BRPI1010983B1

BRPI1010983B1 - sensor de ângulo magnetoeletrônico

Info

Publication number: BRPI1010983B1
Application number: BRPI1010983-8A
Authority: BR
Inventors: Jan Van Cauwenberge; Jurgen Verstraete; Tom Ocket
Original assignee: Tyco Electronics Belgium Ec Bvba
Priority date: 2009-05-15
Filing date: 2010-04-23
Publication date: 2020-10-13
Also published as: WO2010130550A1; KR101688202B1; CN102428350B; EP2843373A1; AR076575A1; KR20120023800A; TW201105007A; US8928310B2; TWI492491B; EP2430402A1; JP2012526969A; EP2843373B1; JP5477926B2; DE102009061032A1; EP2430402B1; BRPI1010983A2; US20120068693A1; CN102428350A; DE102009021444A1

Abstract

sensor de ângulo magnetoeletrônico, em particular um resolvedor de relutância. a presente invenção refere-se a um resolvedor de relutância (100) com um estator magnético pelo menos parcialmente fraco (104), rotacionalmente simétrico e um rotor magnético pelo menos parcialmente fraco (102), rotacionalmente simétrico, que se opõem um ao outro formando um espaço de ar. a resistência magnética no espaço de ar muda periodicamente devido a uma configuração do rotor que varia com a circunferência. o sensor de ângulo tem um transmissor de fluxo magnético que está disposto no estator e gera uma distribuição de fluxo magnético predefinido no espaço de ar por meio de pelo menos um par de pólos. além do mais, um receptor de fluxo magnético, que mede a intensidade do campo magnético por meio de pelo menos dois pares de pólos de sinal dispostos desviados um do outro a um ângulo, está disposto no estator, em que um valor de ângulo para uma posição do rotor com relação ao estator pode ser derivado dos dois sinais de receptor. de acordo com a invenção, o estator (104) distribuiu sobre a circunferência um grande número de dentes (110) que são separados um do outro por ranhuras, e o transmissor de fluxo magnético compreende pelo menos dois enrolamentos primários que são dispostos de tal maneira que pelo menos um dos dentes não carrega enrolamentos primários.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um sensor de ângulo mag- netoeletrônico, em particular um resolvedor de relutância com um esta- tor magnético pelo menos parcialmente fraco, rotacionalmente simétrico e um rotor magnético pelo menos parcialmente fraco, rotacionalmente simétrico, que se opõem um ao outro formando um espaço de ar. A resistência magnética no espaço de ar muda periodicamente devido a uma configuração do rotor que varia com a circunferência. O sensor de ângulo tem um transmissor de fluxo magnético que está disposto no estator e gera uma distribuição de fluxo magnético prede- finido no espaço de ar por meio de pelo menos um par de pólos. Além do mais, um receptor de fluxo magnético, que mede a intensidade do campo magnético por meio de pelo menos dois pares de pólos de sinal dispostos desviados um do outro a um ângulo, está disposto no estator, em que um valor de ângulo para uma posição do rotor com relação ao estator pode ser derivado dos dois sinais de receptor.

[0002] Sensores de ângulo deste tipo, que são baseados no princípio de uma intensidade de fluxo magnético variável no espaço de ar entre o estator e o rotor, são conhecidos em uma ampla faixa de formas. Basicamente, isto acarreta princípios diferentes para gerar a força magnetomotriz na parte de transmissão e também princípios diferentes para medir o campo magnético na parte de receptor. Em indicadores rotativos (resolvedores, sincronizadores), bobinas eletromagnéticas são usadas na forma de enrolamentos primário e secundário. Indicadores rotativos deste tipo na forma de resolvedores ou sincronizadores tem sido conhecidos como sensores de ângulo precisos e robustos. Também conhecidos neste aspecto são o que são referidos como resolvedores de relutância passiva em que o enrolamento primário e o enrolamento secundário são acomodados no estator, enquanto o rotor influencia o circuito de fluxo magnético em uma maneira sem enrolamento, isto é, passivamente, apenas com partes magnéticas fracas. Como resultado de uma configuração não uniforme do rotor magnético fraco, por exemplo, fornecendo lóbulos, o fluxo magnético entre os enrolamentos primários e os enrolamentos secundários no estator é influenciado de modo diferente; a posição angular do rotor pode ser derivada desta por meio da voltagem induzida.

