[发明专利]角位置传感器以及包括旋转系统和该传感器的组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种旨在放置于包括轴的系统上的传感器，该轴相对于壳体可旋转地安装，并且期望对该轴的角位置进行连续测量。

本发明还涉及包括前述系统和根据本发明的传感器的组件。

背景技术

期望能够进行矢量驱动的多种电动机都是已知的。但是，为了进行电动机的矢量驱动，需要能够测量电动机的转子轴线相对于定子的位置。

测量相对于定子的转子轴线位置的目前解决方案使用霍尔探测器(Hall probe)来检测转子磁体所产生的磁感应B。

对于电动机的简单指令，例如梯形类(trapeze type)指令，三个具有离散输出的霍尔探头就足够：实际上检测磁体的北极和南极。所述具有离散输出的霍尔探测器不需要任何特殊的磁路。

但是该原理无法实现电动机的速度驱动或矢量驱动。

发明内容

本发明提出解决上述缺点中的至少一个。

为此，根据本发明，提出了根据权利要求1所述的传感器。

有利地，通过单独使用或通过任何技术上可能的组合的方式使用权利要求2至5的特征，使本发明得到完善。

本发明还涉及根据权利要求6所述的组件，换言之，不但包括前述系统，还包括根据本发明的传感器。

有利地，通过单独使用或通过任何技术上可能的组合的方式使用权利要求7至9的特征，使本发明得到完善。

本发明具有许多优点。

本发明使用例如霍尔探测器的线性电转换器，能够测量相对于壳体旋转的轴的轴线的位置。

至此，由于磁路的原因，磁感应具有正弦形式，传感器的测量足够精确以使电动机的矢量驱动成为可能。

为了驱动多极电动机，可安装数量与电动机的磁极相等的传感器。

该测量是可靠的，并且能够与电动机的使用寿命(约150000小时)相匹配。

该传感器有利地具有安装在定子的附加部分中的盘形，并具有低空间阻碍(steric hindrance)。

附图说明

从以下的描述，本发明的其它特征、目的和优点将变得显而易见，该描述仅是示意性的而非限制性的并且应该参照附图进行理解，其中：

图1示意性地示出包括的轴的已知系统的可能实施方式，其中轴相对于壳体可旋转地安装并期望对该轴的角位置进行连续测量。

图2在径向截面中示意性地示出根据本发明的传感器的可能实施方式。

图3示意性地示出包括系统和根据本发明的传感器的组件的纵向截面。

在所有附图中，相同的元件使用相同的参考标记。

具体实施方式

图2示意性地示出旨在放置于系统100上的传感器1000的可能实施方式，该系统100是已知的并且在附图1中示出。

如图1所示，系统100包括轴1，轴1相对于壳体2可旋转地安装，并且希望对轴1的角位置θa进行连续测量。

传感器1000原则上包括定子20和用于与轴1连接的转子10。

如图3所示，转子10与轴1之间的连接使得转子10相对于定子20的角位置θr与轴1相对于壳体2的角位置θa相同。

有利地，轴1和转子10是一体的，但转子10也可以通过各种固定方式转移至轴1上，例如通过部件的机械配合、通过焊接或通过粘接。

在图3中，轴1在旋转时相对于系统100位于中央。但是，应理解，任何其它配置也是可能的，例如轴在旋转时可相对于系统位于外围。在任何情况下，与轴联接的转子都可以相对于传感器位于中央或外围。

传感器1000还包括至少一对30永磁体3，该永磁体具有北极性(在图中照惯例以N表示)和南极性(在图中照惯例以S表示)，北极性和南极性在各对30中交替设置。

在图2中，磁体3对30位于转子10上，但应理解，磁体3对30也可以位于定子20上。

在任何情况下，在转子10的旋转期间，各对30均在传感器1000中产生磁感应B。

传感器1000通常还包括磁路21，磁路21用于引导由各对30磁体3产生的所述磁感应B。

图2中可观察到，磁路21包括至少两个间隙210，其功能将在本说明书的余下部分详细说明。

通过设计和构造，磁路2被调整为使磁感应B与转子10的角位置θr的正弦函数成正比。

通过磁路21的调整设计，可获得如下关系式：

B＝k·sin(θr)  (EQ1)

其中k是磁路21的常数。