用于角度检测的磁体装置制造方法及图纸

本公开涉及用于角度检测的磁体装置。一个示例包括一种环状磁体装置，环状磁体装置被配置为连接至可旋转轴或者形成为可旋转轴的一部分，用于绕旋转轴线与可旋转轴共同旋转，其中环状磁体装置包括：第一环部，包括第一楔形面，第一环部在第一方向上被磁化；以及第二环部，与第一环部径向相对，第二环部包括第二楔形面，其中第一楔形面和第二楔形面在环状磁体装置的传感器面对端中形成楔形体，并且其中第二环部在第二方向上磁化，第二方向在第一方向的阈值角度内且不同于第一方向，其中传感器面对端与环状磁体装置的径向端轴向相对，其中环状磁体装置包括单片材料，其相交厚度对应于环状磁体装置的径向端与楔形体的基底之间的轴向距离。

Magnets for Angle Detection

The present disclosure relates to a magnet device for angle detection. An example includes a ring magnet device configured to be connected to or formed as part of a revolvable axis for co-rotating around the revolving axis and the revolving axis, in which the ring magnet device includes a first ring, including a first wedge surface, a first ring magnetized in the first direction, and a second ring, a radial phase with the first ring. Yes, the second ring includes a second wedge, in which the first wedge and the second wedge form a wedge in the end of the sensor face of the ring magnet device, and the second ring is magnetized in the second direction. The second direction is within the threshold angle in the first direction and is different from the first direction. The sensor face is opposite to the radial end of the ring magnet device in the axial direction, in which the ring is magnetized in the second direction. The annular magnet device consists of a single piece of material whose intersection thickness corresponds to the axial distance between the radial end of the annular magnet device and the base of the wedge.

