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公開番号2024067018
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-16
出願番号2023187672
出願日2023-11-01
発明の名称誘導式のセンサ装置のための測定値検出装置
出願人ローベルトボツシユゲゼルシヤフトミツトベシユレンクテルハフツング,ROBERT BOSCH GMBH
代理人アインゼル・フェリックス=ラインハルト,個人,個人,個人,個人
主分類G01D 5/12 20060101AFI20240509BHJP(測定;試験)
要約【課題】測定値検出装置、及び、少なくとも1つの測定値検出装置を備えた誘導式のセンサ装置に関する。
【解決手段】本測定値検出装置は、回路支持体を備え、回路支持体は受信構造体を含み、受信構造体は電気的に直列に接続された巻線を備えた受信コイルを含み、個々の巻線は周期的に反復するループ区分を備えたそれぞれ2つのループ構造体を有し回路支持体の平面に形成され、個々のループ構造体の区分同士はスルーホールコンタクトを介し互いに電気的に互いに接続され、個々の巻線のループ区分は互いに逆向きの進行方向を有し、電気的に直列に接続された巻線のループ構造体は移動経路の方向において所定の間隔だけ互いにずらし配置され、巻線の個々のループ構造体は分割箇所で分割され巻線の電気的な直列回路が形成されるように接続構造体を介して互いに接続され、接続構造体は接続要素を含み接続要素は平行な平面に配置され互いに逆向きの進行方向を有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
誘導式のセンサ装置（１）のための測定値検出装置（１０）であって、
当該測定値検出装置（１０）は、回路支持体（１２）を備え、
前記回路支持体（１２）は、少なくとも１つの導電性の結合要素（５．１）を備えた結合装置（５）の移動経路（ＢＢ）を覆っており、
前記結合装置（５）は、移動が検出される移動体（３）に結合されており、
前記回路支持体（１２）は、少なくとも１つの受信構造体（１４）を含み、
前記受信構造体（１４）は、少なくとも２つの電気的に直列に接続された巻線（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３）を備えた少なくとも１つの受信コイル（１６）を含み、
前記少なくとも１つの受信コイル（１６）の個々の巻線（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３）は、周期的に反復するループ区分（ＳＡ）を備えたそれぞれ２つのループ構造体（１８Ａ，１８Ｂ）を有し、前記結合装置（５）の前記移動経路（ＢＢ）にわたって延在しており、前記回路支持体（１２）の少なくとも２つの平面に形成されており、
前記個々のループ構造体（１８Ａ，１８Ｂ）のうちの、前記回路支持体（１２）のそれぞれ異なる平面に配置された区分同士は、スルーホールコンタクト（ＤＫ）を介して互いに電気的に互いに接続されており、
前記個々の巻線（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３）の前記２つのループ構造体（１８Ａ，１８Ｂ）の前記周期的に反復するループ区分（ＳＡ）は、互いに逆向きの進行方向を有し、
前記少なくとも１つの受信コイル（１６）の前記少なくとも２つの電気的に直列に接続された巻線（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３）の前記ループ構造体（１８Ａ，１８Ｂ）は、前記移動経路（ＢＢ）の方向において所定の間隔だけ互いにずらされて配置されており、
前記少なくとも１つの受信コイル（１６）の前記少なくとも２つの巻線（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３）の前記個々のループ構造体（１８Ａ，１８Ｂ）は、少なくとも１つの分割箇所（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）において分割されており、前記少なくとも２つの巻線（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３）の電気的な直列回路が形成されるように、少なくとも１つの接続構造体（２０）を介して互いに接続されており、
