[发明专利]带扁平导电迹线的电磁线圈结构、磁芯和磁电角度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于安装在磁芯上的电磁线圈结构。这样的磁芯例如是旋转电气机械或磁电角度传感器的一部分。本发明进一步涉及所属的磁芯和磁电角度传感器，特别地涉及一种磁阻分解器(resolver)，具有根据本发明的原理构造的定子。此外，本发明涉及用于制造这样的角度传感器的方法。

背景技术

虽然本发明的原理可适用于使用安装在磁芯上的线圈结构的各式各样的系统，但是在下文中主要将考虑磁阻分解器的应用领域。特别地，如在德国专利申请DE102010004887.9和DE102009021444.5中所示的磁阻分解器可通过采用根据本发明的原理得以改进。

磁阻分解器具有至少部分软磁的定子和至少部分软磁的转子。转子和定子彼此相对且在彼此之间形成气隙(air gap)。气隙内的磁阻根据转子的围绕其圆周变化的具体形式而周期性地变化。

角度传感器具有布置在定子处的磁通发送器，用于经由至少一个磁极对在气隙内产生预定的磁通分布。此外，在同一定子上布置有磁通检测器，其借助于至少两个彼此偏离预定角度的信号磁极对来检测磁场的强度。根据两个检测器信号，可得到转子相对于定子的相对位置的角度值。

基于定子和转子之间的气隙中的变化的磁通量强度的原理的这些磁电角度传感器已知为各种形式。基本上，用于在发送器部件中产生磁通量的几个原理以及用于测量检测器部件中的磁场的不同的原理是已知的。分解器以及所谓的同步机使用为初级和次级绕组形式的电磁线圈。

这样的分解器和同步机具有的优点是产生精确的结果并且为很稳健的角度传感器。特别地，所谓的磁阻分解器是已知的，其中初级和次级绕组布置在定子上，然而转子没有绕组，因而不利地影响了具有特别设计的软磁部件的磁通回路。借助于软磁转子的不规则形式，例如通过提供凸齿(lobes)，定子上的初级绕组和次级绕组之间的磁通量受到了不同的影响，从而允许根据感应电压得到转子的角位置。

存在用于制造这样的磁阻分解器的定子的几个技术构思。首先，将线圈的绕组直接缠绕在磁芯的一个或多个齿上是已知的。另一方面，例如如US5,300,884中所示的，将绕组施加在电绝缘线圈主体上并在组装期间将这些线圈主体装在磁芯的齿上是已知的。图9到11描述了根据德国专利申请102010004887.9的原理的布置。如图9所示，由堆叠和连结的金属片形成的定子202具有多个齿204，线圈206将附接到该多个齿204。

每个线圈具有由例如为塑料的电绝缘材料形成的线圈主体208。例如为电线210的导电绕组被缠绕在该线圈主体上。为了互连该线圈以及还为了将该线圈连接到例如为电源电压和测量电路的外部部件，这些电线被固定在触头212处。如可从图11得到的，电线的触头212向上指向以便被电连接。这是如图11所示借助于例如为印刷电路板的PCB214来实现的，该印刷电路板承载互连引线且借助于例如焊接216被连接到触头212。

然而，这些常规布置遭受若干严重的问题。首先，图11的传统的分解器200对于若干应用领域来说太厚，并且高度主要由线圈和印刷电路板连接的尺寸决定。此外，在图11的布置中，提供了大量的焊点216，其随着时间的推移会在极高的温度和剧烈振动下失效。

此外，传统的磁阻分解器的制造要求过高的费用和组装时间。最后，还有一些分解器要工作在来自齿轮箱的油中的应用。然而，具有图11所示的焊点216的印刷电路板的组合当接触某些腐蚀性的油类时会失效。

发明内容

因此，本发明目的在于克服以上概述的与传统的磁阻分解器有关的问题，并且解决提供改进的线圈结构、磁芯和角度传感器的问题，其是坚固和可靠的并且可以特别经济和节省时间的方式进行制造。

该目的是通过独立权利要求的主题解决的。本发明的有利实施例是从属权利要求的主题。

本发明基于这样的构思：通过将导电绕组形成为由柔性电绝缘载体承载的扁平的导电迹线以及将至少一个开口形成在该线圈结构中用于接收磁芯的磁通导引元件，可提供特别简单且节省空间电磁线圈结构。这样的线圈结构可借助于沿用已久的柔性印刷电路板技术进行制造。与使用承载其上的线绕式线圈的单独线圈的布置相比，制造特别地简单和经济。

此外，本发明使用具有集成的扁平线圈的柔性印刷电路板，允许显著减小所需的空间。延伸穿过扁平的导电迹线的开口的磁导元件导引磁通，使得本发明的系统的功能没有不同于传统的系统中的一个系统。替代地，没有磁通引导元件(还称为磁极或齿)的磁芯可通过使用根据本发明的扁平带式线圈结构进行制造。