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专利名称：用于确定轴的实际转角位置的传感器装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于确定轴相对于位置固定的基准点的实际转角位置的传感器装置。本实用新型的应用领域特别是涉及到调整驱动装置或调节驱动装置的电控气动的或纯电动的位置调节单元。
背景技术：
现有技术中公开了用于确定位置的各种方法，这些方法各自带有自身的缺点。利用电位计确定轴转角位置的缺点是其易磨损性。增量式发送器复杂并为所属的处理装置需要不能在自动化技术的环路馈电装置中提供的能量。蓄电池供电的缓冲是复杂的且很少被用户接受。为避免传感器装置彼此相对运动的部件磨损，追求无接触式测量轴的转角位置。 DE 44 15 686 Al公开了一种无接触式确定轴的实际转角位置的技术方案。在此，轴既可以轴向移动也可以转动支承并可以占据确定的轴向位置和转角位置。平行于轴设置与固定在轴侧的永久磁铁共同作用的位移传感器。专用的永久磁铁在此这样固定在轴的圆周上，使该永久磁铁以其纵向沿一条螺旋线延伸，从而无论是轴的轴向移动还是其转动，均产生永久磁铁的对于位移传感器起作用的部分的不同位置。此外已知按照下列原理工作的电感式位移记录器，即通过导磁材料的接近或通过因线圈内部铁棒位置变化引起的线圈电感变化，振荡回路被失调。线圈的机械特性在此保持不变。2010年3月出版的Swiss Engineering STZ第20页公开了将操作杆的复位弹簧作为电感式传感器使用。

实用新型内容本实用新型的目的在于，无磨损地并且以少的材料耗费和能量需求地在正在进行运转期间确定轴相对于位置固定的基准点的实际转角位置。本实用新型从一种传感器装置出发，该传感器装置用于在使用线圈的情况下确定轴相对于位置固定的基准点的实际转角位置，该线圈的电感是轴的转角位置的度量。依据本实用新型，线圈设置在轴与位置固定的基准点之间，使得线圈的至少一种几何特性能在轴的转角位置的范围上改变。正如一般公知的那样，线圈的电感L与其匝数N的平方、其横截面A及其长度I的倒数成比例:L N2 · A/I。所述参数即匝数N、横截面A和长度I的任何改变导致电感L改变。线圈的电感L 利用任意的本身已知的足够精度的测量电路来确定。特别是线圈是振荡回路的组成部分， 其中，线圈的电感和变形彼此成比例。严格地说，仅圆柱形构造的细长的空心线圈(其具有绝对磁导率常数l·^和相对磁导率常数μ r)满足电感L的等式L = N2 · μ Q · μ r · A/I。[0012]在此，与细长空心线圈的结构形式的任何偏差在其他参数保持不变的情况下均使电感出现变化。在旋转角改变时引起的弹簧的弹性变形导致电感成比例改变。这种改变通过电子装置检测和处理。因此所检测的每个电感相配于轴的一个转角位置。具有优点的是，本实用新型的传感器装置在小结构体积情况下重量轻，并且特点在于材料、加工和维护的低耗费。此外，本实用新型的传感器装置无磨损。按一种进一步方案，线圈是基本上圆柱形的空心线圈。按一种进一步方案，线圈的长度是轴的转角位置的度量，轴在外壳内配备偏心盘， 两个线圈的绕组末端结束于偏心盘的圆周面上，这两个线圈基本上彼此垂直地设置在偏心盘的平面上，并且这两个线圈的远离轴的末端各自与外壳的固定基准点连接。按一种进一步方案，线圈的匝数是轴的转角位置的度量，承受扭转负荷的圆柱形的线圈在外壳内由轴在轴向上穿过，线圈的绕组具有中间的径向连桥，该径向连桥与轴抗扭连接并且线圈的两个绕组末端各自与外壳的固定基准点连接，或者线圈的一个绕组末端与轴抗扭连接而绕组的另一端与外壳的固定基准点连接。按一种进一步方案，线圈的直径是轴的转角位置的度量，承受扭转负荷的圆柱形的线圈在外壳内由轴在轴向上穿过，线圈的绕组具有中间的径向连桥，该径向连桥与轴抗扭连接并且线圈的两个绕组末端各自与外壳的固定基准点连接，或者线圈的一个绕组末端与轴抗扭连接而绕组的另一端与外壳的固定基准点连接。按一种进一步方案，线圈的几何形状是轴的转角位置的度量，轴在外壳内配备偏心盘，两个线圈的绕组末端结束于偏心盘的圆周面上，这两个线圈基本上彼此垂直地设置在偏心盘的平面上，并且这两个线圈的远离轴的末端各自与外壳的固定基准点连接。

下面借助实施例对本实用新型进行详细说明。为此需要的附图如下图1示出利用杠杆确定轴的实际转角位置的原理图；图2示出利用偏心盘确定轴的实际转角位置的原理图；图3示出利用扭转负荷的线圈确定轴的实际转角位置的原理图。
具体实施方式