[0003] A figura 1 mostra um exemplo de um diagrama de enrolamento conhecido, tal como pode ser visto em EO 0 522 941 ou EP 0 802 398, por exemplo. Neste caso, dois enrolamentos são fixados em cada um dos dentes do estator: um enrolamento primário respectivo e um enrolamento de seno ou co-seno, o enrolamento primário sendo fixado em uma direção alternada respectivamente aos pólos adjacentes do estator. Além do mais, entende-se a partir de EP 0802398 for-necer três enrolamentos na maioria dos pólos.

[0004] Resolvedores de relutância deste tipo podem ser fabricados de modo econômico devido à falta de um rotor ativo fornecido com enrolamentos e a economia concomitante de uma parte de transformador. No entanto, a maioria das disposições de resolvedor de relutância tem o inconveniente que a disposição dos enrolamentos no estator leva a métodos de montagem comparativamente complexos. Além do mais resolvedores de relutância em que a variação da resistência magnética é obtida pelo rotor em formato de rim ou taco, em que a al-tura do espaço de ar entre a circunferência do rotor por um lado e os dentes do estator por outro lado muda notavelmente com o ângulo cir- cunferencial, têm o problema que tolerâncias, em particular um desvio radial, podem ter um efeito particularmente pronunciado na precisão da medição. A razão para isto pode ser identificada acima no fato que a altura do espaço de ar na direção radial é decisiva para o acoplamento magnético.

[0005] O objetivo da presente invenção é descrever um sensor de ângulo que pode ser fabricado de modo particularmente simples e econômico e em adição tem precisão aumentada.

[0006] O resolvedor de relutância passiva de acordo com a presente invenção é construído de tal maneira que o estator magnético fraco tem um número de ranhuras predefinido e dentes distribuídos em alternância sobre a circunferência e que um enrolamento primário está disposto nas ranhuras do estator por enrolamentos parciais conectados em série. Também estão dispostos nas ranhuras dois enrolamentos secundários, que são desviados um do outro a um ângulo, e, por enrolamentos parciais que são conectados em série e alternados em direções opostas, formam pares de pólos, os números dos quais diferem daquele do enrolamento primário por um fator integral. O rotor magnético fraco muda seu formato de secção transversal com um número de períodos que correspondem com o número de velocidade do sensor de ângulo.

[0007] Neste caso, o que é conhecido como o número de velocidade ou número de pares de pólos de sinal indica o número de períodos completos através dos quais o sinal elétrico, que pode ser derivado nos enrolamentos secundários, passa durante uma revolução mecânica completa, isto é 360°, do rotor. Isto significa que em um resolvedor de uma velocidade, o ângulo elétrico corresponde com o ângulo de revolução mecânica, enquanto em um resolvedor de trés velocidades o ângulo elétrico de 360° já alcançado em uma revolução mecânica de 120°.

[0008] De acordo com a invenção, os enrolamentos primários são dispostos de tal maneira que em cada caso pelo menos um dente que não carrega enrolamento primário está localizado entre os dentes que carrega enrolamentos primários. Por um lado, esta disposição permite o resolvedor ser usinado enrolado em uma maneira simples. Por outro lado, no caso de uma excentricidade do rotor causado por tolerâncias, os erros que ocorrem podem ser reduzidos. Finalmente, o enrolamento pode também ser realizado em corpos de espiral frouxa com apenas uma espiral, os corpos de espiral frouxa sendo subsequentemente encaixado no estator conectado a um outro por meio de um painel de circuito ou uma estrutura de ligação, por exemplo.

[0009] De acordo com uma modalidade vantajosa da presente invenção, os enrolamentos parciais dos enrolamentos primários não têm uma direção de enrolamento alternativa, mas são todos enrolados na mesma direção, por exemplo, em uma maneira tal que o fluxo magnético é direcionado para dentro na direção do eixo de rotação do rotor.

[00010] Contudo, a orientação inversa poderia também ser fornecida e em alguns casos um certo número de pólos pode também se enrolado na direção oposta a fim de compensar os fluxos magnéticos assimétricos.

[00011] De acordo com a invenção, a expressão

é um número impar. Neste caso, n é o número de fases (para resolvedores convencionais este é usualmente dois, isto é seno e cosseno), p é igual ao número de lóbulos que formam a conformação de geração de sinal no rotor, e t é o número de dentes do estator.

