CN106537082A - 使用电感式传感器的多级旋转分解器 - Google Patents

使用电感式传感器的多级旋转分解器 Download PDF

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Abstract

在所描述实例中，一种旋转分解器系统包含旋转轴(215)，至少一个偏心导电粗糙分辨率盘(205)经固定到所述旋转轴且至少一个导电精细分辨率盘(210)也经固定到所述旋转轴。所述精细分辨率盘(210)界定大体半圆形凸出边缘段(230)。至少一个导电粗糙分辨率盘感测线圈(220、225)经安置成邻近所述粗糙分辨率盘(205)的边缘，且至少一个导电精细分辨率盘感测线圈(235、240)经安置成邻近所述精细分辨率盘(210)的所述边缘。这些线圈可经定向用于所述相应盘的轴向感测。

Description

使用电感式传感器的多级旋转分解器
技术领域
本发明大体来说涉及旋转位置及/或速度感测，且更特定来说，涉及使用电感式传感器的多级高分辨率旋转位置及速度感测旋转分解器。
背景技术
过去，使用主要基于机械接触的系统来实施旋转位置感测。这些系统易于发生故障且因此由于移动零件而在其使用周期易于发生昂贵替换。使用光学感测的替代解决方案不受污垢及灰尘(其为许多工业应用的约束)污染。使用霍尔传感器的替代解决方案依靠于永磁体，所述永磁体遭受大生产变化，且因此需要大量校准。
传统分解器为用于测量旋转程度的一类型旋转电变压器。其被认为是模拟装置且由定子输入线圈、输出线圈及转子组成。电感感测为提供稳定旋转位置感测实施的非接触感测技术。此技术为对恶劣环境极其耐受且通常防水且防尘。在旋转感测中，使用多个电感线圈实现连续360度角度位置感测且还可增加感测准确度。
在现有单级的基于电感数字转换器的旋转分解器系统中，旋转分辨率通常受多个因素限制，诸如随分解器尤其沿着轴向方向的机械变化、温度改变，及分辨率及速度的冲突要求。举例来说，在常规8192位置分解器中，电感数字转换器可仅支持大约3.8rpm的旋转速度。轴向接近度的百分之一改变可造成100x位置误差。当温度改变70℃时，10x位置误差是典型的。
发明内容
在所描述实例中，旋转分解器包含旋转轴，至少一个导电偏心粗糙分辨率盘经固定到所述旋转轴，且至少一个导电精细分辨率盘也经固定到所述旋转轴。精细分辨率盘界定多个大体半圆形凸出边缘段。至少一个导电粗糙分辨率盘感测线圈经安置成邻近粗糙分辨率盘的边缘，且至少一个导电精细分辨率盘感测线圈经安置成邻近精细分辨率盘的边缘。这些线圈可适于相应盘的轴向感测。
附图说明
图1为根据一些实施例展示安置在旋转位置及速度感测系统中的旋转分解器的环境视图。
图2为根据各种实施例的使用电感式传感器的实例多级高分辨率旋转位置及速度感测旋转分解器的图解平面(俯视)图。
图3为根据各种实施例的图1的实例多级高分辨率旋转位置及速度感测旋转分解器的图解侧视(正视)图。
图4为根据各种实施例的使用电感式传感器的另一实例多级高分辨率旋转位置及速度感测旋转分解器的图解(俯视)平面图。
图5为根据各种实施例的使用电感式传感器的第三实例多级高分辨率旋转位置及速度感测旋转分解器的图解侧视(正视)图。
图6为根据各种实施例的使用电感式传感器的第四实例多级高分辨率旋转位置及速度感测旋转分解器的图解侧视(正视)图。
图7为根据各种实施例的使用电感式传感器的实例替代多级高分辨率旋转位置及速度感测旋转分解器的图解平面(俯视)图。
图8为根据各种实施例的图7的实例替代多级高分辨率旋转位置及速度感测旋转分解器的图解侧视(正视)图。
图9根据一些实施例列表显示关于使用电感式传感器的多级高分辨率旋转位置及速度感测旋转分解器的实例计算最大旋转速度。
图10根据与图9相同的实施例列表显示关于使用电感式传感器的多级高分辨率旋转位置及速度感测旋转分解器的实例计算最大分辨率。
具体实施方式
此说明涉及用于基于电感感测(包含使用多盘配置的多级分辨率)的旋转分解器(编码器)的设备及方法。此分解器包含在单轴上的粗糙及精细旋转盘(x-y平面旋转)，其中相应轴向同相(I)及正交(Q)电感感测线圈经安置在盘边缘处，其中线圈轴线在各种实施例中正交于盘旋转轴线。粗糙分辨率盘为偏心，使得盘旋转致使盘边缘与其I线圈及Q线圈(沿着线圈的平面的z轴线)之间的距离在每一旋转循环在最大距离与最小距离之间循环。精细分辨率盘经配置有一定数目(n)个为基本上半圆形的角度边缘段，使得盘旋转致使盘边缘与其I线圈及Q线圈(沿着z轴线)之间的距离针对每一段从最大距离循环到最小距离且返回到最大距离(即，谷/峰/谷)，对应于每旋转循环n个循环。
本文中的旋转编码是使用正交方法实施。传感器线圈组I及Q是沿着精细分辨率盘及粗糙分辨率盘(旋转目标)的边缘放置。此布置实现对盘的角度及旋转方向的侦测。此I-Q传感器布置可围绕360°测量绝对旋转角度。所得输出波形类似正弦(及/或余弦)函数，此使得使用三角函数能够处理数据并从输出找出旋转角度。
