CN115210535A - 感应式转子位置传感器装置、驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于检测电机(2)的转子(4)的转子角位置的感应式转子位置传感器装置(5),其具有用于产生电磁波的发射器线圈(8)和用于检测由所述发射器线圈(8)产生且通过所述转子(4)影响的电磁波的接收器线圈(9);并且具有计算单元(11),所述计算单元构造用于操控所述发射器线圈(8),并且用于评估通过所述接收器线圈(9)检测的电磁波,以便确定转子角位置,其中,所述线圈(8、9)和计算单元(11)布置在共同的印刷电路板(6)上。设置所述线圈(8、9)布置在所述印刷电路板(6)的前侧(7)上,并且所述计算单元(11)布置在所述印刷电路板(6)的背离所述前侧(7)的后侧(10)上。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于检测电机的转子的转子角位置的感应式转子位置传感器装置,其具有用于产生电磁波的发射器线圈和用于检测由所述发射器线圈产生且通过所述转子影响的电磁波的接收器线圈;并且具有计算单元,所述计算单元构造用于操控所述发射器线圈并且用于评估通过所述接收器线圈检测的电磁波,以便确定转子角位置,其中,所述线圈和计算单元布置在共同的印刷电路板上。
此外,本发明涉及一种用于机动车的制动系统的驱动装置,其具有至少一个可电运行的电机,并且具有配属于所述电机的感应式转子位置传感器装置用于检测所述电机的转子的转子角位置。
背景技术
感应式转子位置传感器装置由背景技术已知。这种感应式转子位置传感器装置利用了下述效应:电磁波根据暴露在发射器线圈的电磁波的场中的转子的转子角位置以可以理解的方式被影响。为了操控发射器线圈并且评估通过接收器线圈检测的结果,这种传感器装置通常还具有例如微处理器或专用集成电路形式的控制单元或者计算单元。所述计算单元尤其操控所述发射器线圈用于产生调制信号。然后,通过发射器线圈接收的信号被所述计算单元或者可选地被其他的计算单元解调,以便能够实现评估。因此,电磁波从发射器线圈耦合入转子中,并且从该转子耦合入接收器线圈中,其中,通过接收器线圈检测的电磁信号允许了关于转子角位置的结论。这种转子位置传感器装置例如在“解角器”(Resolver)的概念下被熟知。
典型地,所述计算单元和至少两个线圈(即发射器线圈和接收器线圈)位于共同的印刷电路板上,以便实现在计算单元和线圈之间的简单的电连接和/或信号技术连接,以及获得紧凑的构型。
发明内容
具有权利要求1的特征的根据本发明的转子位置传感器装置具有下述优点:这种转子位置传感器装置以特别节省构造空间的方式构造,并且此外最大化地利用了用于线圈系统的现有构造空间,由此保证所述转子位置传感器装置的有利运行。为此,根据本发明设置,将所述线圈(即至少一个接收器线圈和至少一个发射器线圈)布置在印刷电路板的前侧上,并且将计算单元布置在所述印刷电路板的背离所述前侧的后侧上。借此,所述印刷电路板处在所述线圈和计算单元之间,其中,计算单元和线圈的电连接或信号技术连接例如通过金属化通孔或者类似地以成本有利的方式实现或能够实现。通过将所述计算单元布置在印刷电路板的后侧上,前侧能够完全被所述线圈使用,使得最大化地利用先前供使用的构造空间。
尤其优选地,在所述线圈和计算单元之间布置至少一个屏蔽层用于计算单元针对电磁波的屏蔽。借此,尽管所述计算单元在空间上接近线圈,仍然防止电磁波能够损害或干扰计算单元的运行。
尤其优选地,所述屏蔽层在所述印刷电路板的整个前侧上或整个后侧上伸展,以便保证最大化屏蔽。
