[发明专利]旋转角度传感器

说明书

本发明涉及一种旋转角度传感器(10)，其包括：具有至少三个线圈(20)的定子元件(12)；相对于所述定子元件(12)能旋转地支承的转子元件(14)，所述转子元件实施为用于根据旋转角度与所述至少三个线圈(20)中的每个线圈不同强度地感应耦合；分析处理单元(22)，用于确定所述转子元件(14)与所述定子元件(12)之间的旋转角度。所述分析处理单元(22)实施为用于周期性地按顺序以交流电压供给所述线圈(20)，使得所述线圈(20)的第一部分分别被供给以交流电压并且剩余部分由于所述分析处理单元而不通电；并且周期性地按顺序在一个或多个线圈(20)不通电的情况下分别获知感应交流电压的相位和/或量值并且由此确定所述旋转角度。

技术领域

本发明涉及一种旋转角度传感器，通过该旋转角度传感器例如可以确定轴与其他构件之间的旋转角度。

背景技术

为了测量旋转角度，例如已知旋转角度传感器，在所述旋转角度传感器中磁体在相应的磁场传感器上转动。然后磁场向量的测量使得能够推导出旋转角度。这类传感器也对外部的磁场作出反应，所述外部的磁场例如由相邻布置的电缆的通过电流引起并且可能对于干扰非常敏感。

另一类型的旋转角度传感器充分利用涡流效应。在此，例如金属靶在传感器线圈上方运动，所述传感器线圈被供给以交流电压并且在靶中感应出涡流。这导致传感器线圈的电感降低并且使得能够通过频率变化推导出旋转角度。线圈例如是振荡回路的组成部分，所述振荡回路的谐振频率在电感变化的情况下移位。然而这种类型的旋转角度传感器可能具有相对于安装公差的高横向敏感度(主要是靶的倾斜)。也可以通过外部的电磁场干扰所产生的频率(注入锁定)，因为通常以几十兆赫范围内的频率工作。

此外，由申请文件US 7 191 759 B2、US 7 276 897 B2、EP 0 909 955 B1、US 6236 199 B1和EP 0 182 085 B1已知基于耦合线圈的旋转角度传感器。在这些申请文件中，在唯一的励磁线圈中构建交变电磁场，该交变电磁场耦合到多个接收线圈中并且在那里分别感应出电压。为了测量旋转角度，使用可旋转支承的、能导电的靶，该靶根据它的角度位置影响励磁线圈与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，以一种方式确定轴与其他构件之间的旋转角度，使得外部的干扰和/或构件公差仅对测量有小的影响。

本发明涉及一种旋转角度传感器，该旋转角度传感器尤其可以在具有高的电磁干扰场的环境中使用。该旋转角度传感器例如可以使用在车辆的发动机室中或车辆的发动机室附近，例如用于确定节流阀的位置、无刷直流电机的转子位置、驾驶踏板的位置或凸轮轴的位置。

根据本发明的实施方式，旋转角度传感器包括：具有至少三个线圈的定子元件；相对于定子元件可旋转地支承的转子元件，该转子元件实施为用于根据旋转角度与所述至少三个线圈中的每个线圈不同强度地感应耦合或者以感应元件不同地覆盖所述三个线圈；和分析处理单元，所述分析处理单元用于确定转子元件与定子元件之间的旋转角度。定子元件例如可以与轴的端部相对置地布置，固定在转子元件上，所述定子元件也可以承载分析处理单元(例如IC、即集成电路或ASIC、即特定用途集成电路)。转子元件可以承载靶或感应元件，所述靶或感应元件随着轴一起运动、覆盖线圈并且由此改变线圈的电感。

在此，分析处理单元实施为用于周期性地按顺序以交流电压供给线圈，使得线圈的第一部分分别被供给以交流电压并且线圈的剩余部分由于分析处理单元而不通电。就此而言，“不通电”意味着，相关的线圈没有直接由分析处理单元供给以交流电压。因为旋转角度传感器的所有线圈根据旋转角度与转子不同强度地感应耦合，所以也得出线圈之间的与旋转角度有关的耦合。如果一个或多个线圈通电(被供给以交流电压)，那么在其他不通电的线圈中通过感应耦合产生感应交流电压，所述感应交流电压因此也与旋转角度有关。在通电线圈中的一个、两个或多个线圈中产生交变电磁场，所述交变电磁场(视转子元件的位置而定)在其他线圈中感应出电压，所述电压使得能够推导出旋转角度。