各种优点是由多级电感数字转换器分解器实现。在多级(n)电感数字转换器传感器系统中，分辨率要求可降低多达P1-1/n倍(其中P为分辨率)。此翻译为速度与分辨率之间的较少强求折衷，及对机械变化及温度改变的较低敏感性。举例来说，针对二级8192位置分解器：电感数字转换器可支持大约340rpm的旋转速度；轴向接近度的百分之一改变可造成数量级1的位置误差；且当温度改变70℃时，位置误差为数量级0.1。作为又一实例，在3级8192位置分解器中：电感数字转换器可支持大约1500rpm的旋转速度；轴向接近度的百分之一改变可造成数量级0.25的位置误差；且当温度改变70℃时，位置误差为数量级0.025。
图1为根据一些实施例展示安置在旋转位置及速度感测系统100中的旋转分解器105的环境视图。旋转位置及速度感测系统100可包含电感数字转换器110、多个电感谐振电路(例如，线圈115到130及电容器135到150)及经由多个电感谐振电路以操作方式耦接到电感数字转换器110的旋转分解器105。在系统100中，旋转分解器105可(如下文所详述)包含旋转轴、经固定在所述轴上的一或多个导电偏心粗糙分辨率盘，及也经固定在所述轴上的一或多个导电精细分辨率盘。
电感位置感测的原理是与涡电流现象有关。当金属(例如，导电分解器盘)经放置成紧接近振荡LC电路的线圈(例如，线圈115到130及电容器135到150)时，金属中的电感电流产生反向场，所述反向场降低线圈的有效电感系数，因此改变共振频率。电感数字转换器(110)通过测量LC谐振电路(例如，线圈115到130及电容器135到150)的共振频率来检测电感改变，因此测量线圈与目标金属(例如，导电分解器盘)之间的接近度。因此，电感数字转换器(110)测量传感器振荡频率以判定目标的位置。电感数字转换器(110)将频率数据传递到微处理器或类似电子电路(155)，所述微处理器或类似电子电路可继而与发送频率数据的其它设备(例如，主机平台、计算机)通信。
图2为根据各种实施例的使用电感式传感器的实例多级高分辨率旋转位置及速度感测旋转分解器200的图解平面(俯视)图。图3为根据各种实施例的图2的实例多级高分辨率旋转位置及速度感测旋转分解器200的图解侧视(正视)图。所说明的图2及3的实例为具有轴向感测线圈的二级、粗糙及精细分解器。多级电感数字转换器分解器200(其可充当绝对编码器)可为(如图3中所说明)二级基于电感数字转换器的分解器，其中在相同轴215上安装有两个盘205及210。1级偏心粗糙分辨率盘205分解作用中2级“齿”的角度，而2级分解偏移角。此(及/或其它)实施例中的盘(或至少每一盘的框架)可由铝制成，且仅在外半径(例如自盘向外至少2mm)处需要固态材料。粗糙分辨率盘的不平衡性(由于其偏心性质)可通过盘中的孔得以补偿以使其平衡穿过轴的轴线。
旋转分解器200可包含旋转分解器粗糙分辨率盘感测线圈，所述旋转分解器粗糙分辨率盘感测线圈继而可包含具有同相(I)粗糙分辨率盘感测线圈(220)及正交(Q)粗糙分辨率盘感测线圈(225)的一对(数对)粗糙分辨率盘感测线圈。精细分辨率盘感测线圈可包含由同相(I)精细分辨率盘感测线圈(235)及正交(Q)精细分辨率盘感测线圈(240)构成的一对线圈。
粗糙分解器盘205为偏心的，使得盘205的旋转分别相对于I线圈220及Q线圈225改变边缘位置。边缘位置改变为相对低频率。此偏心率可通过将大体圆形盘安置在轴215上相对于中心轴215的轴线偏心而提供。替代地，偏心性可通过粗糙分辨率盘自身为偏心(即，大体凸轮形状)而提供。粗糙分辨率盘可经一般化为盘形状，所述盘形状致使在旋转的第一半循环(例如，零到180度)中使到相应粗糙分辨率盘感测线圈的距离单调减少，且在旋转循环的第二半循环(例如，180到360度)中使距离单调增加。与偏心圆形盘布置相比，经塑形的盘可产生角度与传感器输出之间更线性关系。
精细分辨率盘210已使边缘段230(或“齿”)扇形化，或替代地使其以其它方式规则地凸出，所述边缘段(或“齿”)分别旋转越过I线圈235及Q线圈240，其中针对每一段发生位置的循环(大体类正弦曲线)改变。这些循环为相对高频率(例如，关于粗糙分解器盘205相对于I线圈220及Q线圈225的位置改变)。
边缘段230可经配置有半圆轮廓。替代地，由于电感式传感器(例如，线圈220、225、235及240)具有随距离减少的敏感性，因此粗糙分辨率盘205及精细分辨率盘210两者可经塑形，使得传感器响应随旋转为基本上线性。上述情形可通过针对每一旋转角度变更距离的改变来通过动态范围最优化实现，使得：(a)当盘接近(且传感器具有高敏感性)时，距离的改变为小；且(b)当盘进一步远离(且传感器具有较低高敏感性)时，距离的改变增加。因此，图2中所展示的边缘段230的大体抛物线形状可实施此动态范围最优化。因此，与当在边缘段的斜度较陡的情况下边缘段的底部(最大距离)与传感器的轴线靠近对准时相比较，当盘接近于传感器(边缘段的顶部面向线圈)时，一个旋转度致使盘与传感器之间的距离的相对小的改变。
