[發明專利]測量絕對角位置

有效

• 申請號: 201711117630.7
• 申請日: 2017-11-13
• 公開（公告）號: CN108072318B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: P·范德斯蒂根;J-C·迪波爾特;S·休伯林登貝格爾
• 申請（專利權）人: 邁來芯電子科技有限公司
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 姬利永;黃嵩泉

本申請涉及測量絕對角位置。一種磁傳感器布置(100、150、220)，其包括：磁體組件(25、31)和磁傳感器(6)；所述磁體組件(25、31)在所述磁傳感器(6)的位置形成具有至少兩個具有不同角度周期性的磁場分量(Bp、Bs)的磁場，以及所述磁傳感器(6)包括用于感測不同磁場分量(Bp、Bs)以產生至少第一和第二傳感器元件信號的裝置；以及計算元件，其用于接收所述至少第一和第二傳感器元件的信號且組合它們以產生磁體相對于所述傳感器的唯一角位置。還提供了一種確定唯一角位置的方法。

技術領域

本發明涉及使用磁場的角位置傳感器的領域。更具體而言，本發明涉及使用特定磁體確定在0°到360°范圍內的角位置的非接觸布置和方法，以及傳感器設備和這種磁體。

背景技術

旋轉角的測量在諸如手動電開關或者電機或閥等的位置檢測之類的各種應用中被需要。根據成本和精度的限制，可以通過各種方法來實現這個任務，諸如機械接觸、電位器、光學編碼器或磁性編碼器。

現代集成電路技術提供了在單個芯片上集成磁傳感器及其讀出電路和角度計算電子設備的可能性。這允許以有競爭性的成本和良好的性能提供機械旋轉的檢測器，該檢測器由附連到轉子的永磁體和附連到定子的單片集成傳感器(monolithicallyintegrated sensor)組成。在轉子與磁體之間以及在定子與傳感器之間沒有機械接觸允許傳感器的密封封裝。這允許在惡劣的環境條件下進行無磨損的角度測量。

隨著電氣系統的緊湊性的增加，特別是在隨著混合動力發動機系統的到來的汽車中，這樣的位置傳感器被附加地暴露于來自鄰近的承載強電流(例如，大于100A)的電流導體的外部磁場。為了在這種條件下保持高感測精度，傳感器可以由鐵磁屏蔽來屏蔽，或者應該朝向這樣的場被制成內在地穩健。

EP0916074B1描述了一種能夠測量從0°到360°范圍內的角度的角位置傳感器。

US20020021124描述了使用用于使磁場線彎曲的一個或多個所謂的磁場聚集器(簡稱為“IMC”)結合位于該IMC下面的水平霍爾元件或成切線地位于該IMC邊緣的垂直霍爾元件的位置傳感器。

由本發明的同一申請人提交的WO2014029885(A1)(進一步縮寫為WO'885)描述了一種用于測量角位置的布置，其包括多極磁體和包括布置在圓上的多個傳感器元件的傳感器。用于計算角位置的兩種算法被公開。盡管其中描述的傳感器提供了諸如對外部場(“外場”)的不敏感性之類的幾個有利的特征，但是這種布置的缺點在于角位置范圍僅限于360°的整數分數，即對于四極磁體為180°，對于六極磁體為120°，和對于高階磁體為甚至更小的度數。

發明內容

本發明的目的是提供用于測量轉子相對于定子的絕對角位置的一種布置、方法和傳感器設備，該傳感器設備對不需要的外部磁場(“外場”)基本上不敏感且具有360°的測量范圍。

該目的通過根據本發明的各實施例的布置和方法來實現。

在第一方面，本發明提供了一種磁傳感器布置，其包括磁體組件和磁傳感器。該磁體組件被布置成使得其在磁傳感器的位置形成具有至少兩個具有不同角周期性的磁場分量的磁場，并且磁傳感器包括用于感測不同磁場分量以產生至少第一和第二傳感器元件信號的裝置。該磁傳感器布置還包括用于接收至少第一和第二信號的且用于組合它們以產生磁體相對于傳感器的唯一角位置的計算元件。

這種磁傳感器布置的優點在于可以提供全360°范圍內的角度。

本發明的實施例的優點在于，該布置對恒定的外部磁場非常不敏感(穩健)。

在本發明的實施例中，磁體組件可以是單個磁體，意味著是磁化材料的連續元件。