件。

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于检测传动轴的转动的转角测量系统，其实现精确且无干扰的测量，具有紧凑的构造并且易于安装。

上述技术问题按照本发明通过具有权利要求1的特征的转角测量系统解决。

根据本发明，至少第一轴端区域由不导磁的或仅微弱导磁(gering-)的材料、例如黄铜或钛制成。传动轴可以至少部分地构成为实心轴并且在其轴向的延伸长度上可以具有不同的导磁性，例如传动轴可以在朝向测量单元的轴向的第一轴端区域中不导磁，在相对的、背离测量单元的第二轴端区域中能导磁地构成。通过在第一轴端区域中构造不导磁的或微弱导磁的材料，可以至少在布置有测量单元的自由端的区域中防止传动轴中感应的磁场的继续传导。尤其可以以此防止沿轴向通过传动轴的磁干扰的传递，并且由此可以使得测量单元被磁屏蔽。此外，传动轴中感应的磁场在相应于第一轴端区域的轴向长度的相对测量单元的确定的轴向的距离中就可以被集中在传动轴中并且导出。尤其地，可以借助屏蔽体实现径向向外导出在传动轴中产生的磁场。因此，传动轴可以在第一轴端区域中近似完全磁绝缘，使得该区域特别适于把测量单元联接在传动轴上。

基本上传动轴可以是一体构造的轴。在特别优选的设计方案中，传动轴构造为两件式或多件式，使得传动轴在其轴向的纵向扩展上由多个分开构造的轴件构成。因此，传动轴可以以相当简单的方式在其轴向长度上具有不同的导磁性。尤其地，传动轴在朝向测量单元的轴向的区域中可以具有比背离测量单元的轴向的区域中更低的导磁性和/或导电性。为了连接单个轴件，其可以相互嵌接和/或通过辅助器件相互固定。