CN105190248A - 磁性线性或旋转编码器 - Google Patents

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Abstract

一种用于检测物体运动的磁性线性或旋转编码器(1)，包括：激励单元(8)，其再现所述运动且包括至少一对相对布置的主永磁体(16,17)，所述主永磁体通过铁磁轭体(9)磁相连并且在所述主永磁体之间形成测量场空间；高分辨率传感器单元(29；29’)，用于测定精确位置值，固定布置且包括数个磁场传感器(25,26,27,28)；及电子处理设备，其评价所述高分辨率传感器单元的信号且包括数据存储器，其特征在于，设有铁磁致偏体(18)，所述主永磁体所产生的磁场的至少一部分磁力线在所述致偏体作用下沿垂直于所述主永磁体的磁化矢量的方向偏转，所述高分辨率传感器单元被构造和布置成使得它的各磁场传感器被所述在所述致偏体作用下偏转的磁力线的垂直分量穿过，至少所述轭体由经热处理的铁磁材料构成，并且所述高分辨率传感器单元不包含铁磁组件。

Description

磁性线性或旋转编码器
技术领域
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述类型的磁性线性或旋转编码器。关于此类编码器的描述例如见于公开案DE102007039050A1和DE102010022154A1。
背景技术
DE102009023515A1和DE102010010560联系同类编码器指出，为了取得高度精确的测量结果，有必要借助例如四个磁场传感器来测定表征相关位置的磁场值，以便能根据所产生的例如四个测量值来形成两个差值并根据这两个差值形成一个商数(比率差分法)，从而消除叠加扰动变量(例如叠加于测量磁场的外部磁场)和倍增扰动变量(例如与温度相关的漂移现象)的影响。从理论上说，此方法的应用确实是获得高精度测量结果的必要条件。这种方法不受所用传感器类型的影响，其详情(也包括应用于电感式位置编码器的情况)请参阅DE4224225A1。
然而实际操作时发现，即便采用比率差分法，测量结果也会受环境因素影响而波动，从而使得可得精度非期望地受到限制。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种能大幅提高测量精度的前述类型的线性或旋转编码器。
权利要求1中所概括的特征是本发明用以达成上述目的的解决方案。
本发明基于以下认识：采用比率差分法来获得高精度测量结果的充分条件是，在每个可能的位置上以及在每个时间点上，高分辨率传感器单元的所有磁场传感器中受环境参数影响的测量场以百分比计算的变化率至少在一个测量周期期间是相同的。测量周期是指线性或旋转编码器产生特定精度和特定分辨率的单个测量值所需要的时间。如果铁磁回路的晶体结构在变化着的环境参数的明确范围内保持一般均质或者在最简单的情况下初步近似地保持不变(测量回路的磁阻Rm＝恒定)，就满足了上述条件。借此例如确保激励磁场与每个磁场传感器所感测到的测量场之间是线性关系。
如果a、b、c和d是相应磁场传感器的信号，γ、η是倍增扰动变量的因子并且Δ是叠加扰动变量，那么在存在纯正弦和余弦信号的情况下，理想情况下(η＝1)实心轴旋转编码器的测量值m适用以下公式：
(1)
铁磁材料的结构和磁性能尤其会随着温度变化而发生剧烈变化。因此根据本发明，原则上需要对所述编码器接触测量场的所有铁磁部件都进行退火处理(即热处理)以稳定这些铁磁部件的晶体结构，使得其在温度正常波动时(即在约-50℃至约+150℃的温度范围内)保持不变或保持均质。
但是一般而言，要达到本发明所力求达到的目标，至少需要对紧邻激励磁场设置的铁磁元件如轭体和致偏体进行热处理。但这种情况下必须同时向外屏蔽激励磁场，使得所存在的剩余场强(这些剩余场强使得受温度影响的铁磁组件如起屏蔽作用的罩体能忍受波动)不再对测量结果产生影响。因此根据本发明的改进方案，所述轭体和致偏体是用经退火处理的铁磁金属(优选高导磁合金)制成。