此外,优选地设置所述印刷电路板以圆盘形构造。借此,所述印刷电路板和转子位置传感器装置能够总体上有利地配属于电机,所述电机通常具有同样以圆盘形或圆环形构造的壳体或壳体区段。特别地,借此所述电机的端侧的印刷电路板,因此布置在垂直于所述电机的驱动轴或转子轴的旋转轴线的平面中。
尤其优选地,所述印刷电路板以圆盘环形构造,使得所述印刷电路板具有中心贯通开口,例如所述驱动轴在带有或不带有旋转轴承的中间连接的情况下,也能够引导或者被引导穿过该中心贯通开口,使得所述印刷电路板也能够布置在电机的配属于负载(所述负载能够通过所述驱动轴驱动)的那侧上。优选地,所述印刷电路板布置在电机的背离所述负载的那侧上。
根据本发明的优选的改型方案,所述屏蔽层以多重切缝的方式,尤其以径向多重切缝的方式构造。通过切缝的构造,所述屏蔽层具有多个缝隙,所述缝隙优选地分别笔直地伸展,并且尤其优选地径向地取向,以便实现径向切缝的构造。通过缝隙能够实现,所述转子位置传感器装置的信号幅值仅最小化地(尤其小于10%)通过在屏蔽层中形成的涡流削弱。优选地,通过所述缝隙能够制造或者实现屏蔽层的尽可能多数量的节段,使得削弱被最小化。
根据本发明的优选的改型方案,所述印刷电路板具有另一屏蔽层,其中,两个屏蔽层各自以多重切缝的方式如此构造并且间接或直接地彼此堆叠地布置,使得没有缝隙重叠。借此,在向印刷电路板上看的轴向的俯视图中不存在无屏蔽层的区域。所述屏蔽层能够位于该印刷电路板的同一侧上(例如在前侧上或者在后侧上),或者所述屏蔽层的其中一个位于所述印刷电路板的前侧上,并且另一屏蔽层位于所述印刷电路板的后侧上。尤其优选地,相应的屏蔽层构造成印刷电路板自身的内膜(Innenschicht)或内层(Innenlage)。因此,所述印刷电路板能够具有例如四、六或更多层,例如具有两个外层和四个内层,它们之中尤其一或两个构造成屏蔽层。特别地,两个屏蔽层以径向切缝的方式构造,并且如此相对于彼此旋转,使得两个屏蔽层的缝隙不重叠,从而在俯视到该印刷电路板上时,形成连续的屏蔽层。
根据本发明的优选的实施方式,相应的屏蔽层构造成所述印刷电路板的内层(如前面已经阐述)。为此,尤其在多层印刷电路板的制造过程中,将相应的屏蔽层作为内层以平版印刷的方式施加,并且相应的屏蔽层由该印刷电路板的内层的覆铜蚀刻出来。
此外,优选地设置所述印刷电路板构造成在矩形构造的基础印刷电路板中自由切割的印刷电路板,并且通过仅一个或者通过多个,尤其最多四个连接部与矩形的印刷电路板一体式地连接,并且能够通过破坏该连接部从这个基础印刷电路板中破出。因为印刷电路板普遍以矩形存在,所以通过印刷电路板的圆形或圆环形的自由切割,以简单的方式使所述印刷电路板即使在批量生产中也能够成本有利地实现。此外,矩形的基础板具有下述优点:对于测试目的而言,所述转子位置传感器装置能够较简单地安装到普遍针对矩形的对象构造的检验装置中。所述基础印刷电路板尤其涉及下述益处:多个印刷电路板以可拆卸、尤其可破出的方式构造。
具有权利要求10的特征的根据本发明的驱动装置以所述转子位置传感器装置的根据本发明的构造为特点。由此得出了已经提及的优点。
附图说明
下面应该根据附图对本发明进行详细阐述。其中:
图1在简化图中示出有利的驱动装置;
图2A和2B在不同的视图中示出有利的驱动装置的转子位置传感器装置;以及
图3示出转子位置传感器装置的可选的改型方案。
具体实施方式