【技术实现步骤摘要】
用于角度检测的磁体装置
本公开总体上涉及检测系统，更具体地涉及用于角度检测的磁体装置。
技术介绍
磁性传感器能够感测施加于磁性传感器的磁场的分量，诸如磁场大小、磁场强度、磁场方向(例如，基于磁场的方向分量)等。磁体的磁场可取决于磁体的大小、磁体的形状、磁体的环境和其他因素。在诸如机械应用、工业应用或消费应用的许多应用中，磁性传感器例如可用于检测可连接至对象的磁体的移动、位置、旋转角度等。
技术实现思路
根据一些实施方式，一种环状磁体装置用于确定可旋转轴的旋转角度，环状磁体装置被配置为连接至可旋转轴或者形成为可旋转轴的一部分，用于绕旋转轴线与可旋转轴共同旋转，其中环状磁体装置包括：第一环部，包括第一楔形面，其中第一环部在第一方向上被磁化；以及第二环部，与第一环部径向相对，第二环部包括第二楔形面，其中第一楔形面和第二楔形面在环状磁体装置的传感器面对端中形成楔形体，并且其中第二环部在第二方向上磁化，第二方向在第一方向的阈值角度内且不同于第一方向，其中传感器面对端与环状磁体装置的径向端轴向相对，其中环状磁体装置包括单片材料，其相交厚度相对于环状磁体装置的径向端与楔形体的基底之间的轴向距离。根据一些实施方式，一种旋转角度检测系统包括用于确定可旋转轴的旋转角度的环状磁体装置，环状磁体装置被配置为安装在可旋转轴上或者形成为可旋转轴的一部分，用于绕旋转轴线与可旋转轴共同旋转，其中环状磁体装置被配置为包括：第一环部，在第一方向上被磁化；和第二环部，在第二方向上被磁化，第二方向相对于第一方向具有120度和180度之间的角度，其中第一环部的第一楔形面和第二环部的第二楔形面在环状磁体装置的传感器面对端中形成楔形体，并且环状磁体装置包括与楔形体的基底和环状磁体装置的径向端之间的轴向距离相对应的相交厚度，径向端与传感器面对端轴向相对；以及磁性传感器，基于由环状磁体装置的传感器面对端中的楔形体形成的感测磁场来测量可旋转轴的旋转角度。根据一些实施方式，一种磁体装置，用于确定可旋转轴的旋转角度，其中磁体装置包括：磁体，由单片材料形成并且被配置为连接至可旋转轴或者形成为可旋转轴的一部分，用于绕旋转轴线与可旋转轴共同旋转，磁体包括第一磁体部分和第二磁体部分，第一磁体部分包括第一表面，其中第一磁体部分在第一方向上被磁化，第二磁体部分与第一磁体部分径向相对并且包括第二表面，其中第一表面和第二表面在磁体装置的传感器面对端中形成楔形体，并且其中第二磁体部分在与第一方向相反的第二方向上被磁化，其中传感器面对端与磁体装置的径向端轴向相对，并且其中磁体装置包括的相交厚度对应于磁体装置的径向端与楔形体的基底之间的轴向距离，楔形体的基底垂直于旋转轴线。附图说明图1A和图1B是本文描述的示例性实施方式的概况的示图；图2A和图2B是可以实施本文描述的磁体装置、系统和/或方法的示例性环境的示图；图3至图6是与本文描述的磁体装置的示例性实施方式相关联的示图；以及图7是与配置本文描述的磁体装置相关联的流程图。具体实施方式参照附图进行示例性实施方式的以下详细描述。不同附图中的相同参考标号可以表示相同或相似的元件。在一些情况下，旋转角度检测系统可以使用具有锥形磁体的磁体装置以确定可旋转轴的旋转角度。在这种情况下，多个磁性传感器可以被放置在感测面中(例如，形成与可旋转轴同心的读取圆)，以测量由磁体装置生成的磁场。锥形磁体在磁体装置的传感器面对端中形成楔形体，同时保持作为锥形磁体与传感器面对端相对的平面端朝向磁体装置的外侧边缘更厚且朝向平面端在磁体装置的内侧边缘处无限薄。然而，锥形磁体(其可以经由连接至可旋转轴或者形成为可旋转轴的一部分的支持结构来固定)可以生成磁场，该磁场在被磁性传感器测量时随着可旋转轴旋转产生不纯正正弦波的测量值。由于正弦波的不纯，磁性传感器的测量值不会允许精确的旋转角度检测(例如，在1度内)，因为正弦波中的不纯提供相对较大的误差裕度(例如，5-10度内的精度)。本文描述的一些实施方式通过提供使磁场能够在相对较纯的正弦波中进行测量的磁体装置来允许更加精确的旋转角度检测(例如，1度内)。相对较纯的正弦波能够使旋转角度检测在1度内(例如，经由磁性传感器或磁性传感器的控制器)。此外，锥形磁体以及保持锥形磁体的支持结构的物理特性会在旋转角度检测系统内引起机械问题。例如，用于形成具有锥形系统和支持结构的磁体装置的粘合剂和/或粘着剂会随着时间磨损，导致对旋转角度检测系统或者利用旋转角度检测系统的机器进一步的错误角度测量、机械故障和/或损伤。此外，锥形磁体的物理特性(例如，锥形磁体的无限薄的楔形体)会产生弱磁场，进一步导致弱磁场测量以及进一步不精确的旋转角度检测和/或消磁或改变磁体装置的磁化的风险。本文的一些实施方式通过利用单片材料形成具有楔形体的磁体装置并且磁化单片材料以在相反方向上磁化的材料片的部分之间包括相交厚度来解决具有锥形磁体的磁体装置的物理特性引起的机械问题和麻烦。如此，形成磁体装置的磁化材料的物理特性可相对于利用单独的锥形磁体的磁体装置提供改进的机械强度、较强的磁场和更少的消磁风险。本文的描述可以参考右旋笛卡尔坐标系统(x，y，z)，其中z轴与可旋转轴的旋转轴线相同，通过磁性传感器基于连接至可旋转轴或者形成为可旋转轴的一部分的磁体的感测磁场来确定可旋转轴的角位置。在一些描述中，对于径向和方位角位置或坐标，可以根据以下等式来确定半径(R)：R2＝x2+y2(1)并且tan(Ψ)＝y/x，使得柱面坐标系统(R,Ψ,z)包括与可旋转轴的旋转轴线相同的z轴。与方位坐标相反，可旋转轴的角位置Ψ被称为旋转角度(Φ)。图1A和图1B是本文描述的示例性实施方式100的概况的示图。示例性实施方式100包括用于利用多个磁性角度传感器的检测系统的磁体装置。如图1A所示，示例性实施方式100包括放置在可旋转轴周围的多个磁性传感器。如图所示，磁体装置(例如，环磁体装置或者环状磁体装置(例如，圆柱环磁体装置、椭圆柱环磁体装置等))可以连接至可旋转轴或者形成为可旋转轴的一部分，使得磁体装置绕可旋转轴的旋转轴线与可旋转轴共同旋转。如图所示，气隙(例如，近似0.5-3毫米(mm)的轴向距离)在磁性传感器与磁体装置之间。如图1A所示，示例性实施方式100包括磁体装置，其使得磁性传感器感测包括相对较少量(如果有的话)异常的正弦波中的磁场分量(例如，轴向磁场分量Bz)的测量值，从而能够通过旋转角度检测系统实现精确的旋转角度测量(例如，1度内)。示例性实施方式100的磁体装置在磁体装置的传感器面对端中包括楔形体。如图1A所示，在楔形体的基底与磁体装置的径向端之间，在磁体装置中设置相交厚度。根据一些实施方式，相交厚度至少为磁体装置的总轴向厚度(例如，从传感器面向端面到径向端测量的厚度)的阈值百分比(例如，15％、20％、25％等)和/或至少为最小阈值厚度(例如，1mm)。因此，相比与支持结构(例如，挡板)组合使用独立的锥形磁体的现有磁体装置，图1A的磁体装置可以由单片材料形成，使得在可旋转轴的旋转角度的确定中增加了耐用性、增强了磁场、降低了消磁的风险并且增加了精度。此外，如图1A所示，示例性实施方式100的磁体装置包括沿第一方向(示为向下)且平行于可旋转轴磁化的第一环部以及沿与第一方向相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环状磁体装置，用于确定可旋转轴的旋转角度，所述环状磁体装置被配置为连接至所述可旋转轴或者形成为所述可旋转轴的一部分，用于绕旋转轴线与所述可旋转轴共同旋转，所述环状磁体装置包括：第一环部，包括：第一楔形面，其中所述第一环部在第一方向上被磁化；以及第二环部，与所述第一环部径向相对，所述第二环部包括：第二楔形面，其中所述第一楔形面和所述第二楔形面在所述环状磁体装置的传感器面对端中形成楔形体，并且其中所述第二环部在第二方向上磁化，所述第二方向在所述第一方向的阈值角度内且不同于所述第一方向，其中所述传感器面对端与所述环状磁体装置的径向端轴向相对，并且其中所述环状磁体装置包括单片材料，所述单片材料的相交厚度对应于所述环状磁体装置的所述径向端与所述楔形体的基底之间的轴向距离。