所述致偏体和轭体采用一体成型方案是有益的，但是如果磁分离物体能产生一体式物体所具有的磁作用，就不一定必须采用一体成型方案。
此外，有利地仅使用像IC和电容器这样的在其壳体中不包含任何铁磁组件的电子组件。如果无法实现这一点，就将这些电子组件远离激励磁场布置，使得温度波动所引发的磁性能变化实际不可能再影响测量场。
为避免磁滞效应对测量精度产生不良影响，优选让致偏体随激励单元一起运动，亦即在旋转编码器中随激励单元一起旋转。
此外还须消除来自于外部的会干扰测量结果的外部磁场。为此，所述传感器除了经退火处理的轭体外还包含铁磁屏护件，但该屏护件不必经退火处理。所述屏护件的任务是削弱外部磁场，使得由高导磁合金物体合围形成的内腔中的剩余磁场趋近于零或者仅产生垂直于磁场传感器的(叠加)干扰场。鉴于经退火处理的元件对冲击敏感，因为冲击会使其晶体结构恢复初始状态，因此未经退火处理的屏护件同时起机械保护作用。
许多情况下无法通过退火来稳定编码器轴；就此而言，筒形或槽形轭体也连同致偏体一起用于向外屏蔽激励磁场。
由此，通过上述步骤形成一种以正确的理论基础应用比率差分法来获得极高精度测量结果的磁性线性或旋转编码器。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行说明，其中：
图1为本发明插设在轴体自由端上的旋转编码器(实心轴编码器)的剖面示意图；
图2为本发明的实心轴编码器的另一实施方式对应于图1的剖面图；
图3为本发明的旋转编码器以另一比例绘制且对应于图1和图2的剖面图，该旋转编码器具有中心通孔(空心轴编码器)，旋转运动有待被监测的轴体以两端自由可及的方式穿设于该中心通孔；
图4为图3所示配置的右侧部分沿箭头I方向以另一比例绘制的俯视图；
图5为本发明的实心轴编码器的另一实施方式对应于图1的剖面图；及
图6为图5所示的实心轴编码器的高分辨率传感器单元沿旋转轴方向绘制的俯视图。
具体实施方式
相同或相对应的部件在附图中用相同符号标示，这些符号在图3、图5和图6中部分设有`。若下文中使用诸如“上”、“下”等表述，则其仅涉及相关附图中的图示内容，因为本发明的线性或旋转编码器使用时可采用任意一种空间定向。需要明确指出的是，为了说明重要的技术细节，附图未按比例绘制。
图1示出包括轴体3的旋转编码器1，该轴体可绕其中心纵轴5沿双向箭头R所示的两个方向旋转。轴体3可以是待监测轴体本身或者是编码器轴，该编码器轴以能够明确再现真正需要加以监测的轴体的旋转运动的方式例如通过传动装置与该轴体机械耦接。
在轴体3如图1所示的上部自由端以抗扭方式安装有由非铁磁材料如塑料、铝、黄铜或类似材料构成的旋转对称型载体7。该载体通过其远离轴体3的、在图1中位于上方的平直端面支撑激励单元8，该激励单元与所述载体抗扭连接且包括圆柱形筒体9，该筒体相对于纵轴5旋转对称且由铁磁材料构成。
筒体9的内腔在此具有两个沿轴向相接的不同直径的区段11、12。直径较小的区段11与筒体9垂直于纵轴5延伸的底部14直接相接，位于外侧的直径较大的区段12则与筒体9的上部开口连通。
两个径向相对设置的主永磁体16、17相对于旋转轴5对称地安装在下部区段11的内壁上，使得这些主永磁体的两个磁极中的其中一个磁极分别贴靠在筒体9的内壁上，而其指向内部的自由磁极N和S则朝向彼此。主永磁体16、17的磁偶极子优选全部沿相同方向分布，该方向由它们的两个穿过相关主永磁体的重心且指向相同方向的磁化矢量定义。由此形成直接连接两个主永磁体16、17的中心场空间。
两个永磁体16、17中的每个永磁体均可沿周向例如延伸45°角度范围，上述布置方式使得这两个永磁体通过形成一轭体的筒体9而磁相连。
所述两个磁体优选同等大小且大体具有相同的磁场强度。
形成于所述磁体的磁极之间的磁场在与纵轴5同心布置且由铁磁材料构成的致偏体18作用下而变形，该致偏体从筒体9的底部14沿纵轴5的方向向上凸出且具有圆形轮廓。
