具有提高精度的感应旋转传感器

摘要

本发明涉及一种旋转传感器，该旋转传感器包括：‑同轴设置且形成磁回路(10、20)的定子(A)和转子(B)，所述转子被安装成相对于所述定子有角度地位移，‑适于在所述磁回路中产生磁场的初级绕组，和‑至少一个次级绕组，其特征在于，所述磁回路包括至少一个齿(220)和至少一个槽(12)，所述齿(220)相对于所述定子和所述转子的轴线(X‑X)径向延伸，所述槽(12)适于容纳所述齿，使得所述齿通过至少一个切向气隙(51)与所述槽隔开，所述切向气隙(51)根据所述转子相对于所述定子的角位移是可变的，齿和槽被构造成使得在所述转子相对于所述定子旋转时，所述切向气隙的宽度变化分别引起空气的磁导的增大或减小以及次级绕组的端子处的电压的增大或减小。

权利要求

1.一种旋转传感器(1)，包括：

-同轴的定子(A)和转子(B)，所述转子(B)被安装成相对于所述定子(A)具有角位移，所述定子(A)和所述转子(B)构成磁回路(10、20)，-初级绕组(30)，所述初级绕组(30)被设置成当其被提供交流电时在所述磁回路中产生磁场，以及-至少一个次级绕组(40)，所述次级绕组(40)被设置成响应于磁激励，在其端子处具有电位差，其特征在于，所述磁回路包括至少一个齿(220)和至少一个槽(12)，所述齿(220)相对于所述定子和所述转子的轴线(X-X)径向延伸，所述槽(12)被设置成容纳所述齿，使得所述齿通过至少一个切向气隙(51)与所述槽隔开，所述切向气隙(51)根据所述转子相对于所述定子的角位移是可变的，并且其中，所述齿(220)和所述槽(12)被构造成使得，在所述转子相对于所述定子旋转时，切向气隙的宽度变化分别引起气隙的磁导的增大或减小，和所述次级绕组的端子处的电压的增大或减小，所述至少一个齿和对应的槽被构造成使得，正交于所述齿和所述槽的侧面壁测量的所述切向气隙的宽度在该气隙的整个表面上恒定。

2.根据权利要求1所述的旋转传感器(1)，其中，所述磁回路包括轴向对齐且彼此成一体的至少两个齿(220)，所述槽(12)被设置成容纳所述齿，使得每个齿通过至少一个切向气隙(51)与所述槽隔开，所述齿(220)和所述槽(12)被构造成使得，当齿(220)通过两个相同宽度的切向气隙与所述槽隔开时，另一齿通过两个不同宽度的切向气隙与相应的槽隔开。

3.根据权利要求2所述的旋转传感器(1)，其中，两个不同宽度的切向气隙中，一个切向气隙的宽度大于或等于另一切向气隙的宽度的二倍。

4.根据权利要求1或2所述的旋转传感器(1)，其中，磁回路(10、20)包括轴向对齐且彼此成一体的至少三个齿(220L、220C)，其包括中心齿(220C)和两个侧面齿(220L)，所述槽(12)被设置成容纳齿，使得每个齿通过至少一个切向气隙与容纳该齿的槽隔开，所述齿和所述槽被构造成使得：

-当所述中心齿(220C)通过两个相同宽度的切向气隙(51C)与所述槽(12)隔开时，另外两个齿(220L)中的每一个通过两个不同宽度的切向气隙(51L)与所述槽隔开，和-在侧面齿(220L)和所述槽(12)之间延伸的较宽气隙与在另一侧面齿(220L)和所述槽之间延伸的最窄气隙对齐。

5.根据权利要求4所述的旋转传感器(1)，包括两个次级绕组(40)，每个绕组被设置成具有根据侧面齿(220L)和所述槽之间的最窄切向气隙(51L)的宽度的值可变的电位差。

6.根据权利要求4所述的旋转传感器(1)，其中，所述侧面齿(220L)的角开口小于或等于所述中心齿(220C)的角开口的一半。

7.根据权利要求1或2所述的旋转传感器(1)，其中，每个齿(220)进一步通过所谓的径向气隙(52)与各自的槽的表面隔开，其中，侧面齿(220L)和所述槽之间的最小切向气隙(51L)的宽度小于所述径向气隙(52)的宽度。