前記少なくとも１つの接続構造体（２０）は、少なくとも２つの接続要素（２２）を含み、前記少なくとも２つの接続要素（２２）は、少なくとも２つの平行な平面に配置されており、互いに逆向きの進行方向を有する、
測定値検出装置（１０）。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記少なくとも１つの接続構造体（２０）の、少なくとも２つの平面に配置された前記少なくとも２つの接続要素（２２）は、少なくとも部分的に重なり合っている、
請求項１に記載の測定値検出装置（１０）。
【請求項３】
前記周期的に反復する前記ループ区分（ＳＡ）は、それぞれ正弦波曲線又は矩形波曲線又は三角波曲線の完全な一周期に相当し、
前記周期的に反復するループ区分（ＳＡ）の数は、前記受信構造体（１４）の周期性を規定する、
請求項１又は２に記載の測定値検出装置（１０）。
【請求項４】
前記個々のループ構造体（１８Ａ，１８Ｂ）のうちの、前記回路支持体（１２）のそれぞれ異なる平面に配置された区分は、前記反復するループ区分（ＳＡ）の半周期又は四分の一周期に相当する、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の測定値検出装置（１０）。
【請求項５】
前記少なくとも２つの巻線（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３）の前記個々のループ構造体（１８Ａ，１８Ｂ）の前記少なくとも１つの分割箇所（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ）は、対応する前記ループ構造体（１８Ａ，１８Ｂ）のスルーホールコンタクト（ＤＫ）に形成されている、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の測定値検出装置（１０）。
【請求項６】
前記少なくとも１つの受信構造体（１４）において誘導された信号を受信及び評価するための少なくとも１つの評価・制御ユニット（７）が構成されている、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の測定値検出装置（１０）。
【請求項７】
前記少なくとも１つの評価・制御ユニット（７）は、前記少なくとも１つの接続構造体（２０）の接続要素（２２）に挿入されている、
請求項６に記載の測定値検出装置（１０）。
【請求項８】
前記少なくとも１つの接続構造体（２０）によって、前記少なくとも１つの受信コイル（１６）のそれぞれ異なる巻線（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３）のループ構造体（１８Ａ，１８Ｂ）同士、又は、同一の巻線（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３）のループ構造体（１８Ａ，１８Ｂ）同士を、互いに接続することが可能である、
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の測定値検出装置（１０）。
【請求項９】
２つのループ構造体（１８Ａ，１８Ｂ）の間の前記少なくとも２つの接続要素（２２）によって、前記進行方向の変化を引き起こすことが可能である、
請求項８に記載の測定値検出装置（１０）。
【請求項１０】
前記接続構造体（２０）の数は、前記少なくとも１つの受信コイル（１６）の前記巻線（Ｗ１，Ｗ２，Ｗ３）の数に基づいている、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の測定値検出装置（１０）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導式のセンサ装置のための測定値検出装置に関する。本発明の対象は、少なくとも１つのこのような測定値検出装置を備えた誘導式のセンサ装置でもある。
続きを表示（約 4,100 文字）【背景技術】
【０００２】
