CN106996737A - 旋转角度传感器 - Google Patents
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Abstract
旋转角度传感器(10)，包括：具有一个接收线圈和至少两个发送线圈(20)的定子元件(12)；可相对于该定子元件(12)旋转地受支承的转子元件(14)，其实施成用于根据旋转角度与所述至少两个发送线圈(20)以感应方式不同程度地耦合；和分析处理单元(22)，其用于确定转子元件(14)和定子元件(12)之间的旋转角度。分析处理单元(22)实施成用于给发送线圈(20)周期性地依次供应交流电压，使得分别给一个或多个发送线圈(20)供应交流电压而剩下的一个或多个发送线圈保持不通电；并且由交流电压求取旋转角度，所述交流电压通过通电的发送线圈(20)在接收线圈(30)中周期性地感应引起。
Description
技术领域
本发明涉及旋转角度传感器，通过所述旋转角度传感器例如可以确定一轴和另外的构件之间的旋转角度。
背景技术
为了测量旋转角度，例如已知旋转角度传感器，其中，使磁体旋转通过相应的磁场传感器。对磁场矢量的测量则允许推导出旋转角度。这种传感器也对外部磁场作出反应，所述外部磁场例如可以通过相邻布置的电流缆线的电流引起并且对干扰非常敏感。
另一种旋转角度传感器利用涡电流效应。在此，例如通过传感器线圈使金属靶运动，所述传感器线圈被供以交流电压并且在该靶中感应引起涡电流。这导致传感器线圈的电感降低并且允许通过频率改变推导出旋转角度。例如，线圈为振荡回路的组成部分，所述振荡回路的谐振频率在电感改变时移动。然而，这种旋转角度传感器可以相对于安装公差(主要是靶的倾斜)具有高的横向灵敏性。产生的频率也会被外部电磁场干扰(锁相，Injection Locking)，因为通常以数十MHz范围内的频率工作。
由文献US7191759B2，US7276897B2，EP0909955Bl，US6236199Bl和EP0182085B还已知基于耦合的线圈的旋转角度传感器。在这些文献中，在唯一一个激励线圈中建立交变电磁场，所述交变电磁场耦合到多个接收线圈中并且在那里分别感应引起一电压。为了测量旋转角度，使用可旋转地受支承的、能导电的靶，所述靶根据其角度位置影响激励线圈和接收线圈之间的电感耦合。
发明内容
发明优点
本发明实施方式可通过有利的方式使得能这样确定轴和另外的构件之间的旋转角度，使得外部和/或构件公差的干扰对测量仅产生小的影响。
本发明涉及一种旋转角度传感器，所述旋转角度传感器尤其可以在具有高电磁干扰场的环境中使用。所述旋转角度传感器例如可以在车辆的发动机室中或者发动机室附近使用，例如用于确定节流阀位置、BLDC-发动机的转子位置、驾驶踏板位置或者凸轮轴位置。
根据本发明的一种实施方式，所述旋转角度传感器包括：定子元件，该定子元件具有一个接收线圈和至少两个发送线圈；可相对于该定子元件旋转地受支承的转子元件，该转子元件实施成用于：根据旋转角度与所述至少两个发送线圈中的每一个以感应的方式不同程度地耦合，或以感应元件不同地覆盖所述至少两个发送线圈；和分析处理单元，该分析处理单元用于确定转子元件与定子元件之间的旋转角度。也可以承载分析处理单元(例如IC，即集成电路，或ASIC，即专用集成电路)的定子元件可以与轴的在其上固定转子元件的端部对置地布置。转子元件可承载一靶或者说感应元件，所述靶或者说感应元件随轴一起运动、覆盖发送线圈并由此改变发送线圈的电感。
