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專(zhuān)利名稱(chēng)：包含塑性元件的位置編碼器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及渦流傳感器組件，其中基于位置相關(guān)的渦流損耗來(lái)確定編碼元件 相對(duì)于線圈組件的位置，并且本發(fā)明特別涉及用于這種傳感器組件的編碼元件。
背景技術(shù)：
在許多技術(shù)領(lǐng)域中，必須以由相應(yīng)的使用目的規(guī)定的精度來(lái)確定運(yùn)動(dòng)物體的位 置。為此，開(kāi)發(fā)了許多傳感器系統(tǒng)，其中通過(guò)例如光、電、磁和其它作用，至少可以以足夠高 的精度來(lái)測(cè)量?jī)蓚€(gè)元件之間的相對(duì)位置。特別是在正使用非常嚴(yán)格的環(huán)境條件例如高操作 溫度與強(qiáng)磁場(chǎng)相結(jié)合(例如這可能由大操作電流所引起)的技術(shù)部分中，通常使用傳感器 組件，在所述傳感器組件中使用位置相關(guān)的渦流的生成來(lái)確定部件的位置。為此，在這種渦 流傳感器組件的一些實(shí)例中，檢測(cè)到由渦流引起的一個(gè)或多個(gè)線圈的衰減，其中所述一個(gè) 或多個(gè)線圈被設(shè)置作為固定部件，而活動(dòng)部件包括適當(dāng)材料的軌道，導(dǎo)致了位置相關(guān)的渦 流的生成并且因此導(dǎo)致了衰減。基于所述位置相關(guān)的渦流，通過(guò)所生成的衰減(例如可基 于頻率變化、相位變化、振幅變化或所述參數(shù)的組合來(lái)確定)與軌道的特定設(shè)計(jì)的相關(guān)性， 能夠確定運(yùn)動(dòng)軌道相對(duì)于一個(gè)或多個(gè)固定線圈的位置。在這方面的一個(gè)重要應(yīng)用是確定電機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置從而確定用于供給適當(dāng)?shù)碾?流和電壓值的適當(dāng)?shù)目刂菩盘?hào)。例如，對(duì)于電機(jī)需要非常可變的轉(zhuǎn)速和適度大的控制帶寬 的多個(gè)應(yīng)用目的來(lái)說(shuō)，重要的是實(shí)時(shí)地以高分辨率(resolution)注入電壓或電流值，這在 許多情況下需要相對(duì)精確地判斷轉(zhuǎn)子的位置。例如，對(duì)于近似永久勵(lì)磁的同步電機(jī)或無(wú)刷 直流電機(jī)的有效操作來(lái)說(shuō)，重要的是依據(jù)在角形部分內(nèi)部使用的磁體的磁極數(shù)量來(lái)非常確 切地獲知轉(zhuǎn)子的位置，以便使定子繞組以適當(dāng)?shù)男问焦┙o能量，從而獲得理想的操作模式。 為此，通常使用無(wú)觸點(diǎn)傳感器機(jī)構(gòu)，其中使用基于例如磁開(kāi)關(guān)或霍耳傳感器的傳感器組件， 然而所述傳感器組件相對(duì)復(fù)雜并且還易受噪聲的影響，其中在許多應(yīng)用中通常不能達(dá)到必 要的空間分辨率。由于特別是用于檢測(cè)角位置，通常需要將編碼元件與電機(jī)的轉(zhuǎn)子窄空間 地聯(lián)結(jié)，因此在編碼元件附近可能出現(xiàn)大電流或強(qiáng)磁場(chǎng)以及相對(duì)高的溫度，使得根據(jù)渦流 原理的傳感器在此變得特別有用，這是因?yàn)橐环矫嫠鼈兛杀辉O(shè)計(jì)為不被強(qiáng)的外部磁場(chǎng)干 擾，而另一方面在傳感器組件被激活時(shí)允許轉(zhuǎn)子位置的高空間分辨率。在這種常規(guī)的傳感器組件中，典型地使用例如與電機(jī)的轉(zhuǎn)子相聯(lián)結(jié)的編碼輪，該 編碼輪的外圍包括適當(dāng)形成的例如形式為正弦變化的金屬導(dǎo)體(例如，為銅或鋁)的軌 道，所述軌道由線圈組件讀取。因此所述編碼輪與電機(jī)的轉(zhuǎn)子機(jī)械接觸，除對(duì)于強(qiáng)磁場(chǎng)的理 想的抗擾性以外，它還必須適于電機(jī)的其它操作條件，例如，相對(duì)于當(dāng)前溫度(prevailing temperature)、必要的速度范圍等。另一方面，相對(duì)于渦流傳感器系統(tǒng)的集成，在大規(guī)模制 造中也需要高的恒定精度，從而允許傳感器的始終如一的功能而在安裝過(guò)程中不需要為最 終用途進(jìn)行復(fù)雜的調(diào)節(jié)工作。因此，通常，在常規(guī)的編碼輪中，相對(duì)于強(qiáng)度的嚴(yán)格的機(jī)械特 性、無(wú)噪聲運(yùn)轉(zhuǎn)以及必要的電特性，即通過(guò)近似正弦變化的線圈對(duì)導(dǎo)電性的位置相關(guān)的調(diào) 節(jié)，在編碼輪的制造、編碼輪的最終裝配以及調(diào)節(jié)時(shí)需要相應(yīng)的努力。

發(fā)明內(nèi)容
因此，考慮到上述情況，本發(fā)明的目的是提供用于基于渦流的傳感器組件的編碼 元件，其中可以改善與必要的電行為相結(jié)合的機(jī)械穩(wěn)定特性和精度特性和/或可以在較小 的努力下實(shí)現(xiàn)所述特性。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，上述目的通過(guò)一種用于在傳感線圈組件中產(chǎn)生位置相關(guān) 的渦流損耗的位置編碼器來(lái)實(shí)現(xiàn)。所述位置編碼器包括底座，所述底座由塑料制成并且其 表面在操作過(guò)程中將在傳感線圈組件的方向上定向。此外，所述位置編碼器包括軌道，所述 軌道通過(guò)在塑料的表面中的凹槽和/或突起形成在所述底座中，所述軌道沿預(yù)定運(yùn)動(dòng)方向 延伸并且至少在與預(yù)定運(yùn)動(dòng)方向垂直的方向上變化。此外，還存在涂層，其至少設(shè)置在所述 軌道上并且包括導(dǎo)電材料。因此，根據(jù)本發(fā)明的位置編碼器包括由塑料制成的底座，因此相對(duì)于材料成分以 及相對(duì)于形狀和尺寸，該底座均可以通過(guò)非常柔性且有效的方式以高精度和低制造成本制 成。此處，位置編碼器的一個(gè)表面，即承載相對(duì)于位置相關(guān)的渦流生成而形成的軌道的表 面，首先通過(guò)塑性材料按其形狀成形而預(yù)先確定，以便軌道也可以例如通過(guò)與底座相同的 操作以高精度和較小的努力制成。因此，例如沿運(yùn)動(dòng)方向，即在位置編碼器的操作過(guò)程中對(duì) 位置編碼器相對(duì)于傳感線圈組件的位置進(jìn)行檢測(cè)的方向，所構(gòu)造的軌道的空間結(jié)構(gòu)可以通 過(guò)結(jié)構(gòu)測(cè)量以高精度限定，例如通過(guò)注射成型的方式同時(shí)軌道的電特性通過(guò)涂層來(lái)調(diào)節(jié)。 這樣，一方面能夠通過(guò)底座的塑性材料實(shí)現(xiàn)適于相應(yīng)目標(biāo)的理想的機(jī)械穩(wěn)定性，其中另一 方面以非常小的制造努力保證了軌道路徑的非常精密的結(jié)構(gòu)，在最終分析中該軌道路徑提 供了理想的空間分辨率。電特性即軌道的導(dǎo)電性由涂層確保，因此這提供了選擇適當(dāng)材料 例如適當(dāng)?shù)慕饘佟⒑辖稹雽?dǎo)體材料、導(dǎo)電塑料等的高度靈活性，其中相對(duì)于實(shí)現(xiàn)所生成的 導(dǎo)電軌道的整體精度，涂層的涂覆沒(méi)有那么重要，這是由于位置相關(guān)的軌道的導(dǎo)電性基本 上是由以塑性材料形成的外形的幾何形狀給定的。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，軌道被構(gòu)造為在表面中的突起。