感应位置传感器的制造方法
【专利摘要】一种感应位置传感器，包括：·初级线圈，以及·至少两个次级线圈（4、6），每一个次级线圈由在印刷电路板的两个层上产生的若干线匝（8）构成。次级线圈具有线匝（8），每一个线匝具有基本上相同的形状，所述线匝（8）在被称作纵向的方向上对齐，每次具有在它们之间的偏移。根据本发明：·所述线匝（8）均具有设置在所述印刷电路板的一个层上的第一球状凹面部分（12）以及设置在所述印刷电路板的另一个层上的第二球状凹面部分（14），·由穿过所述印刷电路板的第一通孔（36a）将线匝的所述第一部分连接到相同的线匝的所述第二部分，·由穿过所述印刷电路板的第二通孔（36b）将线匝的所述第一部分连接到相邻的线匝的所述第二部分。
【专利说明】感应位置传感器
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及感应位置传感器。
【背景技术】
[0002]该类型的传感器具有使得以下成为可能:确定机械部件或任何其它元件的位置，而不必与想要知道其位置的部件接触的优点。该优点意味着这种传感器的应用在所有类型的产业中是非常大量的。这种传感器也用在诸如例如机动车辆领域的大众消费应用中，本发明已经体现在所述机动车辆领域内。然而，它可以用在其它不同且各种的领域中。
[0003]感应传感器的操作原理基于在高频下且在不使用磁路的情况下进行操作的变压器的初级线圈与次级线圈之间的耦合的变化。在这些线圈之间的耦合根据一般被称作“目标”的移动(电)导电部件的位置而变化。目标中感应的电流实际上修改了在次级线圈中感应的电流。通过适应线圈的配置并且知道注入在初级线圈中的电流，测量在次级线圈中感应的电流使得确定目标的位置成为可能。
[0004]为了将这种感应传感器集成在装置，特别是电子装置中，已知的是，在印刷电路板上产生上面提到的变压器。然后，初级线圈和次级线圈由在印刷电路板上形成的轨道构成。初级线圈则例如由外部源供电，并且次级线圈承载则由初级线圈中流动的电流创建的磁场感应的电流。例如由金属制成的作为导电部件的目标可以具有简单的形状。它可以例如是从金属片裁剪出的部件。为了产生线性传感器，用于产生目标的切割例如是矩形，而对于旋转传感器，该切割将例如呈角扇形的形状，其半径和角度适于部件的移动。
[0005]一般地，设计次级线圈的两个集合以产生目标的位置在传感器的完整行程上的正弦和余弦函数。这样的函数(cos和Sin)是公知的且可以容易由电子系统处理。通过形成正弦对余弦的比例，并接着通过施加反正切函数，获得目标的位置的图像。正弦函数和余弦函数的辐角是目标的位置的线性(或仿射)函数，所述目标的行程则表示这些三角函数的空间周期的更大或更小的部分。
[0006]为了可靠地获得可测量感应电流，优选的是具有大量的线匝或者大尺寸的线匝。第二个选项不与紧凑传感器的生产相容。因为此，一般选择的是，具有大量的线匝。
【发明内容】
[0007]为了限制在印刷电路板上占据的空间，本发明提出了在两个分开的层上产生线匝以形成次级线圈。为了完成此，适当的是，产生穿过印刷电路板的通孔，以允许连接因此产生的线匝。
[0008]本发明的目的是提出一种易于实现的用于产生感应位置传感器的次级线圈的线匝的布置。
[0009]本发明的另一个目的是提出一种对于给定数量的线匝，使得限制在对应的印刷电路板中将产生的通孔的数量成为可能的布置。
[0010]有利地，线匝将能够以紧凑方式进行布置，以便限制传感器的整体尺度。[0011]为了促进对在次级线圈的层面处进行的测量的使用，所提出的布置将优选地使得以下成为可能:具有在次级线圈和初级线圈的不同的线匝之间的基本上恒定的距离。
[0012]为此，本发明提出一种感应位置传感器，包括:在一方面，初级线圈，以及在另一方面，至少两个次级线圈，其均由在印刷电路板的两个层上产生的若干线匝构成。
[0013]根据本发明:
?次级线圈具有线匝，每一个线匝具有基本上相同的形状；
?所述线匝沿着被称作纵向的方向对齐，每次具有沿着纵向方向的偏移；
?所述线匝中的每一个线匝具有在印刷电路板的一个层上设置的第一球状凹面部分以及在印刷电路板的另一个层上设置的第二球状凹面部分；
