[發(fā)明專利]用于旋轉角測量的磁場傳感器系統(tǒng)和方法

有效

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• 申請日: 2019-08-26
• 公開（公告）號: CN110864619B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發(fā)明（設計）人: 斯特凡·馬勞斯卡;艾德溫·沙彭頓克;約爾格·科克;丹尼斯·赫爾姆博爾特;拉爾夫·范奧騰;亞普·魯伊戈羅克
• 申請（專利權）人: 恩智浦有限公司
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30;G01R33/09
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 紀雯

1.一種系統(tǒng)，其特征在于，包括：

具有旋轉軸的磁體，所述磁體被配置成產(chǎn)生磁場；以及

多個磁阻傳感器元件，所述磁阻傳感器元件中的每一個具有磁性自由層，所述磁性自由層被配置成在所述磁性自由層中生成渦流磁化圖案，且所述磁阻傳感器元件被配置成響應于所述磁場而產(chǎn)生輸出信號。

2.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述磁體被配置成產(chǎn)生所述磁場，所述磁場具有彼此正交布置的第一平面內磁場分量和第二平面內磁場分量，所述第一平面內磁場分量具有V阱形磁場分布。

3.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述磁體被進一步配置成產(chǎn)生具有基本上恒定的磁場分布的所述第二平面內磁場分量。

4.根據(jù)權利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述磁體包括相對于所述磁體的表面在單個方向上定向的交替的第一線性區(qū)部和第二線性區(qū)部，所述第一線性區(qū)部具有垂直于所述磁體的所述表面定向的第一磁場方向，且所述第二線性區(qū)部具有垂直于所述磁體的所述表面定向的第二磁場方向，所述第一磁場方向與所述第二磁場方向彼此方向相反。

5.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進一步包括處理電路，所述處理電路被配置成從所述磁阻傳感器元件接收所述輸出信號，并使用對應于所述多個磁阻傳感器元件的多個輸出信號來確定所述磁體的旋轉角，所述旋轉角具有圍繞所述旋轉軸0到360度的范圍。

6.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述磁阻傳感器元件包括隧道磁阻(TMR)傳感器元件。

7.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個磁阻傳感器元件包括：

第一磁阻傳感器元件、第二磁阻傳感器元件、第三磁阻傳感器元件和第四磁阻傳感器元件，這些磁阻傳感器元件布置在沿著圍繞所述磁體的所述旋轉軸的圓形路徑的四個位置處，所述第一磁阻傳感器元件和第三磁阻傳感器元件沿著所述圓形路徑彼此在直徑方向上相對，且所述第二磁阻傳感器元件和所述第四磁阻傳感器元件沿著所述圓形路徑彼此在直徑方向上相對；以及

第五磁阻傳感器元件和第六磁阻傳感器元件，其布置在所述圓形路徑的中心位置處，所述第一磁阻傳感器元件和所述第五磁阻傳感器元件形成第一梯度單元，所述第三磁阻傳感器元件和所述第五磁阻傳感器元件形成第二梯度單元，所述第二磁阻傳感器元件和所述第六磁阻傳感器元件形成第三梯度單元，且所述第四磁阻傳感器元件和所述第六磁阻傳感器元件形成第四梯度單元。

8.根據(jù)權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多個磁阻傳感器元件包括：

第一組磁阻傳感器元件，其布置在沿著圍繞所述磁體的所述旋轉軸的第一圓形路徑的多個位置處，所述第一圓形路徑的特征在于第一半徑；以及

第二組磁阻傳感器元件，其布置在沿著圍繞所述磁體的所述旋轉軸的第二圓形路徑的多個位置處，所述第二圓形路徑的特征在于大于所述第一半徑的第二半徑。

9.一種系統(tǒng)，其特征在于，包括：

具有旋轉軸的磁體，所述磁體被配置成產(chǎn)生磁場，所述磁場具有彼此正交布置的第一平面內磁場分量和第二平面內磁場分量，所述第一平面內磁場分量具有V阱形磁場分布，且所述第二平面內磁場分量具有基本上恒定的磁場分布；以及

多個隧道磁阻(TMR)傳感器元件，所述TMR傳感器元件中的每一個具有磁性自由層，所述磁性自由層被配置成在所述磁性自由層中生成渦流磁化圖案，且所述TMR傳感器元件被配置成響應于所述磁場而產(chǎn)生輸出信號。

10.一種確定旋轉元件的旋轉角的方法，其特征在于，包括：

提供耦合到所述旋轉元件的磁體，所述磁體和所述旋轉元件被配置成圍繞旋轉軸旋轉，所述磁體被配置成產(chǎn)生磁場，所述磁場具有彼此正交布置的第一平面內磁場分量和第二平面內磁場分量，所述第一平面內磁場分量具有V阱形磁場分布，且所述第二平面內磁場分量具有基本上恒定的磁場分布；

響應于所述磁場而在多個磁阻傳感器元件中的每一個處產(chǎn)生多個輸出信號，所述磁阻傳感器元件中的每一個具有磁性自由層，所述磁性自由層被配置成在所述磁性自由層中生成渦流磁化圖案；以及

使用所述多個輸出信號確定所述旋轉角，所述旋轉角具有圍繞所述旋轉軸的0到360度的范圍。