專利名稱：磁性旋轉(zhuǎn)編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在權(quán)利要求I的前序部分中闡述的類型的磁性旋轉(zhuǎn)編碼器。
背景技術(shù)：
EP 1243891B1提出了一種旋轉(zhuǎn)編碼器，這種旋轉(zhuǎn)編碼器具有呈永磁體形式的致動元件，該致動元件提供用于絕對測量精細(xì)位置值所需的磁場，如借助于四分儀霍爾探針來實現(xiàn)，該霍爾探針的霍爾元件以交叉關(guān)系相連。在這樣的情況下，磁場的振幅和均勻性起到了重要角色。就此來說，如果使用單個雙極永磁體，將導(dǎo)致以下缺點這種布置僅僅允許使用永磁體的返回磁場或者所謂的漏磁場，這種磁場既不是均勻磁場，也不是特強(qiáng)磁場，更不與旋轉(zhuǎn)角度成線性關(guān)系。特別地，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)所使用的漏磁場的低磁場強(qiáng)度是一個重大障礙，因為 弱磁場需要高水平的電放大并由此導(dǎo)致噪音增加。在這樣的情況下，對來自外部和內(nèi)部干擾的磁場敏感性隨著磁場強(qiáng)度下降而增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提出一種在該說明書的開頭部分所述類型的旋轉(zhuǎn)編碼器，從而可得到磁場強(qiáng)度更大和/或均勻性更好和/或線性更好的磁場，以便特別用于精細(xì)位置值測量。為了該目的，本發(fā)明提供了權(quán)利要求I中敘述的特征。根據(jù)本發(fā)明，從現(xiàn)有技術(shù)已知的單獨永磁體實際上被分成兩個部分，這兩個部分彼此間隔開地相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線大致對稱布置，使得這兩個部分的延伸穿過它們各自重心的磁化矢量相對于公共磁力線沿著相同方向延伸，并且形成其中具有磁場的中央磁場空間，該磁場基本上更有利于精細(xì)分辨率傳感器單元，并且依賴于各自的設(shè)計構(gòu)造，該磁場相比于永磁體的漏磁場具有更好的均勻性和/或線性度，且與之相比具有更大的磁場強(qiáng)度。由權(quán)利要求I限定的裝置既可以在單匝中使用又可以相對于多匝使用，也就是說，既可以在僅用于精細(xì)分辨不超過360°的旋轉(zhuǎn)角度的旋轉(zhuǎn)編碼器中使用，又可以在除了精細(xì)分辨之外還對所執(zhí)行的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行計數(shù)的旋轉(zhuǎn)編碼器中使用。準(zhǔn)絕對精細(xì)分辨率轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)旋轉(zhuǎn)編碼器能夠?qū)λ采w的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行計數(shù)，而與外部電源無關(guān)，當(dāng)有外部電源時，該旋轉(zhuǎn)編碼器能夠遞送正在發(fā)生的角度值，該角度值由一轉(zhuǎn)中的精細(xì)位置值和輸轉(zhuǎn)計數(shù)值構(gòu)成。然而，相對于能夠被計數(shù)的轉(zhuǎn)數(shù)和使用持續(xù)時間，其受到絕對旋轉(zhuǎn)編碼器所沒有的限制。準(zhǔn)絕對旋轉(zhuǎn)編碼器包括例如傳輸解決方案、電池支持系統(tǒng)或者具有多Bi傳感器系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)編碼器，該多阻傳感器系統(tǒng)與被定向的磁疇一起工作，并且涉及使用由諾沃泰克(Novotechnik)提供的、名稱為“Multiturn-Sensorkontaklos, Series RSM2800analog” 的旋轉(zhuǎn)編碼器。