所述分析处理单元实施成用于给发送线圈周期性地依次供应交流电压，使得分别给一个或多个发送线圈供应交流电压并且剩下的一个或多个发送线圈保持不通电。在上下文中，“不通电”表示涉及的发送线圈不直接被分析处理单元供应以交流电压。但可以的是，在涉及的发送线圈中感应引起电压。因为所述旋转角度传感器的所有发送线圈根据旋转角度与转子以感应的方式不同程度地耦合，所以也产生这些线圈与接收线圈的、与旋转角度有关的耦合，所述耦合针对每个发送线圈是不同的。由此在接收线圈中周期性地感应引起不同的交流电压，所述交流电压相对于激励或发送交流电压的形状(例如相位或相移)和/或振幅或者说量值与旋转角度有关。
此外，所述分析处理单元实施成用于由通过通电的发送线圈而在接收线圈中周期性地感应引起的交流电压求取旋转角度。例如可在两个发送线圈(这两个发送线圈在一个周期期间交替地被通电)的情况下，分别求取或测量通过这两个发送线圈而在接收线圈中感应引起的两个交流电压的相位和/或振幅。然后可由所求取的值来确定旋转角度。
接收线圈中的交流电压可通过分析处理单元以下述方式求取：求取在接收线圈中感应引起的电压或测量通过该电压产生的电流。供应给发送线圈的交流电压和/或感应引起的交流电压例如可具有0.5至5MHz之间的范围内的频率。
根据本发明的一种实施方式，所述分析处理单元实施成用于在同一时间仅给一个发送线圈供应交流电压。例如在两个发送线圈的情况下，可以在两个时间步骤中给两个发送线圈交替地通电。在三个发送线圈的情况下，可在三个时间步骤期间始终分别仅给其中一个线圈通电。分析处理单元可对每个通电的发送线圈求取接收线圈中的交流电压的相移并由所述相移确定与该相移相关的旋转角度。
根据本发明的一种实施方式，所述分析处理单元实施成用于在同一时间以不同的交流电压给至少两个发送线圈供电并且测量或测定或感测在接收线圈中感应引起的交流电压，以便由所述交流电压确定旋转角度。所述发送线圈中的两个或更多个被(同时)通电并且产生交变电磁场，该交变电磁场根据转子元件的位置在接收线圈中感应引起不同的电压，所述电压使得可推导出旋转角度。另外的一个或多个发送线圈在此保持不通电。这些线圈在该周期期间在另外的时间步骤中才被通电。
供应给所述至少两个发送线圈的交流电压在此可以这样不同：其具有不同的频率、不同的相位和/或不同的振幅或者说量值。
例如可同时给两个发送线圈供应交流电压，所述交流电压的相位相互错开90°，但所述交流电压除此之外可具有同样的频率和振幅。
也可给发送线圈供应不同频率的交流电压，所述交流电压例如具有基频的整数倍的频率。在此，在接收线圈中感应引起可具有所有这些频率的分量的交流电压，所述交流电压的强度与旋转角度有关。在频率不同的情况下，交流电压的量值或者说振幅也可不同。
在该情况下，所述分析处理单元可将在接收线圈中感应引起的交流电压的频率成分相互分开、确定这些频率成分的量值或者说振幅并且由所述振幅确定旋转角度。这些频率成分例如可通过对感应引起的交流电压的傅里叶分析来求取。这些频率成分也可通过模拟或数字带通滤波器求取。由此有利地引起特别好的灵敏性和对(高频)干扰信号的抗干扰性。
根据本发明的一种实施方式，所述分析处理单元实施成用于在一个周期中依次给所述发送线圈在一个时间步骤期间供应交流电压并且求取在该时间步骤期间在接收线圈中感应引起的交流电压的量值和/或相位。一个周期可具有毫秒的数量级和/或可包括刚好与存在的发送线圈数量相同的时间步骤。在两个线圈的情况下，所述周期可具有两个时间步骤，在三个发送线圈的情况下，所述周期可具有三个时间步骤。在每个时间步骤期间，其余的发送线圈不通电。特别有利的是，所述周期时长比附接到旋转角度传感器上的轴的两个状态之间的调整时间短。由此可实现极好的时间分辨率
根据本发明的一种实施方式，所述分析处理单元实施成用于由在一个周期期间求取的量值和/或相位来确定旋转角度。所述旋转角度并不由一个测量确定，而是基于在一个周期期间实施的所有测量。与始终仅给相同的线圈通电的情况相比，这可使对旋转角度的确定变得显著地更精确。