8.根据权利要求2所述的旋转传感器(1)，其中，所述转子(B)或所述定子(A)包括至少两个圆盘(22)和在所述圆盘之间延伸的圆柱体，每个齿(220)由圆盘持有，所述初级绕组(30)和次级绕组(40)绕所述圆柱体缠绕。

9.根据权利要求8所述的旋转传感器(1)，其中，所述次级绕组(40)绕所述圆柱体缠绕，所述初级绕组(30)绕所述次级绕组(40)缠绕。

10.根据权利要求1或2所述的传感器(1)，进一步包括采集和处理单元(50)，所述采集和处理单元(50)被设置成对所述次级绕组的端子处的电压进行测量，并由此推导出所述转子相对于所述定子的旋转角度。

11.一种用于测量转矩的组件，包括：

-扭转轴(130)和自由轴(3)，所述扭转轴(130)和所述自由轴(3)是同轴的并且被安装成相对于彼此具有角位移，-驱动器(2)，所述驱动器(2)包括驱动所述扭转轴(130)和所述自由轴(3)两者的旋转输出轴(120)，以及-根据权利要求10所述的旋转传感器(1)，所述旋转传感器的转子(20)与所述自由轴是整体旋转的，而定子(10)与所述扭转轴是整体旋转的，其中，所述旋转传感器的采集和处理单元(50)进一步被设置成根据所述转子的旋转角度来确定所述扭转轴所受的转矩。

说明书

具有提高精度的感应旋转传感器

技术领域

[0001] 本发明的领域是旋转传感器，具体是因旋转可变差动变压器(缩写为RVDT)而闻名的感应型的传感器。

[0002] 本发明具体适用于测量两个轴之间的旋转的小角度。

[0003] 本发明发现了在测量施加至轴的转矩方面的有利应用。

背景技术

[0004] 众所周知，通过测量输出轴上的扭矩来测量转矩输出。

[0005] 由此提出了几种测量装置。例如，众所周知，将一个或多个应变仪定位在驱动器的输出轴上，其扭转变形可被测量从而从其推导出由驱动器传送的转矩。

[0006] 在上下文中，驱动器是航空器中的飞行驱动器，不过，使用应变仪是不希望的，因为这些仪表被结合到输出轴后难以替换。具体地，在没有将驱动器从航空器拆卸下来时它们是不可更换替换的：这些就是所谓的“非LRU”部件，缩略词LRU表示外场可更换单元，因此是“外场在线不可更换替换的”。

[0007] 两个轴之间的扭转变形也可通过轴之间的相对旋转来测量。

[0008] 旋转传感器，例如感应传感器或者RVDT传感器是已知的。

[0009] 这些传感器包括转子和定子，其分别被连接至自由轴和由驱动器驱动的扭转轴。

[0010] 供有交流电的初级绕组在由转子和定子形成的回路中产生磁场。

[0011] 两个次级绕组通过与这个磁场反应产生各自的电压，其值取决于转子相对于定子的角位置。

[0012] 因此，可以通过测量次级绕组的端子处的电压来推导出转子和定子之间的相对旋转。

[0013] 已知的RVDT传感器适用于测量大约几十度的角度。

[0014] 不过，在本申请中，在飞行驱动器的输出轴上待测量的扭转角度非常小，例如大约为1°或更小。

[0015] 因此，利用已知的RVDT传感器来测量这样的轴的扭转角度因此会具有非常弱的灵敏度，除非大大极大地减小输出轴的刚度以便增大输出的旋转运动的振幅。

[0016] 这在本发明的情景中是不希望的。因此，需要一种测量小变形的扭矩传感器。

发明内容

[0017] 本发明的目的在于提出一种具有较高灵敏度的旋转传感器。

[0018] 本发明的另一目的在于提出一种测量轴的小振幅变形的转矩传感器。

[0019] 就此点而言，本发明涉及一种旋转传感器，所述旋转传感器包括：

[0020] -同轴的定子和转子，所述转子被安装成相对于所述定子具有角位移，所述定子和所述转子构成磁回路，

[0021] -初级绕组，所述初级绕组被设置成当它被供有交流电时在所述磁回路中产生磁场，和

[0022] -至少一个次级绕组，所述次级绕组被设置成响应于磁激励，在其端子处具有电位差，

[0023] 其特征在于，所述磁回路包括至少一个齿和至少一个槽，所述齿相对于所述定子和所述转子的轴线径向延伸，所述槽被设置成容纳所述齿，使得所述齿通过至少一个所谓的切向气隙与所述槽隔开，所述切向气隙根据所述转子相对于所述定子的角位移是可变的，

