[发明专利]旋转角度传感器

说明书

本发明涉及旋转角度传感器，包括：具有定子发射线圈和定子接收线圈的定子元件；具有转子接收线圈和转子发射线圈的转子元件；其中，转子接收线圈与定子发射线圈感应耦合，使得在转子接收线圈中感应出电流，该电流流经转子发射线圈，使得转子发射线圈产生另外的电磁场；其中，定子接收线圈与转子发射线圈感应耦合，并且由转子发射线圈产生的电磁场感应出与角度相关的交变电压。至少一个定子接收线圈具有至少两个圆环扇形的部分绕组，圆环扇形的部分绕组将定子元件沿周向方向分成扇形部，并且转子发射线圈具有镰形的部分绕组，镰形的部分绕组的数量相当于圆环扇形的部分绕组的数量，这些部分绕组沿周向方向相继地围绕旋转轴线。

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和另外的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通过相应的磁场传感器旋转。磁场向量的测量允许推断出旋转角度。这类传感器也对外部的磁场做出反应，所述磁场例如通过由相邻布置的电缆线产生的电流引起并且可能是对干扰非常敏感的。

另一类型的旋转角度传感器利用涡流效应。在此，例如金属靶标在传感器线圈上方运动，该传感器线圈被供给以交变电压并且在靶标中感应出涡流。这导致传感器线圈的电感的减小并且允许通过频率变化推断出旋转角度。例如线圈是振荡回路的组成部分，该振荡回路的共振频率在电感改变时移动。然而这种类型的旋转角度传感器可以具有相对于装配公差(主要是靶标的倾斜)的高的横向灵敏度。所产生的频率也可以通过外部的电磁场干扰(Injection Locking，注入锁定)，因为通常以在几十MHz的范围内的频率工作。

EP 0 909 955 B1示出具有在靶标上短路的平面导体线环的旋转角度传感器，所述导体线环与励磁线圈的电磁交变场相互作用。

发明内容

本发明的实施方式能够以有利的方式实现，提供稳固的、成本有利的和需要小的结构空间的旋转角度传感器。

此外，关于本发明的实施方式的想法可以视为以下面所描述的思想和认知为基础。

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使用在具有高电磁干扰场的环境中。旋转角度传感器例如可以使用在车辆中的马达室中或马达室附近，例如用于确定节气门的位置、BLDC马达的转子位置、加速踏板的位置或凸轮轴的位置。在下面描述的旋转角度传感器是成本有利的，需要小的结构空间并且基于简单的测量原理。

根据本发明的实施方式，旋转角度传感器包括具有定子发射线圈和至少一个定子接收线圈的定子元件；相对于定子元件可围绕旋转轴线旋转地受支承的转子元件，该转子元件具有相互电连接的转子接收线圈和转子发射线圈；其中，转子接收线圈与定子发射线圈感应地耦合，使得通过定子发射线圈产生的电磁场在转子接收线圈中感应出电流，该电流流经转子发射线圈，从而转子发射线圈产生另外的电磁场；其中，所述至少一个定子接收线圈与转子发射线圈感应地耦合，使得该感应耦合与定子元件和转子元件之间的旋转角度相关，并且由转子发射线圈产生的所述另外的电磁场在所述至少一个定子接收线圈中感应出与角度相关的交变电压。

换言之，定子发射线圈可以被加载以交变电压，该交变电压通过定子发射线圈与转子接收线圈的感应耦合在转子接收线圈中感应出另外的交变电压。在转子接收线圈中产生的交变电压在转子发射线圈中产生电流，该电流通过转子发射线圈与一个或多个定子接收线圈的感应耦合在所述定子接收线圈中产生另外的交变电压，所述另外的交变电压可以被测量并且由它们的测量值可以获知在定子元件和转子元件之间的相对旋转角度。