参考线圈245、250、255及260可用于校准及/或温度补偿。根据各种实施方案，四个或多于四个线圈(例如线圈220、225、235及240)可用于位置感测。在此些实施方案中，四个其它线圈(例如，线圈245、250、255及260)可用于校准及/或补偿(例如，温度补偿)。补偿/校准线圈245、250、255及260可经定位在具有与由I及Q线圈220、225、235及240经历的相同的环境温度的任何位置处，例如在相同旋转分解器壳体(例如下文所论述)中或在邻近印刷电路板(PCB)位置中。四个传感器线圈220、225、235及240(及/或校准线圈245、250、255及260)可被印刷在线圈板PCB的内层(层2及层3)上。每一线圈可含有两层印刷螺旋线圈，所述印刷螺旋线圈串联连接以使电感最大化。此(及其它)实施例中的线圈的厚度可基于安装所述线圈的PCB(及/或PCB层)的厚度，例如大约两毫米。图2及3中说明四个线圈，但可根据使用电感式传感器的此多级高分辨率旋转位置及速度感测旋转分解器而使用任何数目个线圈。一般来说，感测线圈220、225、235及240可为：(a)轴向线圈，其中线圈轴线正交于盘旋转轴线，测量位置的z轴线改变；或(b)侧向线圈，其中线圈轴线平行于盘旋转轴线，测量感测区域内边缘线圈下的盘区域的x-y改变。侧向线圈经卷绕而与旋转盘共面，使得盘边缘(粗糙或精细)旋转穿过集中磁通量的感测区域，特征为磁场量值矢量，所述磁场量值矢量使感测区域与标称分量交叉，所述标称分量基本上大于相关联切线分量。在侧向线圈中，感测相依于感测区域内的盘区域，如共同受让专利申请公开案第US 2014/0247040号中所描述，所述专利申请公开案的揭示内容以全文引用的方式并入本文中。然而，根据本文中所描述的系统及方法，与侧向线圈传感器相比较，轴向线圈传感器可为有利的，这是因为机械误差在此些实施例中较低。
有利地，同相(I)及正交相位(Q)传感器线圈的使用消除或大大地减少对校准的需求且减少热漂移。假定电感器线圈之间良好匹配，可基于电感系数(L)的差分测量值而测量位置，由下式得出：
(LI-LQ)/(LI+LQ)。
此为优于基于磁体的位置传感器(例如由于无两个磁体匹配而无法利用匹配传感器(线圈)的基于霍尔效应的实施方案)的显著优势。使用同相及正交相位传感器的另一优点为可确定旋转方向。举例而言：(a)I信道将在沿一个方向旋转时导致同相由于Q信道；且(b)沿相反方向，Q信道将使同相优于I信道。此外，同相及正交相位传感器线圈(如在本文中所描述的设备、系统及方法中所使用)提供冗余。如果传感器中的一者停止起作用或提供信号，那么保持单个信道版本。虽然可能削弱准确度，但系统可保持充分可操作，此在关键应用中可为重要的。
针对粗糙分辨率盘，形状的粗糙级计算可由粗糙分辨率级盘的所得弧度提供。可用一个公式表达粗糙及精细分辨率盘半径：
r＝r0+f(Nθ)
其中r0为基圆半径，f为具有360度周期的周期函数，N为所述盘中的“齿”的数目，θ为物理角，且Nθ表示电相位。函数f()的要求为：(a)周期性；(b)在第一半(0到180度)单调增加；及(c)在第二半(180到360度)单调减少，例如正弦转移。
针对粗糙分辨率盘的绝对角度的绝对检测，将一个线性周期(上及下)调制到粗糙分辨率盘的固定弧度。在一个可能实施方案中，在将正弦函数用作f()的情况下，仅针对每一齿使用正弦函数的正半，且每转的齿的数目经设置为N。上述方程式在粗糙分辨率盘上产生椭圆曲线。假定机械公差小于50um：(a)精细分辨率盘准确度为2.5mm/50um，或50步阶；且(b)粗糙分辨率盘准确度为～5mm/30/50um或每扇区-3.3步阶，其足以检测一扇区。此提供每360度约1500点的总准确度，无需系统的校准及/或线性化。在图2及3的旋转分解器200中，总点为N*50，或N*50/360点/度。
在将旋转分解器200(图2及3)应用到图1的系统100中，导电粗糙分辨率盘感测线圈220及225经安置成邻近粗糙分辨率盘205的边缘，使得轴215的旋转(且借此盘205及210)致使每一粗糙分辨率盘感测线圈220及225与粗糙分辨率盘205之间的距离每旋转循环在最大距离与最小距离之间循环，从而致使将对应于每旋转循环的一个感测循环的电感信号输出到电感数字转换器110。导电精细分辨率盘感测线圈235及240经安置成邻近精细分辨率盘210的边缘，使得轴215的旋转(且借此盘205及210)致使每一精细分辨率盘感测线圈235及240与精细分辨率盘210之间的距离在经过每一边缘段230期间在最大、最小与返回到最大之间循环，致使将周期性电感信号输出到电感数字转换器110。此信号对应于盘的旋转位置。