[00012] De acordo com uma primeira modalidade vantajosa, os enrolamentos parciais do enrolamento primário (referido aqui na maioria dos casos simplesmente como "enrolamentos primários") são dispostos nos dentes de números pares e enrolados de tal maneira que o fluxo magnético é orientado na direção do eixo de rotação do resolve- dor quando a voltagem no enrolamento primário é positiva. O fluxo magnético é realimentado através dos dentes de números ímpares. Os dentes de números ímpares carregam como enrolamentos secundários, o enrolamento secundário de cosseno e o enrolamento secundá rio de seno. As voltagens de saída são induzidas nos enrolamentos em torno dos dentes de números ímpares.

[00013] Se uma construção simétrica é selecionada, isto é, uma construção em que os enrolamentos de dentes mutuamente opostos são os mesmos, a sensibilidade a uma excentricidade do rotor quanto ao estator é reduzida.

[00014] A fim de aumentar a precisão e a insensibilidade a tolerâncias ainda mais, pode também ser feita provisão, e acordo com uma modalidade vantajosa adicional, para dois enrolamentos a serem dispostos em cada dente do estator. Novamente, o enrolamento primário está localizado em cada caso nos dentes que não são adjacentes entre si, proporcionando assim para os dentes que tanto um enrolamento primário com um enrolamento de seno, um enrolamento primário com enrolamento de cosseno quanto dois enrolamentos secundários, a saber um enrolamento de seno e um de co-seno, são acomodados um com o outro em um e o mesmo dente. Novamente, de acordo com a invenção, a expressão —é pretendida ser um numero impar. De acordo com a invenção, o rotor e o diagrama de enrolamento são simétricos, de modo que excentricidades podem ser compensadas de modo muito mais efetivo.

[00015] De acordo com um desenvolvimento vantajoso da presente invenção, o resolvedor pode além do mais compreender pelo menos uma trajetória de retorno para retornar o sinal elétrico, a trajetória de retorno sendo disposta em um pano transverso ao eixo de rotação do rotor. Esta trajetória de retorno pode facilmente impedir a ocorrência na direção do eixo de rotação de um fluxo magnético que poderia influenciar os sinais de saída de uma maneira indesejável.

[00016] A fim de entender melhor a presente invenção, a invenção será descrita em maior detalhe baseado nas modalidades exemplares ilustradas nas figuras seguintes. Neste caso, partes iguais são forneci- das com símbolos de referência iguais e designações de componente iguais. Além do mais, os aspectos individuais ou combinações de aspectos das modalidades mostradas e descritas podem também ser soluções que são, em seus próprios méritos, soluções inventivas independentes ou soluções de acordo com a invenção. Nos desenhos: a figura 1 mostra um exemplo de um diagrama de enrolamento de acordo com a técnica anterior; a figura 2 mostra uma seção transversal esquemática através de um resolvedor de três velocidades de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção; a figura 3 é um diagrama de enrolamento para o resolvedor da figura 2; a figura 4 mostra o curso do campo magnético nos dentes individuais do estator da figura 2; a figura 5 mostra cursos de sinal simulados no resolvedor de seis velocidades de acordo com a figura 2 para o caso ideal em que não existe desvio entre o rotor e o estator; a figura 6 mostra cursos de sinal simulados no resolvedor de seis velocidades de acordo com a figura 2 para o caso em que uma excentricidade entre o rotor e estator e também tolerâncias de fabricação o rotor estão presentes; a figura 7 mostra cursos de sinal simulados no resolvedor de sei velocidades de acordo com a figura 2 para o caso em que a excentricidade é duas vezes aquela da figura 6; a figura 8 é uma ilustração das voltagens de saída como uma função do ângulo mecânico para a disposição da figura 2 no caso ideal; a figura 9 mostra as voltagens de saída como uma função do ângulo mecânico para a disposição da figura 2 no caso de uma posição excêntrica do rotor; a figura 10 é um diagrama de enrolamento para um resol- vedor de quatro velocidades similar à modalidade da figura 2; a figura 11 e um diagrama de enrolamento alternativo para um resolvedor de oito velocidades; a figura 12 é uma vista parcial em perspectiva do estator da figura 2 com corpos de bobina fixados de uma modalidade alternativa; a figura 13 mostra uma segunda modalidade vantajosa de um resolvedor de seis velocidades de acordo com a presente invenção; a figura 14 é um diagrama de enrolamento para o resolvedor da figura 13; a figura 15 é uma ilustração das voltagens de saída da disposição da figura 13; a figura 16 é uma ilustração do desvio angular como uma função do ângulo mecânico em comparação entre as disposições da figura 2 e figura 13; a figura 17 é uma ilustração do desvio angular como uma função do ângulo em um rotor excêntrico em comparação ente as disposições da figura 2 e figura 13; a figura 18 é um diagrama de enrolamento para um resolvedor de quatro velocidades similar para modalidade da figura 13; a figura 19 é uma vista parcial em perspectiva da disposição da figura 13 depois de encaixar com corpos de bobina frouxos; a figura 20 é uma vista parcial em perspectiva do estator encaixado da figura 19; a figura 21 é uma vista em perspectiva da disposição de resolvedor da figura 13 no estado completamente instalado com a trajetória de retorno elétrico no painel de circuito; e a figura 22 é uma seção transversal esquemática através de uma disposição de resolvedor de acordo com uma modalidade van- tajosa adicional.