従来技術から、少なくとも１つの励起構造体と、測定されるべきロータのシャフトに配置された、ターゲットとも称される少なくとも１つの結合装置と、少なくとも１つの受信構造体とを有する誘導式のロータ姿勢センサが公知である。さらに、少なくとも１つの励起構造体は、少なくとも１つの励起コイルを含む。少なくとも１つの結合装置は、少なくとも１つの導電性の結合要素を含む。少なくとも１つの受信構造体は、少なくとも１つの受信コイルを有するが、２つの受信コイルを有することが多い。少なくとも１つの励起コイルを通って高周波電流が流れ、この高周波電流が、交番磁界を生成し、この交番磁界が、少なくとも１つの結合装置において渦電流を誘導する。この場合、少なくとも１つの励起コイルと少なくとも１つの受信コイルとの誘導結合は、対応する結合装置の角度位置に依存している。少なくとも１つの受信コイルにおいて誘導される電圧信号により、結合装置の電気的な回転角度と、シャフト又はロータの現在の回転角度とを推定することができる。
【０００３】
独国特許出願公開第１０２０２０２０６３９６号明細書からは、ｋ回対称性を有する誘導式のターゲット装置と、ｋ回対称性を有する第１のピックアップコイル装置と、ｋ回対称性を有する第２のピックアップコイル装置とを有する誘導式の角度センサが公知である。第１のピックアップコイル装置の信号を第２のピックアップコイル装置の信号と組み合わせ、これに基づいて角度誤差が補償された回転角度を特定するための、組合せ装置が構成されている。第１のピックアップコイル装置のピックアップシングルコイルと、第２のピックアップコイル装置のピックアップシングルコイルとは、それぞれ幾何学的なオフセット角度だけ、回転軸線を中心として互いに対して回転するようにずらされている。追加的に、第１のピックアップコイル装置全体は、幾何学的なオフセット角度だけ、回転軸線を中心として第２のピックアップコイル装置全体に対して回転するようにずらされている。１つの想定される実施形態においては、第１のピックアップコイル装置と第２のピックアップコイル装置とが、互いにガルバニック結合されており、１つ又は複数のピックアップシングルコイルペアを形成しており、それぞれのピックアップシングルコイルペアにおいて、第１のピックアップコイル装置のピックアップシングルコイルのうちのそれぞれ１つのピックアップシングルコイルが、第２のピックアップコイル装置の、この第１のピックアップコイル装置のピックアップシングルコイルに対して幾何学的なオフセット角度だけずらされたそれぞれ１つのピックアップシングルコイルと共に、直列回路又は並列回路により一緒に接続されている。この組合せ装置は、１つ又は複数のピックアップシングルコイルペアの、それぞれ一緒に接続されたピックアップシングルコイルの信号の組合せに基づいて、ステータとロータとの間の角度誤差が補償された回転角度を特定するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
独国特許出願公開第１０２０２０２０６３９６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明の開示
独立請求項１の特徴を有する誘導式のセンサ装置のための測定値検出装置と、独立請求項１４の特徴を有する誘導式のセンサ装置とは、受信コイルの巻線の直列回路により、受信コイルにおいて誘導される電圧の振幅を増大させることができると同時に、測定値検出装置又は誘導式のセンサ装置の角度誤差を低減することができるという利点をそれぞれ有する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施形態は、誘導式のセンサ装置のための測定値検出装置であって、当該測定値検出装置は、回路支持体を備え、回路支持体は、少なくとも１つの導電性の結合要素を備えた結合装置の移動経路を覆っており、結合装置は、移動が検出される移動体に結合されている、測定値検出装置を提供する。回路支持体は、少なくとも１つの受信構造体を含み、受信構造体は、少なくとも２つの電気的に直列に接続された巻線を備えた少なくとも１つの受信コイルを含む。少なくとも１つの受信コイルの個々の巻線は、周期的に反復するループ区分を備えたそれぞれ２つのループ構造体を有し、結合装置の移動経路にわたって延在しており、回路支持体の少なくとも２つの平面に形成されている。個々のループ構造体のうちの、回路支持体のそれぞれ異なる平面に配置された区分同士は、スルーホールコンタクトを介して互いに電気的に互いに接続されている。さらに、個々の巻線の２つのループ構造体の周期的に反復するループ区分は、互いに逆向きの進行方向を有する。少なくとも１つの受信コイルの少なくとも２つの電気的に直列に接続された巻線のループ構造体は、移動経路の方向において所定の間隔だけ互いにずらされて配置されている。この場合、少なくとも１つの受信コイルの少なくとも２つの巻線の個々のループ構造体は、少なくとも１つの分割箇所において分割されており、少なくとも２つの巻線の電気的な直列回路が形成されるように、少なくとも１つの接続構造体を介して互いに接続されている。少なくとも１つの接続構造体は、少なくとも２つの接続要素を含み、少なくとも２つの接続要素は、少なくとも２つの平行な平面に配置されており、互いに逆向きの進行方向を有する。