测量磁场变形所产生的结果是，并非所有从主永磁体16和17中的其中一个主永磁体出发的磁力线都或多或少地沿直线且平行于筒体9的底部14地朝另一主永磁体17或16延伸(参见图中所示的磁力线21)，而是部分磁力线虽然从两个磁极中的其中一个磁极N或S出发，但其发生弯曲而进入致偏体18，参见图中示意性示出的两条磁力线22、23。
在变形磁场区域，即在致偏体18的上表面上方间隔较短的轴向距离处，固设有由非铁磁材料构成的电路板形载体(未图示)，所谓固设就是该电路板形载体的安装方式使得其不随轴体3、筒体9和主永磁体16、17一起旋转。
在所述载体的底面上安装有集成电路(IC)24，在该集成电路中形成例如四个磁敏元件25、26、27、28(从图1的剖面图中只能看到两个磁敏元件27和26)，其作用面分布在一个平行于筒体9的底部14且垂直于旋转轴5的平面内。如图4所示，四个磁敏元件25、26、27、28中的每个磁敏元件都如此这般布置在IC24的四个角区中的其中一个角区，使得在俯视图平面中，这些磁敏元件相互间的距离远大于其在这个平面内的尺寸(最高达到50倍)。除这四个磁敏元件25、26、27、28外，IC24还可以包含评价其输出信号以及根据所述输出信号测定精确位置值所需要的全部电子电路或至少其中的一部分。
磁力线22、23垂直于四个磁敏元件25、26、27、28的作用面(即平行于纵轴5)的分量穿过这些作用面，从而可在其输出端上分接电信号b、c、d、a，这些电信号的振幅会在轴体3和激励单元8旋转时发生变化，这样就可以根据所述振幅来测定轴体3的瞬时角位。
形成于IC24中的磁敏元件25、26、27、28例如可以是霍尔探针，所述IC与这些磁敏元件共同形成高分辨率传感器单元29，其有助于高度精确地测定轴体3在相关测量角度间隔中的瞬时角位。
在图1所示的实心轴传感器中，所述四个呈方形布置的霍尔元件分别沿对角线(交叉)连接成两组，其中根据未提前公开的DE102012002204，所述霍尔元件相互间的距离大于其直径。
通过使致偏体18随激励单元8所产生的磁场一起旋转，能使测量结果失真的磁滞效应被完全消除。
如果在筒体9的下部区段11的内侧最佳仅设置两个主永磁体16、17，就会产生两个测量区间，在经历这两个测量区间期间可以在相接磁敏元件28、27和26、25的输出端上分接分别延伸180°电角度的正弦信号和余弦信号，因此一对相位分别为360°的周期信号也对应于轴体3的360°几何旋转角。
为了在旋转超过360°时测定明确角位，有必要为已经历过的测量区间计数。这也适用于设有两对以上径向相对布置的主永磁体的情况，因此每当轴体旋转超过360°时，总是经历两个以上测量区间。
为达此目的，在筒体9的孔洞的外侧区段12中设有计数单元30，其包括大体平行于筒体9的底部14延伸的韦根线31和包围该线丝的线圈32，二者均安装在固定式(即不随激励单元8一起旋转)载体33上，IC24也固定在该载体上。
在直径较大的区段12的内壁上以与前述两个主永磁体16、17相同的方式安装有两个其他永磁体34、35；这些其他永磁体虽然可具有与主永磁体16、17相同的厚度和强度，但其朝向彼此的磁极N、S之间的距离大于主永磁体16、17的磁极N、S之间的距离，因为韦根线的工作场强小于霍尔探针的工作场强。
以上是阶梯形筒体且磁体16、17和34、35同等厚度，作为替代方案也可以使用直径一致的筒体和不同厚度或不同磁性能的磁体。
原则上也可以省略这两个其他永磁体34、35并且将计数单元30设于两个主永磁体16、17的上部杂散场区域。但这样一种定位比较危险，因为计数单元30需要被定义成窄场强的磁场才能实现无错工作。这样就必须较精确地规定并保持韦根线31与主永磁体16、17的磁场中心区之间的轴向距离，而这在许多应用实例中是可以办到的。
因此图示方案为优选方案，因为其允许韦根线31与主永磁体16、17的磁场之间存在足够大的距离，并且能够通过对其他永磁体34、35进行相应设计来使所述韦根线的工作场强达到最佳且不受穿过磁敏元件25、26、27、28的场强影响。轭体9以及韦根线与测量磁场之间尽可能大的距离将韦根线接通时可能施加于测量场的干扰减至最小。