這樣的限制并不適用于在DE 10259223B3中描述的絕對轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)器。用于對轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行計數(shù)和存儲計數(shù)值所需的電力從將要監(jiān)測的主體的動能獲得。其中其速度趨于零的臨界情況這樣來解決，即在一定距離上積累能量并且在預(yù)定點將該能量突然釋放。這是通過韋根元件來實現(xiàn)的，該韋根元件的被預(yù)加應(yīng)力的韋根線適合于提供磁疇，該磁疇通過外部磁場來切換。在這種情況下，布洛赫壁也就是說磁疇之間的過渡區(qū)域大致以音速在韋根線上通過并且在圍繞的線圈中產(chǎn)生電壓脈沖，該電壓脈沖供給計數(shù)存儲單元。所述韋根線的觸發(fā)和預(yù)加應(yīng)力取決于磁場的均勻性，特別是磁場大小。使用永磁體作為致動元件。根據(jù)權(quán)利要求3，在根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)編碼器的第一主要變型中，所述兩個永磁體被布置成使得它們的磁化矢量位于垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸線延伸的公共直線上。因此，具有兩個永磁體，這兩個永磁體彼此軸向間隔開，相同地取向，并且優(yōu)選具有相同尺寸，也就是說，在它們各自的磁場方面具有相同強(qiáng)度，并且其磁化矢量相互對準(zhǔn)。在這種情況下，兩個永磁體中的一個的北極朝向另一個永磁體的南極。在這樣的方式下，特別當(dāng)兩個永磁體之間的軸向間隔保持較小時，在這里被稱為中央磁場空間的中間空間中，具有非常強(qiáng)且均勻的主磁場，可以通過固定式精細(xì)分辨率傳感器單元檢測的該主磁場的磁場強(qiáng)度隨著激勵單元相對于該精細(xì)分辨率傳感器單元采取的旋轉(zhuǎn)角度正弦地變化。
在第一子變型中，至少實現(xiàn)最優(yōu)磁場狀態(tài)的所述精細(xì)分辨率傳感器單元被直接布置在所述中央磁場空間中。然而，在這種情況下應(yīng)注意，當(dāng)使用霍爾探針裝置作為所述精細(xì)分辨率傳感器單元(其測量平面垂直于旋轉(zhuǎn)軸線)，有必要設(shè)置磁場偏轉(zhuǎn)效應(yīng)，使得初始也垂直于旋轉(zhuǎn)軸線的中央磁場空間的磁力線獲得垂直于所述測量平面的分量。這樣的偏轉(zhuǎn)可以通過小鐵磁板來實現(xiàn)，該鐵磁板不可旋轉(zhuǎn)地連接到霍爾探針裝置，也就是說，該鐵磁板也不與磁場一起旋轉(zhuǎn)，如本技術(shù)領(lǐng)域所公知的那樣。這方面的缺點在于，隨著在穿過所述鐵磁板的磁場中由旋轉(zhuǎn)運動引起的磁場強(qiáng)度變化，在該鐵磁板中出現(xiàn)磁滯效應(yīng)，該磁滯效應(yīng)導(dǎo)致測量信號的誤差。為了減輕這些問題，在根據(jù)本發(fā)明的第二子變型中設(shè)置成這樣，即所述精細(xì)分辨率傳感器單元不直接布置在中央磁場空間本身中，而是與該中央磁場空間以如下的接近度布置，即使得該精細(xì)分辨率傳感器單元可以使用其有利磁場條件來進(jìn)行角度測量。為此，可以將所述精細(xì)分辨率傳感器單元沿著旋轉(zhuǎn)軸線方向以偏移關(guān)系定位在實際中央磁場空間之外，并且可以在其遠(yuǎn)離中央磁場空間的一側(cè)設(shè)置鐵磁偏轉(zhuǎn)體，該偏轉(zhuǎn)體與激勵單元一起旋轉(zhuǎn)并且將磁場的相當(dāng)大部分拉出中央磁場空間，由此使磁場變形，使得正被討論的磁力線利用垂直分量穿過所述精細(xì)分辨率傳感器單元的作用表面或多個作用表面。