這意味著在所述實(shí)施例中 在操作過(guò)程中面向傳感線圈組件的表面顯示出沿運(yùn)動(dòng)方向的適當(dāng)設(shè)計(jì)的突起，該運(yùn)動(dòng)方向 示出了理想的空間變化。由于在表面中形成的軌道的突起結(jié)構(gòu)，可以自動(dòng)地獲得在操作過(guò) 程中突起部相對(duì)于傳感線圈組件距非突起部的不同距離，以便由于該結(jié)構(gòu)，在與軌道的表 面相比較低的底座的表面之間的渦流行為中實(shí)現(xiàn)了明顯的差異，即使該表面部分地或全部 地涂覆導(dǎo)電材料，該表面也對(duì)渦流生成施加非常小的影響從而簡(jiǎn)化了涂覆過(guò)程。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，軌道的高度沿預(yù)定運(yùn)動(dòng)方向恒定而軌道的寬度沿預(yù)定運(yùn) 動(dòng)方向是可變的。這意味著位置相關(guān)的渦流生成能力是由橫向變化即由軌道寬度的變化產(chǎn) 生的，而該軌道根據(jù)基本恒定的值從表面抬起。在另一個(gè)優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，軌道的高度沿預(yù)定運(yùn)動(dòng)方向變化。因此，在所述實(shí)施例中， 相對(duì)于固定傳感線圈組件，可以通過(guò)軌道的變化高度、從而通過(guò)軌道表面的變化距離以及 從而通過(guò)用作信號(hào)區(qū)域的涂層的變化距離實(shí)現(xiàn)位置相關(guān)的渦流的生成。可以在塑料底座中 通過(guò)有效的方式實(shí)現(xiàn)軌道的表面形態(tài)的相應(yīng)設(shè)計(jì)，其中使用了適當(dāng)?shù)闹圃旆椒ǎ缱⑸?成 型方法等。因此，可以通過(guò)可再生且有效的方式實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)母叨容喞Ｔ诹硪粋€(gè)優(yōu)選設(shè)計(jì)中，與軌道的高度相結(jié)合，軌道的寬度也沿預(yù)定運(yùn)動(dòng)方向變化。由傳感線圈組件引起的軌道對(duì)變化磁場(chǎng)的響應(yīng)行為可以以非常有效的方式來(lái)調(diào)制，其中， 可以使用兩個(gè)自由度，兩個(gè)自由度一起允許沿運(yùn)動(dòng)方向每單位長(zhǎng)度一個(gè)強(qiáng)變化。此外，由于 渦流行為的雙重調(diào)制，可以實(shí)現(xiàn)較低的容錯(cuò)，這是由于一個(gè)尺寸的相應(yīng)的制造不準(zhǔn)確度可 能具有不太明顯的影響。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，預(yù)定方向的運(yùn)動(dòng)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這意味著位置編碼器被構(gòu)造 為沿與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的彎曲路徑來(lái)檢測(cè)位置，其中在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中至少可以在理想 的角范圍內(nèi)檢測(cè)相應(yīng)的機(jī)械的轉(zhuǎn)子的角位置。在這種情況下，根據(jù)本發(fā)明的位置編碼器可 以用于至少在角形部分的范圍內(nèi)確定轉(zhuǎn)子的位置，這例如在永久勵(lì)磁的同步電機(jī)或無(wú)刷直 流電機(jī)中是重要的，以實(shí)現(xiàn)定子線圈的最優(yōu)控制。
在另一個(gè)優(yōu)選的變型中，所述底座適于緊固到回轉(zhuǎn)式機(jī)械的轉(zhuǎn)子或與回轉(zhuǎn)式機(jī)械 相聯(lián)結(jié)的元件上。因此根據(jù)本發(fā)明的位置編碼器可以通過(guò)有效且精確的方式制造，如上所 述，其中進(jìn)一步給出了隨后以適當(dāng)?shù)姆绞綄⑺鼍幋a器與回轉(zhuǎn)式機(jī)械相聯(lián)結(jié)的可能性。因 而可以實(shí)現(xiàn)位置編碼器的獨(dú)立、因此便宜并且精確的制造，其中通過(guò)對(duì)例如注射成型等的 適當(dāng)選擇可以實(shí)現(xiàn)適應(yīng)相應(yīng)的回轉(zhuǎn)式機(jī)械的高度靈活性。因此，一方面對(duì)回轉(zhuǎn)式機(jī)械和位 置編碼器的制造給出了高度的獨(dú)立性，另一方面在底座的結(jié)構(gòu)上可以考慮回轉(zhuǎn)式機(jī)械的特 定特征。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，所述表面在與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸垂直的方向上定向。這意味著 在該組件中并入到該表面中的軌道和由此限定的信號(hào)區(qū)域也在與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸垂直的方 向上定向，導(dǎo)致了“軸向”布局，其中傳感線圈組件在軸向上與表面間隔開(kāi)并因此與軌道間 隔開(kāi)。如果在軸向上給出了足夠的結(jié)構(gòu)容積，則由于傳感線圈組件可以定位在由轉(zhuǎn)子預(yù)先 確定的直徑內(nèi)，因此這導(dǎo)致了徑向上的非常緊湊的結(jié)構(gòu)。在另一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)中，所述表面與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸平行定向。這意味著所述表面 以及因此軌道可以被構(gòu)造在編碼輪的周向上，并且因此可以通過(guò)傳感線圈組件在徑向上讀 取。如果需要的話，這實(shí)現(xiàn)了徑向上的緊湊結(jié)構(gòu)，如果將回轉(zhuǎn)式機(jī)械設(shè)置在電機(jī)和相應(yīng)的傳 動(dòng)裝置之間的驅(qū)動(dòng)軸上，則這對(duì)汽車(chē)工業(yè)中的特定應(yīng)用將會(huì)是尤其有益的。在一個(gè)實(shí)施例中，涂層至少部分地設(shè)置在所述表面上。如上所述，由于軌道的表面 形態(tài)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)渦流行為的有效調(diào)制而不需要涂層的準(zhǔn)確位置。這意味著在必要時(shí)，可以 將涂層涂覆到軌道上或者還涂覆到部分或全部的表面上，由此，基于所使用的制造方法，由 于不需要選擇性應(yīng)用涂層，因此可以使制造程序相應(yīng)地簡(jiǎn)化。在其它情況下，涂層的材料成 分可以設(shè)計(jì)為一方面它可產(chǎn)生理想的導(dǎo)電性，而另一方面還允許對(duì)底座或至少表面的理想 的保護(hù)作用或鈍化，以便可以通過(guò)有效的方式調(diào)節(jié)電行為和表面特性二者。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，涂層設(shè)置在底座的至少另一個(gè)表面上。如上所述，涂層 可以用作鈍化材料，以便優(yōu)選地底座的其它部分也可以因此被覆蓋。此外，由于底座的至少 另一個(gè)表面設(shè)置有涂層，因此能夠在多種不同的涂覆方法中進(jìn)行選擇，這根本不允許選擇 性沉積或只是在很大的努力下允許，因此在此相對(duì)于涂層的材料組分和制造成本給出了高 度的靈活性。在另一個(gè)實(shí)施例中，涂層包含金屬。因?yàn)榇罅康慕饘倩蚝辖鹗强捎玫模虼丝梢酝?