图4为根据各种实施例的使用电感式传感器的另一实例多级高分辨率旋转位置及速度感测旋转分解器400的图解(俯视)平面图。实例分解器400将粗糙分辨率盘405及精细分辨率盘410分别与实心轴415一起使用。在此实例(其作为其它图并不按比例)中，粗糙分辨率盘405具有72mm的直径，具有5mm的调制(线性偏移)。此外，在此实例中，粗糙分辨率盘的厚度(或高度)为16mm(14mm+2mm)。然而，盘厚度应大于相应线圈直径。在图4的实例中，四个粗糙分辨率盘线圈420、422、425及427具有10mm的直径及90度的相移(即，其围绕具有I/Q对的粗糙分辨率盘405间隔开90度)。精细分辨率盘410在此实例中具有80mm的直径，具有2.5mm的调制(扇形大小)(经塑形以提供绝对余弦值)。精细分辨率盘410上的“齿”430的数目在此实例中为三十，且精细分辨率盘410的高度(厚度)为8mm(6+2mm)。四个精细分辨率盘线圈(435、437、440及442)在图4的实例中各自具有4mm的直径且经部署以具有21度的相移。因此，精细分辨率盘线圈的I/Q对经部署，使得每一对的线圈围绕精细分辨率盘410彼此间隔开21度，且所述对可跨越精细分辨率盘410彼此大体对立。精细分辨率盘410的周期在此实例中为360/30，等于12物理角度，或360电角度。I及Q线圈应间隔+/-90+/-m*360电角度(其中m为任何整数)，或+/-3+/-m*12物理角度。因此，如果I线圈处于0度，且Q线圈处于2个周期减去％周期，其将为21度，其之间的电相位将为90度。此外，根据此实例及其它实施例，粗糙分辨率盘的半径可小于精细分辨率盘的半径×精细分辨率盘线圈直径的大小。同样在此(及其它)实例实施例中，从盘框架(图4中未展示)到垂直精细分辨率盘线圈435、437、440及442的距离为0.1到1mm(即，小于一毫米)。
图5为根据各种实施例的使用电感式传感器的另一实例多级高分辨率旋转位置及速度感测旋转分解器500的图解侧视(正视图)图。图5类似于其它图式并未按比例。举例来说，z轴线在图5中经拉伸。此外，举例来说，分解器500将粗糙分辨率盘505及精细分辨率盘510分别与实心轴515一起使用。在此实例中，粗糙分辨率盘505具有直径67mm，具有4mm的调制(线性偏移)，且粗糙分辨率盘的厚度(或高度)为16mm(14mm+2mm)，且四个粗糙分辨率盘线圈(520，概括来说)具有直径10mm，且精细分辨率盘510具有直径80mm。四个精细分辨率盘线圈(535，概括来说)各自具有直径4mm。因此，根据此实例，粗糙分辨率盘的较大半径可小于精细分辨率盘的半径×精细分辨率盘线圈直径的大小(在此状况下为4mm，如在图4中)。
同样在此(及其它实例实施例中，从精细分辨率盘(框架)51到垂直精细分辨率盘线圈535的距离为0.1mm到1mm(例如，小于一毫米)。在图5的实例实施例中，粗糙分辨率盘线圈520从壳体565向内间隔18mm(16mm+2mm的PCB厚度)。此为粗糙分辨率盘线圈520与粗糙分辨率盘505之间的最大距离的大约三倍。精细分辨率盘线圈到壳体565的距离为14mm(12mm+2mm)，其为精细分辨率盘410(扇区530之间)与精细分辨率盘线圈535之间的最大距离(3.5mm)的大约四倍。
图5的实例中的壳体565(及其它实例的任何壳体)可由金属制成以保护线圈免受外部动金属影响。轴515可为实心或中空的，但应具有小于零点几毫米的最大z轴线间隙。组合件的尺寸偏差应尽可能低且可随线圈与盘之间的最小距离而变，包含容差。
图6为根据各种实施例的使用电感式传感器的另一实例多级高分辨率旋转位置及速度感测旋转分解器600的图解侧视(正视图)图。图6也并未按比例(例如，其z轴线经拉伸)。实例分解器600将粗糙分辨率盘605及精细分辨率盘610分别与实心轴610一起使用。在此实例中，粗糙分辨率盘605具有与精细分辨率盘610相同的半径，诸如40mm。粗糙分辨率盘605的实例厚度(高度)为20mm(即，粗糙分辨率盘线圈大小10mm的双倍)。在此实例中，粗糙分辨率盘线圈(620，概括来说)经安装在与精细分辨率盘线圈(635，概括来说)相同的半径(距轴线轴)处，其为40mm+小于一毫米。虽然图6的实例旋转分解器600可使用比图5的实例旋转分解器500大的壳体(665)，旋转分解器6将粗糙及精细分辨率盘线圈(620及635)有利地安装在相同半径处，从而简化PCB布局及安置，例如将单个PCB用于粗糙及精细线圈(620及635)两者。