?由穿过印刷电路板的第一通孔将线匝的第一部分连接到相同的线匝的第二部分；
?由穿过印刷电路的第二通孔将线匝的第一部分连接到相邻的线匝的第二部分；
?线匝的第一部分具有从第一通孔延伸的第一边缘、从第二通孔延伸的第二边缘以及连接第一和第二边缘的底部；
?第一边缘和第二边缘在它们变得更远离对应的第一通孔和第二通孔时会聚；
?在两个相邻的线匝之间的在纵向方向上的偏移小于将线匝的第一部分的底部与穿过对应的第一通孔和第二通孔的轴分开的距离。
[0014]这种传感器具有至少一个次级线圈，并且优选地，如上面提出的，其次级线圈的全部易于首先被实现，因为其使得限制在印刷电路板上将产生的通孔的数量成为可能。此处提到的对齐不必是线性的。它也可以是圆形的弧或可能的椭圆形的弧。本领域技术人员将会理解该对齐对应于期望知道其位置的对象的移动方向。最经常的是线性移动(因此线性位置传感器的情况)，但也可以是沿着曲线路径的移动，最经常的是圆形路径。
[0015]在优选的实施例中，根据本发明的位置传感器是如此使得相同的次级线圈的线匝以如下的方式连接到彼此:在这些线阻中由交变磁场感应的电动势被加在一起。这进一步促进了线匝的产生。
[0016]为了促进对在次级线圈的端子处进行的电压测量的使用，有利地规定了:在两个线匝之间的纵向偏移是恒定的。
[0017]一个实施例规定了:线匝的每一个第一部分和线匝的每一个第二部分具有基本上半六边形的形状。线匝因此通过形成线性部分来产生，并且线性部分的数量受限制，而没有使线匝的面积太恶化。
[0018]为了使次级线圈的线匝都离初级线圈相同的距离更容易，例如规定了:由第一通孔构成的第一集合和由第二通孔构成的第二集合在与纵向方向平行的两条线段上对齐。在该配置中，为了实际上具有在初级线圈与次级线圈的线匝之间的相同的距离，初级线圈包围次级线圈，并且有利地具有包括纵向延伸的线性部分的线匝。
[0019]根据本发明的位置传感器可以包括两个标称次级线圈和两个冗余次级线圈，并且在这种情况下，有利的是，有可能规定了冗余次级线圈具有基本上类似于标称次级线圈的形状的形状。 [0020]因此，增加通孔的数量是无用的。这样的传感器的成本价格几乎不高于仅具有标称线圈的传感器的成本价格。
[0021]根据本发明的传感器可以包括次级线圈的两个集合，一个集合用于执行正弦函数，而另一个集合用于执行余弦函数。次级线圈的这些集合之一包括例如相对于中轴对称地设置且以如下的方式连接的两个次级线圈:在第一次级线圈的线匝中感应的电动势与在第二次级线圈的线匝中感应的电动势相反。
[0022]在本发明的一个实施例中，有可能规定了线匝的第一部分的第一边缘是基本上直的且与纵轴形成在18°与45°之间的角度。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]给定于参考所附示意图，本发明的细节和优点在下面的描述中将变得更明显，在所述示意图中:
?图1是根据本发明的位置传感器的两个次级线圈的平面图，
?图2是图1中示出的次级线圈的透视图，
?图3是根据本发明的位置传感器的三个次级线圈的平面图，
?图4是图3中示出的次级线圈的透视图，
?图5是图1中示出的线圈和图3中示出的线圈的组合的透视图，
?图6是除了一些细节以外类似于图5中示出的线圈的冗余次级线圈的透视图，
?图7是意在与前面 的图示出的次级线圈合作的初级线圈(或发射器)的透视图，
?图8是集成图7中示出的初级线圈与图5和6中示出的次级线圈的位置传感器的平面图，
?图9是图8中示出的位置传感器的平面图，以及 ?图10根据本发明的传感器的线匝的变型形状的示意图。
【具体实施方式】
[0024]图8和9示出了根据本发明的感应位置传感器。该传感器包括在图7中单独示出的初级线圈2以及在图1至6中示出的次级线圈。这些线圈通过形成在印刷电路板上的导电轨道来产生，并且在下面详细描述。
[0025]此处示出的位置传感器相同于带有发射初级线圈和接收次级线圈的变压器的位置传感器。该变压器不包括磁芯。以下写出了使得理解该传感器的运行成为可能的等式。在这些等式中，索引I用于对应于初级线圈的变量，而索引2用于对应于次级线圈的变量。