[00017] A figura 2 é uma seção transversal esquemática através de um resolvedor de seis velocidades 100 de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção. Neste caso, um rotor magnético fraco 102 é montado dentro do estator 104 de modo a ser rotativo em torno de um eixo de rotação 106. O rotor na modalidade mostrada nesta figura tem seis lóbulos 108 que causam, durante a rotação em torno do eixo 106, um espaço de ar variável entre os dentes 110 do estator 104 e o rotor 102.

[00018] A disposição de resolvedor de seis velocidades mostrada nesta figura fornece um total de dezesseis dentes 110, que na figura 2 são numerados em série na direção horária. Os fluxos magnéticos que ocorrem nos dentes 110 são simbolizados por setas. De acordo com a invenção, os dentes pares, que podem também ser referidos como pólos, carregam neste caso enrolamentos primários que são enrolados de tal maneira que seu fluxo magnético 112 é direcionado para dentro na direção do eixo de rotação 106 quando a corrente primária de excitação é positiva. O fluxo magnético destes enrolamentos excitadores é simbolizado neste desenho por setas sólidas. De acordo com a invenção, os enrolamentos excitadores são, portanto, dispostos não em pólos que são diretamente adjacentes um ao outro, mas somente em qualquer outro pólo.

[00019] Além do mais, a disposição é ponto-simétrica ao eixo de rotação 106, de modo que em cada caso o mesmo enrolamento está presente em pólos mutuamente opostos. Os enrolamentos receptores, isto é, os enrolamentos secundários, nos quais ocorre o fluxo magnético induzido que é influenciado pela posição do rotor, são fixados nos pólos impares. Neste caso, as setas tracejadas 114 indicam o fluxo magnético dos enrolamentos de seno e as setas de ponto-traço 116 indicam o fluxo magnético através dos enrolamentos de cosseno. A voltagem de saída a ser medida é induzida nos enrolamentos nestes pólos.

[00020] Embora na modalidade mostrada, os enrolamentos primários são dispostos de tal maneira que o fluxo magnético par a corrente primária positiva é direcionada para o eixo de rotação 106 do resolve- dor 100, a direção inversa do fluxo pode também ser fornecida e em alguns casos pode também ser feita provisão para bobinas individuais a serem enroladas de tal maneira que estimulam um fluxo inverso a fim de compensar fluxos magnéticos assimétricos.

[00021] De acordo com a invenção, a expressão

é um número impar. Neste caso, n indica o número de fases, que para resolvedores convencionais com um sinal de seno e cosseno é igual a 2, p é o número de lóbulos no rotor e t indica o número de dentes no estator. Na disposição mostrada na figura 2, o seguinte é, portanto, obtido:

[00022] A figura 3 é uma visão geral o diagrama e enrolamento da disposição da figura 2. Neste caso, o número de enrolamentos é plo- tado para cima ou para baixo acima os pólos respectivos do estator.