根据本发明的一种实施方式，所述分析处理单元实施成用于由感应引起的交流电压确定定子元件和转子元件之间的轴向间距。除了当前的旋转角度外，也可确定这两个组成部分的间距(例如通过在时间上取平均)，以便减小角度确定时的系统误差。
根据本发明的一种实施方式，接收线圈和/或发送线圈是平面线圈。“平面线圈”在此要理解为一线圈，其匝全部都基本上处于一个平面中。一个平面线圈例如可仅具有其直径的1％的高度。在此要理解为，一个线圈可具有由多个导体环构成的导体。一个导体环可为所述导体的一个区段，所述区段各自近乎完全围绕被所述线圈环绕的面积一次。一个匝在此可包括一个或多个线圈导体环，所述导体环全部都围绕被线圈环绕的相同的面积。
根据本发明的一种实施方式，接收线圈和/或发送线圈布置在一个电路板上和/或布置在一个电路板中。例如，匝可全部安装在电路板的两侧上。在具有多个层的电路板中，这些匝也可在电路板之内延伸。电路板也可承载用于分析处理单元的构件和/或IC。
根据本发明的一种实施方式，接收线圈完全覆盖发送线圈。例如，接收线圈可具有唯一一个匝(但该匝可包括多个导体环)，该匝从轴向方向看环绕发送线圈。
根据本发明的一种实施方式，发送线圈在轴向方向上至少部分地相互覆盖。这些发送线圈在定子元件中可基本上布置在一个平面中(例如电路板上或电路板内)，其中，它们在周向上相对彼此偏移。所述线圈中的每一个(即发送线圈和/或接收线圈)基本上可布置在与轴向方向正交的一个平面中。“两个线圈在轴向方向上至少部分地相互覆盖”可理解为当在轴向方向上看这两个线圈时，这两个线圈至少部分地相互重合。这也可理解为这两个线圈在沿轴向方向投影到与轴向方向正交的一个平面上时至少部分地相互重合。
根据本发明的一种实施方式，所述发送线圈中的每一个都具有至少两个在周向上彼此相继的匝。所述发送线圈在轴向视图中(即以沿转子元件旋转轴线的观察方向)可具有多个环，这些环例如布置成在周向上彼此相继。所述匝可在一个基本上与转子元件的旋转轴线正交平面中延伸。
根据本发明的一种实施方式，接收线圈覆盖转子元件的旋转轴线。接收线圈例如可在一个环/匝中包围该旋转轴线和发送线圈。根据本发明的一种实施方式，接收线圈仅环绕一个环绕转子元件旋转轴线的环面或仅环绕该环面的一部分。接收线圈可以是香蕉形的或C形的。接收线圈可具有唯一一个长形的匝，该匝在该匝的端部处几乎相互接触。
根据本发明的一种实施方式，所述发送线圈中的每一个都具有至少一个第一匝和至少一个第二匝，其中，所述至少一个第一匝和所述至少一个第二匝相反地定向。当给一个发送线圈供应一交流电压时，该发送线圈产生交变电磁场，该交变电磁场在第一匝的情况下(基本上)沿第一方向定向而在第二匝的情况下(基本上)沿相反的第二方向定向。第一和第二方向可基本上平行于转子元件的旋转轴线延伸。
由发送线圈产生的交变场(根据转子元件的位态)在转子元件中感应引起电流，该电流又产生交变场，产生的该交变场与发送线圈或者说所述发送线圈的匝相互作用并从而改变电感。
作用于发送线圈上并且基本上均匀地延伸穿过两个相反地定向的匝的外部电磁场在发送线圈中产生电流，所述电流(在这些匝的电感大小相等的情况下)基本上相互抵消。通过该方式可补偿外部干扰场。
反过来，当磁场大小相等时，接收线圈中的、通过一个发送线圈的相反地定向的匝产生的磁场感应引起的电流相互抵消。因此，通过相应地选择匝面积可将在接收线圈中感应引起的交流电压在感应元件或转子元件的确定的位态中例如调整到0(零)。
根据本发明的一种实施方式，发送线圈的第一匝和第二匝在定子元件的周向上相互交替地布置。通过该方式，每一个发送线圈形成匝的一个链，所述匝在彼此相继的情况下相反地定向。