過(guò)非常有效的方式建立導(dǎo)電性，這一方面示出了理想的高導(dǎo)電性，而另一方面示出了關(guān)于 化學(xué)穩(wěn)定性等的適當(dāng)?shù)男袨椤Ｔ谄渌闆r下，適當(dāng)?shù)慕饘倏梢砸匀我饫硐氲姆绞桨谕繉又幸员銓?shí)現(xiàn)必要的導(dǎo)電性以及機(jī)械和化學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，涂層設(shè)置為金屬層。因此可以實(shí)現(xiàn)非常有效的導(dǎo)電性調(diào) 制，其中可以將待涂覆的金屬的量保持為相對(duì)小，這是由于可以通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞秸{(diào)節(jié)金屬 層的厚度。在此可行的是，僅僅軌道的表面，即主要用作生成渦流的軌道的信號(hào)區(qū)域，或底 座的其它部分或整個(gè)底座可以設(shè)置有金屬層，在這種情況下導(dǎo)致了特別有效的制造可能 性。這意味著在這種情況下，底座可以以高精度制造，塑料軌道形成在底座中，然后可以涂 覆金屬層而不需要對(duì)目標(biāo)的應(yīng)用作進(jìn)一步測(cè)量或選擇性去除部分的涂層。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，涂層至少包括一個(gè)第一局部層和形成在所述第一局部層上 方的一個(gè)第二局部層，其中所述第一局部層和/或所述第二局部層設(shè)置為導(dǎo)電層。這意味 著為涂層設(shè)置的層狀結(jié)構(gòu)為理想特性的設(shè)定帶來(lái)了高度的靈活性，例如相對(duì)于導(dǎo)電性、對(duì) 嚴(yán)格的環(huán)境條件的抵抗性，例如相對(duì)于侵蝕、機(jī)械強(qiáng)度等。例如，可以應(yīng)用層狀結(jié)構(gòu)，其中， 首先第一局部層直接涂覆到軌道或底座上，所述第一層確保隨后沉積在其上的材料的必要 的高粘附力。然后可以相對(duì)于理想的導(dǎo)電性而選擇所述材料。如果需要的話，其后可以具有 一個(gè)或多個(gè)另外的層，這取決于相應(yīng)的應(yīng)用。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，涂層的最外局部層是 導(dǎo)電層，以便在傳感線圈組件和位置編碼器之間的給定平均距離處，由于導(dǎo)電層定位為最 外層，因此呈現(xiàn)出對(duì)渦流生成的高靈敏度。在另一個(gè)實(shí)施例中，涂層的最外局部層被設(shè)置作 為位于其下方的一個(gè)或多個(gè)局部層的保護(hù)層，所述一個(gè)或多個(gè)局部層中的至少一個(gè)局部層 被構(gòu)造為導(dǎo)電層。因此，理想的導(dǎo)電材料，例如，金屬、金屬合金等，可以相對(duì)于它們的電行 為來(lái)選擇，而最外層可用于鈍化，以便可以通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞秸w地調(diào)節(jié)涂層的例如抗蝕性、 表面硬度等。此處，最外局部層可設(shè)置為適度薄的層，以便傳感線圈組件和軌道之間的有效“空 隙”的尺寸不會(huì)無(wú)謂地增大。在并入理想的應(yīng)用之前或并入的過(guò)程中，保護(hù)層的設(shè)置(可依 次僅適用于軌道或?qū)щ姴牧匣蛘哌€可以適用于底座的較大區(qū)域或整個(gè)區(qū)域)為位置處理 器的制造和處理帶來(lái)了更高的可靠性，而且還在嚴(yán)格的環(huán)境條件下在位置編碼器的操作過(guò) 程中導(dǎo)致了更可靠的功能。在一些實(shí)施例中，用作導(dǎo)電材料的局部層和用作保護(hù)材料的局 部層不是以相同的方式構(gòu)造以覆蓋整個(gè)區(qū)域的，即，導(dǎo)電局部層可以基本上限制在軌道的 區(qū)域，而保護(hù)層可以設(shè)置在底座的大部分表面區(qū)域上，以便整體或至少部分地為底座提供 由保護(hù)層產(chǎn)生的表面特性。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，涂層是導(dǎo)電性半導(dǎo)體材料，其與軌道協(xié)作從而確保理 想的位置相關(guān)的渦流行為。例如，通常的半導(dǎo)體材料，諸如非晶硅等，可以通過(guò)公知的方法 諸如相對(duì)低溫的CVD (化學(xué)氣相沉積)，以非常有效的方式涂覆到載體材料即底座體或其一 部分上，導(dǎo)致了整體上的低制造成本和制造方法的高精度。還可以通過(guò)相應(yīng)地采取半導(dǎo)體 材料而在大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)理想的導(dǎo)電程度。在一些情況下，導(dǎo)電性半導(dǎo)體材料也可用作塑性 材料的有效鈍化，從而不再需要另外的保護(hù)層，因而實(shí)現(xiàn)了底座表面的高度的化學(xué)和機(jī)械 的抗性。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，軌道在預(yù)定運(yùn)動(dòng)方向上形成為連續(xù)軌道。這意味著沿著運(yùn) 動(dòng)方向，即，沿著軌道的縱向，所述軌道是連續(xù)的，以便渦流可以沿運(yùn)動(dòng)方向連續(xù)地生成而 與傳感線圈組件的結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)。這可以通過(guò)渦流行為的連續(xù)變化，在 給定尺寸的位置編碼器 處即在預(yù)定運(yùn)動(dòng)方向上的給定長(zhǎng)度處產(chǎn)生高度的空間分辨率。由于特別是最后達(dá)到的位置相關(guān)的渦流行為通過(guò)結(jié)構(gòu)測(cè)量的方式例如通過(guò)在底座的表面中形成軌道來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此即使 相對(duì)復(fù)雜的軌道形狀，例如正弦曲線形狀或其它彎曲的形狀，也可以作為連續(xù)的單元制造， 然后在進(jìn)一步的組裝或以及在操作過(guò)程中可以基本保持軌道的形狀。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，在預(yù)定運(yùn)動(dòng)方向上的軌道包括空間上的周期性部分，從 而在每個(gè)周期性部分內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)理想的高空間分辨率。在回轉(zhuǎn)式位置編碼器中，需要在特 定的角形部分內(nèi)依據(jù)所用的極對(duì)來(lái)識(shí)別轉(zhuǎn)子的角度相關(guān)位置，因此通過(guò)設(shè)置相應(yīng)數(shù)目的周 期性部分，可以通過(guò)有效的方式模仿軌道中的“電”旋轉(zhuǎn)角，從而在電相關(guān)的每個(gè)角形部分 內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)回轉(zhuǎn)式機(jī)械的定子線圈的理想的精確控制。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，底座包括另一個(gè)軌道，所述另一個(gè)軌道通過(guò)塑料的凹槽 和/或突起形成在表面中，沿預(yù)定運(yùn)動(dòng)方向延伸并且至少在與預(yù)定運(yùn)動(dòng)方向垂直的方向上 變化。由于設(shè)置了所述另一個(gè)軌道，因此在必要時(shí)能夠通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞嚼缃档涂臻g分辨 率來(lái)調(diào)節(jié)測(cè)量范圍，以有利于較長(zhǎng)的測(cè)量路徑。