[00023] O sinal positivo ou negativo indica a direção de enrolamento. Será claro a partir disto, de acordo com a invenção, os enrolamentos primários por um lado são fixados nos dentes pares e por outro lado são todos enrolados na mesma direção. Os enrolamentos secundários de seno e enrolamentos secundários de cosseno são conectados um no outro em série em direções de enrolamento alternadas. Alterna-tivamente, as polaridades podem também ser trocadas por meio de conexões externas e em todos os casos, a mesma direção de enrolamento pode se usada para os enrolamentos secundários de seno e enrolamentos secundários de cosseno.

[00024] A figura 4 plota o curso do campo magnético para cada pólo individual dos pólos 1 a 8 do resolvedor de seis velocidades da figura 2 como uma função do ângulo mecânico cp. Como, em um resolvedor de seis velocidades, os sinais são repetidos seis vezes durante a revolução de 360° completa do rotor, somente a faixa de cp=O° a cp=60° é mostrada nesta figura e nas figuras seguintes. Em princípio, todos os sinais (corrente, fluxo magnético, campo-B, voltagem de saída, etc.) são sinais alternados, por exemplo, tendo uma frequência de 2 kHz a 20 kHz. No entanto, por uma questão de simplicidade, somente as amplitudes respectivas são plotadas nas figuras. Uma amplitude negativa significa neste caso que os valores são baixos quando os valores de entrada são altos.

[00025] Somar as voltagens de cosseno ou voltagens de seno conectadas em série produz as condições simuladas ilustradas na figura 5. Esta figura plota por um lado o sinal de seno e o sinal de cosseno e por outro lado um desvio Δcp obtido a partir do valor calculado de acordo com cp=arco tg (sen/cos) e o valor de ângulo real. A figura 5 mostra o erro mecânico da medição Δcp para condições ideais, isto é, para uma posição central exata do rotor dentro do estator.

[00026] A figura 6, inversamente, mostra as condições em que ocorre uma excentricidade entre o rotor e o estator. Para comparação com os resultados no caso ideal (como ilustrado na figura 5), a curva Δcp tem um componente de erro adicional E.

[00027] Também como mostrado na figura 7, um componente de erro adicional muito maior E ocorre quando a excentricidade do rotor é dobrada, na medida em que o erro de medição não é linearmente dependente da excentricidade do rotor.

[00028] Pode ser demonstrado que o caso ideal de um rotor excêntrico é na realidade não realizável e que, como será descrito em deta- lhe com referência à segunda modalidade da figura 13, diagramas de enrolamento alternativos podem oferecer vantagens. Contudo, a simetria de acordo com a invenção do rotor e estator na modalidade descrita anteriormente aqui por si só oferece um aperfeiçoamento notável em precisão como m resultado de compensação parcial para os efeitos de erro.

[00029] As figuras 8 e 9 são vistas gerais das voltagens de saída para o caso ideal comparado com uma posição de rotor excêntrico (figura 10). Como está claro nesta figura, os sinais de saída para o pólo 5 e pólo 13 não são mais congruentes. Desta maneira, a excentricidade pode ser parcialmente compensada.

[00030] Na figura 8 a voltagem induzida no pólo 9 corresponde com aquela do pólo 1 e a voltagem no pólo 13 corresponde com aquela no pólo 5. O sinal de saída de cosseno completo é formado a partir da soma das voltagens nos seguintes pólos: polol + pólo 9 + pólo 5 + pólo 13.

[00031] Se o número de enrolamentos nos lados se opõem entre si em cada caso por 180° é o mesmo, isto oferece a vantagem que os sinais reagem de modo menos sensível a uma excentricidade do rotor quando ao estator. Se, por exemplo, um deslocamento horizontal por z mm é assumido, então o tamanho do espaço de ar entre o rotor e o estator no pólo 5 é reduzido exatamente z mm, mas o tamanho do espaço de ar no pólo 13 será maior por z mm. Se o fluxo magnético e, a partir do mesmo, a voltagem induzida são então calculados, as voltagens induzidas nos pólos 5 e 13 compensarão uma a outra, como pode ser visto na figura 9.