這里，在理想的情況下，利用位于圓形偏轉(zhuǎn)體處的磁體之間的均勻磁場實現(xiàn)正弦磁場。當(dāng)在包括鐵磁材料的軸上使用這種旋轉(zhuǎn)編碼器裝置時，該軸自身能夠直接執(zhí)行這種偏轉(zhuǎn)體的功能。如果不可能這樣的話，可以使用合適的鐵磁板，該鐵磁板可以被安裝成與激勵單元一起旋轉(zhuǎn)。因此，通過這種裝置，保持了由精細(xì)分辨率傳感器單元檢測到的磁場強(qiáng)度與旋轉(zhuǎn)角度的正弦相關(guān)性。因為鐵磁偏轉(zhuǎn)體也執(zhí)行激勵單元的永磁體裝置的旋轉(zhuǎn)，因此穿過該鐵磁偏轉(zhuǎn)體的磁場的磁場強(qiáng)度不發(fā)生變化，所以也不會發(fā)生磁滯效應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的上述兩個子變型的具體優(yōu)點在于，它們允許旋轉(zhuǎn)編碼器的直徑最小，該旋轉(zhuǎn)編碼器相對于外部干擾磁場被屏蔽。在對應(yīng)于現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)的裝置(其中精細(xì)分辨率傳感器單元必須布置在其中的激勵單元的永磁體或磁體的漏磁場中)中，對于上述干擾保護(hù)來說必需的鐵磁體蓋必須相對于磁極保持相當(dāng)小的最小間隔，否則將弱化漏磁場而使得漏磁場對于精細(xì)位置測量而言不再足夠。所描述的根據(jù)本發(fā)明的解決方案消除了上述缺點，因為或者直接在兩個永磁體之間的主區(qū)域中進(jìn)行測量或者緊鄰所述主區(qū)域進(jìn)行測量，該磁場不僅比漏磁場明顯更強(qiáng)和更均勻，而且通過由于鐵蓋引起的工作位置的偏移甚至略微增加，該鐵蓋對于屏蔽作用來說可能是必需的，并且直接延伸到兩個永磁體的布置在外側(cè)的極。因此，這種屏蔽蓋以及整個旋轉(zhuǎn)編碼器一起相比于現(xiàn)有技術(shù)可以具有明顯更小的直徑。根據(jù)權(quán)利要求4，在第二主要變型中，兩個第一永磁體的磁化矢量平行于旋轉(zhuǎn)軸線延伸，該旋轉(zhuǎn)軸線在這兩個第一永磁體之間，在這樣的情況下，這兩個第一永磁體在幾何學(xué)上面向相反方向。在兩個永磁體之間的中央磁場空間中給出了“零線”，該“零線”平行于旋轉(zhuǎn)軸線，并且兩個永磁體的磁場沿著零線彼此抵消。在該零線周圍設(shè)置磁場，該磁場的將被測量的分量直接對應(yīng)于隨著旋轉(zhuǎn)角度而正弦變化的磁化矢量的大小。該中央磁場空間中的磁力線至少在該零線的直接環(huán)境中大致平行于所述旋轉(zhuǎn)軸線(所述精細(xì)分辨率傳感器單元使用該旋轉(zhuǎn)軸線)延伸，使得它們以所需方式垂直地穿過霍爾探針裝置的與之相垂直的測量平面，而無需使用偏轉(zhuǎn)體。因為這里沒有任何偏轉(zhuǎn)體，所以也不會發(fā)生任何磁滯效應(yīng)。 原則上，可以使用兩個不同的承載板來相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線呈居中的關(guān)系布置所述精細(xì)分辨率傳感器單元和計數(shù)模塊，但是優(yōu)選地設(shè)置單個板，所述精細(xì)分辨率傳感器單元和計數(shù)模塊安裝在該單個板上，使得所述精細(xì)分辨率傳感器單元和計數(shù)模塊處于該單個板的相對兩側(cè)上。這種單個板的變型是用于定位目的的最簡單最廉價的解決方案。如果使用帶有磁敏元件的韋根元件作為所述計數(shù)傳感器裝置，則所述存儲單元優(yōu)選包括帶有相應(yīng)的電子測量系統(tǒng)的FRAM存儲器。如果將所述韋根元件和相關(guān)的磁敏元件布置在兩個第一永磁體的主磁場中，在在精細(xì)分辨方面沒有任何特別高的要求的情況下，這時最不昂貴的解決方案。