這意味著通過(guò)對(duì)軌道和另一個(gè)軌道的不同 調(diào)制，可以擴(kuò)大測(cè)量范圍，例如，軌道確保了在小的周期性重復(fù)部分內(nèi)的必要的精確分辨 率，而另一個(gè)軌道允許對(duì)剛檢測(cè)到的部分的識(shí)別。在本發(fā)明的另一個(gè)方案中，上述目的通過(guò)用于在傳感線圈組件中產(chǎn)生位置相關(guān)的 渦流損耗的位置編碼器而實(shí)現(xiàn)。此處，位置編碼器包括由非導(dǎo)電性載體材料和導(dǎo)電材料構(gòu) 成的底座。進(jìn)一步設(shè)置了由導(dǎo)電材料限定的軌道，該軌道嵌在非導(dǎo)電性材料中，沿預(yù)定運(yùn)動(dòng) 方向延伸，并且至少沿與預(yù)定運(yùn)動(dòng)方向垂直的方向變化以便生成位置相關(guān)的渦流。在另一個(gè)實(shí)施例中，提供了一個(gè)表面，在位置編碼器的操作過(guò)程中該表面必須朝 向傳感線圈組件定向并且基本上是非成形的。由于位置編碼器的所述設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電材料設(shè)置在底座體中以便軌道形成于其 中，由此，由于軌道嵌在底座中，并且由于在另一個(gè)實(shí)施例中表面覆蓋了軌道，因此在非常 嚴(yán)格的操作條件下實(shí)現(xiàn)了高度的機(jī)械和化學(xué)的完整性。此外，能夠通過(guò)該結(jié)構(gòu)以精確且可 再生的方式提供用于位置相關(guān)的渦流的生成的軌道，其中實(shí)現(xiàn)了位置編碼器的理想的高機(jī) 械穩(wěn)定性，或其中導(dǎo)電材料可以有助于增強(qiáng)底座的非導(dǎo)電性載體材料的穩(wěn)定性。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，導(dǎo)電材料以成形元件的形式設(shè)置。這意味著成形元件形 式的導(dǎo)電材料，例如，適當(dāng)設(shè)計(jì)的金屬件形式的導(dǎo)電材料，可以在底座的制造過(guò)程中例如通 過(guò)在注射成型中定位等有效地插入非導(dǎo)電性載體材料中，以便可以以高度的可再生性實(shí)現(xiàn) 非常有效的制造過(guò)程。在一個(gè)實(shí)施例中，成形元件包括第一部分和第二部分，所述第一部分 相對(duì)于所述表面具有第一距離，所述第二部分相對(duì)于所述表面具有第二大距離。這樣，成形 元件可以設(shè)置為穩(wěn)定的相干元件，例如金屬件，并可以在非導(dǎo)電性載體材料中適當(dāng)?shù)囟ㄎ唬?以便距所述表面具有第一小距離的部分可以作為用于生成位置相關(guān)的渦流的有效軌道，而 具有較大距離的第二部分可以用于非導(dǎo)電性載體材料的機(jī)械穩(wěn)定性和/或成形元件的更 好的定位，而不對(duì)渦流的生成產(chǎn)生任何明顯的影響。這意味著特別是當(dāng)成形元件被設(shè)置作 為固有穩(wěn)定的元件時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)所述元件在非導(dǎo)電性載體材料中的有效定位以及位置編碼 器的固有穩(wěn)定性的增加。
有益地，底座被構(gòu)造為用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的位置檢測(cè)，以便所述底座可以有益地用于 與電機(jī)例如永久勵(lì)磁的同步電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)、異步電機(jī)等的結(jié)合，如已經(jīng)在前述方案下 詳細(xì)說(shuō)明的，位置編碼器對(duì)于所需的特性例如化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械穩(wěn)定性、形狀等是適用的，其中可以使用可再生的便宜且精確的制造方法。而且，在位置編碼器的變型即具有適當(dāng)?shù)能壍佬问降募蓪?dǎo)電材料的非導(dǎo)電性載體材料中，可以設(shè)置軸向和徑向的變型，以便同樣 是相對(duì)于傳感器組件的位置或類(lèi)型，實(shí)現(xiàn)了高度的結(jié)構(gòu)靈活性。


在附隨的專(zhuān)利權(quán)利要求中限定了另外的優(yōu)選實(shí)施例，并且這些另外優(yōu)選實(shí)施例通 過(guò)以下參照附圖對(duì)另外的示例性實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明而變得顯而易見(jiàn)，其中圖Ia示意性地示出了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的用于具有單個(gè)高架軌道的回轉(zhuǎn)式機(jī)械的 位置編碼器的立體圖；圖Ib示意性地示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的用于線性運(yùn)動(dòng)的位置編碼器的頂視 圖；圖Ic和Ic示意性地示出了根據(jù)多個(gè)實(shí)施例的圖Ia的位置編碼器的橫截面圖；圖Ie和If分別相應(yīng)地示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的用于徑向結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)式機(jī)械的 位置編碼器的橫截面圖和局部頂視圖；圖Ig示意性地示出了一個(gè)實(shí)施例的橫截面圖，其中軌道以根據(jù)示例性實(shí)施例的 適當(dāng)設(shè)計(jì)的“凹陷”或凹槽的形式設(shè)置在塑性材料中；圖Ih示意性地示出了橫截面圖，其中用于產(chǎn)生理想的導(dǎo)電性的涂層以多個(gè)局部 層的形式設(shè)置；圖Ii和Ij分別相應(yīng)地示出了頂視圖和橫截面圖，其中局部相關(guān)的渦流生成行為 通過(guò)改變軌道的高度而實(shí)現(xiàn)；圖Ik至Im分別示意性地示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的與傳感線圈組件相結(jié)合的位 置編碼器的橫截面圖和頂視圖；圖In示意性地示出了根據(jù)示例性實(shí)施例的具有多個(gè)編碼器軌道的位置編碼器的 頂視圖；圖2a至2c示意性地示出了位置編碼器的橫截面圖，其中導(dǎo)電材料集成到非導(dǎo)電 性載體材料中，其形成了根據(jù)另外的示例性實(shí)施例的位置相關(guān)的軌道；以及圖2d示意性地示出了位置編碼器的頂視圖，其中示出了導(dǎo)電材料的基本上呈二 維的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考附圖對(duì)本發(fā)明的另外的示例性實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。圖Ia示意性地示出了位置編碼器100的立體圖，所述位置編碼器100在所說(shuō)明 的實(shí)施例被設(shè)置用于確定回轉(zhuǎn)式機(jī)械諸如電機(jī)的轉(zhuǎn)子的角位置，例如永久勵(lì)磁的同步電機(jī) 的轉(zhuǎn)子的角位置等。位置編碼器100包括底座101，在所說(shuō)明的實(shí)施例中該底座由塑料制 成，其中任意理想的適當(dāng)?shù)牟牧匣旌衔锟梢杂米魉鏊苄圆牧稀Ｌ貏e是可以使用在顯示必 要的機(jī)械穩(wěn)定性的相應(yīng)的回轉(zhuǎn)式機(jī)械的速度范圍內(nèi)的適當(dāng)?shù)牟牧稀Ｒ部梢酝ㄟ^(guò)適當(dāng)?shù)姆绞?選擇底座101的厚度，此處底座101被構(gòu)造為盤(pán)的形式并具有用于緊固到回轉(zhuǎn)式機(jī)械的旋 轉(zhuǎn)軸或轉(zhuǎn)子上的相應(yīng)的孔105，從而實(shí)現(xiàn)必要的穩(wěn)定性并因而確保小的結(jié)構(gòu)高度。例如，底 座101的厚度可以是幾毫米到幾厘米。位置編碼器100進(jìn)一步包括表面106，在位置編碼器100的操作過(guò)程中表面106朝向傳感線圈組件，如下文將詳細(xì)描述的，其中表面106的一 部分位于線圈的“檢測(cè)區(qū)域”中，這取決于相應(yīng)的傳感線圈組件的結(jié)構(gòu)。在所說(shuō)明的實(shí)施例 中，軌道102以突起的形式設(shè)置在表面106的上方，突起的寬度沿運(yùn)動(dòng)方向104變化，以便 獲得不同的寬度102a、102b，并且在線圈102的寬度102a、102b之間的分配以及沿運(yùn)動(dòng)方向 104的路徑，即在這種情況下的旋轉(zhuǎn)角，至少在單個(gè)部分中是明確給定的。軌道102可采用 的不同的寬度102a、102b的值取決于傳感線圈組件的橫向檢測(cè)面積，其中典型地可以使用 Imm或更小的最小寬度，以及幾mm或更大例如幾厘米的最大寬度。此外，軌道102的形狀 不限制為特定的設(shè)計(jì)，只要至少在特定的部分內(nèi)在渦流行為的形成或調(diào)制與在運(yùn)動(dòng)方向或 縱向104上的位置之間給出了明確的分配即可。例如，示出的是連續(xù)或相干的正弦形式，但 其它形式也是可行的，例如三角形設(shè)計(jì)等。此外，位置編碼器100包括至少在軌道102的信 號(hào)區(qū)域上的涂層103，涂層103與表面106平行并且提供了軌道102的導(dǎo)電性，以便在由傳 感線圈組件檢測(cè)渦流生成期間可用的導(dǎo)電材料的各自的有效數(shù)量或表面也根據(jù)寬度102a、 102b沿而運(yùn)動(dòng)方向104變化。此處涂層103呈任意理想的導(dǎo)電材料的形式，例如金屬、金屬 合金、導(dǎo)電半導(dǎo)體、導(dǎo)電塑料等。
圖Ib示意性地示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的位置編碼器100的頂視圖，其中位置編 碼器被構(gòu)造為沿平直的運(yùn)動(dòng)方向104檢測(cè)位置。在這種情況下，例如底座體101設(shè)置為長(zhǎng) 方形材料件，從而限定了其上依次形成有軌道102的表面106。對(duì)于底座101和軌道102的 塑性材料以及涂層103的選擇，可以應(yīng)用與上述圖1的轉(zhuǎn)子位置編碼器100相同的標(biāo)準(zhǔn)。圖Ic示意性地示出了圖Ia的轉(zhuǎn)子位置編碼器100沿截面線Ic的橫截面圖。如 圖所示，位置編碼器100包括底座101，在底座101上形成有表面106和軌道102。此外，所 說(shuō)明的實(shí)施例中的涂層103恰好形成在軌道102的與表面106平行的表面上。在其它實(shí)施 例中，涂層103可以示出對(duì)表面106和底座101的任意理想程度的覆蓋，如下文將要進(jìn)行詳 細(xì)說(shuō)明的。可以通過(guò)有效的方式制造位置編碼器100，其中首先將底座101與軌道102 —起 制造，例如，這可以以基于適當(dāng)?shù)哪０宓淖⑸涑尚头椒榛A(chǔ)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在其它情況下還可以 通過(guò)銑削底座101來(lái)制造軌道102。在其它實(shí)施例中，如果軌道102設(shè)置為連續(xù)的軌道，則 軌道102可以通過(guò)單獨(dú)的制造過(guò)程制造，其中，適當(dāng)?shù)乃苄圆牧弦蕴厥夥绞借T造或制造。因 此軌道102可以通過(guò)熱處理或其它方法設(shè)置在底座101上。從而可以實(shí)現(xiàn)底座101包括軌 道102的可靠且可再生的形狀，以便功能性行為即位置相關(guān)的渦流生成基本上通過(guò)結(jié)構(gòu)測(cè) 量來(lái)固定，其中可以直接考慮在選擇底座101和軌道102的材料上的靈活性以及多種應(yīng)用 時(shí)的形狀。在其它實(shí)施例中軌道可由彼此分開(kāi)的單個(gè)部分制成，單個(gè)部分與底座101 —起 制成或也可制成為隨后緊固到底座101上的單獨(dú)的單元。在一些實(shí)施例中，然后例如可以通過(guò)涂覆方法，例如通過(guò)濺射、電鍍、化學(xué)氣相沉 積、物理氣相沉積等涂覆適當(dāng)?shù)牟牧蟻?lái)制造涂層103。這可以局部完成，以便如圖Ic所示， 涂層103恰好設(shè)置在信號(hào)區(qū)域上，即，設(shè)置在軌道102的與表面106平行的表面上，然而在 其它涂覆方法中，在較大區(qū)域上進(jìn)行涂層103的涂覆，或者隨后以選擇性方式再次去除涂 層的一部分。在一些實(shí)施例中，涂層103包括金屬，諸如銅、鋁或相應(yīng)的合金，從而可以在涂 層103中獲得理想的高表面導(dǎo)電性。在其它情況下，導(dǎo)電材料可以以摻雜半導(dǎo)體材料、導(dǎo)電 性塑性材料等形式設(shè)置在涂層103中。
圖Id示意性地示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的位置編碼器100，其中涂層103至少覆 蓋表面106，如果需要的話，還進(jìn)一步覆蓋底座101的表面。如果需要的話，涂層103還可 以幾乎整體地覆蓋底座101，其中對(duì)底座101延伸超過(guò)軌道103的覆蓋對(duì)信號(hào)行為的影響 很小，這是因?yàn)橛捎谲壍?02的突起結(jié)構(gòu)，在適當(dāng)?shù)男盘?hào)區(qū)域103a和其它較低的表面部 103b之間提供了足夠大的距離，以便恰好通過(guò)信號(hào)區(qū)域103a的變化寬度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)渦流行 為的不同調(diào)制。這意味著由于在位置編碼器100的右部分示出的軌道102的位置處，區(qū)域 延伸非常大的下部103b對(duì)傳感線圈組件的影響小很多，使得在整體上在右側(cè)的較小的信 號(hào)區(qū)域103a同樣實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)較小的渦流，因此與位置編碼器100的右部分示出的軌道102 的位置相比，在圖Id的左部分中，由于與傳感線圈組件等距離處的較大的橫向延伸，信號(hào) 區(qū)域103a實(shí)現(xiàn)了較強(qiáng)的渦流的生成。