【０００７】
少なくとも２つの接続要素の配置により、少なくとも１つの接続構造体の差動構造が得られる。このような差動構造の利点は、このような差動構造が、干渉磁界による影響を受けにくいことにある。少なくとも１つの接続構造体の差動構造と、少なくとも２つの接続要素の互いに逆向きの進行方向とによって、少なくとも１つの受信コイルの巻線の面に対して平行に形成される面は、互いに逆向きの面法線を有し、相殺されることとなる。したがって、少なくとも２つの接続要素の互いの間隔と、少なくとも２つの接続要素の長さとによって形成される面から結果的に生じる干渉成分は、ほんのわずかになる。さらに、少なくとも１つの接続構造体は、巻線数と、受信構造体と、受信コイルとの任意の組合せを可能にする。
【０００８】
さらに、移動体の移動を検出するための誘導式のセンサ装置であって、当該誘導式のセンサ装置は、移動体に結合された少なくとも１つの可動の結合装置と、このような測定値検出装置とを備える、誘導式のセンサ装置が提案される。この場合、測定値検出装置の回路支持体上に、少なくとも１つの励起構造体が配置されている。少なくとも１つの励起構造体は、少なくとも１つの発振器回路に結合されており、少なくとも１つの発振器回路は、動作中、周期的な交番信号を少なくとも１つの励起構造体に入力する。少なくとも１つの可動の結合装置は、測定値検出装置の少なくとも１つの励起構造体と少なくとも１つの受信構造体との間の誘導結合に影響を及ぼすように構成されており、少なくとも１つの受信構造体において誘導された信号を受信及び評価し、移動体の現在の位置を特定するための、少なくとも１つの評価・制御ユニットが構成されている。
【０００９】
誘導式のセンサ装置は、例えば、回転角度センサ又はロータ姿勢センサとして構成可能であり、回転角度センサ又はロータ姿勢センサの場合には、移動体は、回転軸線を中心とした検出されるべき回転運動を実施する。代替的に、誘導式のセンサ装置を直線変位センサとして構成するものとしてもよく、直線変位センサの場合には、移動体は、検出されるべき直線運動を実施する。
【００１０】
少なくとも２つの巻線を直列に接続するための少なくとも２つの接続要素は、少なくとも１つの受信コイルの外側輪郭の内側及び外側の両方に配置可能である。特に好ましい実施形態においては、個々の接続構造体の少なくとも２つの接続要素を平行に配置することを容易にするために、かつ、少なくとも２つの接続要素を少なくとも部分的に重ね合わせることを可能にするために、少なくとも２つの接続要素を少なくとも１つの受信コイルの外側輪郭の外側に配置することができる。少なくとも１つの受信コイルの巻線が内半径と外半径との間の円環形の移動経路に沿って配置されているような回転角度センサとして、誘導式のセンサ装置が構成されている場合には、少なくとも２つの接続要素を内半径の領域及び／又は外半径の領域に配置することができる。少なくとも１つの受信コイルにおいて誘導される信号の振幅は、少なくとも１つの受信コイルの巻線によって取り囲まれる面積に依存している。したがって、このような回転角度センサの特に好ましい実施形態においては、特に、構造スペースが制限されている場合には、少なくとも２つの接続要素を内半径の領域のみに配置することができる。なぜなら、外半径の領域に設けられたこのような接続要素は、取り囲まれる面積の損失の増大をもたらすからである。少なくとも１つの受信コイルの巻線が上縁部と下縁部との間の直線の移動経路に沿って配置されているような直線変位センサとして、誘導式のセンサ装置が構成されている場合には、少なくとも２つの接続要素を上縁部の領域及び／又は外縁部の領域に配置することができる。このような直線変位センサの特に好ましい実施形態においては、特に、構造スペースが制限されている場合には、少なくとも１つの受信コイルの巻線によって取り囲まれる面積の損失を低減するために、少なくとも２つの接続要素を上縁部の領域又は下縁部の領域のいずれかに配置することができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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