[00032] De acordo com a invenção, o resolvedor de relutância tem um número característico que é calculado de acordo com a fórmula

Um resolvedor convencional com um sinal de saída de duas fa- t ses (seno e cosseno) exige pelo menos 4 pólos com seno, -seno, cos- seno e -cosseno. No rotor com p lóbulos, os lóbulos são dispostos em 3607p. Os enrolamentos no estator são então dispostos em localizações designadas na Tabela 1 seguinte, em que X é um número natural: TABELA 1:

[00033] Os pólos de um resolvedor com t dentes são localizados nas localizações Y.3607t, em que Y assume valores de 0 a t-1. De acordo com esta abordagem, um enrolamento de cosseno e subsequentemente um enrolamento primário são dispostos no primeiro dente e um enrolamento de seno ou -seno está disposto no terceiro dente. 2.3607t deve então ser localizado na posição do roto par seno ou - seno.

[00034] Como mostrado na Tabela 2 seguinte, os enrolamentos de seno e -seno estão localizados nas posições x/2.3607n.p, em que x é um número impar. Na disposição mostrada na tabela 2, o seguinte se aplica: 4.n.p/t = 3(n=2, p=6, t=16). TABELA 2:

[00035] Um resolvedor de seis velocidades com 48 dentes é claro também funcionaria (4.n.p/t = 1), mas seria muito mais dispendioso e complexo de fabricar.

[00036] Um exemplo adicional do resolvedor de acordo com a invenção da primeira modalidade será descrito com referência à figura 10. Como pode ser visto a partir da Tabela 3 seguinte, são exigidos 32 pólos a fim de desenvolver um resolvedor de quatro velocidades tendo uma construção simétrica. Um estator de 16 pólos não oferece espaço suficiente aqui para os enrolamentos primários. TABELA 3:

[00037] Novamente, todos os enrolamentos parciais do enrolamen to primário são enrolados em uma direção e não estão localizados nos dentes do estator que são posicionados perto um do outro.

[00038] A figura 11 é um diagrama de enrolamento para um resolvedor de oito velocidades com um estator tendo 32 pólos. Como listado na Tabela 4 seguinte, em cada caso pelo menos dois enrolamentos primários são dispostos entre os enrolamentos secundários nesta modalidade.

[00039] Se o seguinte é calculado para este caso:

então 2, isto é um número par, é obtido.

[00040] O padrão regular dos dois enrolamentos e um enrolamento secundário, portanto não pode ser mantido nos pólos 11 a 16 e 27 a 32. Nestes pólos, o número de enrolamentos é alterado a fim de obter um campo magnético similar nos pólos perto destas regiões como em qualquer outro lugar. Todos os enrolamentos parciais do enrolamento primário são enrolados na mesma direção, de modo que o fluxo magnético transmitido aponta para qualquer lugar ao longo da circunferência do estator na direção do rotor. TABELA 4:

[00041] De acordo com uma modalidade vantajosa da presente invenção, tal como é mostrado na figura 12, os enrolamentos individuais são enrolados em corpos de bobina solta 118 e estes corpos de bobina, que têm conexões elétricas 120, 122 são deslizadas nos dentes 110 do estator 104.

[00042] A fim de conectar as conexões de bobina individuais 120, 122 uma na outra, um painel de fiação 124 é instalado em uma opera- ção seguinte, tal como mostrado na figura 18. O painel de fiação 124 suporta faixas condutoras 126 que conectam as conexões desejadas uma na outra. Neste caso, o painel de fiação 124 pode ser formado em uma maneira conhecida por um painel de circuito impresso, um painel de circuito flexível ou uma estrutura de fios. O contato entre as conexões 120, 122 dos corpos de bobina 118 e as faixas condutoras 126 é realizado em uma maneira conhecida por meio de solda, ligação adesiva, pressionamento, ou outros meios de contato elétrico conhecidos.

[00043] Como mencionado anteriormente aqui, uma excentricidade entre o rotor e o estator pode levar, na primeira modalidade previamente discutida, a imprecisões consideráveis. Uma segunda modalidade, portanto, propõe uma disposição em que dois enrolamentos respectivos são dispostos em cada pólo de estator. A figura 13 é uma seção transversal esquemática através de um resolvedor de seis velocidades alternativo deste tipo.

[00044] Novamente, somente os pólos pares carregam os enrolamentos primários e todos os enrolamentos primários são enrolados de tal maneira que a direção do fluxo magnético aponta para o eixo de rotação 106 do rotor. O fluxo magnético retorna através dos pólos ímpares. No entanto, em contraste com a modalidade precedente, de acordo com a modalidade mostrada na figura 13, cada pólo de estator também carrega um segundo enrolamento, de modo que tanto um en-rolamento primário com um enrolamento secundário ou dois enrolamentos secundários diferentes juntos são dispostos em um e o mesmo pólo de estator.