如果所述韋根元件位于所述兩個第一永磁體的公共漏磁場中，則如果在小型結(jié)構(gòu)尺寸方面沒有極端要求，那么這是最不昂貴的解決方案。如果在計數(shù)操作中用于檢測旋轉(zhuǎn)方向的磁敏元件以及所述精細(xì)分辨率傳感器單元組合在一起而形成測量模塊，則是有利的，因為這些元件因而可以采取單個集成電路的形式，并且自動地消除了布置磁敏元件的問題。在每個方面的最佳解決方案中都提供了另外兩個永磁體，所述另外兩個永磁體的磁化矢量平行于所述兩個第一永磁體的磁化矢量延伸，并且所述另外兩個永磁體的主磁場弱于所述兩個第一永磁體的主磁場，其中所述韋根元件位于所述另外兩個永磁體的主磁場中。這使得兩個主磁場的磁場強(qiáng)度一方面最佳地適應(yīng)于韋根元件的要求，另一方面最佳地適應(yīng)于精細(xì)分辨率傳感器單元的要求。另外，在所附權(quán)利要求中闡述了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)編碼器的進(jìn)一步有利構(gòu)造和改進(jìn)。


以下參照附圖以示例的方式通過實施例對本發(fā)明進(jìn)行描述，在附圖中圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)編碼器的第一實施例的高度示意性的側(cè)視圖，其中兩個第一永磁體的磁化矢量位于垂直于旋轉(zhuǎn)軸線延伸的公共直線上，并且由韋根元件形成的計數(shù)傳感器單元布置在這兩個第一永磁體的漏磁場區(qū)域中；圖2示出了圖I的旋轉(zhuǎn)編碼器的俯視圖，其中為了清楚起見省略了計數(shù)傳感器單元;圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)編碼器的第二實施例的與圖I對應(yīng)的側(cè)視圖，其中兩個第一永磁體的磁化矢量也位于垂直于旋轉(zhuǎn)軸線延伸的公共直線上，并且由計數(shù)模塊形成的計數(shù)傳感器單元布置在這兩個第一永磁體的漏磁場區(qū)域中；圖4示出了圖3的旋轉(zhuǎn)編碼器的俯視圖，其中為了清楚起見省略了計數(shù)傳感器單元;圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)編碼器的第三實施例的與圖3對應(yīng)的側(cè)視圖，其中兩個第一永磁體的磁化矢量再次位于垂直于旋轉(zhuǎn)軸線延伸的公共直線上，由計數(shù)模塊形成的計數(shù)傳感器單元布置在這兩個第一永磁體的漏磁場區(qū)域中，并且精細(xì)分辨率傳感器單元在軸線方向上從中央磁場空間偏移，鐵磁偏轉(zhuǎn)體提供了貫穿該精細(xì)分辨率傳感器單元的作 用表面或多個作用表面的垂直磁力線通路；圖6示出了圖5的旋轉(zhuǎn)編碼器的俯視圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)編碼器的第四實施例的與圖I對應(yīng)的側(cè)視圖，其中兩個第一永磁體的磁化矢量再次位于垂直于旋轉(zhuǎn)軸線延伸的公共直線上，并且由韋根元件形成的計數(shù)傳感器單元布置在第二對永磁體的中央磁場空間中，該第二對永磁體與兩個第一永磁體同軸地取向，在該第二對永磁體的中央磁場空間中布置有精細(xì)分辨?zhèn)鞲衅鲉呜?；圖8示出了圖7的旋轉(zhuǎn)編碼器的俯視圖；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)編碼器的第五實施例的與圖I對應(yīng)的側(cè)視圖，其中兩個第一永磁體的磁化矢量成在空間上彼此相對的關(guān)系，并且平行于旋轉(zhuǎn)軸線指向，由韋根元件形成的計數(shù)傳感器單元布置在這兩個第一永磁體的漏磁場區(qū)域中；以及圖10示出了圖7的旋轉(zhuǎn)編碼器的俯視圖，其中為了清楚起見省略了計數(shù)傳感器單