图1示出利用杠杆5确定轴1的实际转角位置的原理图。杠杆5在外壳内与轴1 径向连接。杠杆5的远离轴的末端与外壳2的基准点之间设置基本上圆柱形的空心线圈4， 其根据轴1的转角位置的任何改变伸长或压缩。线圈4的绕组最好由弹簧材料缠绕而成。具有优点的是，在此，线圈4的圆柱形状摆脱伸长和压缩时保持不变。根据轴1的转角位置，线圈4的电感发生变化。线圈4通过其绕组末端上的连接线3与电路连接。特别是线圈4是振荡回路的组成部分，该振荡回路的频率与线圈4的电感的变化成比例地失调。线圈4的电感并因此振荡回路的频率因此是轴1转角位置的度量。图2示出本实用新型的另一种实施方式。在此，用于确定轴1的实际转角位置的传感器装置具有偏心盘6。轴1在外壳内配备偏心盘6，两个线圈4的绕组末端结束于偏心盘的圆周面上，这两个线圈基本上彼此垂直地设置在偏心盘6的平面上，并且这两个线圈的远离轴的末端各自与外壳2的固定基准点连接。线圈4作为基本上圆柱形的空心线圈构成。线圈4的绕组由弹簧材料缠绕而成。 线圈4按照压力弹簧的类型构成。在轴1转动并因此转角位置改变时，线圈4被压缩或松弛。此时，每个线圈4的几何长度都要发生变化。此外，根据绕组的弹簧材料的刚性，每个线圈4的几何形状均发生变化。此时，原始的圆柱形状变形成环形的。两个线圈几何形状的两种变化本身并因此也在相互组合中改变各自线圈4的电感。各线圈4通过其绕组末端上的连接线3与电路连接。特别是各线圈4是各个振荡回路的组成部分，这些振荡回路的频率随着线圈4的电感的改变成比例失调。各线圈4的电感并因此各振荡回路的频率因此是轴1的转角位置的度量。具有优点的是，这种实施方式既可以通过在转动一整圈上检测轴1的转角位置， 也可以检测轴1的转动方向。图3最后示出本实用新型的第三实施方式。在此，用于确定轴1的实际转角位置的传感器装置具有承受扭转负荷的线圈。圆柱形的线圈在外壳内由轴1在轴向上穿过。在此如图所示，线圈的绕组具有中间的径向连桥，其与轴1抗扭连接，并且线圈的两个绕组末端各自与外壳2的固定基准点连接。作为选择可以设定，线圈的一个绕组末端与轴1抗扭连接，而绕组的另一端与外壳的固定基准点连接。在这两种实施方式中，轴1的转动至少改变绕组直径。此外，在平方关系上与电感相关的线圈匝数也被改变。线圈通过其两个绕组末端上的连接线3与电路连接。特别是线圈是振荡回路的组成部分，该振荡回路的频率随着线圈电感的改变成比例地失调。线圈的电感并因此振荡回路的频率因此是轴1的转角位置的度量。具有优点的是，这种实施方式既可以在转动一整圈上检测轴1的转角位置，也可以检测轴1的转动方向。
权利要求1.传感器装置，用于在使用线圈的情况下确定轴相对于位置固定的基准点的实际转角位置，该线圈的电感是轴的转角位置的度量，其特征在于，线圈设置在轴与位置固定的基准点之间，使得线圈的至少一种几何特性能在轴的转角位置的范围上改变。
2.按权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，线圈是基本上圆柱形的空心线圈。
3.按权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，线圈的长度是轴的转角位置的度量，轴(1)在外壳内配备偏心盘(6)，两个线圈(4)的绕组末端结束于偏心盘的圆周面上，这两个线圈基本上彼此垂直地设置在偏心盘(6)的平面上，并且这两个线圈的远离轴的末端各自与外壳O)的固定基准点连接。
4.按权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，线圈的匝数是轴的转角位置的度量，承受扭转负荷的圆柱形的线圈在外壳内由轴(1)在轴向上穿过，线圈的绕组具有中间的径向连桥，该径向连桥与轴(1)抗扭连接并且线圈的两个绕组末端各自与外壳O)的固定基准点连接，或者线圈的一个绕组末端与轴(1)抗扭连接而绕组的另一端与外壳的固定基准点连接。
5.按权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，线圈的直径是轴的转角位置的度量，承受扭转负荷的圆柱形的线圈在外壳内由轴(1)在轴向上穿过，线圈的绕组具有中间的径向连桥，该径向连桥与轴(1)抗扭连接并且线圈的两个绕组末端各自与外壳O)的固定基准点连接，或者线圈的一个绕组末端与轴(1)抗扭连接而绕组的另一端与外壳的固定基准点连接。
6.按权利要求1或2所述的传感器装置，其特征在于，线圈的几何形状是轴的转角位置的度量，轴(1)在外壳内配备偏心盘(6)，两个线圈(4)的绕组末端结束于偏心盘的圆周面上，这两个线圈基本上彼此垂直地设置在偏心盘(6)的平面上，并且这两个线圈的远离轴的末端各自与外壳O)的固定基准点连接。
专利摘要本实用新型涉及一种传感器装置，用于在使用线圈的情况下确定轴相对于位置固定的基准点的实际转角位置，该线圈的电感是轴的转角位置的度量，其特征在于，线圈设置在轴与位置固定的基准点之间，使得线圈的至少一种几何特性能在轴的转角位置的范围上改变。
文档编号G01B7/30GK202329538SQ20112043664
公开日2012年7月11日 申请日期2011年9月1日 优先权日2010年9月1日
发明者S·恩格尔克, S·舒尔策, T·克里格列维 申请人:Abb技术股份公司