圖Ie示意性地示出了在徑向?qū)嵤├屑丛诒砻?06與位置編碼器100的旋轉(zhuǎn)軸 107基本平行布置的實(shí)施例中的位置編碼器100的橫截面圖，而在圖la、Ic和Id示出的“軸 向”實(shí)施例中，表面106沿基本垂直于旋轉(zhuǎn)軸107的方向定向。因此，如圖所示，底座101的 表面106被主要構(gòu)造為柱面，在該柱面上軌道102設(shè)置有沿運(yùn)動(dòng)方向變化的理想寬度。對(duì) 于所述實(shí)施例，還可以獲得上述關(guān)于底座106、軌道102和涂層103的制造和材料選擇的益 處。圖If示意性地示出了表面106和涂層103的一部分的頂視圖，其中軌道102形成 于表面106中。圖Ig示意性地示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的位置編碼器100，其中軌道102以凹槽 的形式形成在表面106中，導(dǎo)致了與圖Id相比基本相反的行為。這意味著在圖Ig所示的 實(shí)施例中，在傳感線圈組件的影響下，在左側(cè)的兩個(gè)位置中，可以預(yù)期到相對(duì)大的渦流，而 由于軌道或凹槽102的較大的橫向尺寸，在右側(cè)生成了相當(dāng)小的部分渦流，這是由于現(xiàn)在 導(dǎo)電表面103a、103b設(shè)置有足夠大的距離，例如幾毫米。對(duì)于底座101和軌道102的制造， 與上述相同的標(biāo)準(zhǔn)是可行的。這意味著沿橫向變化的凹槽形式的軌道102可以通過(guò)任意適 當(dāng)?shù)姆椒ㄐ纬桑缱⑸涑尚头椒ā娤鞯取DIh示意性地示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的位置編碼器100，其中涂層103至少包 括第一局部層113和第二局部層123，如果需要的話還可以設(shè)置另外的層。在一個(gè)實(shí)施例 中，局部層113被設(shè)置作為導(dǎo)電材料，例如在所說(shuō)明的實(shí)施例中，局部層113至少涂到表面 106的整個(gè)區(qū)域上。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，局部層123是涂層103的最外層，并且此處可 用作導(dǎo)電層113的鈍化的適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)層。例如，層123可以設(shè)置為任意理想的適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì) 材料，從而給予層113中的導(dǎo)電材料特定的理想特性，例如，關(guān)于化學(xué)抗性等。例如，層123 可以以塑性材料的形式設(shè)置，例如設(shè)置為聚合體材料，或者它還可以例如以二氧化硅、氧化 鋁、玻璃材料、塑料、聚合材料的形式設(shè)置為無(wú)機(jī)涂層，這取決于理想的表面性質(zhì)等。在這種 情況下，涂層123設(shè)置有足夠的厚度以便一方面展現(xiàn)出理想的保護(hù)作用，而另一方面不會(huì) 無(wú)謂地增加傳感線圈組件和電操作表面103a之間的有效距離。例如，適當(dāng)?shù)耐繉涌梢栽O(shè)置 有從幾微米到幾十或幾百微米的范圍內(nèi)的幾乎任意的理想層厚，或者在必要時(shí)，也可以有 更大的厚度。包含導(dǎo)電材料的局部層113還可以設(shè)置有相對(duì)小的層厚，這是例如由于其機(jī) 械完整性可以由位于其上方的層123確保。因此可以以導(dǎo)電材料方面較小的材料花費(fèi)來(lái) 實(shí)現(xiàn)理想的電行為，因而確保了位置編碼器100的理想的表面質(zhì)量。如果需要的話，層113和123可以表現(xiàn)出對(duì)底座101不同程度的蓋以改進(jìn)功能行為，如果需要的話，或節(jié)省材料成 本。例如，層113的導(dǎo)電材料可以僅設(shè)置在特定的部位例如信號(hào)區(qū)域103a上或任意地設(shè)置 在表面106上，然而在必要時(shí)，層123幾乎可以設(shè)置在整個(gè)底座101上，以實(shí)現(xiàn)理想的保護(hù) 動(dòng)作。在其它實(shí)施例中，層123是導(dǎo)電材料，而層113用作對(duì)于底座101的材料以及對(duì)于位 于其上方的層展示出良好的粘附力的粘合層。此處層113可以是導(dǎo)電材料或也可以是絕緣 材料。圖Ii示意性地示出了根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的位置編碼器100的頂視圖，其中軌道 102以幾乎恒定的寬度設(shè)置在表面106上。在所述實(shí)施例中，通過(guò)軌道102沿運(yùn)動(dòng)方向的 “高度調(diào)制”的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)位置編碼器100的功能所需的對(duì)渦流行為的調(diào)制。 圖Ij示意性地示出了沿圖Ii的截面線Ij的橫截面圖，該圖示出了用于生成大 渦流的位置(左側(cè))以及用于生成小渦流的位置(右側(cè))。這意味著軌道102具有沿運(yùn)動(dòng) 方向變化的高度，以便涂層103距傳感線圈組件的距離也變化并且因而響應(yīng)于位置對(duì)渦流 行為進(jìn)行調(diào)制。在所述實(shí)施例中，通過(guò)任意上述的方法有效地涂覆了具有導(dǎo)電材料的涂層 103，然而在其它實(shí)施例中還可以通過(guò)箔材料來(lái)設(shè)置有效涂層，這是特別地由于軌道102的 相對(duì)恒定寬度允許通過(guò)輥?zhàn)拥葋?lái)涂覆。在另外的示例性實(shí)施例中，對(duì)圖Ii和Ij示出的軌道102的高度調(diào)制還可以與寬 度的相應(yīng)變化以有效的方式結(jié)合，如前述實(shí)施例說(shuō)明的，以便沿運(yùn)動(dòng)方向104而對(duì)渦流行 為進(jìn)行非常有效且充分的位置相關(guān)的調(diào)制，這是由于涂層103的導(dǎo)電材料的高度因此距離 以及橫向尺寸正在變化。這在位置沿運(yùn)動(dòng)方向變化時(shí)產(chǎn)生了很大的渦流響應(yīng)的變化率，使 得相鄰位置輸出明顯不同的信號(hào)。圖Ik示意性地示出了根據(jù)軸向?qū)嵤├奈恢镁幋a器100的布局，例如如圖Ia所 示，其中位置編碼器100安裝在回轉(zhuǎn)式機(jī)械170例如電機(jī)上。這意味著位置編碼器100與 機(jī)械170的轉(zhuǎn)子180機(jī)械地聯(lián)結(jié)，以便其繞旋轉(zhuǎn)軸107旋轉(zhuǎn)。此外，傳感線圈組件150與 線圈102固定地軸向間隔開(kāi)安裝，以便通過(guò)涂覆涂層103而建立軌道102與組件150中的 一個(gè)或多個(gè)線圈之間的相互作用，其中由于組件150中的一個(gè)或多個(gè)線圈的局部相關(guān)的衰 減，相應(yīng)的信號(hào)對(duì)于評(píng)估單元160是可用的。圖11示意性地示出了根據(jù)徑向?qū)嵤├奈恢镁幋a器100，如圖Ie所示，其中垂直 于旋轉(zhuǎn)軸107的軌道102現(xiàn)在由傳感線圈組件150讀取。圖Im示意性地示出了處于軸向布局，即旋轉(zhuǎn)軸107基本垂直于表面106定向的具 有相應(yīng)的傳感線圈組件150的位置編碼器100的頂視圖。圖In示意性地示出了根據(jù)另外的實(shí)施例的位置編碼器100，其中設(shè)置了至少一個(gè) 另一個(gè)軌道102η，并且示出了響應(yīng)于位置而沿運(yùn)動(dòng)方向變化的渦流行為。因此可以獲得更 多的位置信息，例如軌道102、102η表示不同的縱向測(cè)量范圍。例如，在所說(shuō)明的實(shí)施例中， 軌道102包括多個(gè)周期性重復(fù)的部分112a，…，112b，這對(duì)傳感線圈組件而言是相同的單 元，但由于每個(gè)部分112a、112b內(nèi)較大的空間調(diào)制因此允許理想的高空間分辨率。另一方 面，軌道102b表現(xiàn)出較小的空間分辨能力，S卩，渦流行為沿運(yùn)動(dòng)方向104的變化沒(méi)有那么明 顯，但是獲得了較大的測(cè)量路徑，即，在所說(shuō)明的實(shí)例中，可以任意地蓋360度的整個(gè)周長(zhǎng) 的較大的角范圍。軌道102η可以與軌道102相同的方式制造，在這種情況下還導(dǎo)致了高度 的可再生性和精度。更具體地，通過(guò)軌道102、102η的結(jié)構(gòu)固定，能夠?qū)崿F(xiàn)軌道之間的較小的空間距離，在給定尺寸的表面106和底座體101處分別產(chǎn)生了高“信息密度”。