J Li ο
具體實施例方式應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是附圖并不是按真實比例繪制。在各個附圖中的相同元件由相同的附圖標(biāo)記表示。在圖I中由附圖標(biāo)記8表示的旋轉(zhuǎn)編碼器是以上討論的第一主要變型的示例，其中可以在圖I以及圖4、7和8中發(fā)現(xiàn)根據(jù)第一子變型的實施例，而在圖5和6中示出第二子變型的示例。圖9和10示出了根據(jù)第二主要變型的實施例。圖I示出了兩個第一永磁體7、7，這兩個第一永磁體7、7的磁化矢量21、21被彼此對準(zhǔn)，使得它們位于垂直于旋轉(zhuǎn)編碼器的旋轉(zhuǎn)軸線20延伸的公共直線8上。這兩個永磁體7、7形成了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)編碼器的激磁單元的組成部件，該組成部件不可旋轉(zhuǎn)地連接到主體(例如軸)上，該主體可沿著雙箭頭的方向旋轉(zhuǎn)(僅在圖5中示出)。如所示出的，兩個相同取向的永磁體7、7在它們的磁化矢量21、21的方向上間隔開，該間隔出于清楚起見以非常放大的比例示出，特別是與在旋轉(zhuǎn)軸線20的方向上測量得到的永磁體7、7的高度相比而言。在圖I中的右側(cè)的永磁體7的北極朝向布置在左側(cè)的永磁體7的南極。在這兩個磁極之間形成有具有極其均勻的強(qiáng)磁場10的中央磁場空間9，該強(qiáng)磁場10與激磁單元相對于精細(xì)分辨率傳感器單元2的旋轉(zhuǎn)角度正弦地相關(guān)，該精細(xì)分辨率傳感器單元2固定地布置在該中央磁場空間處，也就是說，該精細(xì)分辨率傳感器單元也不執(zhí)行永磁體7、7的繞著旋轉(zhuǎn)軸線20的旋轉(zhuǎn)運動。精細(xì)分辨率傳感器單元2例如可以包括四分儀霍爾探針，該霍爾探針的霍爾元件以交叉關(guān)系連接。由于這里單個霍爾元件位于在圖I中水平并且延伸通過直線8的平面中，因此使用了梅利克斯(Melexis)霍爾元件，其中與測量平面(也就是說與磁場敏感表面)平行地布置的鐵磁板用于提供磁場偏轉(zhuǎn)。兩個第一永磁體7、7形成公共漏磁場11，在該漏磁場11中布置計數(shù)傳感器單元，該計數(shù)傳感器單元用于轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)并且也是固定的，而且由韋根元件5形成，該韋根元件5包括韋根線14和圍繞該韋根線的線圈15，至少當(dāng)直線8在相應(yīng)的整轉(zhuǎn)中穿過至少一個預(yù)定角位置時該線圈15輸出轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)脈沖，該轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)脈沖的能量在外部能量供給出現(xiàn)故障的情況下也能夠用于計數(shù)和存儲單元(未示出)的能量供給，如例如從上述DE 10259223B1所公知的那樣。為了檢測旋轉(zhuǎn)方向，可以設(shè)有磁敏元件(未示出)，例如單個的霍爾元件，并且該磁敏元件可以與精細(xì)分辨率傳感單元2相組合以提供測量模塊。兩個永磁體7、7中的每個永磁體還形成了單獨的漏磁場，該漏磁場的磁力線配置出于清楚原因而沒有示出。如從圖2中可以看到的，在該實施例中，永磁體7、7是呈現(xiàn)圓盤形狀且在直徑方向 上被磁化并以特定均勻性為特征的磁體。圖3中所示的實施例與圖I中所示的實施例的不同之處在于，布置在第一永磁體7、7的漏磁場11中的計數(shù)傳感器單元由多匝傳感器裝置形成，該多匝傳感器單元與定向磁疇一起操作并且與必要的電子測量系統(tǒng)共同形成了計數(shù)模塊12。