[00045] A figura 14 é um diagrama de enrolamento para um resolvedor de seis velocidades da figura 13, pode ser visto a partir disto que, de acordo com esta modalidade, os enrolamentos primários têm o mesmo número de enrolamentos, mas menos enrolamentos que os enrolamentos secundários de seno e os enrolamentos secundários de cosseno. No entanto, alternativamente, é também possível que o mesmo número de enrolamentos seja usado em qualquer lugar, simplificando assim a fabricação.

[00046] A figura 15 mostra um exemplo das voltagens de saída nos pólos 1, 2, 3, 5, 6, e 7. As voltagens induzidas nos pólos 9, 10, 11, 13, 14 e 15 são idênticas a estas. O sinal de cosseno total é calculado a partir da soma de todas as voltagens induzidas nestes pólos.

[00047] A vantagem desta segunda modalidade pode ser vista no exame das figuras 16 e 17.

[00048] A figura 16 plota o desvio angular Δψi da modalidade da figura 2, comparado com o desvio angular Δcp2 da modalidade da figura 13 por um rotor exatamente central. As duas curvas têm um curso bastante similar, de modo que não existe diferença para este caso.

[00049] No entanto, como está claro na figura 17, para o caso em que o rotor está disposto fora do centro, o erro Δcp2 para a disposição da figura 13 é agora somente metade do tamanho do erro Δψi da disposição da figura 2. Isto pode ser explicado pelo fato que, devido à disposição não central do rotor, as voltagens induzidas dos pólos individuais não são simétricas, levando aos desvios nos sinais de saída. As variações em amplitude são causadas prara uma detecção do fluxo magnético não uniforme dos pólos como uma consequência da flutuação do espaço de ar. Estas imprecisões são detectadas como harmônicos de ordem maior quando são analisados. A fim de impedir estas imprecisões, o diagrama de enrolamento alternativo de acordo com a figura 13 compreende mais enrolamentos dos circuitos detectores. Por exemplo, doze enrolamentos secundários são fornecidos em vez os quatro enrolamentos secundários previamente mostrados. Erros como uma consequência de uma variação doa amplitude de fluxo magnético nas bobinas de detector são, portanto, corrigidos pelos pólos adjacentes respectivos.

[00050] Um diagrama de enrolamento alternativo com um cada caso dois enrolamentos me cada pólo de estator para um resolvedor de quatro velocidades é mostrado na figura 18.

[00051] Como pode também ser visto nas figuras 19 a 21, é também possível que dois enrolamentos sejam enrolados em um corpo de bobina solta 118, em que agora um total de quatro conexões elétricas 120, 121, 12, 123 têm que ser guiadas para fora. A conexão com a ajuda de uma estrutura de ligação ou um painel de circuito impresso 124 é também possível.

[00052] A figura 21 mostra uma modalidade do painel de fiação 124 no qual o painel de circuito impresso 124 contém uma trajetória de retorno 128 para o sinal elétrico. Esta trajetória de retorno 128 pode impedir a ocorrência na direção do eixo de rotação de uma conexão de fluxo magnético que poderia influenciar os sinais de saída em uma maneira indesejável. Os outros dois circuitos têm trajetórias de retorno similares no lado de baixo do painel de circuito.

[00053] Finalmente, a figura 22 mostra um resolvedor de duas velocidades 100 em que um roto 102, que tem dois lóbulos, é combinado com um estator de 16 pólos 104. Isto é similar ao rotor de quatro velocidades com um estator de 32 pólos. Nesta modalidade, somente cada outro dente 110 é fornecido com um enrolamento primário e um enrolamento secundário. O princípio que todos os enrolamentos primários são enrolados na mesma direção e a simetria completa do rotor e estator são também implementados nesta modalidade. Isto fornece, em adição á capacidade de montagem particularmente simples, também a vantagens acima descritas com respeito à precisão e insensibilidade de qualquer montagem e tolerâncias de produção.