每当连接其他永磁体34、35的直径相对于韦根线31经历一定角位时，总会在该韦根线中以已知方式引起磁性反转，从而使得线圈32的输出端上产生电压脉冲，其既作为计数脉冲用来为已经历过的测量区间计数，又用作电子处理设备(未图示)的供电脉冲，所述电子处理设备若不包含铁磁组件，就同样可安装在载体33上。为识别旋转方向，可以已知方式设置不包含铁磁组件的附加传感器元件(此处未示出)，该传感器元件每经历一个测量区间对激励单元8的磁场响应一次。
无论在前述的几何设计方面，还是在其作为多圈编码器的功能(该多圈编码器既能高度精确地分辨每个测量区间，又能在考虑旋转方向的情况下为已经历过的测量区间计数)方面，本发明的旋转编码器大体相当于将公开案DE102007039050A1和DE102010022154A1中所描述的编码器相结合。后一个公开案具体描述一种随轴体和激励单元一起旋转的铁磁致偏体。
本示例所示出的旋转编码器与上述现有技术之间的区别主要在于，激励单元8的铁磁轭体形成底部封闭的筒体9并且致偏体18不是由待监测轴体或编码器轴3形成。所述致偏体可以作为筒体9的一体式组成部分被构造成通过该筒体的底部14向上凸出的圆环形销柱，或者可由间隔一定轴向距离地设于底部14上方且随所述筒体一起旋转的单独的柱形组件构成。在后一种情况下，可以通过形成于致偏体与筒体底部之间的“气隙”的附加磁阻来使得至少一部分从两个永磁体中的其中一个永磁体出发的磁力线穿过致偏体而直接朝另一永磁体延伸。其中，磁力线保持垂直穿过磁场传感器所需要的变形状态。
不宜将筒体9的扁平底部直接用来偏转磁力线，因为这会使测量场过弱。
筒体9的封闭底部能相对于轴体3高度屏蔽测量磁场，从而使得该轴体的磁变化不会对测量磁场产生反作用。此外，借助所述轴体还能充分削弱或均衡从外部输入耦合的外部磁场。
此外根据本发明，筒体9和致偏体18经退火处理，因此其晶体结构在温度波动时不发生会使存在于测量场空间的磁场变形不均匀的变化。
十分重要的条件是，高分辨率传感器单元29的壳体不包含铁磁组件，因为该壳体必须邻近激励磁体布置。铁磁壳体例如在温度变化时会对测量结果产生极大的不良影响。
例如被构造成罩体且由软铁构成的固定布置的屏护件38高度包围筒体9，并且一方面能防止外部磁场进入所述筒体的开放顶面，另一方面能防止整个筒体9遭受冲击而致使其晶体结构恢复未经退火处理的初始状态。屏护件38用以包围筒体9所需要的轴向长度可在实现上述两项保护功能所需要的限度内变化。
此外，屏护件38还可用来固定计数单元30的载体33和高分辨率传感器单元29。重要的是，在由筒体9合围形成的内腔中不设有晶体结构随温度发生变化的铁磁物体。因此，主永磁体和其他永磁体16、17和34、35均优选经退火处理。
图2所示的实心轴编码器1与图1所示的实心轴编码器几乎全同，因而下文仅需描述两种方案之间的细微差别，这些差别主要在于所述轭体不再由底部封闭的筒体构成，而是由用经退火处理的铁磁材料制成的环体39构成，该环体不再一体连接致偏体18，而是与致偏体之间隔开一圆环形气隙37。由非铁磁材料构成的载体7具有比图1更大的直径且抗扭连接环体39和致偏体18。由于实际操作时能保持比图1所示小得多的气隙37，因此这种实施方式也能充分确保测量磁场不受轴体磁变化的影响。
图3所示的实施例涉及一旋转编码器1’，其作为所谓的“空心轴编码器”应用于两端为连接其他组件而须保持自由可及状态的轴体3’。
所述铁磁轭体在此被构造成横截面呈U形的圆环形槽体9’，该槽体从底部14’成直角向上伸出的侧壁40、41同心包围轴体3’，槽体9’的内侧壁40抗扭连接该轴体。
由铁磁材料构成的致偏体18’在此也一体连接槽体9’的底部14’并且如此这般从该底部向上凸出，使得其平直的上表面具有与轴体3’同心的圆环形轮廓并且与两个侧壁40、41例如相隔同样距离。与结合图1所描述的方案相似，所述致偏体在此也可以实施成与所述轭体分离、但又与之一起旋转的由铁磁材料构成的独立组件。