图7为根据各种实施例的使用电感式传感器的实例替代多级高分辨率旋转位置及速度感测旋转分解器700的图解平面(俯视)图。图8为根据各种实施例的图7的实例替代多级高分辨率旋转位置及速度感测旋转分解器700的图解侧视(正视)图。图7及8的所说明实例为具有轴向感测线圈的替代粗糙及精细分解器。多级基于电感数字转换器的分解器700(其可充当绝对编码器)可(如图8中所展示)具有三个盘，其为粗糙分辨率盘705、第一精细分辨率盘710及第二精细分辨率盘712，且其全部经安装在相同轴715上。1级偏心粗糙分辨率盘705再次分解精细分辨率盘710及712的作用中2级“齿”的角度，精细分辨率盘710分解第一偏移角，且精细分辨率盘712分解第二偏移角。
此外，偏心粗糙分解器盘705经安置在轴715上，使得盘705的旋转相对于粗糙分辨率盘的I及Q线圈(未展示)改变边缘位置，如可如上文所论述完成。如以前，边缘位置改变为相对低频率。旋转分解器700使用单独精细分辨率盘710及712。每一者分别具有类似扇形(或另外具有替代规则凸出)边缘段730及732。然而，精细分辨率盘720及722经安装，使得在其分别旋转越过I线圈735及Q线圈740时一个精细分辨率盘每齿输出完整正弦周期，且另一精细分辨率盘每齿输出完整余弦周期。这些循环为相对高频率(例如，关于粗糙分解器盘705相对于I线圈及Q线圈的位置改变)。有利地，用于精细增益(来自精细分辨率盘710及712的输出)的I线圈735及Q线圈740可相对于分解器盘经内嵌安装在相同角位置处，从而使机械相移最小化，使得可能分享相同PCB，且因此可更容易以机械方式实现。
在将旋转分解器700(图7及8)应用于图1的系统100中，精细分辨率盘中的一者(例如，710)可经安置同相，且另一精细分辨率盘(例如，712)可经安置相对于第一精细分辨率盘正交(例如，710)。在此些系统中：(a)轴715(及借此盘)的旋转致使每一精细分辨率盘感测线圈735及740与精细分辨率盘之间的距离在经过每一边缘段(730及732)期间在最大、最小与返回到最大距离之间循环；(b)经安置成邻近精细分辨率盘中的一者(710)的边缘的导电线圈(735)将大体类正弦循环第一信号输出到电感数字转换器；且(c)经安置成邻近另一精细分辨率盘(712)的边缘的另一导电线圈(740)输出大体类正弦循环第二信号，所述第二信号大体正交于第一信号。这些信号经输出到电感数字信号转换器110。在此些系统中，旋转分解器粗糙分辨率盘感测线圈可包含一对(数对)具有同相(I)粗糙分辨率盘感测线圈及正交(Q)粗糙分辨率盘感测线圈的粗糙分辨率盘感测线圈。此外，一对(数对)精细分辨率盘感测线圈可具有同相(I)精细分辨率盘感测线圈735及正交(Q)精细分辨率盘感测线圈740。在此些系统中，同相(I)精细分辨率盘感测线圈735经安置成邻近于精细分辨率盘中的一者(710)，且正交(Q)精细分辨率盘感测线圈740经安置成邻近于另一精细分辨率盘(712)。这些线圈可经大体彼此对准且经以大体平行布置安置到旋转分解器轴(715)。
有利地，通过使两个精细分辨率盘(710及712)堆叠在一起且彼此异相90电角度，可将精细分辨率I及Q线圈定位在PCB上相同经对准位置中，从而消除对如上文所论述使其分离(例如+/-3+/-m*12度)的任何需求，此可需要更严格机械容差。
图9根据一些实施例列表显示关于基于结合电感数字转换器使用而使用电感式传感器的多级高分辨率旋转位置及速度感测旋转分解器的实例计算最大旋转速度。图10根据与图9相同的实施例列表显示关于基于结合电感数字转换器使用而使用电感式传感器的多级高分辨率旋转位置及速度感测旋转分解器的实例计算最大旋转速度。
因此，在所描述实例中，轴(及借此盘)的旋转致使每一粗糙分辨率盘感测线圈与粗糙分辨率盘之间的距离在每一旋转循环在最大距离与最小距离之间循环，对应于每旋转循环一个感测循环。此外，轴(及借此盘)的旋转致使每一精细分辨率盘感测线圈与精细分辨率盘之间的距离在经过每一边缘段期间在最大、最小与返回到最大距离之间循环，对应于每旋转循环的感测循环的数目等于边缘段的数目。
粗糙分辨率盘感测线圈可为包含同相粗糙分辨率盘感测线圈与正交粗糙分辨率盘感测线圈的一对(数对)粗糙分辨率盘感测线圈。类似地，精细分辨率盘感测线圈可为包含同相精细分辨率盘感测线圈及正交精细分辨率盘感测线圈的一对(数对)精细分辨率盘感测线圈。
一些实施方案可使用一对导电精细分辨率盘，其中一个导电粗糙分辨率盘经安置在导电精细分辨率盘之间。精细分辨率盘中的第一者可经同相安置，且精细分辨率盘中的第二者可相对于第一精细分辨率盘正交安置。在此些实施方案中：(a)轴(及借此盘)的旋转致使每一精细分辨率盘感测线圈与精细分辨率盘之间的距离在经过每一边缘段期间在最大、最小与返回到最大距离之间循环；(b)经安置成邻近第一或第二精细分辨率盘的边缘的线圈输出大体类正弦循环第一信号；且(c)经安置成邻近精细分辨率盘中的另一者的边缘的另一导电线圈输出大体类正弦循环第二信号，所述第二信号大体正交于第一信号(即，余弦信号)。此外，在此些实施方案中，粗糙分辨率盘感测线圈包含包含同相粗糙分辨率盘感测线圈及正交粗糙分辨率盘感测线圈的一对(数对)粗糙分辨率盘感测线圈，且精细分辨率盘感测线圈包含包含同相精细分辨率盘感测线圈及正交精细分辨率盘感测线圈的一对(数对)精细分辨率盘感测线圈。同相精细分辨率盘感测线圈经安置成邻近于精细分辨率盘中的一者，且正交精细分辨率盘感测线圈经安置成邻近于另一精细分辨率盘。同相精细分辨率盘感测线圈及正交精细分辨率盘感测线圈可彼此对准且经安置大体平行于轴。