[0024] 并且其中，所述齿和所述槽被构造成使得在所述转子相对于所述定子旋转时，切向气隙的宽度的变化分别引起该气隙的磁导的增大或减小和引起次级绕组的端子处的电压的增大或减小。

[0025] 有利地，但可选地，根据本发明的旋转传感器可以进一步包括以下特征中的至少一个：

[0026] -所述磁回路包括至少两个轴向对齐且彼此成一体的齿，槽被设置成容纳所述齿，使得每个齿通过至少一个切向气隙与所述槽隔开，所述齿和所述槽被构造使得，当齿与所述槽被两个相同宽度的切向气隙隔开时，另一齿与相应的槽被两个不同宽度的切向气隙隔开，并且优选地一个气隙的宽度大于或等于另一气隙的宽度的二倍。

[0027] -所述磁回路包括轴向对齐的并且彼此成一体的至少三个齿，该至少三个齿包括中心齿和两个侧面齿，所述槽被设置成容纳所述齿，使得每个齿通过至少一个切向气隙与容纳该齿的槽隔开，齿和槽被构造成使得：

[0028] .当所述中心齿通过两个相同宽度的切向气隙与所述槽隔开时，另外两个齿中的每一个通过两个不同宽度的切向气隙与所述槽隔开，和

[0029] .在侧面齿和槽之间延伸的较宽气隙与在另一侧面齿和槽之间延伸的最窄气隙对齐。

[0030] -所述传感器包括两个次级绕组，每个绕组被设置成根据侧面齿和槽之间的最窄切向气隙的宽度的值具有可变的电位差。

[0031] -所述侧面齿的角开口小于或等于所述中心齿的角开口的一半。

[0032] -每个齿进一步通过所谓的径向气隙与各自的槽的表面隔开，并且侧面齿和槽之间的最小切向气隙的宽度小于所述径向气隙的宽度。

[0033] -所述转子或所述定子包括至少两个圆盘和在圆盘之间延伸的圆柱体，各齿由圆盘持有，所述初级绕组和所述次级绕组绕该圆柱体缠绕。

[0034] -所述次级绕组绕所述圆柱体缠绕，而所述初级绕组绕所述次级绕组缠绕。

[0035] -所述传感器进一步包括采集和处理单元，所述采集和处理单元被设置成测量所述次级绕组的端子处的电压，并由此推导出所述转子相对于所述定子的旋转角度。

[0036] 本发明还涉及一种组件，所述组件包括：

[0037] -扭转轴和自由轴，所述扭转轴和所述自由轴是同轴的并且被安装成相对于彼此具有角位移，

[0038] -驱动器，所述驱动器包括驱动两个轴的旋转输出轴，和

[0039] -根据前面描述的旋转传感器，该传感器的转子与自由轴是整体旋转的，而定子与扭转轴是整体旋转的，

[0040] 其中，该传感器的采集和处理单元进一步被设置成根据转子的旋转角度确定出扭转轴所受的转矩。

[0041] 所提出的旋转传感器使得可以通过包括转子与定子间的不对称的气隙的结构来检测转子和定子之间甚至最小的相对旋转。因此，可以利用这样的传感器来直接测量驱动器的输出轴上的转矩而不影响其刚度。