与图1和图2相似，在顶部开放的槽体9’中固定悬置有高分辨率传感器单元29，其构造和工作方式与图1中的相应单元的构造和工作方式相同，因而此处不再重复说明。计数单元30亦如此，但该计数单元在此优选在高分辨率传感器单元29以轴体3’为参照的径向相对侧固定悬置于槽体9’中，以便将接通的韦根线31对高分辨率传感器单元29所产生的反作用尽可能减至最低。
关于高分辨率传感器单元29需要注意的是，分别由两个传感器元件组成的组垂直于运动方向地相平行分布(另见DE102009034744A1)并且也分别沿这个方向相接。
在此也须确保所述传感器元件的壳体不包含铁磁组件。作为使用壳体的替代方案，也可以将传感器芯片直接焊接到电路板上。但这种情况需要将能够再度使测量系统受温度影响的机械应力考虑在内。当然，这些考虑也适用于图1所示的实施例。
激励单元8’在此包括数对(即两对或两对以上)设于侧壁内表面的主永磁体，这些永磁体相对布置且其异极朝向彼此，从图3中只能看到其中的两对43、44和45、46。这些主永磁体对沿轴向间隔相同角距且具有交变极性，因此沿周向看，每个侧壁40、41上以其北极指向槽体9’内部的主永磁体后面都设有一个南极朝向槽体内部的主永磁体，依此类推。
其他永磁体48、49、50、51亦如此，这些永磁体用于为主永磁体43、44和45、46等等所规定的测量区间计数。与图1所示实施例不同的是，槽体9’的内腔在此不呈阶梯形，因此其侧壁40、41的整个内表面具有相同间距。设于上部区域的其他永磁体48、49和50、51的厚度和强度均小于更靠近底部14’布置的主永磁体43、44和45、46。
此处也设有由软铁构成的屏护件38’，该屏护件至少以这样的程度包围经退火处理的槽体9’，使得该槽体免受机械冲击且不会有干扰性外部磁场进入槽体9’内部。
在图4的俯视图中，箭头R表示空心轴旋转编码器的运动方向，箭头L表示线性编码器的运动方向，其中为清楚起见而删去了其他永磁体48和49。沿箭头R或L的方向看，图3中未示出的主永磁体43’、44’设于主永磁体43、44“后面”且与之极性相反。IC24未按比例示出，这是为了说明形成于其底面上的四个优选是霍尔探针的磁敏元件25、26、27、28相互间隔较大距离地布置在所述IC的四个角区。这四个磁敏元件通过电路技术组合成对28、27和26、25，从而使其输出信号形成差值a-d和c-b。
如图所示，每一对的连接线均沿径向或垂直于运动方向R延伸。换言之：分别由两个传感器元件组成的组28、27或26、25在此分别提供一个近似的正弦信号。这两个信号的相移可任意，此处根据图4所示约为45°。
可用来为空心轴旋转编码器和线性编码器测定m的条件(参阅DE102010010560)为：
结果为x＝关于Rm(x)的m＝ηRm(m)，其中a表示磁敏元件28的信号，b表示磁敏元件25的信号，c表示磁敏元件26的信号，d表示磁敏元件27的信号，并且Rm(x)、Rm(m)表示测量回路的磁阻。x描述的是测量瞬时值，m描述的是相关标称值。实心轴旋转编码器的测量值m可以直接根据公式(1)来加以测定，空心轴旋转编码器和线性编码器的信号a、b、c、d则仅只是测量标称值m在存储器中的保存地址。
从结合图3和图4所描述的实施例可以很容易地推导出本发明的线性编码器的构造。假设沿着从中心纵轴5出发的半径切开并拉直槽体9’(无限曲率半径)，就能获得一种可作为线性编码器使用的配置。可以理解的是，这样一个被“拉直”的槽体可选择任意长度且可配设与相关应用实例相匹配的数目的主永磁体对。
与图2所示的实心轴编码器相似，在空心轴编码器中也可以将由两个用经退火处理的铁磁材料制成的同心环体构成的轭体配置以及由圆环形凸起构成的、同样经退火处理的铁磁致偏体构造成非一体相连的组件。这种情况下也仅需确保这些分离组件能产生与一体相连的物体8’和18’相同的磁作用。
这也适用于轭体配置可由两个平行板体构成并且致偏体作为直线形凸起分布于这两个板体之间的线性编码器。