例如，在Novotechnik的稱為“Multiturn-Sensor kontaklos, Series RSM2800analog”的臨時數(shù)據(jù)頁中描述了這種多匝傳感器裝置。另外，該圖概略地示出了固定板6，該固定板6具有均通過保持元件13、13安裝在該固定板6的下側(cè)上的精細(xì)分辨率傳感器單元2和安裝在固定板6的上側(cè)上的計數(shù)模塊12，所述保持元件13、13與旋轉(zhuǎn)軸線20呈居中關(guān)系。該固定板同時用作精細(xì)分辨率傳感器單元2和計數(shù)模塊12的電布線。根據(jù)本發(fā)明，固定板6被定位成使得精細(xì)分辨率傳感器單兀2位于中央磁場空間9中，而計數(shù)模塊12位于兩個第一永磁體7、7的公共漏磁場11中?？梢詮膱D4中看出，兩個第一永磁體7、7為立方形構(gòu)造并且在它們慣性軸中的一個慣性軸上被磁化。這同樣適合于圖5和6中不出的實施例的兩個永磁體7、7，圖5和圖6所不的實施例與上述實施例的不同之處在于，精細(xì)分辨率傳感器單兀2在軸向方向上略微向下偏移地布置并且明確地位于實際中央磁場空間9之外，但是如此接近該中央磁場空間而使得該精細(xì)分辨率傳感器單元2能夠利用在這里遍布的磁場10來測量旋轉(zhuǎn)角度。因此，精細(xì)分辨率傳感器單元2的磁敏元件(由霍爾元件形成)的在這里被再次定向成垂直于旋轉(zhuǎn)軸線20的作用表面具有以垂直分量貫穿該表面的磁力線。設(shè)置鐵磁偏轉(zhuǎn)體，該鐵磁偏轉(zhuǎn)體在這里由將被監(jiān)測的軸I本身形成。圖5中的上端非?？拷醒氪艌隹臻g9，使得該上端吸收了在那里遍布的強(qiáng)均勻磁場的一部分，從而使得精細(xì)分辨率傳感器單元2的霍爾元件具有以所需方式穿過的磁通量。磁場10的正弦角度或旋轉(zhuǎn)位置相關(guān)度對于被吸收分量來說被完全保持，因為在軸形式的偏轉(zhuǎn)體處的磁體之間的均勻磁場出現(xiàn)正弦磁場。這種布置的優(yōu)點在于，磁場強(qiáng)度在偏轉(zhuǎn)體中不會變化，該偏轉(zhuǎn)體也可以由與軸I的端部相對應(yīng)的單獨鐵磁體形成，因為該偏轉(zhuǎn)體也與激勵單元的永磁體7、7 —起旋轉(zhuǎn)。這樣，避免了否則會導(dǎo)致測量誤差的磁滯效應(yīng)。在圖7和8所示的實施例中，兩個第一永磁體7、7也是立方體形的，并且在它們的慣量軸中的一個慣性軸上被磁化。此外，這里還具有另外兩個永磁體17、17，這兩個永磁體
17、17以與兩個第一永磁體7、7相同的方式布置在這兩個第一永磁體7、7的正上方，但是具有更大的間隔，使得這兩個永磁體17、17的磁化矢量19、19平行于第一永磁體7、7的磁化矢量21、21延伸。在第一模擬中，所述的另外永磁體17、17在旋轉(zhuǎn)軸線20的方向上擴(kuò)大了均勻中央磁場空間9，使得可以在其中定位再次由韋根元件5形成的固定式計數(shù)傳感器單元，所述韋根元件包括韋根線14和圍繞著韋根線14的線圈15并且以與參照圖I和2描述的方式相同的方式工作。在圖7中，第二永磁體17、17的下側(cè)直接位于第一永磁體7、7的上側(cè)。這里，在旋轉(zhuǎn)軸線20的方向上也可以具有間隔。在第一永磁體7、7或者在另外永磁體17、17的主磁場中，可以使用計數(shù)模塊12來代替韋根元件5，同時可以將公共安裝板布置在計數(shù)模塊12 和精細(xì)分辨率傳感器單元2之間。在圖9和10所示的實施例中，兩個永磁體7、7的磁化矢量21、21平行于旋轉(zhuǎn)軸線20延伸，并且呈現(xiàn)在空間上相對指向的關(guān)系，但是在磁性方面它們相對于兩個永磁體7、7的公共磁力線沿著相同方向延伸，在這種情況下，如在其他實施例中那樣，所述兩個永磁體