應(yīng)該注意的是，也可以在徑向?qū)嵤├性O(shè)置具有多個(gè)軌道102、102n的相應(yīng)的結(jié) 構(gòu)，或可以設(shè)置混合的實(shí)施例，此處一個(gè)或多個(gè)軌道設(shè)置為軸向軌道，如圖In所示，而一個(gè) 或多個(gè)軌道可以設(shè)置為徑向軌道，例如圖Ii中示出和說(shuō)明的單個(gè)軌道。現(xiàn)在將參考圖2a至2d說(shuō)明另外的示例性實(shí)施例，其中在位置編碼器的底座中實(shí) 現(xiàn)了渦流行為的有效結(jié)構(gòu)，此處在示例性實(shí)施例中底座基本上是由封閉導(dǎo)電材料的非導(dǎo)電 性載體材料構(gòu)成的。圖2a示意性地示出了位置編碼器200的橫截面，位置編碼器200被設(shè)置作為軸向 轉(zhuǎn)子位置編碼器。位置編碼器200包括底座201，底座201在所說(shuō)明的實(shí)施例中主要由非導(dǎo) 電性材料例如塑料構(gòu)成，導(dǎo)電材料203局部地插入其中，以便因而限定了導(dǎo)致理想的位置 相關(guān)的渦流行為的軌道202，如上所述。此外，在所說(shuō)明的實(shí)施例中，形成了至少在軌道202 上方蓋導(dǎo)電層203的表面206。在所說(shuō)明的實(shí)施例中，例如，導(dǎo)電材料203以成形材料件例 如含金屬的材料件的形式設(shè)置，在一些示例性實(shí)施例中導(dǎo)電材料203表現(xiàn)出適度高的固有 穩(wěn)定性，以便即使所述底座設(shè)置有適度小的厚度，導(dǎo)電材料203的設(shè)置也可以提高底座201 的機(jī)械穩(wěn)定性。例如，導(dǎo)電材料203可以例如通過(guò)沖壓以適當(dāng)成形的金屬板的形式設(shè)置，然 后其以適當(dāng)?shù)姆绞讲迦氲鬃?01的材料中。為此，如果需要的話，固有穩(wěn)定形式的導(dǎo)電材料 203例如可以注射成型，而導(dǎo)電材料203被塑性材料完全封閉。這意味著在這種情況下，獲 得了不成形的表面206，其可能簡(jiǎn)化了位置編碼器200的處理和安裝，還為導(dǎo)電材料203提 供了相應(yīng)的保護(hù)。另一方面，可以通過(guò)使材料203成形而以有效且可再生的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì) 渦流行為的理想調(diào)制。可以通過(guò)適當(dāng)?shù)姆绞綄⒃趯?dǎo)電材料203上方的表面206的材料厚度 設(shè)定得如此小，以便可以實(shí)現(xiàn)理想的保護(hù)動(dòng)作并且將相對(duì)于編碼器線圈組件的相應(yīng)的“空 隙”保持在較小值。應(yīng)該注意的是，在示例性實(shí)施例中，表面202形式的底座體201的非導(dǎo) 電性材料不需要覆蓋整個(gè)導(dǎo)電材料203，而且用作實(shí)現(xiàn)基本平整的表面，而導(dǎo)電材料203的 突起部形成表面202的一部分。此外，應(yīng)該注意的是，軌道202還可以由底座內(nèi)的“突起”部 限定。圖2b示意性地示出了在另一個(gè)實(shí)施例中的位置編碼器200，其中相應(yīng)的孔203b設(shè) 置在導(dǎo)電材料203的降低的部分中，以便例如在對(duì)導(dǎo)電材料203進(jìn)行注射成型時(shí)，可發(fā)生塑 性材料與導(dǎo)電材料203的有效“齒接”而不對(duì)渦流行為產(chǎn)生實(shí)質(zhì)影響，這是由于降低的部分 難以對(duì)任意速度的渦流行為產(chǎn)生任何影響。結(jié)果，可以通過(guò)成形材料的方式以有效方式保 持軌道202的空間限定，而通過(guò)孔203b實(shí)現(xiàn)底座201的高穩(wěn)定性。圖2c示意性地示出了根據(jù)另一個(gè)示例性實(shí)施例的位置編碼器200的橫截面圖，其 中底座201上的導(dǎo)電材料203以基本上“二維”或平面的布局設(shè)置，其中基于相應(yīng)的凹槽或 孔203b實(shí)現(xiàn)渦流行為的相應(yīng)的結(jié)構(gòu)或調(diào)制。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，以導(dǎo)電材料件的形式 設(shè)置導(dǎo)電材料203，其優(yōu)選地是固有穩(wěn)定的，其中孔203b沿運(yùn)動(dòng)方向設(shè)置以便有效作用的 導(dǎo)電材料的數(shù)量有效地響應(yīng)于位置而變化。例如，在圖2c的左側(cè)，由于較小數(shù)量的孔203b， 實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)電材料203的高填充度，因此生成了相應(yīng)的大渦流，而在圖2c的右側(cè)，導(dǎo)電 材料 203的相當(dāng)小的填充度引起了相當(dāng)小的渦流形成。可以基于任意理想的適當(dāng)方法例如通過(guò)導(dǎo)電材料203的注射成型來(lái)制造圖2c的 位置編碼器200，其中孔203b再次導(dǎo)致形成主體部的底座201的非導(dǎo)電性材料與導(dǎo)電材料203的有效齒接。因此可以產(chǎn)生還適于非常高的速度的非常穩(wěn)定的位置編碼器。圖2d示意性地示出了如可以在圖2c的實(shí)施例中使用的導(dǎo)電材料203的頂視圖， 其中孔203b確保了沿運(yùn)動(dòng)方向的位置相關(guān)的渦流響應(yīng)。在另外的實(shí)施例中設(shè)置了徑向布局，其中導(dǎo)電材料203設(shè)置在底座201的表面上， 然而其中生成了沒(méi)有與表面206相似的明顯的構(gòu)造(topology)的表面。當(dāng)導(dǎo)電材料203也 用于增加底座的穩(wěn)定性時(shí)，它也可以以適當(dāng)?shù)姆绞皆O(shè)置在徑向?qū)嵤├校瑥亩耘c圖2a至 2c中所示的方式相似的方式延伸越過(guò)底座的較大部分，然而，其中除了邊緣上的情況以外， 不需要對(duì)軌道的生成進(jìn)行調(diào)制，這在徑向?qū)嵤├杏蓚鞲芯€圈檢測(cè)出。在另外的實(shí)施例中， 如果需要不止一個(gè)軌道，還能夠使用徑向和軸向組合的形式。因此，本發(fā)明提供了位置編碼器，其中底座基本上由非導(dǎo)電性材料特別是塑性材 料構(gòu)成，其中可以通過(guò)非常有效且可再生的方式實(shí)現(xiàn)位置相關(guān)的渦流生成，在一些方案中 通過(guò)突起和/或凹槽的方式在底座的表面上形成了適當(dāng)?shù)能壍溃渲腥缓罂梢酝扛策m當(dāng)?shù)?涂層，或者在其它示例性實(shí)施例中在基本由塑料制成的底座內(nèi)制造適當(dāng)成形的導(dǎo)電材料。 底座和相關(guān)聯(lián)的軌道的設(shè)計(jì)允許幾乎任意理想的適當(dāng)尺寸的位置編碼器的設(shè)計(jì)與相應(yīng)的 應(yīng)用一致，即長(zhǎng)度或直徑可以有效地適用于運(yùn)動(dòng)部件的尺寸或其形狀，其中可以以小成本 并且同時(shí)以小的制造公差完成制造。
權(quán)利要求