图5和图6所示的实施例仍然涉及一实心轴旋转编码器1，其中激励单元8的轭体9与图1所示的实施例一样也形成底部封闭的筒体。但是致偏体18‘在此嵌设在非铁磁物体19(例如由塑料、铝、黄铜或类似材料构成)中而与所述轭体磁分离，该非铁磁物体将致偏体与激励单元抗扭连接。
与其他实施例一样，永磁体16、17之间邻近致偏体18‘分布的磁场部分(用磁力线22、23表示)在致偏体作用下发生这样的偏转，使得四个磁敏元件25、26、27和28(从图5的剖面图中只能看到其中的元件27和26)被磁力线22、23平行于纵轴5的分量穿过。磁敏元件25、26、27和28在此也形成于IC24中，该IC被布置成使得其作用面朝向致偏体18‘且与该致偏体隔开较小距离。
此外，本实施例省略了图1所示的实心轴编码器的其他永磁体34、35，并且计数单元30设于两个主永磁体16、17的上部杂散场区域。
如图6中的两条弯曲双向箭头线所示，高分辨率传感器单元29‘的四个磁敏元件25和26以及27和28交叉连接成两组。这两组的连接仍然垂直于图6中未示出的激励单元8的运动方向延伸，该激励单元的旋转轴垂直于绘图平面地穿透两条相互垂直的虚线53、54的交点，该交点形成这一配置的中心，其中双向箭头R表示编码器1的旋转方向。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种磁性线性或旋转编码器(1,1’)，用于监测可动物体的运动范围，其中所述线性或旋转编码器(1,1’)包括：
激励单元(8,8’)，其再现所述待监测运动且包括至少两个径向相对布置的主永磁体(16,17；43,44,45,46)，所述主永磁体分别以其一个磁极布置在铁磁轭体(9,9’)上并且通过所述轭体磁相连，并且所述主永磁体在其指向内部的自由异极之间形成一连接所述主永磁体的测量场空间，
高分辨率传感器单元(29)，用于测定精确位置值且固定布置，及
电子处理设备，其评价所述高分辨率传感器单元(29)的信号且包括数据存储器，
其特征在于，
设有随所述激励单元(8,8’)一起运动的铁磁致偏体(18,18’)，所述主永磁体(16,17；43,44,45,46)所产生的磁场的至少一部分磁力线在所述致偏体作用下沿垂直于所述主永磁体(16,17；43,44,45,46)的磁化矢量的方向偏转，
所述高分辨率传感器单元(29)包括两个以上磁场传感器(25,26,27,28)，所述磁场传感器以被所述在所述致偏体(18,18’)作用下偏转的磁力线的垂直分量穿过的方式进行布置，
至少所述轭体(9,9’)由经热处理的铁磁材料构成，并且
所述高分辨率传感器单元(29)不包含铁磁组件。
2.如权利要求1所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其特征在于，所述致偏体(18,18’)也由经热处理的铁磁材料构成。
3.如权利要求1或2中任一项所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其特征在于，所述高分辨率传感器单元(29)作为IC(24)设有至少三个霍尔探针。
4.如前述权利要求中任一项所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其中所述待监测的运动范围划分成两个或两个以上测量段，并且所述线性或旋转编码器包括用于为已经历过的测量段计数的计数单元(30)，其特征在于，所述计数单元(30)以可被其他永磁体(34,35；48,49,50,51)的中心场穿过且对所述中心场作出响应的方式固定布置。
5.如权利要求2至4中任一项所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其特征在于，所述轭体和所述致偏体(18,18’)被整合成一个单元。
6.如前述权利要求中任一项所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其特征在于，所述轭体和所述致偏体(18,18’)所形成的所述单元由经软化退火的高导磁合金构成。