根据本发明的一种实施方式，被第一匝环绕的面积与被第二匝环绕的面积相等。当所述匝中的每一个都具有相同数量的导体环时，这导致，基本上均匀的干扰场已被发送线圈抑制。在此可能的是，一个或多个发送线圈具有不同大小的匝。
根据本发明的一种实施方式，发送线圈的匝环绕不同大小的面积。在每个发送线圈有多个匝的情况下也可能的是，发送线圈具有不同大小的匝，使得虽然发送线圈相互覆盖，但这些匝却相互错开地布置。
根据本发明的一种实施方式，发送线圈的匝相互错开地布置。由此，转子元件或位于转子元件上的感应元件不同程度地覆盖每个发送线圈，使得产生涉及的发送线圈的不同的电感。
根据本发明的一种实施方式，接收线圈和发送线圈仅仅布置在定子元件的一个角度区域内。例如，接收线圈和发送线圈可绕转子元件的旋转轴线的中心点相互错开a/N(N是发送线圈的数量，a＝旋转角度传感器的感知范围，<＝360°)地布置。也可能的是，发送线圈完全相互覆盖并且仅仅它们的匝相互错开地布置。
根据本发明的一种实施方式，接收线圈和发送线圈中的每一个都完全围绕定子元件。所有的发送线圈可绕定子元件或者沿着圆弧段(<360°)或者沿整圆(＝360°)布置。在该情况下，不覆盖定子元件的轴线或中心的环面可被接收线圈和/或发送线圈覆盖。即，接收线圈和/或发送线圈可以仅仅布置在定子元件的边缘区域中。例如，这些线圈可沿着一个(约120°的)圆弧段布置，其中，在互补的圆弧段(例如剩下的240°)上没有线圈。
根据本发明的一种实施方式，转子元件具有至少一个感应元件或者说靶，所述感应元件或者说靶布置在转子元件的一个角度区域内。换言之，感应元件仅部分地环绕转子元件。正如接收线圈和/或发送线圈那样，感应元件可仅仅设置在转子元件的边缘区域中。感应元件可为金属靶，该金属靶在转子元件上以可旋转的方式在轴向方向上与定子元件对置地布置。感应元件可由实心材料或导体在电路板上制成。感应元件也可通过实心材料中的缺口例如铣削部提供或提供为冲压件。
根据本发明的一种实施方式，感应元件在轴向方向上基本上仅仅覆盖一个发送线圈的一个匝。感应元件和所述线圈的所述匝可基本上布置在与轴向方向正交的平面中。感应元件和匝在轴向方向上至少部分地相互覆盖可理解为当在轴向方向上看感应元件和匝时，它们至少部分地相互重合。这也可理解为它们在沿轴向方向投影到与轴向方向正交的平面上的情况下至少部分地相互重合。
通过该方式，感应元件仅改变最多一个匝的电感并且旋转角度传感器获得最高分辨率。也可能的是，转子元件包括多个感应元件，所述感应元件例如以相同的间距在周向上绕旋转轴线布置。
附图说明
以下参考附图描述本发明的实施方式，其中，附图和说明均不作为对本发明的限制。
图1示意性地示出根据本发明的一种实施方式的旋转角度传感器。
图2示意性地示出根据本发明的另一实施方式的旋转角度传感器。
图3示出用于图2的旋转角度传感器的感应元件。
图4示出一曲线图，其带有用于图2的旋转角度传感器的线圈耦合。
图5示出用于图2的旋转角度传感器的替代的线圈布局
图6示意性地示出根据本发明的另一实施方式的旋转角度传感器。
图7示出用于图6的旋转角度传感器的感应元件。
图8A示出用于根据本发明的一种实施方式的旋转角度传感器的通电示意图。
图8B示出用于根据本发明的另一实施方式的旋转角度传感器的通电示意图。
具体实施方式
图1示出包括定子元件12和转子元件14的旋转角度传感器10。转子元件14可以固定在构件例如节流阀、马达、凸轮轴、驾驶踏板等的轴16上或者由所述轴16提供。轴16能够绕轴线A旋转，并且定子元件12在相应的轴向方向上与转子元件14相对置。定子元件12例如固定在所述构件的壳体上。