[00054] Embora a discussão precedente tenha assumido em todos os casos corpos de bobina solta, os enrolamentos de acordo com a presente invenção podem também ser enrolados diretamente no esta- tor, em que partes de material plástico adicional podem (ma não necessariamente tem que) ser usadas. A maioria das conexões podem então ser realizadas diretamente com a ajuda do fio magnético, a trajetória de retorno para o sinal elétrico é então também implementada com um fio magnético ou cabo.

Claims

1. Sensor de ângulo magnetoeletrônico com um estator pelo menos parcialmente ferromagnético (104) e um rotor pelo menos parcialmente ferromagnético (102) que se opõem um ao outro formando um espaço de ar anular, caracterizado pelo fato de que a resistência magnética no espaço de ar muda periodicamente por conta da formação do rotor que varia sobre a circunferência quando o rotor roda em torno do eixo de rotação (106), com um transmissor de fluxo magnético que está disposto no estator (104) e gera por meio de pelo menos um par de pólos uma distribuição de fluxo magnético predefinido no espaço de ar, com um receptor de fluxo magnético que está disposto no estator (104) e mede a intensidade do campo magnético por meio de pelo menos dois pares de pólos de sinal dispostos desviados um do outro em um ângulo, em que o valor do ângulo para a posição do rotor (102) em relação ao estator (104) pode ser derivado dos dois sinais de receptor, o estator (104) tendo distribuído sobre a circunferência um número grande de dentes (110) que são separados um do outro por ranhuras, e o transmissor e fluxo magnético compreendendo pelo menos dois enrolamentos primários que são dispostos de tal maneira que pelo menos um dos dentes não carrega enrolamentos primários, em que dois enrolamentos diferentes são dispostos em cada um dos dentes (110) do estator (104).

2. Sensor de ângulo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os enrolamentos primários são dispostos de tal maneira que geram um fluxo magnético se estendendo radialmente, uma direção do fluxo magnético sendo orientado em cada caso, da mesma maneira para todos os enrolamentos primários, na direção do eixo de rotação ou para longe do eixo de rotação.

3. Sensor de ângulo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que um enrolamento primário e um enrolamento secundário do receptor de fluxo magnético são dispostos nos dentes (110) do estator (104) distribuídos sobre a circunferência em cada caso em alternância.

4. Sensor de ângulo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que uma variá-

vel característica —— é um numero impar, em que n e igual a um número de fases do sensor de ângulo, p é igual a um número de carnes formando a conformação no rotor, t é igual a um número de dentes no estator.

5. Sensor de ângulo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o receptor de fluxo magnético tem pelo menos dois enrolamentos secundários de seno e pelo menos dois enrolamentos secundários de cosseno que são desviados dos enrolamentos secundários de seno por 90 graus elétricos.

6. Sensor de ângulo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os enrolamentos são, cada um, fixados para separar corpos de bobina (118).

7. Sensor de ângulo, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que as conexões elétricas entre os enrolamentos são produzidas por meio de um painel de circuito impresso (124), um painel de circuito flexível ou uma estrutura de ligação.

8. Sensor de ângulo, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a conexão elétrica entre as conexões dos corpos de bobina (118) e o painel de circuito impresso (124) ou a estrutura de ligação é produzida por conexões soldadas, conexões caldeadas ou conexões de pressão.

9. Sensor de ângulo, de acordo com qualquer uma das rei vindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que ainda com-preende pelo menos uma trajetória de retorno (128) para retornar um sinal elétrico.

10. Sensor de ângulo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a pelo menos uma trajetória de retorno (128) é formada por uma faixa condutora em um painel de circuito impresso (124) ou um fio.

11. Sensor de ângulo, de acordo com pelo menos uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que pelo menos todos os enrolamentos primários têm um número idêntico de enrolamentos.

12. Sensor de ângulo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que pelo menos um dos enrolamentos primários tem, para influenciar o campo magnético tramsmitido em uma maneira direcionada, um número de enrolamentos que diferem dos enrolamentos primários restantes.

13. Sensor de ângulo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o rotor (102) e o estator (104) são construídos, com os fluxos magnéticos ocorrendo nos mesmos, apontam simetricamente em sua seção transversal para o eixo de rotação (106).

14. Sensor de ângulo, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, quando dependente da reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que em qualquer outro dente (110) do estator (104) são dispostos um enrolamento primário e um enrolamento secundário de tal maneira que os enrolamentos secundários de seno e os enrolamentos secundários de cosseno se alternam em cada caso.