7.如前述权利要求中任一项所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其特征在于，至少所述高分辨率传感器单元(29；29‘)、所述轭体和所述致偏体(18,18’)在外部磁场和机械冲击方面受到固定式铁磁屏护件(38；38’)的保护。
8.如前述权利要求中任一项所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其特征在于，所述激励单元(8,8’)的主永磁体(16,17；43,44,45,46)是经退火处理的硬磁体。
9.如前述权利要求中任一项所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其特征在于，所述轭体(8’)具有横截面呈U形的槽体的形状，所述槽体沿所述待监测运动的方向延伸。
10.如前述权利要求中任一项所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其特征在于，设有四个磁场传感器(28,25,26,27)，其产生信号a、b、c、d并且以形成信号差a-d和c-b的方式成对相接，其中每个磁场传感器对(28,27和26,25)的磁场传感器(25,26,27,28)之间的连接线均垂直于所述运动方向(R；L)定向。
11.如权利要求9所述的线性编码器，其特征在于，所述横截面呈U形的槽体直线延伸。
12.如权利要求10所述的包含编码器轴(3’)的旋转编码器(1,1’)，其特征在于，所述槽体呈圆环形且同心包围所述编码器轴(3’)。
13.如权利要求1至8中任一项所述的包含编码器轴(3)的旋转编码器(1,1’)，其特征在于，所述轭体(18,18’)与所述致偏体一起形成一柱形筒体，所述筒体的轴线平行于所述编码器轴(3)的轴线延伸。
14.如前述权利要求中任一项所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其特征在于，所述线性或旋转编码器(1；1’)与所述主永磁体(16,17；43,44,45,46)所产生的测量场发生接触的所有电子组件均不包含铁磁组件。
15.如前述权利要求中任一项所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其特征在于，所述线性或旋转编码器包括用于为已经历过的测量区间计数的计数单元(30)。

Claims (16)

1.一种磁性线性或旋转编码器(1,1’)，用于监测可动物体的运动范围，其中所述线性或旋转编码器(1,1’)包括：
激励单元(8,8’)，其再现所述待监测运动且包括至少一对相对布置的主永磁体(16,17；43,44,45,46)，所述主永磁体通过铁磁轭体(9,9’)磁相连并且在所述主永磁体之间形成测量场空间，
高分辨率传感器单元(29；29‘)，用于测定精确位置值，固定布置且包括数个磁场传感器(25,26,27,28)，及
电子处理设备，其评价所述高分辨率传感器单元(29；29‘)的信号且包括数据存储器，
其特征在于，
设有铁磁致偏体(18,18’)，所述主永磁体(16,17；43,44,45,46)所产生的磁场的至少一部分磁力线在所述致偏体作用下沿垂直于所述主永磁体(16,17；43,44,45,46)的磁化矢量的方向偏转，
所述高分辨率传感器单元(29；29‘)被构造和布置成使得它的各磁场传感器(25,26,27,28)被所述在所述致偏体(18,18’)作用下偏转的磁力线的垂直分量穿过，
至少所述轭体(9,9’)由经热处理的铁磁材料构成，并且
所述高分辨率传感器单元(29；29‘)不包含铁磁组件。
2.如权利要求1所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其特征在于，所述致偏体(18,18’)也由经热处理的铁磁材料构成。