一種位置編碼器，其用于在傳感線圈組件中產(chǎn)生位置相關(guān)的渦流損耗，所述位置編碼器包括底座，其由塑料制成并且其表面在操作過(guò)程中將在所述傳感線圈組件的方向上定向；軌道，其通過(guò)在塑料的表面中的凹槽和/或突起形成在所述底座中，所述軌道沿預(yù)定運(yùn)動(dòng)方向延伸并且至少在與所述預(yù)定運(yùn)動(dòng)方向垂直的方向上變化；以及涂層，其至少設(shè)置在所述軌道上并且包括導(dǎo)電材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的位置編碼器，其中所述軌道被形成為在所述表面中的突起。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的位置編碼器，其中所述軌道的高度沿所述預(yù)定運(yùn)動(dòng)方向恒 定，并且所述軌道的寬度沿所述預(yù)定運(yùn)動(dòng)方向變化。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的位置編碼器，其中所述軌道的高度沿所述預(yù)定運(yùn)動(dòng)方向變化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的位置編碼器，其中所述軌道的寬度沿所述預(yù)定運(yùn)動(dòng)方向變化。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的位置編碼器，其中預(yù)定方向的運(yùn)動(dòng)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的位置編碼器，其中所述底座適于緊固到回轉(zhuǎn)式機(jī)械的轉(zhuǎn)子或 與所述回轉(zhuǎn)式機(jī)械相聯(lián)結(jié)的元件上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的位置編碼器，其中所述表面在與所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸垂直的方 向上定向。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的位置編碼器，其中所述表面與所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸平行定向。
10.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的位置編碼器，其中所述涂層至少部分地設(shè)置在所 述表面上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的位置編碼器，其中所述涂層設(shè)置在所述底座的至少另一個(gè)表面上。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的位置編碼器，其中所述涂層包含金屬。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的位置編碼器，其中所述涂層被設(shè)置為金屬涂層。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的位置編碼器，其中所述涂層包括第一局部層和形成在所 述第一局部層上的第二局部層，其中所述第一局部層和/或所述第二局部層被設(shè)置為導(dǎo)電層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的位置編碼器，其中所述第二局部層是所述涂層的最外局部 層并被構(gòu)造為導(dǎo)電層。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的位置編碼器，其中所述第二局部層是所述涂層的最外局部 層并用作位于其下方的所述第一局部層的保護(hù)層，所述第一局部層被構(gòu)造為導(dǎo)電層。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的位置編碼器，其中所述涂層包括導(dǎo)電性半導(dǎo)體 材料。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的位置編碼器，其中所述軌道在所述預(yù)定運(yùn)動(dòng)方 向上被形成為連續(xù)軌道。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的位置編碼器，其中在所述預(yù)定運(yùn)動(dòng)方向上的所 述軌道包括空間上的周期性部分。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的位置編碼器，其中所述底座包括另一個(gè)軌道，所述另一個(gè)軌道通過(guò)塑料的凹槽和/或突起形成在所述表面中并且沿所述預(yù)定運(yùn)動(dòng)方向延伸并且至 少在與所述預(yù)定運(yùn)動(dòng)方向垂直的方向上變化。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的位置編碼器，其中所述軌道和所述另一個(gè)軌道沿所述運(yùn)動(dòng) 方向不同地變化。
22.用于在傳感線圈組件中產(chǎn)生位置相關(guān)的渦流損耗的所述位置編碼器，包括 底座，其由非導(dǎo)電性載體材料和導(dǎo)電材料構(gòu)成；軌道，其由所述導(dǎo)電材料限定，所述軌道嵌在所述非導(dǎo)電性材料中并且沿預(yù)定運(yùn)動(dòng)方 向延伸，并且至少沿與所述預(yù)定運(yùn)動(dòng)方向垂直的方向變化以便生成位置相關(guān)的渦流。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的位置編碼器，其中所述導(dǎo)電材料以成形元件的形式設(shè)置。
24.根據(jù)權(quán)利要求22或23所述的位置編碼器，其中所述底座被形成為適于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的 位置檢測(cè)的形狀。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的位置編碼器，其中所述成形元件包括第一部分和第二部 分，所述第一部分相對(duì)于所述表面具有第一距離，所述第二部分相對(duì)于所述表面具有第二 大距離。
26.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的位置編碼器，其中所述導(dǎo)電材料是金屬。
27.根據(jù)權(quán)利要求26或23所述的位置編碼器，其中所述成形元件被構(gòu)造為固有穩(wěn)定的 元件。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的位置編碼器，其中至少所述第二部分包括所述載體材料包 含于其中的通孔。
29.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的位置編碼器，其中所述載體材料是塑性材料。
30.根據(jù)權(quán)利要求24所述的位置編碼器，其中所述表面被設(shè)置為與所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的旋 轉(zhuǎn)軸垂直。
31.根據(jù)權(quán)利要求22至30中任一項(xiàng)所述的位置編碼器，其中在操作過(guò)程中將在所述傳 感線圈組件的方向上定向的表面基本上是非成形的。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種位置傳感器，特別是包括底座的轉(zhuǎn)子位置傳感器。在所述底座的表面內(nèi)形成了設(shè)置有導(dǎo)電涂層的軌道，用于評(píng)估信號(hào)。由于所述軌道形成在所述底座內(nèi)，因此通過(guò)設(shè)計(jì)測(cè)量獲得了對(duì)渦流行為理想的位置相關(guān)的調(diào)制，導(dǎo)致了低制造公差和降低的生產(chǎn)成本。
文檔編號(hào)G01D5/20GK101842665SQ200880113436
公開(kāi)日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2008年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月9日
發(fā)明者維利·維默爾, 魯?shù)婪颉た她埌⒕S特 申請(qǐng)人:沃格特電子元件有限責(zé)任公司