附图说明

[0042] 本发明的其它特征、目标和优点通过下文中的说明揭示，所述说明是纯说明性的而非限制性的，并且必须参照附图阅读，其中：

[0043] -图1示出了根据本发明的一个实施例的旋转传感器的透视图，

[0044] -图2a示出了图1的传感器的剖视图，

[0045] -图2b示出了图1的传感器的转子的圆盘的透视图,

[0046] -图2c示出了图1的传感器的正视图，

[0047] -图3a示出了根据本发明的一个实施例的传感器的气隙的磁导，该磁导取决于转子和定子的相对旋转角度。

[0048] -图3b示出了传感器的初级绕组和次级绕组的磁通量与旋转角度的函数。

[0049] -图3c示出了传感器的次级绕组的电压与旋转角度的函数，

[0050] -图3d示出了传感器的灵敏度与旋转角度的函数，

[0051] -图3e示出了传感器的灵敏度与扭转载荷的函数。

[0052] -图4示意性地示出了包括驱动器和转矩传感器的组件。

具体实施方式

[0053] 转矩传感器的结构

[0054] 参见图1，示出了旋转传感器1。

[0055] 该传感器包括定子A和转子B，定子A和转子B是两个与轴线X-X同轴的部件。转子B相对于定子A可旋转地安装，或者考虑到待测量的旋转的小角度，至少被安装成相对于定子具有角位移。

[0056] 有利地但是可选地，定子A和转子B是关于轴线X-X轴向对称的部件。

[0057] 定子A和转子B一起构成磁回路。为此，它们由磁性材料例如铁制成。

[0058] 旋转传感器1进一步包括初级绕组30，初级绕组30被设置成响应于对绕组施加交流电而在磁回路中产生磁场。

[0059] 最后，旋转传感器1包括至少一个次级绕组40，次级绕组40被设置成响应于磁激励而具有电位差。具体地，通过初级绕组在磁回路中产生磁场导致在次级绕组的端子处出现电位差。

[0060] 该电位差根据转子相对于定子的角位移变化，如下文所解释的，并且通过传感器1的采集和处理单元50进行测量，以从其推导出转子相对于定子旋转的角度。

[0061] 有利地，如附图中所示的，转子通过可旋转地安装在定子的内部而在定子的内部延伸。可替换地，转子B可围绕定子A延伸。

[0062] 因此，为了保持本发明的普遍性，径向外部部件被标示为10，该部件可以是定子或转子，而径向内部部件被标示为20。

[0063] 径向内部部件20包括至少一个与轴线X-X同轴的圆盘22。该部件20优选地包括两个同轴且整体旋转的圆盘22，甚至更有利地是包括三个同轴且整体旋转的圆盘22。在该示例中，两个侧面圆盘被标示为22L，而中心圆盘22C以距其相等的距离位于侧面圆盘之间。有利地，如例如在图2a中所示，侧面圆盘22L被定位在径向内部部件20的轴向端。

[0064] 在径向内部部件20包括两个圆盘22的示例中，径向内部部件20进一步包括在圆盘22之间延伸的圆柱体。在优选的部件20包括三个圆盘的实施例中，部件20包括两个圆柱体，每个圆柱体在两个邻接的圆盘之间延伸。在该示例中，每个圆柱体在中心圆盘22c和侧面圆盘22L之间延伸。

[0065] 圆盘22是一体旋转的。有利地，为了实现这一点，圆盘22由具有中间圆柱体的单个部分构成，使得圆盘22和圆柱体的组件形成一个单件式部件。

[0066] 转子的圆盘22和圆柱体由磁性材料例如铁构成。

[0067] 有利地，径向内部部件包括具有圆形且居中的截面的直通开口21，因此使该部件20呈管状且空心的，以便能够连接轴。在该示例中，如果轴是旋转的，用于将部件20连接至处于旋转状态的轴的装置有利地被提供在该部件的内表面，即，开口21的外周上。

[0068] 在每个圆柱体周围，缠绕有初级绕组30的一部分和次级绕组40。有利地，圆柱体的半径远小于圆盘22的半径，从而形成其中可设有绕组的槽。

[0069] 此外，如在图2a中所看到的，每个次级绕组40有利地直接环绕各自的圆柱体缠绕，同时初级绕组30绕次级绕组缠绕，以便获得具有相对于轴线X-X连续增大的半径：

[0070] -圆柱体，

[0071] -次级绕组40，和

[0072] -初级绕组30的一部分。

[0073] 如下文所解释的，磁回路在激励位于圆盘22的径向外端的初级绕组时由转子和定子产生，因而初级绕组30被设置成尽可能接近该回路，从而减小磁场泄露。

[0074] 因此，应当理解，当部件20包括两个圆盘时，它包括单个次级绕组，当它包括三个圆盘时，它包括两个围绕各自的圆柱体缠绕的次级绕组。该实施例使得可以通过执行次级绕组的电压的差动处理(traitement différentiel)来测量对激励电压不灵敏的旋转，如下文所述。