图1在简化图中示出用于这里未详细示出的负载(例如机动车的制动系统)的有利的驱动装置1。所述驱动装置1具有电机2,所述电机具有驱动轴3,所述驱动轴可旋转地支承在壳体(这里未示出)中并且承载转子4,与壳体固定的定子19配属于所述转子。所述驱动轴3与所述负载耦接或者能够耦接,以便驱动这个负载。
转子位置传感器装置5配属于所述电机2的转子4,所述转子位置传感器装置通过感应来检测转子4的转子角位置。为此,转子位置传感器装置5具有印刷电路板6,根据目前的实施例,所述印刷电路板以圆环盘形构造,并且与驱动轴3共轴地、配属于转子4的端面地布置。所述印刷电路板6在它的朝向转子4的前侧7上承载至少一个发射器线圈8以及至少一个接收器线圈9。在印刷电路板6背离转子4的后侧10上布置计算单元11,根据目前的实施例,所述计算单元构造成专用集成电路(ASIC)并且与两个线圈8、9电连接。
所述计算单元11构造用于操控发射器线圈8,以便借助电磁波将穿透转子4的信号发出。所述电磁波被转子4影响并且被反射或传导到接收器线圈9,其中,该电磁波根据转子4的转角位置被影响。所述计算单元11构造用于解调被接收器线圈9检测并且被转子4影响的信号,并且根据检测的信号检测转子4的转子角位置。原则上,用于借助感应式转子位置传感器装置来确定转子角位置的方法是已知的,所述感应式转子位置传感器装置一般也称作感应式转子位置传感器(尤其是高频传感器),因此,针对该方法具体的功能和执行,在此处应当不作探讨。
通过将计算单元11布置在印刷电路板6的后侧10上并且将线圈8、9布置在印刷电路板6的前侧7上,能够实现,所述前侧7朝向转子4的表面能够完全被线圈8、9填充,由此使线圈尺寸最大化。普遍地,线圈尺寸是受限的,因为在电机2的壳体中的印刷电路板只具有有限的空间供使用,并且除了线圈8、9以外,计算单元11或多个这种计算单元11也必须布置在该印刷电路板上。然而,通过目前有利的布局,所述前侧7的朝向转子4的表面上的构造空间被线圈8、9最大化地利用,由此能够获得转子角位置的有利的探测结果。
有利地,在计算单元11(一侧)与线圈8、9(另一侧)之间存在一个或多个屏蔽层12、13。根据目前的实施例,所述屏蔽层12、13构造成印刷电路板6的层。特别地,所述屏蔽层12、13制造成内层并且将高频区域隔开,比如将印刷电路板6的前侧7上的发射线圈和接收线圈8、9与印刷电路板6的后侧10上的电气构件隔开。所述屏蔽层12、13尤其作为内层以平版印刷的方式施加并且由覆铜(Kupferkaschierung)蚀刻出来。
此外,图2在图2A中示出转子位置传感器装置5的后侧10的俯视图;并且在图2B中示出前侧7的俯视图。
如在图2A和2B中看到的,屏蔽层13或者12分别以径向切缝的方式构造,从而产生相应的屏蔽层12、13的径向的环盘节段,所述环盘节段分别通过径向伸展的缝隙14彼此隔开。优选地,缝隙14在径向延伸长度中不完全穿透相应的屏蔽层12、13伸展,而是优选地在主要的径向延伸长度上,即在几乎整个径向宽度上伸展。在此,根据目前的实施例,所述屏蔽层12、13以相同方式切缝,使得它们具有相同数量的缝隙14和圆环节段。此外,所述屏蔽层12、13以相对于彼此旋转的方式如此布置在印刷电路板6处,使得在俯视图中,屏蔽层12、13的缝隙14无处重叠或交叉,从而产生在计算单元11和线圈8、9之间的总体上连续的屏蔽。
借此,确保使线圈信号的偏移和对称最小化。优选地,屏蔽层12和13分别在整个印刷电路板6上伸展,使得没有任何位于印刷电路板6上的印制导线越出屏蔽层12、13。
通过屏蔽层12、13的切缝的构造能够实现,在相应的屏蔽层12、13中产生的涡流的信号幅值仅被最小化地(尤其小于10%)削弱。可选地,根据其他的实施例的转子位置传感器装置5只具有屏蔽层12或13其中一个,然而于是优选地不切缝,而是连续地构造。
