传感器和感测方法与流程

本发明涉及传感器，更具体但非排他地，涉及一种运动传感器，用于感测设备的第一移动部分相对于设备的第二部分的位置。

背景技术：

1、运动传感器(“编码器”)检测设备的第一部分(例如，轴)相对于该设备的第二部分(例如，主体)的旋转和/或线性位移。旋转编码器检测旋转，线性编码器检测线性位移。

2、旋转编码器检测轴的旋转角度、旋转速度、旋转方向和旋转位置。旋转编码器包括机械式编码器、光学式编码器、磁式编码器、电容式编码器、以及电感式编码器。

3、磁性编码器具有转子和传感器。转子被固定至轴并且随轴旋转。转子是一系列磁铁，在其圆周上包含交替、均匀间隔的北极和南极。当固定有转子的轴旋转时，传感器检测转子北极和南极的位置变化。下图1是磁性编码器的示意图，该编码器的轴的外周上具有均匀间隔的多个北极和南极。图2是磁编码器的示意图，其中磁体只有一个北极和南极。

4、

5、以takayuki norimatsu名义提交并转让给ntn corp的题为“magnetic encoderand wheel bearing assembly using the same(磁编码器和使用该编码器的轮轴承组件)”的美国专利申请第us6857782b2号公开了一种，其中增大了磁编码器与磁传感器之间的气隙。由此，能够容易地对产生的磁力进行质量控制。轮轴承组件具有磁编码器。磁编码器包括金属芯和弹性件，弹性件与金属芯集成为环形构造。弹性件由混合有磁性材料粉末的弹性材料制成，并且具有沿其周向方向交替的多个不同磁极。此外，弹性件的肖氏硬度不低于hs 90。还提供了一种轮轴承组件，其利用磁编码器作为密封单元的组成部件。

6、转让给infineon technologies ag的题为“magnetic encoder element forposition measurement(用于位置测量的磁编码器元件)”的美国专利申请第us20110101964a1号公开了一种用于位置测量系统的磁编码器元件，其包括用于测量沿第一方向的位置的磁场传感器。编码器元件包括至少一个第一轨道，该第一轨道包括提供沿第一方向的磁性图案的材料，该磁性图案由剩磁矢量形成，剩磁矢量的大小可变——取决于沿第一方向的位置。剩磁矢量的梯度使得在第一轨道上方的通道中且在该平面上方预定距离处的所得磁场包括垂直于第一方向的场分量，该场分量不沿第一方向改变其符号。

7、以heinrich acker的名义提交并转让给continentaltevesag的题为“device formeasuring angle and angular velocity of distance and speed(用于测量距离和速度的角度和角速度的装置)”的美国专利申请第us20140116132a1号公开了一种用于测量移动件的角度和角速度或者距离和速度的装置。该装置具有传感器和编码器，传感器可以以固定方式布置，编码器可以布置在移动部件上，编码器与传感器一起生成要由传感器解调的调制信号。为了实现测量角速度/速度所需的频率测量，编码器的结构再现周期图案并被用于角度/距离测量的至少一个索引区域中断。在索引区域中，编码器具有替代图案，该替代图案与周期图案的不同之处在于至少一个传感器可检测到的物理变量，但是替代图案的结构使得也能够在索引区域中进行频率测量。

8、以kuniaki yoshimura的名义提交并转让给hitachi metals ltd的题为“magnetic encoder having a magnetic recording medium containing barium-ferrite(具有含钡铁氧体的磁记录介质的磁编码器)”的美国专利第us5302893a号公开了一种用于磁编码器的涂层磁记录构件，包括非磁性基板和承载在非磁性基板上的磁记录介质。磁记录介质包括由含有磁性钡铁氧体粉末的磁性涂料形成的磁性膜。磁编码器包括在其上进行磁记录的磁记录构件以及与磁记录介质相对设置的磁传感器。

9、以mark anthony howard和darran kreit的名义提交并转让给zettlex(uk)limited的题为“inductive position detector(感应式位置检测器)”的美国专利申请第us10876861 b2号公开了一种感应式检测器，用于测量物体沿测量路径的相对位置。检测器包括沿测量路径布置的感应靶；面向靶的一部分布置的层状天线；沿测量路径布置的电子电路；其中，天线中至少一个绕组的电感与靶和天线的相对位置成比例地连续变化。

10、celera motion公开了使用非接触式感应技术的zettlex感应式编码器(https://www.celeramotion.com/zettlex/)。zettlex编码器使用印刷电路，而不是传统感应式传感器的变压器。编码器有两个形状像扁平环的主要部件：定子和转子。定子通电并测量无源转子的角位置。较大的编码器将所有相关电子器件容纳在定子内，而对于较小的编码器，这些电子器件分布在定子和电缆组件中单独的远程电子器件板上。大孔径和低轴向高度可使得易于与通轴、滑环、直驱电机、光纤、管道或电缆集成。

11、极化磁体的困难之一在于磁体无法被精确极化。无法准确测量附有极化磁体的轴的确切位置或角度。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种传感器，其至少部分地缓解上述难点。

2、根据本发明，提供了一种传感器，包括：恒定磁场发生器，其用于产生恒定磁场；以及可移动的导磁部，其能够移动以影响所述恒定磁场，影响的差异指示所述导磁部的位置。

3、恒定磁场发生器被设置为电磁体和/或磁体。

4、电磁体和/或磁体被设置成固定至印刷电路板(“pcb”)。

5、电磁体还被设置成具有电源。

6、电磁体被设置为振荡器的一部分。

7、电磁体和/或磁体被设置成产生适合于微处理器进行调整和测量的振荡频率。

8、导磁部被设置成与待检测其位置的对象的第一部分相关联。

9、第一部分被设置为相对于对象的第二部分移动。

10、第一部分被设置为轴。

11、进一步，导磁部被设置为位于轴的至少一部分的周围。

12、进一步，可移动导磁部被设置为处于轴周围的导磁环。

13、可移动导磁环被设置成与轴线偏心。

14、进一步，可移动导磁环的表面的一部分被设置成倾斜的和/或不规则的。

15、进一步，可移动导磁环的主侧表面被设置成倾斜的。

16、可移动导磁环被设置成在侧视图中呈楔形。

17、进一步，可移动导磁环被设置成由铁氧体构成。

18、进一步，磁体和/或电磁体被设置成与铁氧体环的至少一侧间隔开。

19、印刷电路板被设置在轴的至少一部分的周围。

20、一种感测方法，包括以下步骤：

21、恒定磁场发生器产生恒定磁场；

22、可移动导磁部对恒定磁场产生影响；

23、传感器检测对恒定磁场的影响的差异。

24、一种感测方法，包括以下步骤：

25、恒定场线圈产生磁动力；

26、固定导磁部具有低磁阻；

27、可移动导磁部具有低磁阻；

28、高磁阻气隙将固定导磁部与可移动导磁部相连接，从而产生磁路；

29、可移动导磁部引起气隙变化，从而影响磁通量的流动；

30、传感器检测给定磁动力的磁通量的流动差异。

31、本发明的另一步骤使得可移动导磁部与待检测其位置的对象的第一部分一起移动。

32、本发明的另一步骤使得可移动导磁部围绕第一部分偏心旋转。

33、本发明的另一步骤使得检测恒定场线圈的电感。

34、在下文中更详细地描述本发明的这些和其他特征。