7、7“串聯(lián)聯(lián)接”。所述兩個永磁體7、7被布置使得旋轉(zhuǎn)軸線20近似在所述兩個永磁體7、7之間的相互間隔的中心延伸穿過永磁體7、7的中央磁場空間9。在第二區(qū)域中具有中性線，所述兩個永磁體7、7的磁場沿著該中性線相互抵消，在理想情況下，也就是說，在永磁體7、7具有相等強(qiáng)度并且相對于旋轉(zhuǎn)軸線對稱布置的情況下，該中性線與旋轉(zhuǎn)軸線20重合。在緊鄰中性線的環(huán)境中，也就是說在以這種方式形成的中央磁場空間中，磁力線在空間上沿著相反方向延伸并且非常接近平行于旋轉(zhuǎn)軸線20，使得磁力線水平地延伸并且與旋轉(zhuǎn)角度正弦相關(guān)地穿過由精細(xì)分辨率傳感器單元2限定的水平面。這樣，可以使用霍爾元件裝置來用作所述精細(xì)分辨率傳感器單元2，而無需磁場偏轉(zhuǎn)元件。在所有的實施例中，可以使用GMR元件作為用于方向檢測的磁敏元件。
權(quán)利要求
1.一種磁性旋轉(zhuǎn)編碼器，為了對軸(I)的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行精細(xì)分辨，該磁性旋轉(zhuǎn)編碼器包括 激勵單元，該激勵單元對將要監(jiān)測的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行成像并且在這種情況下繞著旋轉(zhuǎn)軸線(20)旋轉(zhuǎn)； 用于對每轉(zhuǎn)進(jìn)行精細(xì)分辨的固定式精細(xì)分辨率傳感器單元(2);以及 電子處理裝置； 其特征在于 所述激勵單元包括兩個第一永磁體(7，7)，這兩個第一永磁體彼此間隔開地相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線對稱布置，使得這兩個第一永磁體的延伸穿過它們各自重心的磁化矢量(21，21)相對于公共磁力線沿著相同方向延伸，并且形成直接連接所述永磁體(7，7 )的中央磁場空間(9);并且 所述精細(xì)分辨率傳感器單元(2)被布置成使得該精細(xì)分辨率傳感器單元能夠使用所述中央磁場空間(9)的磁場(10)來進(jìn)行測量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)編碼器采取對所述軸(I)的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行計數(shù)的至少準(zhǔn)絕對旋轉(zhuǎn)編碼器的形式，并且還包括用于檢測至少整轉(zhuǎn)數(shù)的固定式計數(shù)傳感器單元(3)以及用于存儲轉(zhuǎn)數(shù)計數(shù)值的計數(shù)值存儲單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，所述兩個第一永磁體(7，7)的磁 化矢量(21，21)以相互對準(zhǔn)的關(guān)系布置在垂直于所述旋轉(zhuǎn)軸線(20)延伸的直線(8)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，所述兩個第一永磁體(7，7)的磁化矢量(21，21)平行于位于所述兩個第一永磁體之間的所述旋轉(zhuǎn)軸線(20 )延伸。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，所述計數(shù)傳感器裝置與所述計數(shù)值存儲單元組合在一起，以形成計數(shù)模塊(12)，該計數(shù)模塊(12)包括所需的電子測量裝置和與被定向的磁疇一起工作的多匝傳感器裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，所述計數(shù)模塊(12)還被布置成使得該計數(shù)模塊(12)能夠使用所述兩個第一永磁體(7，7)的所述中央磁場空間(9)的磁場(10)來進(jìn)行測量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，所述計數(shù)模塊(12)位于所述兩個第一永磁體(7，7)的公共漏磁場(11)中。