图3示出所述转子位置传感器装置5的另一有利的实施例,该实施例与上述实施例的区别在于,将圆环形的印刷电路板6集成到矩形的基础印刷电路板15中。印刷电路板6通过圆环节段形的自由切割部16与基础印刷电路板15如此隔开,使得四个连接片(Verbindungsstege)17得以保留,所述连接片既与基础印刷电路板15,又与印刷电路板6一体式地连接。在此,连接片17如此细地选择,使得印刷电路板6能够简单地从基础印刷电路板15中破出。借此能够实现转子位置传感器装置5的简单制造。另外,所述基础印刷电路板15的矩形的构造允许了转子位置传感器装置5在常规检验台处的简单的安装,其中,在检验台处的安装例如能够通过在图3中示出的三个开口18来实现,三个开口能够用于定向并且例如用于紧固螺栓的容纳。
Claims (10)
1.用于检测电机(2)的转子(4)的转子角位置的感应式转子位置传感器装置(5),其具有用于产生电磁波的发射器线圈(8)和用于检测由所述发射器线圈(8)产生且通过所述转子(4)影响的电磁波的接收器线圈(9);并且具有计算单元(11),所述计算单元构造用于操控所述发射器线圈(8)并且用于评估通过所述接收器线圈(9)检测的电磁波,以便确定转子角位置,其中,所述线圈(8、9)和计算单元(11)布置在共同的印刷电路板(6)上,其特征在于,所述线圈(8、9)布置在所述印刷电路板(6)的前侧(7)上,并且所述计算单元(11)布置在所述印刷电路板(6)的背离所述前侧(7)的后侧(10)上。
2.根据权利要求1所述的转子位置传感器装置,其特征在于,在所述线圈(8、9)和计算单元(11)之间布置至少一个屏蔽层(12、13)用于所述计算单元(11)针对电磁波的屏蔽。
3.根据上述权利要求中任一项所述的转子位置传感器装置,其特征在于,所述屏蔽层(12、13)在整个印刷电路板(6)上伸展。
4.根据上述权利要求中任一项所述的转子位置传感器装置,其特征在于,所述印刷电路板(6)以圆盘形构造。
5.根据上述权利要求中任一项所述的转子位置传感器装置,其特征在于,所述印刷电路板(6)以圆盘环形构造。
6.根据上述权利要求中任一项所述的转子位置传感器装置,其特征在于,所述屏蔽层(12、13)以多重切缝的方式,尤其以径向多重切缝的方式构造。
7.根据上述权利要求中任一项所述的转子位置传感器装置,其特征在于,在一个屏蔽层(12)上放置另一屏蔽层(13),其中,两个屏蔽层(12、13)分别以多重切缝的方式如此构造且彼此堆叠地布置,使得没有缝隙(14)重叠。
8.根据上述权利要求中任一项所述的转子位置传感器装置,其特征在于,相应的屏蔽层(12、13)由…制造。
9.根据上述权利要求中任一项所述的转子位置传感器装置,其特征在于,所述印刷电路板(6)构造成在矩形的基础印刷电路板(15)中自由切割的印刷电路板(6),并且通过仅一个或者通过多个,尤其通过最多四个连接部(17)与矩形的基础印刷电路板(15)一体式地连接,并且能够通过破坏所述连接部(17)从这个基础印刷电路板中破出。
10.用于机动车的驻车制动的驱动装置(1),其具有电机(2)并且具有配属于所述电机(2)的感应式转子位置传感器装置(5)用于检测所述电机(2)的转子(4)的转子角位置,其特征在于,根据权利要求1至9中任一项或多项所述的转子位置传感器装置(5)的构造。
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