3.如权利要求1或2所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其特征在于，所述铁磁致偏体(18,18’)随所述激励单元(8,8’)一起运动。
4.如权利要求1至3中任一项所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其特征在于，所述高分辨率传感器单元(29；29‘)作为IC(24)设有至少三个霍尔探针。
5.如前述权利要求中任一项所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其中所述待监测的运动范围划分成两个或两个以上测量段，并且所述线性或旋转编码器包括用于为已经历过的测量段计数的计数单元(30)，其特征在于，所述计数单元(30)以可被其他永磁体(34,35；48,49,50,51)的中心场穿过且对所述中心场作出响应的方式固定布置。
6.如权利要求2至5中任一项所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其特征在于，所述轭体和所述致偏体(18,18’)被整合成一个单元。
7.如前述权利要求中任一项所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其特征在于，所述轭体和所述致偏体(18,18’)所形成的所述单元由经软化退火的高导磁合金构成。
8.如前述权利要求中任一项所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其特征在于，至少所述高分辨率传感器单元(29；29‘)、所述轭体和所述致偏体(18,18’)在外部磁场和机械冲击方面受到固定式铁磁屏护件(38；38’)的保护。
9.如前述权利要求中任一项所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其特征在于，所述激励单元(8,8’)的主永磁体(16,17；43,44,45,46)是经退火处理的硬磁体。
10.如前述权利要求中任一项所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其特征在于，所述轭体(8’)具有横截面呈U形的槽体的形状，所述槽体沿所述待监测运动的方向延伸。
11.如前述权利要求中任一项所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其特征在于，设有四个磁场传感器(28,25,26,27)，其产生信号a、b、c、d并且以形成信号差a-d和c-b的方式成对相接，其中每个磁场传感器对(28,27和26,25)的磁场传感器(25,26,27,28)之间的连接线均垂直于所述运动方向(R；L)定向。
12.如权利要求10所述的线性编码器，其特征在于，所述横截面呈U形的槽体直线延伸。
13.如权利要求11所述的包含编码器轴(3’)的旋转编码器(1,1’)，其特征在于，所述槽体呈圆环形且同心包围所述编码器轴(3’)。
14.如权利要求1至9中任一项所述的包含编码器轴(3)的旋转编码器(1,1’)，其特征在于，所述轭体(18,18’)与所述致偏体一起形成一柱形筒体，所述筒体的轴线平行于所述编码器轴(3)的轴线延伸。
15.如前述权利要求中任一项所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其特征在于，所述线性或旋转编码器(1；1’)与所述主永磁体(16,17；43,44,45,46)所产生的测量场发生接触的所有电子组件均不包含铁磁组件。
16.如前述权利要求中任一项所述的线性或旋转编码器(1,1’)，其特征在于，所述线性或旋转编码器包括用于为已经历过的测量区间计数的计数单元(30)。
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