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，所述計數(shù)傳感器裝置包括韋根元件(5)和磁敏元件，并且布置在所述兩個第一永磁體(7，7)的中央磁場空間(9)中，所述韋根元件(5)包括韋根線(14)和圍繞著所述韋根線(14)的線圈(15)。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，所述計數(shù)傳感器裝置包括韋根元件(5)和磁敏元件，并且布置在所述兩個第一永磁體(7，7)的公共漏磁場(11)中，所述韋根元件(5)包括韋根線(14)和圍繞著韋根線(14)的線圈(15)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，所述磁敏元件和所述精細(xì)分辨率傳感器單元(2)被組合在一起而形成測量模塊。
11.根據(jù)權(quán)利要求4至10中任一項所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，設(shè)有另外兩個永磁體(17，17)，所述另外兩個永磁體(17，17)的磁化矢量(19，19)平行于所述兩個第一永磁體(7,7)的磁化矢量延伸，并且所述另外兩個永磁體(17,17)的位于所述中央磁場空間(9)中的磁場(16)弱于所述兩個第一永磁體(7，7)的在所述中央磁場空間(9)中的磁場，所述另外兩個永磁體(17,17)的所述磁場(16)中的所述韋根兀件(5)位于所述中央磁場空間(9)中。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，所述精細(xì)分辨率傳感器單元(2)包括與磁場偏轉(zhuǎn)裝置固定連接的至少一個霍爾元件。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的旋轉(zhuǎn)編碼器，其特征在于，所述精細(xì)分辨率傳感器單元(2)包括與和所述激勵單元一起旋轉(zhuǎn)的磁場偏轉(zhuǎn)裝置相關(guān)聯(lián)的至少一個霍爾元件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種磁性旋轉(zhuǎn)編碼器，為了對軸(1)的旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行精細(xì)分辨，該磁性旋轉(zhuǎn)編碼器包括激勵單元，該激勵單元對將要監(jiān)測的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行成像并且繞著旋轉(zhuǎn)軸線(20)旋轉(zhuǎn)；用于對每轉(zhuǎn)進(jìn)行精細(xì)分辨的固定式精細(xì)分辨率傳感器單元(2)；以及電子處理單元。所述旋轉(zhuǎn)編碼器的特征在于，所述激勵單元包括兩個第一永磁體(7，7)，這兩個第一永磁體彼此間隔開地相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線對稱布置，使得這兩個第一永磁體的延伸穿過各自重心的磁化矢量(21，21)相對于公共磁力線沿著相同方向延伸，并且形成直接連接所述永磁體(7，7)的中央磁場空間(9)，并且至少所述精細(xì)分辨率傳感器單元被布置成使得該精細(xì)分辨率傳感器單元能夠使用中央磁場空間的磁場(10)來進(jìn)行測量。
文檔編號G01D5/245GK102822638SQ201180016093
公開日2012年12月12日 申請日期2011年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者W·梅納特, T·泰爾 申請人:W·梅納特, T·泰爾