[0075] 磁回路

[0076] 磁回路包括相对于轴线X-X径向延伸的至少一个齿220和设置成容纳所述齿的槽12。齿220被安装成相对于槽12具有角位移。有利地，齿220与转子或定子是一体的，而槽12与定子或转子是一体的，以便转子相对于定子的旋转引起齿相对于槽的旋转。

[0077] 在图中所示的、下文所述的非限制性的示例中，每个齿220由径向内部部件20的圆盘22持有，而槽12由径向外部部件持有。可替换地，槽12可以由在圆盘上形成的多个槽组成，这些槽是相同的并且是对齐的，而齿可以在外部部件10的径向内部表面上形成。

[0078] 再次参见附图的示例，如图2c中所示，径向外部部件10包括位于径向内部表面11上的至少一个槽12，槽12沿着平行于轴线X-X的轴线延伸并且具有覆盖其整个长度(即覆盖其整个轴向延伸部)的恒定角开口。可替换地，槽12可通过相互对齐的几个相同的槽构成。

[0079] 优选地，径向外部部件10包括多个槽，所有槽是相同的并且在其内表面11的圆周上以恒定的间隔角分布，每个圆盘22具有多个突出的齿220，该齿被容纳在定子的槽12中，使得定子的每个槽容纳转子20的每个圆盘22的齿220。

[0080] 因此，如果外部部件10包括在定子的内表面11上角度地分布的多个槽12，则每个圆盘22包括同样数量的齿220，同一圆盘的齿是相同的并且在圆盘的圆周上规律地分布，使得所有齿220被容纳在相应的槽12中。

[0081] 如在图2c中可看到的，每个齿220因此通过一间隙与容纳该齿的槽12的壁隔开，该间隙包括：

[0082] -两个切向气隙51，其在齿的侧面壁221和其中定位有齿的槽的侧面壁121之间延伸，侧面壁是在平行于轴线X-X的平面中延伸的壁，并且有利地是径向的，因此气隙正交于该平面被测量，即，它围绕轴线X-X是切向的，

[0083] -齿220顶端处的第一径向气隙52，其在齿的径向外部壁222和部件10在槽12处的内表面之间延伸，和

[0084] -第二径向气隙53，其在部件10在两个连续的槽12之间的内表面11与面向该内表面的圆盘的外表面224之间延伸。

[0085] 齿220和槽优选地被构造成使得正交于齿220和槽的侧面壁测量的切向气隙51的宽度在该气隙的整个表面上恒定。

[0086] 传感器1包括按以下方式形成的至少一个齿-槽对：转子相对于定子的旋转引起齿220和槽22之间的切向气隙51的宽度上的变化，包括在次级绕组40的端子处的电位差的变化。

[0087] 有利地，参见图2b和2c，磁回路包括至少一个齿，所述至少一个齿被构成使得在齿的两侧延伸的切向气隙51具有不同的宽度。此外，有利地，切向气隙51之一的宽度大于或等于至少两倍的另一切向气隙宽度，以使通过较大气隙的磁场最小化。

[0088] 通过这种方式，在转子相对于气隙旋转时，齿220在其最窄的切向气隙处接近或远离槽12，从而导致该气隙的磁导的增大或减小，并因此增大或减小次级绕组的端子处的电压。另一方面，在较大的气隙处，通过该气隙的磁场无论槽中的齿的角位移如何都是可忽略的。

[0089] 在该实施例中，内部部件20包括两个圆盘22，圆盘22的齿220被构成为使得当另一圆盘的齿和槽之间的切向气隙是对称的时，该圆盘的每个齿220和槽之间的切向气隙51相对于齿是不对称的。

[0090] 形成不对称气隙的第一圆盘通过其在外部部件中的相对旋转而引起磁场中的变化，第二圆盘在不影响该场的同时闭合磁回路。

[0091] 在优选的实施例中，内部部件20包括三个圆盘，侧面圆盘22L的齿220L被构成为使得当中心圆盘22C的齿220C与槽之间的切向气隙是对称的时，每个齿220L和槽12之间的切向气隙是不对称的，尤其具有不同的宽度。

[0092] 此外，对于每个槽12而言，第一侧面圆盘22L的齿220L的最大侧面气隙对应于另一侧面圆盘22L的齿220L的最窄气隙。因此，第一侧面圆盘的侧面上的最窄气隙面向另一侧面圆盘的侧面上的最大气隙。

[0093] 上文已经指出，在本示例中，传感器包括两个次级绕组40，每个绕组围绕各自的圆柱体缠绕。

[0094] 应当理解，在本示例中，次级绕组40并不经受相同的磁场，因此根据转子相对于定子的旋转方向在次级绕组的端子处并不具有相同的电位差。

[0095] 事实上，对于侧面圆盘22L而言，最窄的切向气隙仍然位于相对于齿的同一侧。如果转子相对于定子转动以减小气隙的宽度，该气隙的磁导增大，并且在相应的次级绕组的端子处的电压也会增大。不过，其他侧面圆盘22L的最窄气隙的磁导随着转子的旋转而减小，从而减小相应的次级绕组的端子处的电压。

[0096] 因此，该结构使得可以根据转子的旋转方向改变每个次级绕组的端子处的电压，并由此根据在次级绕组上测量的电压来确定该旋转方向。

[0097] 在本示例中，侧面圆盘22L的所有齿220L被构造成相同的，使得最大的气隙始终位于该齿的同一侧，从而在圆盘和内部部件10发生相对旋转时，使圆盘和内部部件10之间的整个气隙的磁导的变化最大化。

[0098] 根据优选的实施例，侧面圆盘22L的齿220L相对于中心圆盘的圆盘220C具有减小的角开口。在传感器只包括两个圆盘的情况下，对应于不对称气隙的圆盘的齿相对于另一圆盘的齿具有减小的角开口。

[0099] 有利地，两个侧面圆盘的齿220L的角开口是相同的并且小于或等于中心圆盘22C的齿220C的角开口的50％，优选地小于30％。

[0100] 此外，在每个槽中，如在图2b中所看到的，齿有利地相对于彼此按照以下方式设置：

[0101] -中心圆盘的齿220C的第一侧壁2211与第一侧面圆盘的齿220L的相应的侧壁对齐，和

[0102] -齿220C的相对侧壁2212与第二侧面圆盘的齿220L的相应的侧壁对齐。

[0103] 现在将描述该传感器的操作。

[0104] 以下描述适用于优选的实施例，其中：

[0105] -径向内部部件20包括用于区分转子的旋转方向的三个圆盘，

[0106] -径向内部部件20是转子，而外部部件10是定子，和

[0107] -径向内部部件20持有齿，而外部部件10持有槽。

[0108] 在传感器的变化的实施例中会获得相同的功能，其中转子和定子，和/或齿和槽的位置是可互换的。

[0109] 供有电流的初级绕组30在每个圆柱体中产生磁场。

[0110] 磁场通过每个侧面圆盘后，朝向转子或通过气隙。

[0111] 根据之前所述的结构，齿的最大侧面气隙—例如在与侧面圆盘的壁和中心圆盘的壁对齐的侧面相对的侧面上—足够大以便通过该气隙的磁通量是可忽略的。

[0112] 因此，由初级绕组产生的磁场对于侧面圆盘的每个齿来说支持最窄的侧面气隙。

[0113] 然后磁场通过定子循环，之后通过中心圆盘的齿的侧面气隙循环，如正在讨论的，这会在位于中心圆盘和侧面圆盘之间的次级绕组中产生电压。

[0114] 不过，当转子相对于定子的相对旋转为零时，即，当中心圆盘的齿的两侧上的气隙相等时，最窄的气隙(也被称为测量气隙)的宽度有利地小于0.5mm，并且有利地为0.3mm。

[0115] 因为这个尺寸，倘若转子在定子中旋转，气隙的磁导则显著变化，这导致次级绕组中的电压的变化，并允许根据该电压变化推导出转子和定子的相对旋转的幅度。

[0116] 最后，在定子的每个槽中，当最窄气隙被定位在两个侧面圆盘的齿的相对侧上时，每个气隙的磁导(由此相应的次级绕组的电压)对于给定的相对旋转来说具有异号的斜率。这使得可以根据次级端子处的电压推导出转子和定子之间的相对旋转的方向和绝对值。