定子元件12包括电路板18，在所述电路板上，多个发送线圈20和一个接收线圈30布置在电路板18的层中。电路板18可以是多层的电路板18，并且所述线圈20、30的导体可以处于电路板18的两侧上和处于电路板18的各层之间。用于分析处理单元22的另外的结构元件可以处于电路板18上。分析处理单元22可以给每个发送线圈20供应交流电压并且求取在接收线圈30中感应引起的交流电压。分析处理单元22可基于所述测量来确定定子元件12和转子元件14之间的相对旋转角度。
转子元件14包括一个或多个感应元件24，所述感应元件在轴向方向上与发送线圈20和接收线圈30相对置。感应元件24可以如图1所示布置在另一电路板上，所述电路板固定在轴16上。也可能的是，感应元件通过对轴16的一个端部的加工而产生。
图2示出示出旋转角度传感器10，其具有三个发送线圈20a、20b、20c(第一发送线圈20a，第二发送线圈20b和第三发送线圈20c)，这三个发送线圈在第一接头26上与分析处理单元22连接并通过第二接头28在星形接点32连接，所述星形接点可通过分析处理单元22例如接地。
接收线圈30通过接头26′、28′与分析处理单元22连接，所述分析处理单元例如可测量在接收线圈30中感应引起的电压并且可由所述电压求取感应引起的交流电压的振幅或者说量值和相位。
旋转角度传感器10的构造相应于一个具有多个初级线圈(发送线圈20a、20b、20c)的变压器，这些初级线圈通过感应元件24耦合到接收线圈30中。
所述三个发送线圈20a、20b、20c被分析处理单元22周期性地供应以交流电压。例如在由三个时间步骤组成的一个周期期间，首先给发送线圈20a供应交流电压，再给发送线圈20b供应交流电压，然后给发送线圈20c供应交流电压，其中，除供电的发送线圈外的另外两个发送线圈保持不通电。通过感应元件24的与所述旋转角度有关的位态，发送线圈20a、20b、20c根据该旋转角度而与感应元件24不同程度地耦合。因此，视旋转角度而定在每个时间步骤中在接收线圈30中感应引起不同的交流电压，所述交流电压的量值和/或相位可被求取。
因此，在一个周期内针对一个通电的发送线圈20和两个不通电的发送线圈20的三个不同配置可分别求取两个不同的量值和/或相位，分析处理单元22则可由所述量值和/或相位算出当前旋转角度。
替代于此，分析处理单元22在一个时间步骤期间也可分别给两个发送线圈通电，其中，第三发送线圈保持不通电。
图2还示出：三个发送线圈20a、20b、20c实施为平面发送线圈，所述平面发送线圈具有处于一个平面中的多个匝34。发送线圈20a、20b、20c或它们的匝34在周向上相互错开地布置在定子元件12上。接收线圈30仅仅具有一个匝34′。
通过所述感应元件24的与所述旋转角度有关的位态，发送线圈20a、20b、20c基于它们的匝34根据旋转角度与感应元件24(在此未示出)不同程度地耦合。因为接收线圈30始终完全覆盖感应元件24及其匝34′，所以接收线圈30和感应元件24之间的耦合基本上与旋转角度无关。因此通过发送线圈20a、20b、20c视旋转角度而定在接收线圈30中感应引起一交流电压，该交流电压的量值和/或相位可被求取。例如可在接收线圈30中测量交流电流或该交流电流的量值和/或相位，从该交流电流可推导出所述电压或该电压的量值和/或相位。
除了旋转角度外也可由感应引起的交流电压的所求取的相位和/或量值来确定感应元件24或转子元件14相对于定子元件12的间距，例如通过在多个测量上取平均值。
在图3中示出旋转角度传感器10，其中，发送线圈20a、20b、20c和接收线圈30完全环绕定子元件12。发送线圈20a、20b、20c一致地构造，但是绕轴线A偏移或者说在定子元件12上相互错开地布置。每个发送线圈20a、20b、20c的各6个匝34全部都分别环绕相同的面积，以便补偿外部干扰场。
图3出于清楚性原因仅示出发送线圈20a。每个发送线圈20a、20b、20c包括方向相反的匝34a、34b，这些绕组可分成具有第一定向的第一匝34a和具有相反的第二定向的第二匝34b。换言之：电流就所述轴线而言例如以顺时针方向流过第一匝34a，然后该电流以逆时针方向流过第二匝34b。每个发送线圈的匝34a、34b在周向上绕轴线A彼此相继地布置，使得产生一个具有交替定向的匝的链。
第一匝34a和第二匝34b分别环绕相同的面积，使得通过每个发送线圈20a、20b、20c的均匀的(干扰)磁场虽然在各个匝34a、34b中产生电流，但各个所述电流在发送线圈20a、20b、20c中相互抵消。
匝34a、34b的数量不限于6，但必须是偶数，以补偿干扰场。由匝34a、34b的数量和打开角度产生旋转角度传感器10的周期性。
通过将发送线圈20a、20b、20c实施为具有方向相反的匝34的平面线圈，例如在给发送线圈20a加载交流电压(在没有感应元件24的情况下)时，在匝34a、34b中分别产生不同正负的交变电磁场。因为右旋和左旋的匝34a、34b的环绕面积分别大小相等，所以所述场向外抵消并且在接收线圈30没有感应引起电压：如果通过一个或多个感应元件24屏蔽发送线圈面积的一部分，则部分场不再相互抵消并且在接收线圈30中会感应引起电压。
图3还示出：在转子元件14上可布置有三个感应元件24。通过这三个以120°相互错开的感应元件24(所述感应元件分别大致覆盖一个匝34a、34b)，可在120°的单值性范围(Eindeutigkeitsbereich)的情况下产生更好的允差补偿。
如图3所示，感应元件24大致与匝一样大，即在轴向视图中大致覆盖相同的面积。所述匝34a、34b中的每个产生一个磁场，该磁场又在感应元件24中产生涡电流，该涡电流又产生磁场，该磁场在对应的匝中产生电流并由此改变对应的匝34a、34b的电感，从而改变发送线圈20a、20b、20c的整体电感。因此，发送线圈20a、20b、20c的电感根据转子元件14及所述感应元件的角度位态而改变。因为不同发送线圈20a、20b、20c的匝34a、34b相互错开地布置，所以附加地，感应元件24不同地改变每个发送线圈20a、20b、20c的电感，使得产生旋转角度传感器10的良好的角度分辨率。
图4示出一曲线图，其带有接收线圈30和发送线圈20a、20b、20c之间的耦合系数，在该曲线图中，向上绘出耦合系数而向右绘出旋转角度。发送线圈20a、20b、20c和感应元件24之间的耦合与所述感应元件相对于所述发送线圈20a、20b、20c的旋转角度有关。“各一个唯一的匝34a、34b被感应元件24覆盖得较多”意味着所述匝34a、34b的耦合较小。如果全部的第一匝34a或全部的第二匝34b被感应元件24覆盖，则在总体上产生未被覆盖的匝与接收线圈的最大耦合。正负与接收线圈的方向有关。
图5示出替代于图2和3的接收线圈30的方案。
在图2和3中，接收线圈30在一匝34′中环绕整个定子元件12，该匝通过包围面积也覆盖轴线A。替代于此，如果图5的接收线圈30的唯一的匝34′在环面37的外边缘上围绕(umrunden)发送线圈20a、20b、20c，则方向反过来并且环面37在内边缘上沿反方向围绕。图5的接收线圈30如图2和3的接收线圈30那样覆盖发送线圈20a、20b、20c。但在图5中，接收线圈30未覆盖定子元件12的绕轴线A的区域。
图6和7示出与图2和3类似的旋转角度传感器10的视图。当未做其他说明时，这些实施方案相应地也适用于图2和3。
在图6中，发送线圈20a、20b、20c和接收线圈30仅仅覆盖一个绕轴线A的小于360°的角度区域(在此约120°)。为了更清楚，将发送线圈20a、20b、20c示出成就像它们没有覆盖整个角度区域，但是这是可能的。
发送线圈20b、20c的匝34是不同大小的，以便实现不同发送线圈20a、20b、20c的匝34的错开。但一个定向的匝34a的面积刚好与相反定向的匝34b的面积一样大。
图7示出与图6的旋转角度传感器匹配的感应元件24并且由于清楚性原因仅示出一个发送线圈20a。图7示出：可能的是，仅仅使用一个感应元件24，但该感应元件也仍具有这样的大小，使得各一个匝34a、34b被覆盖。
图8A示出一曲线图，其带有用于图2或6的旋转角度传感器的发送线圈20a、20b、20c的通电周期36。该周期36由三个等长的时间步骤38(数量级为毫秒)。一般，步骤38的数量与发送线圈20a、20b、20c的数量相等。
在第一步骤38期间给第一发送线圈20a供应交流电压，即用作发送或激励线圈。另两个发送线圈20b、20c不通电。同时，例如可求取第一发送线圈20a中的激励交流电压和在接收线圈30中感应引起的交流电压之间的第一相移。
在后面的步骤中，周期性地调换这些发送线圈的角色：在第二步骤38b中给第二发送线圈20b通电而第一发送线圈20a和第三发送线圈20c保持不通电。同时，可求取第二相移。在第三步骤中，给第三发送线圈20c通电，第一发送线圈20a和第二发送线圈20b保持不通电，并且可求取第三相移。在该周期结束时，分析处理单元22可由这三个相移确定旋转角度。最后又以第一步骤开始下个周期。
图8B示出一曲线图，其带有用于图2或6的旋转角度传感器的发送线圈20a、20b、20c的另一通电周期36，其中，每一个时间步骤38分别给两个发送线圈通电。
在第一步骤38a中给第一和第二发送线圈20a、20b通电而第三发送线圈20c保持不通电。在第二步骤38b中给第一和第三发送线圈20a、20c通电而第二发送线圈20b保持不通电。在第三步骤38c中给第二和第三发送线圈20b、20c通电而第一发送线圈20a保持不通电。
但两个通电的发送线圈20a、20b、20c可被通以相位不同但频率相同的两个不同的交流电压，例如相移90°的交流电压。在该情况下，分析处理单元22也可每一个时间步骤确定一个相移并且由一个周期的相移确定旋转角度。
替代地，两个通电的发送线圈20a、20b、20c可被供应以具有不同频率的两个不同的交流电压，所述交流电压在接收线圈30中与旋转角度有关地感应引起一交流电压，该交流电压具有带有所述两个频率的两个分量。所述分量例如可用傅里叶分析或带通滤波器来相互分开并由此求取分量电压的量值和/或相位。然后由一个周期的频率分量的量值和/或相位可确定旋转角度。
最后指出，术语如“具有”，“包括”等并不排除其他的元件或步骤，并且术语如“一”或“一个”不排除多个。权利要求中的参考标记不应视为限制。
Claims (10)
1.一种旋转角度传感器(10)，其包括：
定子元件(12)，该定子元件具有接收线圈和至少两个发送线圈(20)；
能相对于该定子元件(12)旋转地受支承的转子元件(14)，该转子元件实施成用于根据旋转角度与所述至少两个发送线圈(20)中的每个以感应的方式不同程度地耦合；
分析处理单元(22)，该分析处理单元用于确定所述转子元件(14)和所述定子元件(12)之间的旋转角度；其特征在于，
所述分析处理单元(22)实施成用于周期性地依次给所述发送线圈(20)供应交流电压，使得分别给一个或多个发送线圈(20)供应交流电压而剩下的一个或多个发送线圈保持不通电；并且所述分析处理单元(22)实施成用于由以下交流电压求取旋转角度：由通电的所述发送线圈(20)在所述接收线圈(30)中周期性地感应引起所述交流电压。
2.根据权利要求1所述的旋转角度传感器(10)，
其中，所述分析处理单元(22)实施成用于在同一时间仅仅给一个发送线圈(20)供应交流电压。
3.根据权利要求1所述的旋转角度传感器(10)，
其中，所述分析处理单元(22)实施成用于在同一时间给至少两个发送线圈(20)供应不同的交流电压；和/或
其中，给所述发送线圈(20)供应的交流电压具有不同的频率、不同的相位和/或不同的量值。
4.根据前述权利要求中任一项所述的旋转角度传感器(10)，其中，所述分析处理单元(22)实施成用于在一个周期中依次给发送线圈在一个时间步骤期间供应交流电压并且求取在该时间步骤期间在所述接收线圈中感应引起的交流电压的量值和/或相位；
其中，所述分析处理单元(22)实施成用于由在一个周期期间求取的量值和/或相位确定所述旋转角度。
5.根据前述权利要求中任一项所述的旋转角度传感器(10)，其中，所述分析处理单元(22)实施成用于由感应引起的所述交流电压来确定所述定子元件(12)和所述转子元件(14)之间的轴向间距。
6.根据前述权利要求中任一项所述的旋转角度传感器(10)，
其中，所述接收线圈(30)和/或所述发送线圈(20)是平面线圈；和/或
其中，所述接收线圈(30)和/或所述发送线圈(20)布置在一个电路板(18)中和/或布置在一个电路板上；和/或
其中，所述接收线圈(30)完全覆盖所述发送线圈(20)；和/或
其中，所述发送线圈(20)在轴向方向上至少部分地相互覆盖；和/或
其中，所述发送线圈(20)中的每一个都具有至少两个在周向上彼此相继的匝(34)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的旋转角度传感器(10)，
其中，所述接收线圈(30)覆盖所述转子元件(14)的旋转轴线；或
其中，所述接收线圈(30)仅仅环绕一个环面(37)或该环面(37)的一部分，所述环面环绕所述转子元件(14)的旋转轴线。
8.根据前述权利要求中任一项所述的旋转角度传感器(10)，
其中，所述发送线圈(20)中的每一个都具有至少一个第一匝(34a)和至少一个第二匝(34b)，其中，所述至少一个第一匝(34a)和所述至少一个第二匝(34b)相反地定向；和/或
其中，一个发送线圈(20)的第一匝(34a)和第二匝(34b)在所述定子元件(12)的周向上彼此交替地布置；和/或
其中，被所述第一匝(34a)环绕的面积与被所述第二匝(34b)环绕的面积相等；和/或
其中，一个发送线圈(20)的匝(34a、34b)环绕不同大小的面积；和/或
其中，所述发送线圈(20)的匝(34a、34b)相互错开地布置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的旋转角度传感器(10)，其中，所述接收线圈和所述发送线圈(20)布置在所述定子元件(12)的仅一个角度区域中；或
其中，所述接收线圈和所述发送线圈(20)中的每一个完全围绕所述定子元件(14)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的旋转角度传感器(10)，
其中，所述转子元件(14)具有至少一个感应元件(24)，所述感应元件布置在所述转子元件的一个角度区域中；和/或
其中，所述感应元件(24)在轴向方向上仅仅覆盖一个发送线圈(20)的一个匝(34a、34b)。
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