【技术特征摘要】
2017.11.20 US 15/818,3801.一种环状磁体装置，用于确定可旋转轴的旋转角度，所述环状磁体装置被配置为连接至所述可旋转轴或者形成为所述可旋转轴的一部分，用于绕旋转轴线与所述可旋转轴共同旋转，所述环状磁体装置包括：第一环部，包括：第一楔形面，其中所述第一环部在第一方向上被磁化；以及第二环部，与所述第一环部径向相对，所述第二环部包括：第二楔形面，其中所述第一楔形面和所述第二楔形面在所述环状磁体装置的传感器面对端中形成楔形体，并且其中所述第二环部在第二方向上磁化，所述第二方向在所述第一方向的阈值角度内且不同于所述第一方向，其中所述传感器面对端与所述环状磁体装置的径向端轴向相对，并且其中所述环状磁体装置包括单片材料，所述单片材料的相交厚度对应于所述环状磁体装置的所述径向端与所述楔形体的基底之间的轴向距离。2.根据权利要求1所述的环状磁体装置，其中在所述环状磁体装置中，所述径向端包括与所述旋转轴线垂直的径向表面。3.根据权利要求1所述的环状磁体装置，其中所述传感器面对端包括第一端面和第二端面，其中所述第一端面与所述第一楔形面相遇，并且所述第二端面与所述第二楔形面相遇。4.根据权利要求3所述的环状磁体装置，其中所述第一端面和所述第二端面平行于所述径向端。5.根据权利要求1所述的环状磁体装置，其中所述阈值角度包括120度和180度之间的角度。6.根据权利要求1所述的环状磁体装置，其中所述相交厚度是所述传感器面对端与所述径向端之间的轴向距离的阈值百分比。7.根据权利要求1所述的环状磁体装置，其中所述环状磁体装置包括：圆柱内圆周面，连接至所述可旋转轴或者形成为所述可旋转轴的一部分；以及椭圆柱外圆周面。8.根据权利要求7所述的环状磁体装置，其中，所述椭圆柱外圆周面的短轴与所述楔形体的基底对准，并且所述椭圆柱外圆周面的长轴垂直于所述楔形体的基底。9.一种旋转角度检测系统，包括：环状磁体装置，用于确定可旋转轴的旋转角度，所述环状磁体装置被配置为安装在所述可旋转轴上或者形成为所述可旋转轴的一部分，用于绕旋转轴线与所述可旋转轴共同旋转，其中所述环状磁体装置被配置为包括：第一环部，在第一方向上被磁化；和第二环部，在第二方向上被磁化，所述第二方向相对于所述第一方向具有120度和180度之间的角度，其中所述第一环部的第一楔形面和所述第二环部的第二楔形面在所述环状磁体装置的传感器面对端中形成楔形体，并且所述环状磁体装置包括与所述楔形体的基底和所述环状磁体装置的径向端之间的轴向距离相对应的相交厚度，所述径向端与所述传感器面对端轴向相对；以及磁性传感器，基于由所述环状磁体装置的所述传感器面对端中的所述楔形体形成的感测磁场来测量所述可旋转轴的旋转角度。10.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·奥塞勒克纳，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE