CN104870846B - 具有角度传感器的传感器装置以及滚动轴承装置 - Google Patents

具有角度传感器的传感器装置以及滚动轴承装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有用于测量扭转的角度传感器的传感器装置。角度传感器构造成多极的，从而测量可以通过n个极来实现。该角度传感器首先包括环绕旋转轴线(04)的传感器环和能相对于该传感器环旋转的实体量具。在传感器环上布置有发射线圈(27)和多个接收线圈(28)。在发射线圈(27)与接收线圈(28)之间形成磁路，其包括实体量具和具有两个分支(19)的壳式芯(17)。在此，实体量具在磁路中构造出可变的磁阻。壳式芯(17)的两个分支(19)的其中一个分支构造成段状，从而使其包括环段(38)。接收线圈(28)分别环绕其中一个环段(38)。环段(38)分别形成具有中间半径(43、46、48、51)的圆弧。根据本发明，其中两个相邻环段(42、49；44、42；47、44；49、47)的圆弧的中间半径(43、46、48、51)彼此之间分别具有角度(ε、ζ、η、θ)，该角度为直角的n等分的一倍或多倍。此外，本发明还涉及一种滚动轴承装置(1)。

Description

具有角度传感器的传感器装置以及滚动轴承装置
技术领域
本发明涉及一种具有用于测量扭转的角度传感器的传感器装置。本发明还涉及一种滚动轴承装置，其包括根据本发明的传感器装置。
背景技术
由WO 2011/134955 A2公知了这种传感器装置和这种滚动轴承装置。这种滚动轴承装置在附图2中以立体横截面图示出。滚动轴承装置首先包括滚动轴承01，在其上沿轴向相邻地安装有角度传感器02。滚动轴承01包括内环03和外环06，其能围绕内环03绕旋转轴线04旋转。在内环03与外环06之间存在有球状的滚动体07。滚动体07保持在(图3所示)保持架08内。外环06与内环03之间的空间通过密封垫圈09对外密封。
角度传感器02包括传感器环11，其借助保持元件12固定在外环06上的构造在外环06内的环绕的凹槽13内。但是，传感器环11在此非抗相对转动地固定在外环06上，这是因为环形的保持元件12可以在环绕的凹槽13内绕旋转轴线04旋转。非抗相对转动的固定方式基于如下事实，即，在长时间运行期间，外环06在容纳外环06的机器元件(未示出)内被略微转动。基于非抗相对转动的固定方式，传感器环11相对于旋转轴线04可以保持其角位置，从而利用角度传感器的测量不会失真。
角度传感器02还包括实体量具14，其在构造在内环03内的环绕的凹槽16内抗相对转动地与内环03固定。实体量具14具有偏心的环形形状并且在图9和10中被详细示出。实体量具14环绕U形壳式芯17的U形横截面形状，该壳式芯固定在传感器环11内。环形的壳式芯17由铁磁性材料制成。U形的壳式芯17的U形横截面构成内U形分支18和外U形分支19，它们相对于U形底部21弯曲。
传感器环11包括内支承环22和外支承环23，其中，在内支承环22与外支承环23之间形成环形室24，壳式芯17和线路板26位于其中。线路板26在图4中详细示出。在线路板26上构造有发射线圈27(在图4中示出)和接收线圈28(在图4中示出)。发射线圈27和接收线圈28可以通过电缆29电连接。电缆29经过壳式芯17上的电缆支架31穿过外支承环23内的凹口32通向环形室24外部。电缆支架31还用于将壳式芯17和线路板26相对于容纳滚动轴承装置的机器元件(未示出)抗相对转动地固定。
图3以横截面图示出图2所示滚动轴承装置。
图4示出图2所示线路板26的细节。在线路板26上构造有发射线圈27和接收线圈28。线路板26是印制电路板，其包含多个层，其中，发射线圈27和接收线圈28被构造为导体迹线36。线路板26具有四个相同分布且构造相同的开口37。这些开口37均具有圆环段的形状。圆环段分别具有约60°的圆心角。壳式芯17的外U形分支19穿过开口37，从而使壳式芯17完全环绕发射线圈27，而其相应大致仅环绕接收线圈28的一半。本身呈环形的外U形分支19在其环形形状中是中断的，从而使其可以穿过开口37伸出。基于外U形分支19的环形形状的中断，构造出环段38，它们分别具有圆弧状。这些圆弧分别具有约60°的圆心角。
图9示出实体量具14的针对图2所示滚动轴承装置的由现有技术公知的实施方式。实体量具14在横截面图中垂直于旋转轴线04示出，其中，还示出外U形分支19和内U形分支18。实体量具14在其相对于壳式芯17扭转(在图2中示出)期间导致通过壳式芯17和实体量具14形成的磁路相对于各个接收线圈28(在图4中示出)的可变的磁阻，这是因为实体量具14是偏心的。实体量具14的偏心率由如下实现，即，环形的实体量具14的环宽在周边上是变化的，即从最小环宽变化为最大环宽，并且又变换回最小环宽。
图10示出图2所示实体量具14的细节。不同于图9所示实体量具，实体量具14在图10中是双偏心的，这是因为不仅实体量具14的外周边而且实体量具14的内周边都构造为偏心的。由此，角度传感器对U形分支18、19垂直于旋转轴线04的移动是不敏感的。
在图9和图10所示外U形分支19中没有示出(图4所示的)环段38的构造。
WO 2011/134955 A2所示的滚动轴承装置可以实现0°至360°之间的绝对角度测量。因此，其例如适用于单极电机轴的支承装置。因此，图2至4所示角度传感器02也被特征化为单极的。
发明内容
从WO 2011/134955 A2所示的解决方式出发，本发明的任务是提供一种滚动轴承装置以及适用于其的传感器装置，利用他们能够实现尤其是在多极电机上的多极角度测量。
上述任务通过一种具有角度传感器的传感器装置解决，其包括环绕旋转轴线的传感器环和能相对于所述传感器环旋转的实体量具；
其中，在所述传感器环上布置有至少一个发射线圈和多个接收线圈，其中，信号能通过所述发射线圈与所述接收线圈之间的磁路进行传输，并且其中，能旋转的实体量具在所述磁路中构造出可变的磁阻；
其中，所述发射线圈布置在形成所述磁路的一部分的环形的壳式芯内；
其中，所述实体量具构造成环，所述环闭合了所述壳式芯的两个环形分支之间的磁路；
其中，所述接收线圈分别部分布置在所述壳式芯之内并且部分布置在所述壳式芯之外，其中，所述壳式芯的其中一个所述环形分支构造成段状，从而使其包括环段，其中，所述接收线圈分别环绕所述环段中的至少一个环段；并且
其中，所述环段关于所述旋转轴线均构造成圆弧，其中，各个圆弧的中间半径分别形成各个圆弧的对称轴线；
所述角度传感器构造成多极的，以通过n个极进行测量，其中，所述环段中的两个相邻环段的圆弧的中间半径彼此之间分别具有角度，所述角度为直角的n分之一的一倍或多倍。上述任务还通过一种滚动轴承装置来解决，所述滚动轴承装置包括具有第一轴承环和能相对于所述第一轴承环旋转的第二轴承环的滚动轴承，所述滚动轴承装置还包括本发明的传感器装置，其中，所述传感器环与所述第一轴承环连接，并且其中，所述实体量具抗相对转动地与所述第二轴承环相连。
根据本发明的传感器装置用于测量扭转和旋转，其中，表征旋转或扭转的角度是测量参数。传感器装置包括构造为多极的角度传感器，从而能够通过n个极实现测量。在此，n是大于1的自然数。多极性导致角度传感器能够在大小为360°/n的转角内实现绝对角度测量。当然也可以测量大于360°/n的角度，例如通过步进测量步骤。根据本发明的传感器装置尤其适用于测量多极电机的转角，其中，角度传感器和电机具有相同数量的极。在这种情况下，通过操控电机随时了解要测量的角度构造在全圆的n个周边区段的那个区段内。
角度传感器首先包括环绕旋转轴线的传感器环和可相对于该传感器环旋转的实体量具。在传感器环上设置有至少一个发射线圈和多个接收线圈。在发射线圈与接收线圈之间形成磁路。通过该磁路可以传输信号。可旋转的实体量具构成磁路的一部分。在此，可旋转的实体量具在磁路内相对于各个接收线圈构造出可变的磁阻。这导致当实体量具绕旋转轴线旋转时，磁路的磁阻针对各个接收线圈发生变化。磁路磁阻的变化依赖于可旋转的实体量具的转角。
磁路还通过环形的壳式芯形成，其在包括旋转轴线的平面内优选具有U形横截面。壳式芯的环形优选与旋转轴线同轴布置。发射线圈设置在壳式芯内部。壳式芯具有两个分支，它们本身同样具有环形形状。实体量具构造为环，其闭合了壳式芯的两个环形分支之间的磁路。环形分支优选与旋转轴线同轴构造。
接收线圈分别部分布置在壳式芯之内并且部分布置在壳式芯之外。因此，接收线圈分别部分位于壳式芯的两个分支之间。壳式芯的两个环形分支中的一个构造成段状，从而使其包括环段。外分支优选构造成段状。环段优选与旋转轴线同轴布置。接收线圈分别环绕壳式芯的至少其中一个环段。环段均大致具有圆弧状。在每种情况下，环段都相应构造成圆弧，其中点位于旋转轴线中。这些圆弧的特征分别在于圆心角，其描述了相对于中点的打开度。圆弧相对于旋转轴线的角位置可以利用中间半径来描述，其形成各个圆弧的对称轴线。中间半径包括圆弧在旋转轴线中的中点和在圆弧周边上的中间点。
角度传感器的多极性能够实现对实体量具与传感器之间的360°/n的转角之内的绝对角度测量。根据本发明，这通过如下方式来实现，即，使其中两个相邻的环段的圆弧的中间半径彼此之间分别具有一角度，该角度为直角的n等分的一倍或多倍。在此，直角的n等分的整数因数可以分别依赖于实际可行性来选择。因数的选择例如通过接收线圈的拉伸来确定。
根据本发明的传感器装置的一个特别的优点在于，这种角度传感器能够首次实现多极角度测量。
根据本发明的传感器装置优选包括至少四个壳式芯环段。以下说明环段的角位置，其中，对照原则上可自由选择的参考角位置。参考角位置可以与接收线圈的布置的对称轴线重合。但是，参考角位置也可以设置在其中一个接收线圈的拉伸部之内的任意位置处。在这些优选实施方式中，第一环段的圆弧的中间半径相对于参考角位置具有角度(45°+a·360°)/n。在此，a是自然数，其中，自然数在这里被理解为包括数字零。第二环段的圆弧的中间半径相对于参考角位置具有角度(225°+b·360°)/n，其中，b是自然数。第三环段的圆弧的中间半径相对于参考角位置具有角度-(225°+c·360°)/n，其中，c是自然数。最后，第四环段的圆弧的中间半径相对于参考角位置具有角度-(45°+d·360°)/n，其中，d是自然数。指定的角度的顶角原则上位于旋转轴线中。中间半径和通过参考角位置限定的射线位于垂直于旋转轴线的平面内。根据本发明，因数a、b、c和d可以自由选择，以确保传感器装置的实际可行性。
第一环段的圆弧的中间半径关于参考角位置位于第一象限内。第二环段的圆弧的中间半径关于参考角位置位于第二象限内。第三环段的圆弧的中间半径关于参考角位置位于第三象限内。最后，第四环段的圆弧的中间半径关于参考角位置位于第四象限内。指定的四个象限在此从参考角位置开始沿逆时针方向数。环段在四个象限上的指定的分布尤其可以通过因数a、b、c和d的选择来实现。
环段数量不与极数直接关联。但是，根据本发明的传感器装置具有较大的极数、例如n≥8，优选也具有较大的环段数量，这是因为圆心角随着极数增加而变小，从而磁路的磁阻没有由于环段数量增加而下降过多。因此，根据本发明的传感器装置的优选实施方式具有至少八个环段，其中，前四个环段处于相应中间半径与参考角位置之间的上面指定的角位置。此外，第五环段的圆弧的中间半径相对于参考角位置具有角度(45°+a·360°)/n+180°。第六环段的圆弧的中间半径优选相对于参考角位置具有角度(225°+b·360°)/n+180°。第七环段的圆弧的中间半径相对于参考角位置优选具有角度-(225°+c·360°)/n-180°。最后，第八环段的圆弧的中间半径相对于参考角位置优选具有角度-(45°+d·360°)/n-180°。
在具有八个环段的实施方式中，第一环段的圆弧的中间半径和第二环段的圆弧的中间半径关于参考角位置优选位于第一象限内。此外，第七环段的圆弧的中间半径和第八环段的圆弧的中间半径关于参考角位置优选位于第二象限内。此外，第五环段的圆弧的中间半径和第六环段的圆弧的中间半径关于参考角位置优选位于第三象限内。最后，第三环段的圆弧的中间半径和第四环段的圆弧的中间半径关于参考角位置优选位于第四象限内。环段在四个象限上的指定的分布尤其可以通过因数a、b、c和d的选择来实现。
根据本发明的传感器装置也可以具有多于八个的环段，其中，其他环段优选具有上面指定的角位置，为此可以相应不同地选择因数a、b、c和d。
接收线圈优选由正弦线圈和余弦线圈形成。术语“正弦线圈”和“余弦线圈”由现有技术、例如WO 2011/134955A2公知。
正弦线圈优选成对地构造，其中，这些正弦线圈对中的每一对均包括正正弦线圈和负正弦线圈。在实体量具相对于传感器环旋转期间能利用正正弦线圈和负正弦线圈进行测量的信号具有电周期，其代表实体量具与传感器环之间的360°/n的转角。以相同方式，余弦线圈也优选成对地构造，其中，这些余弦线圈对中的每一对均包括正余弦线圈和负余弦线圈。在实体量具相对于传感器环旋转期间能利用正余弦线圈和负余弦线圈进行测量的信号具有电周期，其代表实体量具与传感器环之间的360°/n的转角。
在上述实施方式中，其中，四个环段分布在四个象限上并且包括一对正弦线圈和一对余弦线圈，其中，正正弦线圈优选环绕第一环段。负正弦线圈优选环绕第二环段。负余弦线圈优选环绕第三环段。最后，正余弦线圈优选环绕第四环段。当根据本发明的传感器装置正好包括一对正弦线圈、正好一对余弦线圈和正好四个环段时，正弦线圈和余弦线圈相对于环段的上述配属关系是特别优选的。
在根据本发明的传感器装置的具有八个环段的上述实施方式中，传感器装置优选包括两对正弦线圈和两对余弦线圈。在此，两对正弦线圈中的第一对的正正弦线圈优选环绕第一环段。两对正弦线圈中的第一对的负正弦线圈优选环绕第二环段。两对余弦线圈中的第一对的负余弦线圈优选环绕第三环段。两对余弦线圈中的第一对的正余弦线圈优选环绕第四环段。两对正弦线圈中的第二对的正正弦线圈优选环绕第五环段。两对正弦线圈中的第二对的负正弦线圈优选环绕第六环段。两对余弦线圈中的第二对的负余弦线圈优选环绕第七环段。最后，两对余弦线圈中的第二对的正余弦线圈优选环绕第八环段。在正弦线圈和余弦线圈相对于八个环段的上述配属关系中，根据本发明的传感器装置尤其优选包括正好两对正弦线圈、正好两对余弦线圈和正好八个环段。
在根据本发明的传感器装置的优选实施方式中，环段的圆弧均具有等于直角的n等分的圆心角。但是，对于技术可行性而言有利的是，环段的圆弧均具有小于直角的n等分的圆心角。
接收线圈关于旋转轴线优选环绕地沿壳式芯的段状构造的环形的分支布置。因此，这些接收线圈与旋转轴线均保持等距。尤其优选的是，接收线圈关于旋转轴线等距地沿壳式芯的段状构造的环形的分支布置。
在根据本发明的传感器装置的优选实施方式中，其中每一个环段由正好其中一个接收线圈环绕。但是，尤其在根据本发明的传感器装置的具有更多极的角度传感器中可以有利的是，其中每一个接收线圈环绕其中多个环段。这是因为在具有更多极的角度传感器中，环段的圆心角相对较小。在这些实施方式中，其中每一个接收线圈环绕其中m个环段，其中，m≤max(1；)。在此，表示n/4的整数部分。
实体量具垂直于旋转轴线优选具有环形横截面，从而使其由环构成，该环环绕地沿其环形形状具有n个等长的周边区段。在其中每一个周边区段中，环的环宽尺寸从最小环宽开始增大至最大环宽，并且又减小至最小环宽。由此，得到了偏心构造的环，其具有n个最大值和n个最小值。可变的环宽可以通过环的可变的外半径或通过环的可变的内半径导致。环优选不仅具有可变的内半径而且也具有可变的外半径，以便导致可变的环宽。由此，实现了双偏心的形状。
根据本发明的滚动轴承装置首先包括具有第一轴承环和可相对于第一轴承环旋转的第二轴承环的滚动轴承。此外，滚动轴承装置还包括根据本发明的传感器装置，其中，传感器环与第一轴承环连接，并且其中，实体量具抗相对转动地与第二轴承环相连。传感器环与第一轴承环的连接导致传感器环能够抗相对转动地与容纳第一轴承环的机器元件相连。因此，传感器装置用于测量由第二轴承环容纳的机器元件相对于容纳第一轴承环的机器元件之间的转角。
在第一轴承环与第二轴承环之间优选设置有滚动体。
第一轴承环优选由轴承外环构成，而第二轴承环优选由轴承内环构成。
附图说明
本发明其他优点、细节和改进方式由以下结合附图对本发明优选实施方式的描述得出。在附图中：
图1示出根据本发明的传感器装置的一个优选实施方式的线路板和四个环段；
图2示出根据现有技术的滚动轴承装置的立体横截面图；
图3示出图2所示滚动轴承装置的横截面图；
图4示出图2所示线路板的细节；
图5示出根据本发明的传感器装置的一个优选实施方式的线路板和四个环段，其中，设置有四极角度传感器；
图6示出根据本发明的传感器装置的一个优选实施方式的线路板和四个环段，其中，设置有八极角度传感器；
图7示出根据本发明的传感器装置的一个优选实施方式的线路板和八个环段，其中，设置有四极角度传感器；
图8示出根据本发明的传感器装置的一个变形实施方式的线路板和八个环段，其中，设置有八极角度传感器；
图9示出用于由现有技术所公知的图2所示滚动轴承装置的实体量具；
图10示出图2所示实体量具的细节；
图11示出根据本发明的传感器装置一个优选实施方式的实体量具；并且
图12示出根据本发明的传感器装置的一个尤其优选的实施方式的实体量具。
具体实施方式
图1示出根据本发明的传感器装置的一个优选实施方式的线路板26和四个环段38。根据本发明的传感器装置的该实施方式在其结构方面与图2至4所示的角度传感器02相同，区别仅在于实体量具14和环段38(参见图4)的实施方式。同样地，根据本发明的传感器装置优选与图2所示的滚动轴承01一起构成滚动轴承装置。
环段38的图1所示的实施方式使得传感器装置构造为两极角度传感器，其中，n＝2。该两极角度传感器用于对0°至360°/n，即0°至180°范围内的角度进行绝对测量。
图1所示图示与图4所示图示类似，图4示出根据现有技术的单极实施方式的具有四个环段38的线路板26。因此，以相同方式示出发射线圈27和四个接收线圈28。
为了图解说明环段38的不同的角位置，标出了参考角位置41，以便说明相对于旋转轴线04的角度。在所示实施方式中，参考角位置41对称地位于接收线圈28之间，从而参考角位置41同时是针对利用根据本发明的传感器装置进行角度测量的参考位置。因此，参考角位置41相当于传感器装置的测量值0°。但是，参考角位置也可以选择另一角位置。参考角位置尤其可以不同于传感器装置的参照角位置0°。
四个环段38中的第一环段42具有中间半径43，其相对于参考角位置41具有角度α。四个环段38中的第二环段44具有中间半径46，其相对于参考角位置41具有角度β。四个环段38中的第三环段47具有中间半径48，其相对于参考角位置41具有角度γ。四个环段38中的第四环段49具有中间半径51，其相对于参考角位置41具有角度δ。
根据本发明，角度α大小为(45°+a·360°)/n，其中，在所示两极传感器中适用n＝2。根据本发明，角度β等于(225°+b·360°)/n。根据本发明，角度γ等于-(225°+c·360°)/n。根据本发明，角度δ等于-(45°+d·360°)/n。因数a、b、c和d是自然数并且大于或等于零。
在第一环段42的中间半径43与第四环段49的中间半径51之间展开角度ε。在第二环段44的中间半径46与第一环段42的中间半径43之间展开角度δ。在第三环段47的中间半径48与第二环段44的中间半径46之间展开角度ε。在第四环段49的中间半径51与第三环段47的中间半径48之间展开角度ζ。角度ε、δ、ε和ζ分别等于直角的n等分的一倍或多倍，其中，在所示两极传感器中，n＝2。
四个环段38均具有圆弧形状。这些圆弧均具有圆心角λ，如在第二环段44的示例中所示那样。圆心角λ可以最大达到90°/n。在实践中，环段38的圆心角在大多数情况下是减小的，尤其是由于接收线圈28的拉伸。
环绕第一环段42的接收线圈28是正正弦线圈。环绕第二环段44的接收线圈28是负正弦线圈。环绕第三环段47的接收线圈28是负余弦线圈。环绕第四环段49的接收线圈28是正余弦线圈。
具有四个环段38的用于构成根据本发明的传感器装置的两极角度传感器的线路板26的所示实施方式与在图11和12中以不同实施方式示出的实体量具14协同作用。
图5示出根据本发明的传感器装置的一个优选实施方式的线路板26和四个环段38，其中，设置有四极角度传感器。在n＝4的标准下，该实施方式与图1所示实施方式相同。在其余方面，针对因数a、b、c和d可以选择其他数值。
图6示出根据本发明的传感器装置的另一优选实施方式的线路板26和四个环段38，其中，设置有八极角度传感器。在n＝8的标准下，该实施方式与图1所示实施方式相同。在其余方面，针对因数a、b、c和d可以选择其他数值。
图7示出根据本发明的传感器装置的另一优选实施方式的线路板26和四个环段38，其中，设置有四极角度传感器。该实施方式包括八个接收线圈28和八个环段38。因此，该实施方式除了图1所示环段42、44、47、49之外还包括环段38中的第五环段53，其具有中间半径54。环段38中的第六环段56具有中间半径57。环段38中的第七环段58具有中间半径59。环段38中的第八环段61具有中间半径62。在n＝4的标准下，前四个环段42、44、47、49的布置与图1所示的布置相同，其中，因数a、b、c和d相应地进行选择。第五环段53相对于第一环段42错开180°。第六环段56相对于第二环段44错开180°。第七环段58相对于第三环段47错开180°。第八环段61相对于第四环段49错开180°。
环绕第五环段53的接收线圈26由正正弦线圈构成。环绕第六环段56的接收线圈28由负正弦线圈构成。环绕第七环段58的接收线圈28由负余弦线圈构成。环绕第八环段61的接收线圈28由正余弦线圈构成。
图8示出根据本发明的传感器装置的一个变形实施方式的线路板26和四个环段38，其中，设置有八极角度传感器。在n＝8的标准下，四个环段38相对于参考角位置41的布置与图1所示图示相同。另一个区别在于，参考角位置41并不与线路板26的对称线重合，而是相对于该对称线具有偏移角ζ。偏移角ζ对根据本发明的传感器装置的功能而言无关紧要。
图11示出根据本发明的传感器装置的一个优选实施方式的实体量具14。在此，该实体量具是两极角度传感器的实体量具14。图11的视图与图9和10的视图相同，图9和10示出根据现有技术的实体量具14。
实体量具14实施成偏心的，其中，环形的实体量具14的环宽沿其周边具有两个最小值和两个最大值。在此，其中一个最大值和其中一个最小值分别处于180°的周边区段内。
针对其他极数n，根据本发明的传感器装置的实施方式的实体量具相应地具有n个环宽最大值和n个环宽最小值，其中，其中一个最大值和其中一个最小值分别设置在360°/n的周边区段内。
图12示出根据本发明的传感器装置的一个特别优选实施方式的实体量具14。图12所示实体量具14与图11所示实体量具的区别在于，其构造为双偏心的。图11所示实体量具的偏心率仅由环形的实体量具14的外半径的变化导致，而在图12所示的实体量具中，偏心率不仅由实体量具14的环形的外半径的变化而且也由内半径的变化导致。
附图标记列表
01 滚动轴承
02 角度传感器
03 内环
04 旋转轴线
05 -
06 外环
07 滚动体
08 保持架
09 密封垫圈
10 -
11 传感器环
12 保持元件
13 外环内的环绕凹槽
14 实体量具
15 -
16 内环内的环绕凹槽
17 U形壳式芯
18 内U形分支
19 外U形分支
20 -
21 U形底部
22 内支承环
23 外支承环
24 环形室
25 -
26 线路板
27 发射线圈
28 接收线圈
29 电缆
30 -
31 电缆支架
32 外支承环内的缺口
33 -
34 -
35 -
36 导体迹线
37 线路板内的开口
38 环段
39 -
40 -
41 参考角位置
42 第一环段
43 第一环段的中间半径
44 第二环段
45 -
46 第二环段的中间半径
47 第三环段
48 第三环段的中间半径
49 第四环段
50 -
51 第四环段的中间半径
52 -
53 第五环段
54 第五环段的中间半径
55 -
56 第六环段
57 第六环段的中间半径
58 第七环段
59 第七环段的中间半径
60 -
61 第八环段
62 第八环段的中间半径

Claims (10)

1.一种具有角度传感器的传感器装置，其包括环绕旋转轴线(04)的传感器环(11)和能相对于所述传感器环旋转的实体量具(14)；
其中，在所述传感器环(11)上布置有至少一个发射线圈(27)和多个接收线圈(28)，其中，信号能通过所述发射线圈(27)与所述接收线圈(28)之间的磁路进行传输，并且其中，能旋转的实体量具(14)在所述磁路中构造出可变的磁阻；
其中，所述发射线圈(27)布置在形成所述磁路的一部分的环形的壳式芯(17)内；
其中，所述实体量具(14)构造成环，所述环闭合了所述壳式芯(17)的两个环形分支(18、19)之间的磁路；
其中，所述接收线圈(28)分别部分布置在所述壳式芯(17)之内并且部分布置在所述壳式芯(17)之外，其中，所述壳式芯(17)的其中一个所述环形分支(19)构造成段状，从而使其包括环段(38)，其中，所述接收线圈(28)分别环绕所述环段(38)中的至少一个环段；并且
其中，所述环段(38)关于所述旋转轴线(04)均构造成圆弧，其中，各个圆弧的中间半径(43、46、48、51、54、57、59、62)分别形成各个圆弧的对称轴线；
其特征在于，所述角度传感器构造成多极的，以通过n个极进行测量，其中，所述环段(49、42；44、42；47、44；49、47；58、44；61、58；53、61；56、53；47、56)中的两个相邻环段的圆弧的中间半径(43、46、48、51、54、57、59、62)彼此之间分别具有角度(ε、ζ、η、θ)，所述角度为直角的n分之一的一倍或多倍。
2.根据权利要求1所述的传感器装置，其特征在于，
所述环段中的第一环段(42)的圆弧的中间半径(43)相对于参考角位置(41)具有(45°+a·360°)/n的角度(α)，其中，a是自然数；
其中，所述环段中的第二环段(44)的圆弧的中间半径(46)相对于所述参考角位置(41)具有(225°+b·360°)/n的角度(β)，其中，b是自然数；
其中，所述环段中的第三环段(47)的圆弧的中间半径(48)相对于所述参考角位置(41)具有-(225°+c·360°)/n的角度(γ)，其中，c是自然数，并且
其中，所述环段中的第四环段(49)的圆弧的中间半径(51)相对于所述参考角位置(41)具有-(45°+d·360°)/n的角度(δ)，其中，d是自然数。
3.根据权利要求2所述的传感器装置，其特征在于，
所述第一环段(42)的圆弧的中间半径(43)关于所述参考角位置(41)位于第一象限内；
其中，所述第二环段(44)的圆弧的中间半径(46)关于所述参考角位置(41)位于第二象限内；
其中，所述第三环段(47)的圆弧的中间半径(48)关于所述参考角位置(41)位于第三象限内；并且
其中，所述第四环段(49)的圆弧的中间半径(51)关于所述参考角位置(41)位于第四象限内。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的传感器装置，其特征在于，所述接收线圈(28)由正弦线圈和余弦线圈构成。
5.根据权利要求4所述的传感器装置，其特征在于，所述正弦线圈成对地构造，其中，所述正弦线圈对中的每一对均包括正正弦线圈和负正弦线圈，其中，在所述实体量具(14)相对于所述传感器环(11)旋转期间能利用所述正正弦线圈和所述负正弦线圈进行测量的信号具有电周期，所述电周期代表所述实体量具(14)与所述传感器环(11)之间的360°/n的转角；其中，所述余弦线圈也成对地构造，其中，所述余弦线圈对中的每一对均包括正余弦线圈和负余弦线圈，其中，在所述实体量具(14)相对于所述传感器环(11)旋转期间能利用所述正余弦线圈和所述负余弦线圈进行测量的信号具有电周期，所述电周期代表所述实体量具(14)与所述传感器环(11)之间的360°/n的转角。
6.根据权利要求3所述的传感器装置，其特征在于，
所述接收线圈(28)由正弦线圈和余弦线圈构成，
所述正弦线圈成对地构造，其中，所述正弦线圈对中的每一对均包括正正弦线圈和负正弦线圈，其中，在所述实体量具(14)相对于所述传感器环(11)旋转期间能利用所述正正弦线圈和所述负正弦线圈进行测量的信号具有电周期，所述电周期代表所述实体量具(14)与所述传感器环(11)之间的360°/n的转角；其中，所述余弦线圈也成对地构造，其中，所述余弦线圈对中的每一对均包括正余弦线圈和负余弦线圈，其中，在所述实体量具(14)相对于所述传感器环(11)旋转期间能利用所述正余弦线圈和所述负余弦线圈进行测量的信号具有电周期，所述电周期代表所述实体量具(14)与所述传感器环(11)之间的360°/n的转角，
所述正正弦线圈环绕所述第一环段(42)；
其中，所述负正弦线圈环绕所述第二环段(44)；
其中，所述负余弦线圈环绕所述第三环段(47)；并且
其中，所述正余弦线圈环绕所述第四环段(49)。
7.根据权利要求1、2、3或6所述的传感器装置，其特征在于，所述环段(38)的圆弧均具有小于或等于直角的n分之一的圆心角(λ)。
8.根据权利要求1、2、3或6所述的传感器装置，其特征在于，其中每一个所述接收线圈(28)环绕m个环段(38)，其中，
9.根据权利要求1、2、3或6所述的传感器装置，其特征在于，所述实体量具(14)垂直于所述旋转轴线(04)具有环形横截面，其中，所述实体量具(14)环绕地沿其环形形状具有n个等长的周边区段，在所述周边区段中，环宽尺寸从最小环宽开始增大至最大环宽，并且又减小至最小环宽。
10.一种滚动轴承装置，所述滚动轴承装置包括具有第一轴承环(06)和能相对于所述第一轴承环(06)旋转的第二轴承环(03)的滚动轴承(01)，其特征在于，所述滚动轴承装置还包括根据权利要求1至9中任一项所述的传感器装置，其中，所述传感器环(11)与所述第一轴承环(06)连接，并且其中，所述实体量具(14)抗相对转动地与所述第二轴承环(03)相连。
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