[0117] 因此，例如，在图2c示出的结构中：如果转子在该图的平面中向左旋转，在第一侧面圆盘的每个测量气隙的宽度会被减小。每个气隙的磁导增大，且对应于该圆盘的次级绕组的电压增大。

[0118] 另一侧面圆盘(不可见)被设置在中心圆盘的另一侧上。对于该圆盘来说，当转子向左转动时，测量气隙的宽度增大，从而其磁导降低。结果是，对应于该圆盘的次级绕组的电压减小。

[0119] 因此，通过读取两个次级绕组的电压，可推导出转子在定子中旋转的方向和旋转的振幅。

[0120] 在前所述的传感器的实验数据被显示在图3a到3e中。

[0121] 该传感器具有以下尺寸：内部直径(在直通开口21处)为15mm，外部直径(在定子的径向外部表面)为40mm。

[0122] 当中心圆盘的齿的两侧上的气隙相等时，各齿的测量气隙的宽度为0.3mm。切向气隙52和53的宽度为0.6mm。

[0123] 最后，定子具有四个槽，并且每个圆盘具有四个齿，侧面圆盘22L的齿的角开口为中心圆盘22C的齿的角开口的20％。

[0124] 在图3a中，测量气隙的磁导被显示为变形角的函数。两个侧面圆盘的测量(最窄的)气隙的磁导被标为P22L1和P22L2，中心圆盘的磁导(侧面气隙的累积磁导)被标为P22C。

[0125] 磁导通过公式 提供，其中，μ为介质的磁导率，S为气隙的截面积，ι是其宽度。

[0126] 应当注意，在图3a中，当其他圆盘的磁导减小时，侧面圆盘的气隙的磁导随着旋转角度增大而增大。

[0127] 在图3b中，示出了在初级绕组30和次级绕组40处的磁通量的值，ΦP和ΦS表示为在初级绕组和次级绕组处的磁通量，np和ns表示相应绕组的匝数，i表示初级绕组中的电流。

[0128] 次级绕组处的磁通量根据气隙的磁导变化。

[0129] 在图3c中，示出了由磁通量得出的次级绕组上的电压的值。在图中注意到，每个绕组处的电压的值不仅提供关于转子和定子之间的旋转角度的值的信息，还提供关于旋转方向的信息。

[0130] 传感器的灵敏度用V/V/deg表示，该灵敏度被显示在图3d中。传感器的灵敏度从角度0.1或0.2°开始记录，这证实了相对于在前所提出的RVDT型传感器而提高的精确度，RVDT型传感器的灵敏度大约为几度。

[0131] 图4示出了用于测量由驱动器传送的转矩的传感器1的使用。

[0132] 图4示出了一种组件，该组件包括驱动器2，驱动器2包括旋转输出轴120，旋转输出轴120驱动扭转轴130或测试体，待被驱动的负载4安装到该扭转轴或测试体上。131示出了扭转轴对负载4进行驱动的部分，132示出了该轴超过负载的端部部分，该部分不经受传至负载的转矩。

[0133] 该组件进一步包括与扭转轴同轴的轴131。该轴3不经受转矩，不发生变形。

[0134] 这两个轴通过驱动器的输出轴被驱动旋转。

[0135] 传感器被设置成使得定子A与这些轴中的一个，有利的为扭转轴成一体旋转，而转子B与另一轴，有利的为自由轴成一体旋转。传感器相对于驱动器被设置在轴的相对端，以便不妨碍驱动器和扭转轴3之间的转矩的传送，来驱动负载。

[0136] 因此，传感器的处理单元50测量自由轴和扭转轴之间的相对旋转。在本示例中，旋转传感器被用作转矩传感器，处理单元50进一步被设置成根据扭转轴的刚度从扭转轴和自由轴之间的相对角度的值中推导出由驱动器施加至扭转轴的转矩，该转矩是刚度与所测量的角度的绝对值相乘的结果。

[0137] 对于扭转刚度为3800N.m/deg的扭转轴来说，转矩传感器1的灵敏度根据图3e中示出的力获得。该灵敏度对应于次级绕组的电压随由驱动器施加至扭转轴的转矩而变化的斜率。

[0138] 因此，所提出的传感器对于小的旋转来说具有提高的灵敏度，从而使得可以测量由驱动器传送的转矩，而不会影响驱动器的输出轴的刚度。