因此，旋转位置感测的方法可需要将偏心导电粗糙分辨率盘安装在轴上且将界定多个大体半圆形凸出边缘段的导电精细分辨率盘安装在轴上。在旋转位置感测的此方法中，一对(数对)经正交定位的导电粗糙分辨率盘感测线圈可经安置成邻近粗糙分辨率盘的边缘以进行粗糙分辨率盘的轴向感测，且(a)导电精细分辨率盘感测线圈可经安置成邻近精细分辨率盘的边缘以进行精细分辨率盘的轴向感测。旋转位置感测的此方法可需要使轴(且借此盘)旋转，从而致使：(a)每一粗糙分辨率盘感测线圈与粗糙分辨率盘之间的距离在每一旋转循环在最大距离与最小距离之间循环，对应于每旋转循环一个感测循环，且(b)每一精细分辨率盘感测线圈与精细分辨率盘之间的距离在经过每一边缘段期间在最大、最小与返回到最大距离之间循环，对应于每旋转循环的感测循环数目等于边缘段的数目。在旋转位置感测的此方法中，导电粗糙分辨率盘感测线圈中的每一者每旋转循环感测一个感测循环，且一或多个导电精细分辨率盘感测线圈中的每一者对应于盘的旋转位置每旋转感测多个感测循环。
在一些方法实施方案中，每一对正交定向导电粗糙分辨率盘感测线圈可包含同相粗糙分辨率盘感测线圈及正交粗糙分辨率盘感测线圈，且/或精细分辨率盘感测线圈可包含由同相精细分辨率盘感测线圈及正交精细分辨率盘感测线圈构成的一对(数对)精细分辨率盘感测线圈。
旋转位置感测的方法的一些实施方案可需要将界定多个大体半圆形凸出边缘段的第二导电精细分辨率盘安装在轴上，例如其中粗糙分辨率盘经安置在精细分辨率盘之间，且其中精细分辨率盘中的一者经同相安置且其中另一精细分辨率盘相对于第一精细分辨率盘正交地安置。在此方法实施方案中，使轴(且借此盘)旋转致使每一精细分辨率盘感测线圈与精细分辨率盘之间的距离在经过每一边缘段期间在最大、最小与返回到最大距离之间的循环。因此，经安置成邻近精细分辨率盘中的一者的边缘的导电线圈输出大体类正弦循环第一信号，且经安置成邻近另一精细分辨率盘的边缘的线圈的另一者输出大体正交于第一信号的大体类正弦循环第二信号。在此些旋转位置感测方法实施方案中，精细分辨率盘感测线圈可为包含同相精细分辨率盘感测线圈及正交精细分辨率盘感测线圈的一对(数对)精细分辨率盘感测线圈。此同相精细分辨率盘感测线圈可经安置成邻近于精细分辨率盘中的一者，其中正交线圈精细分辨率盘感测经安置成邻近于另一精细分辨率盘，与同相精细分辨率盘感测线圈大体对准，且其中同相精细分辨率盘感测线圈及正交精细分辨率盘感测线圈经安置大体平行于轴。
因此，旋转位置及速度感测系统可包含电感数字转换器、多个电感谐振电路及经由多个电感谐振电路以操作方式耦接到电感数字转换器的旋转分解器。在此系统中，旋转分解器可包含旋转轴、固定在轴上的导电偏心粗糙分辨率盘，及固定在轴上的导电精细分辨率盘，其中精细分辨率盘界定多个大体半圆形凸出边缘段。导电粗糙分辨率盘感测线圈经安置成邻近粗糙分辨率盘的边缘，使得轴的旋转(且借此盘)致使每一粗糙分辨率盘感测线圈与粗糙分辨率盘之间的距离每旋转循环在最大距离与最小距离之间循环，从而致使将对应于每旋转循环的一个感测循环的电感信号输出到电感数字转换器。导电精细分辨率盘感测线圈经安置成邻近精细分辨率盘的边缘，使得轴(且借此盘)的旋转致使每一精细分辨率盘感测线圈与精细分辨率盘之间的距离在经过每一边缘段期间在最大、最小与返回到最大距离之间循环，从而致使将对应于盘的旋转位置的(类正弦曲线循环)电感信号输出到电感数字转换器。这些旋转分解器线圈可经定向用于相应盘的轴向感测。旋转分解器粗糙分辨率盘感测线圈可包含具有同相粗糙分辨率盘感测线圈及正交粗糙分辨率盘感测线圈的一对(数对)粗糙分辨率盘感测线圈及/或包含同相精细分辨率盘感测线圈及正交精细分辨率盘感测线圈的精细分辨率盘感测线圈对。
在一些系统中，旋转分解器具有一对导电精细分辨率盘，其中一个导电粗糙分辨率盘安置在其之间。精细分辨率盘中的一者可同相安置，且另一精细分辨率盘可相对于第一精细分辨率盘正交安置。在此些系统中，轴(及借此盘)的旋转致使每一精细分辨率盘感测线圈与精细分辨率盘之间的距离在经过每一边缘段期间在最大、最小与返回到最大距离之间循环；且经安置成邻近精细分辨率盘中的一者的边缘的导电线圈将大体类正弦循环第一信号输出到电感数字转换器；且经安置成邻近另一精细分辨率盘的边缘的另一导电线圈将大体类正弦循环第二信号输出到电感数字信号转换器，所述第二信号大体正交于第一信号。此外，在此些系统中，旋转分解器粗糙分辨率盘感测线圈包含具有同相粗糙分辨率盘感测线圈及正交粗糙分辨率盘感测线圈的一对(数对)粗糙分辨率盘感测线圈，及具有同相精细分辨率盘感测线圈及正交精细分辨率盘感测线圈的一对(数对)精细分辨率盘感测线圈。同相精细分辨率盘感测线圈经安置成邻近于精细分辨率盘中的一者，且正交精细分辨率盘感测线圈经安置成邻近于另一精细分辨率盘，与同相精细分辨率盘感测线圈大体对准，且其中同相精细分辨率盘感测线圈及正交精细分辨率盘感测线圈经安置大体平行于旋转分解器轴。
在权利要求书的范围内，修改在所描述实施例中是可能的，且其它实施例是可能的。

Claims (20)

1.一种旋转分解器，其包括：
旋转轴；
至少一个导电偏心粗糙分辨率盘，其经固定在所述轴上；
至少一个导电精细分辨率盘，其经固定在所述轴上，所述精细分辨率盘界定多个大体半圆形凸出边缘段；
至少一个导电粗糙分辨率盘感测线圈，其经安置成邻近所述粗糙分辨率盘的边缘；及
至少一个导电精细分辨率盘感测线圈，其经安置成邻近所述精细分辨率盘的所述边缘。
2.根据权利要求1所述的旋转分解器，其中所述线圈经定向用于所述相应盘的轴向感测。
3.根据权利要求1所述的旋转分解器，其中所述轴及借此所述盘的旋转致使每一粗糙分辨率盘感测线圈与所述粗糙分辨率盘之间的距离在每一旋转循环在最大距离与最小距离之间循环，对应于每旋转循环一个感测循环。
4.根据权利要求3所述的旋转分解器，其中所述轴及借此所述盘的旋转致使每一精细分辨率盘感测线圈与所述精细分辨率盘之间的距离在经过每一边缘段期间在最大、最小与返回到所述最大距离之间循环，对应于每旋转循环的感测循环的数目等于边缘段的数目。
5.根据权利要求1所述的旋转分解器，其中所述至少一个粗糙分辨率盘感测线圈包含包含同相粗糙分辨率盘感测线圈及正交粗糙分辨率盘感测线圈的至少一对粗糙分辨率盘感测线圈，且所述至少一个精细分辨率盘感测线圈包含包含同相精细分辨率盘感测线圈及正交精细分辨率盘感测线圈的至少一对精细分辨率盘感测线圈。
6.根据权利要求1所述的旋转分解器，其中所述至少一个导电精细分辨率盘包含一对导电精细分辨率盘，其中所述精细分辨率盘中的第一者经同相安置且所述精细分辨率盘中的第二者相对于所述第一精细分辨率盘正交地安置。
7.根据权利要求6所述的旋转分解器，其中所述轴及借此所述盘的旋转致使每一精细分辨率盘感测线圈与所述精细分辨率盘之间的所述距离在经过每一边缘段期间在最大、最小与返回到所述最大距离之间循环，且经安置成邻近所述第一或第二精细分辨率盘中的一者的所述边缘的所述一或多个导电线圈输出大体类正弦循环第一信号，且经安置成邻近所述第一或第二精细分辨率盘中的另一者的所述边缘的所述一或多个导电线圈中的另一者输出大体正交于所述第一信号的大体类似正弦循环第二信号。
8.根据权利要求7所述的旋转分解器，其中所述至少一个粗糙分辨率盘感测线圈包含包含同相粗糙分辨率盘感测线圈及正交粗糙分辨率盘感测线圈的至少一对粗糙分辨率盘感测线圈，且所述至少一个精细分辨率盘感测线圈包含包含同相精细分辨率盘感测线圈及正交精细分辨率盘感测线圈的至少一对精细分辨率盘感测线圈，所述同相精细分辨率盘感测线圈经安置成邻近于所述第一或第二精细分辨率盘中的一者且所述正交精细分辨率盘感测线圈经安置成邻近于所述第一或第二精细分辨率盘中的另一者。
9.根据权利要求8所述的旋转分解器，其中所述同相精细分辨率盘感测线圈与所述正交精细分辨率盘感测线圈大体平行于所述轴而彼此对准。
10.一种旋转位置感测的方法，所述方法包括：
将偏心导电粗糙分辨率盘安装在轴上；
安装导电精细分辨率盘，其在所述轴上界定多个大体半圆形凸出边缘段；
将至少一对正交定位导电粗糙分辨率盘感测线圈安置成邻近所述粗糙分辨率盘的边缘以对所述粗糙分辨率盘进行轴向感测；及
将至少一个导电精细分辨率盘感测线圈安置成邻近所述精细分辨率盘的所述边缘以对所述精细分辨率盘进行轴线感测。
11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括：
使所述轴及借此所述盘旋转，从而致使每一粗糙分辨率盘感测线圈与所述粗糙分辨率盘之间的距离在每一旋转循环在最大距离与最小距离之间循环，对应于每旋转循环一个感测循环，且致使每一精细分辨率盘感测线圈与所述精细分辨率盘之间的距离在经过每一边缘段期间在最大、最小与返回到所述最大距离之间循环，对应于每旋转循环的感测循环的数目等于边缘段的数目；
通过所述导电粗糙分辨率盘感测线圈中的每一者每旋转循环感测所述一个感测循环；及
通过所述一或多个导电精细分辨率盘感测线圈中的每一者对应于所述盘的旋转位置每旋转感测多个感测循环。
