[发明专利]转子位置传感器和带有转子位置传感器的机动车辆转向系统

说明书

本发明涉及一种转子位置传感器(10)，用于确定电动机转子轴的角位置，其具有可以在端部固定到转子轴的发射器元件(11)，该发射器元件具有至少一个居中布置的发射器磁体(12)，并且具有至少一个可在电机轴的延伸上在电路载体(13)上与该发射器磁体(12)相对定位的磁场传感器，其形成用于输出根据发射器元件(11)的角位置的第一传感器信号，其中在该发射器元件(11)上设置至少一个在围绕发射器磁体(12)的周向上限定出的导电区域(15)，用于与设置在电路载体(13)上的线圈系统(16)感应式共同作用，以根据发射器元件(11)的角位置生成第二传感器信号，此外本发明涉及用于机动车辆的转向系统，其具有根据发明的转子位置传感器(10)。

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于确定电动机的转子轴的角位置的转子位置传感器和根据权利要求10的前序部分的、具有转子位置传感器的用于机动车辆的转向系统。

背景技术

在电动机中，尤其是在多相无刷直流电动机中，换向优选通过转子位置传感器以传感器控制的方式进行，转子位置传感器确定电动机转子轴的角位置。已知的转子位置传感器基于磁式测量原理：至少一个以旋转固定方式与转子轴连接的磁体的磁场由磁场传感器，例如霍尔传感器、AMR或GMR传感器检测，并以转子位置信号的形式输出。这种转子位置传感器尤其用于机动车辆转向系统的电动机中，其提供电辅助转向力。

为了提高这种转子位置传感器的运行可靠性，从EP 2 752 645 A2已知，冗余地探测转子位置并提供适合于从冗余探测的转子位置信号中排除错误信号的错误检测系统。缺点是转子位置传感器尽管采用了冗余设计，但由于其测量原理，仍然容易受到例如出现在机动车辆中、尤其是来自载流线的杂散磁场的干扰。这个问题随着机动车辆，尤其是传动系统中的功率部件的电气化程度不断提高而增大。同时，由于汽车越来越多的自动驾驶，对转子位置传感器的运行安全性的要求也在增加。

从转向轴传感器领域，例如从DE 10 2009 027 191 A1，已知一种用于确定轴的扭矩和/或旋转角的装置，其具有与轴同心的、其上布置有至少两个导流的导体轨道区段的电路载体，以及与轴同心并且可相对于电路载体旋转的发射器元件，该发射器元件具有至少一个由导电材料制成的第一子区域和至少一个由非导电材料制成的子区域。当在轴上施加扭矩时，发射器元件相对于电路载体旋转，由此导体轨道区段的电感发生变化。不利的是，在所建议的传感器中，一旦要产生冗余的测量结果，测量范围就会减小，这需要附加的索引功能。

发明内容

因此本发明的目的在于提供一种用于机动车辆的转子位置传感器和转向系统，在紧凑且廉价的设计的同时，其功能和运行可靠性得以改进。

该目的通过具有权利要求1的特征的转子位置传感器和具有权利要求10的特征的机动车辆转向系统来实现。

由此得到了一种用于确定电动机转子轴的角位置的转子位置传感器，其具有可以在端部固定到转子轴的发射器元件，该发射器元件具有至少一个居中布置的发射器磁体，并且具有至少一个可在电机轴的延伸上在电路载体上与该发射器磁体相对定位的磁场传感器。该磁场传感器形成用于输出根据发射器元件的角位置的第一传感器信号。在该发射器元件上还设置至少一个在围绕发射器磁体的周向上限定出的导电区域，用于与设置在电路载体上的线圈系统感应式共同作用，以根据发射器元件的角位置生成第二传感器信号。

根据本发明的转子位置传感器配备有多样化的冗余。这种多样化的冗余基于在单个发射器元件上结合磁式和感应式测量原理来确定转子位置。用于生成第一和第二传感器信号的这两种测量原理基于不同的频率范围，从而将电磁杂散场干扰的风险降至最低。磁场传感器检测以发动机转速旋转的发射器磁体的磁场，而感应原理优选基于由线圈系统产生的MHz范围内的交变场。由此提高了功能和运行可靠性。