[發明專利]使用磁感測探針和多極磁體陣列的偏軸磁角度傳感器

有效

• 申請號: 201880055687.5
• 申請日: 2018-03-14
• 公開（公告）號: CN111051819B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 帕斯卡爾·施魏策爾;克里斯托弗·肯尼;理查德·安德魯斯
• 申請（專利權）人: 霍尼韋爾國際公司
• 主分類號: G01D5/14
• 分類號: G01D5/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 曹凌;劉茜

1.一種用于測量可移動設備相對于固定設備的位置的位置測量系統，所述位置測量系統包括：

二維(2D)表面磁體陣列(200,500a,700)，其中至少三個相鄰磁化軌道具有順序交替的磁極性，每個磁化軌道具有恒定寬度w；和

至少一個磁場傳感器(225,515a,725)，所述至少一個磁場傳感器靠近所述2D表面磁體陣列(200,500a,700)設置并且相對于其維持恒定氣隙，

其中所述2D表面磁體陣列(200,500a,700)和所述至少一個磁場傳感器(225,515a,725)處于特定相對定向，使得所述至少一個磁場傳感器(225,515a,725)的相對軌跡被配置為相對于所述2D表面磁體陣列(200,500a,700)的所述至少三個相鄰磁化軌道的長度方向成傾斜銳角θ，

其中所述相對軌跡包括所述2D表面磁體陣列相對于所述至少一個磁場傳感器旋轉，

其中所述2D表面磁體陣列包括具有外半徑R的軸向圓柱形螺旋多極磁體陣列(200)，

其中響應于沿著所述相對軌跡的相對移動，所述至少一個磁場傳感器(225,515a,725)被配置為生成周期性位置信號，所述周期性位置信號具有周期P_θ，所述周期P_θ根據下式至少部分地取決于所述寬度w和所述傾斜銳角θ：

其中a＝1或a＝2，

其中所述傾斜銳角θ被設置成使得所述至少一個磁場傳感器被配置為基于以下公式對于所述軸向圓柱形螺旋多極磁體陣列(200)的每360°旋轉生成所述周期性位置信號的N個周期：

其中θ_N是生成N個周期的角度。

2.根據權利要求1所述的位置測量系統，其中所述2D表面磁體陣列是具有外半徑R的徑向盤狀盤旋多極磁體陣列(700)。

3.根據權利要求1所述的位置測量系統，還包括具有內座圈(615)和外座圈(620)的軸承(610)，其中所述2D表面磁體陣列固定地耦接到所述內座圈(615)和所述外座圈(620)中的一者，并且所述至少一個磁場傳感器固定地耦接到所述內座圈(615)和所述外座圈(620)中的另一者。

4.根據權利要求1所述的位置測量系統：

其中所述2D表面磁體陣列還包括：

圓形堆疊南北磁化軌道(810c)，所述圓形堆疊南北磁化軌道具有與所述軸向圓柱形螺旋多極磁體陣列(200,805c)共同的中心軸線，并且

其中所述至少一個磁場傳感器包括：

位置磁場傳感器(815c)，所述位置磁場傳感器設置在所述軸向圓柱形螺旋多極磁體陣列(200,805c)的側表面上方；和

軸向未對準磁場傳感器(820c)，所述軸向未對準磁場傳感器設置在所述圓形堆疊南北磁化軌道(810c)的側表面上方。

5.根據權利要求2所述的位置測量系統，其中所述傾斜銳角θ被設置成使得所述至少一個磁場傳感器被配置為基于以下公式對于所述徑向盤狀盤旋多極磁體陣列(700)的每360°旋轉生成所述周期性位置信號的N個周期：

6.根據權利要求2所述的位置測量系統，還包括具有內座圈(615)和外座圈(620)的軸承(610)，其中所述2D表面磁體陣列固定地耦接到所述內座圈(615)和所述外座圈(620)中的一者，并且所述至少一個磁場傳感器固定地耦接到所述內座圈(615)和所述外座圈(620)中的另一者。

7.根據權利要求2所述的位置測量系統：

其中所述2D表面磁體陣列還包括：

圓形同心南北磁化軌道(810a,810b)，所述圓形同心南北磁化軌道具有與所述徑向盤狀盤旋多極磁體陣列(700,805a,805b)共同的中心軸線，并且

其中所述至少一個磁場傳感器包括：

位置磁場傳感器(815a,815b)，所述位置磁場傳感器設置在所述徑向盤狀盤旋多極磁體陣列(700,805a,805b)的頂表面上方；和

徑向未對準磁場傳感器(820a,820b)，所述徑向未對準磁場傳感器設置在所述圓形同心南北磁化軌道(810a,810b)的頂表面上方。