12.根据权利要求10所述的方法，其中每一对正交定位导电粗糙分辨率盘感测线圈包含同相粗糙分辨率盘感测线圈及正交粗糙分辨率盘感测线圈，且所述至少一个精细分辨率盘感测线圈包含包含同相精细分辨率盘感测线圈及正交精细分辨率盘感测线圈的至少一对精细分辨率盘感测线圈。
13.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括：
将界定多个大体半圆形凸出边缘的第二导电精细分辨率盘安装在所述轴上，其中所述精细分辨率盘中的第一者经同相安置且所述精细分辨率盘中的第二者经相对于所述第一精细分辨率盘正交地安置；及
使所述轴及借此所述盘旋转致使每一精细分辨率盘感测线圈与相关联精细分辨率盘之间的所述距离在经过每一边缘段期间在最大、最小与返回到所述最大距离之间循环，经安置成邻近所述第一或第二精细分辨率盘中的一者的所述边缘的所述一或多个导电线圈输出大体类正弦循环第一信号，且经安置成邻近所述第一或第二精细分辨率盘中的另一者的所述边缘的所述一或多个导电线圈中的另一者输出大体正交于所述第一信号的大体类似正弦循环第二信号。
14.根据权利要求13所述的方法，其中所述至少一个精细分辨率盘感测线圈包含包含同相精细分辨率盘感测线圈及正交精细分辨率盘感测线圈的至少一对精细分辨率盘感测线圈，且所述方法进一步包括：
将所述同相精细分辨率盘感测线圈安置成邻近所述第一或第二精细分辨率盘中的一者；及
将所述正交精细分辨率盘感测线圈安置成邻近于所述第一或第二精细分辨率盘中的另一者，与所述同相精细分辨率盘感测线圈大体对准，其中所述同相精细分辨率盘感测线圈与所述正交精细分辨率盘感测线圈大体平行于所述轴。
15.一种旋转位置及速度感测系统，其包括：
电感数字转换器；
多个电感谐振电路；及
至少一个旋转分解器，每一者经由所述多个电感谐振电路以操作方式耦接到所述电感数字转换器，所述旋转分解器包含：
旋转轴；
偏心导电粗糙分辨率盘，其经固定在所述轴上；
导电精细分辨率盘，其经固定在所述轴上，所述精细分辨率盘界定多个大体半圆形凸出边缘段；
至少一个导电粗糙分辨率盘感测线圈，其经安置成邻近粗糙分辨率盘的边缘，使得所述轴及借此所述盘的旋转致使每一粗糙分辨率盘感测线圈与所述粗糙分辨率盘之间的距离每旋转循环在最大距离与最小距离之间循环，从而致使将对应于每旋转循环的一个感测循环的电感信号输出到所述电感数字转换器；及
至少一个导电精细分辨率盘感测线圈，其经安置成邻近所述精细分辨率盘的所述边缘，使得所述轴及借此所述盘的旋转致使每一精细分辨率盘感测线圈与所述精细分辨率盘之间的距离在经过每一边缘段期间在最大、最小与返回到所述最大距离之间循环，从而致使将对应于所述盘的旋转位置的电感信号输出到所述电感数字转换器。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述旋转分解器线圈经定向用于所述相应盘的轴向感测。
17.根据权利要求15所述的系统，其中所述旋转分解器的至少一个粗糙分辨率盘感测线圈包含包含同相粗糙分辨率盘感测线圈及正交粗糙分辨率盘感测线圈的至少一对粗糙分辨率盘感测线圈，且所述至少一个精细分辨率盘感测线圈包含包含同相精细分辨率盘感测线圈及正交精细分辨率盘感测线圈的至少一对精细分辨率盘感测线圈。
18.根据权利要求15所述的系统，其中所述旋转分解器的至少一个导电精细分辨率盘包含一对导电精细分辨率盘，其中所述精细分辨率盘中的第一者经同相固定在所述轴上且所述精细分辨率盘中的第二者相对于所述第一精细分辨率盘正交地固定在所述轴上。
19.根据权利要求15所述的系统，其中所述旋转分解器的所述轴及借此所述盘的所述旋转致使每一精细分辨率盘感测线圈与所述精细分辨率盘之间的所述距离在经过每一边缘段期间在最大、最小与返回到所述最大距离之间循环，且经安置成邻近所述第一或第二精细分辨率盘中的一者的所述边缘的所述一或多个导电线圈将大体类正弦循环第一信号输出到所述电感数字转换器，且经安置成邻近所述第一或第二精细分辨率盘中的另一者的所述边缘的所述一或多个导电线圈中的另一者将大体正交于所述第一信号的大体类似正弦循环第二信号输出到所述电感数字信号转换器。
20.根据权利要求15所述的系统，其中所述旋转分解器的至少一个粗糙分辨率盘感测线圈包含包含同相粗糙分辨率盘感测线圈及正交粗糙分辨率盘感测线圈的至少一对粗糙分辨率盘感测线圈，且所述至少一个精细分辨率盘感测线圈包含包含同相精细分辨率盘感测线圈及正交精细分辨率盘感测线圈的至少一对精细分辨率盘感测线圈，所述同相精细分辨率盘感测线圈经安置成邻近于所述第一或第二精细分辨率盘中的一者且所述正交精细分辨率盘感测线圈经安置成邻近于所述第一或第二精细分辨率盘中的另一者，与所述同相精细分辨率盘感测线圈大体对准，且其中所述同相精细分辨率盘感测线圈与所述正交精细分辨率盘感测线圈经安置大体平行于所述轴。
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