[0026]假定的是，将交变电压Ul施加于初级线圈的两个端子。因为此，在对应于该初级线圈的初级电路的轨道中产生交变电流il。该电流产生磁感应并生成磁通量Ψ 1，其随着时间可变。
[0027]这些不同的物理变量通过下面的等式来相关:
U1 =T1I1+^
1 11 Ctt
其中，rl是初级线圈的电阻。
Ψ I = L1I1
其中，LI是发射初级线圈的电感。
[0028]假定正弦曲线电压，该第二等式的相对于时间的导数给出下面的等式:
【权利要求】
1.一种感应位置传感器，包括:在一方面，初级线圈(2)以及在另一方面，至少两个次级线圈(4、6 ;20、22、24)，每一个次级线圈由在印刷电路板的两个层上产生的若干线匝(8)构成， 其特征在于: ?次级线圈(4、6 ;20、22、24)具有线匝(8)，每一个线匝具有基本上相同的形状， ?所述线匝(8)沿着被称作纵向的方向对齐，每次具有沿着所述纵向方向的偏移， ?所述线匝(8)中的每一个线匝具有设置在所述印刷电路板的一个层上的第一球状凹面部分(12)以及设置在所述印刷电路板的另一个层上的第二球状凹面部分(14)， ?由穿过所述印刷电路板的第一通孔(36a)将线匝(8)的所述第一部分(12)连接到相同的线匝(8)的所述第二部分(14)， ?由穿过所述印刷电路板的第二通孔(36b)将线匝(8)的所述第一部分(12)连接到相邻的线匝(8)的所述第二部分(14)， ?线匝(8)的所述第一部分(12)具有从所述第一通孔(36a)延伸的第一边缘(28)、从所述第二通孔(36b)延伸的第二边缘(30)以及连接所述第一和第二边缘(28、30)的底部(32)， ?所述第一边缘(28)和所述第二边缘(30)在它们变得更远离对应的第一和第二通孔(36a、36b)时会聚，以及 ?在两个相邻的线匝之间的在所述纵向方向上的偏移(dl)小于将线匝(8)的第一部分(12)的所述底部(32)与穿过所述对应的第一和第二通孔(36a、36b)的轴(X)分开的距离(d2)。
2.如权利要求1所述的位置传感器，其特征在于:相同的次级线圈的所述线匝(8)以如下的方式连接到彼此:在这些线阻中由交变磁场感应的电动势被加在一起。
3.如权利要求1或2中的任意一项所述的位置传感器，其特征在于:在两个线匝(8)之间的所述纵向偏移是恒定的。
4.如权利要求1至3中的任意一项所述的位置传感器，其特征在于:线匝的每一个第一部分(12)和线匝的每一个第二部分(14)具有基本上半六边形的形状。
5.如权利要求1至4中的任意一项所述的位置传感器，其特征在于:由第一通孔(36a)构成的第一集合和由第二通孔(36b)构成的第二集合在与所述纵向方向平行的两条线段上对齐。
6.如权利要求5所述的位置传感器，其特征在于:所述初级线圈(2)包围所述次级线圈(4、6 ;20、22、24)，并且具有包括纵向延伸的线性部分的线匝(26)。
7.如权利要求1至6中的任意一项所述的位置传感器，其特征在于:它包括两个标称次级线圈(4、6 ;20、22、24)和两个冗余次级线圈，并且特征在于，所述冗余次级线圈具有基本上类似于所述标称次级线圈的形状的形状。
8.如权利要求1至7中的任意一项所述的位置传感器，其特征在于:它包括相对于中轴对称地设置的两个次级线圈(4、6)，并且特征在于:在第一次级线圈(4)的所述线匝中感应的所述电动势与在所述第二次级线圈(6)的所述线匝中感应的所述电动势相反。
9.如权利要求1至8中的任意一项所述的位置传感器，其特征在于:线匝的第一部分(12)的所述第一边缘(28)是基本上直的且与所述纵向方向形成在18°与45°之间的角度。
【文档编号】G01D5/14GK103983283SQ201410048645
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年2月12日 优先权日:2013年2月12日
【发明者】A.丰塔内, J-L.鲁, O.热拉尔迪埃 申请人:法国大陆汽车公司, 欧陆汽车有限责任公司