磁位置传感器和感测方法技术

本公开的实施例涉及一种磁位置传感器(100、200)。所述磁位置传感器(100、200)包括磁场源(110、210),所述磁场源具有被布置在第一表面上的至少第一多极磁体条(120-1、220-1)并且具有被布置在垂直于所述第一表面的第二表面上的至少第二多极磁体条(120-2、220-2)。所述第一多极磁体条和所述第二多极磁体条被布置在相对于彼此的固定位置中并且包括沿共同长度的不同数量的磁体极(130、132、230、232)。

【技术实现步骤摘要】

本公开的实施例总体上涉及传感器，并且更具体地涉及磁位置传感器。
技术介绍
在各种应用中，存在对线性和/或旋转运动和位置的准确、可重复且可靠的测量的需求。例如，磁传感器能够用于这样的线性和/或旋转运动和位置感测。为了这个目的，一个或多个永磁体可以被附着到目标，并且由一个或多个永磁体产生的磁场可以通过一个或多个磁传感器测量。一些磁位置传感器利用所谓的多极磁体(磁)条。多极磁体条提供跨条的长度的交替的北极和南极。跨条的长度产生的交替磁场可以使得传感器能够读取并识别其沿磁条的位置。例如，多极永磁解码器可以用于汽车系统中的车轮速度感测。然而，使用磁传感器进行位置感测的传统解决方案存在缺陷。一些解决方案不具有感测多维中的位置的能力。其它解决方案是不准确的和/或要求数学上复杂的计算，其难以利用有限的硅面积来实现。因此，存在对改进的磁位置传感器、感测系统和方法的需求。
技术实现思路
在下面的
技术实现思路
中进行了一些简化，其旨在强调并引入各种示例实施例的一些方面，但是这样的简化不旨在限制实施例的范围。足以允许本领域普通技术人员进行和使用专利技术构思的优选示例实施例的详细描述将在稍后节段中给出。根据本公开的第一方面，提供了一种磁位置传感器。所述磁位置传感器包括磁场源，所述磁场源具有被布置在第一表面上的至少第一多极磁体条并且具有被布置在垂直于所述第一表面的第二表面上的至少第二多极磁体条。所述第一多极磁体条和所述第二多极磁体条被布置在相对于彼此的固定位置中。它们包括沿对应于共同位移或行进路径的共同长度的不同数量的磁体极或极对。在一些实施例中，所述第一多极磁体条在第一方向上延伸并且所述第二多极磁体条在平行于所述第一方向或与所述第一方向共线的第二方向上延伸。在一个实施例中，所述第一多极磁体条和所述第二多极磁体条两者都在其各自的表面上或表面内线性地延伸。因此，所述第一表面和所述第二表面可以分别是平面表面。在另一实施例中，所述第一多极磁体条和所述第二多极磁体条两者都圆形地延伸。此处，所述第一表面和所述第二表面中的至少一个可以是曲面或弯曲表面，例如圆柱形表面。在一些实施例中，具有相同磁极性的磁极(即，“北极”或“南极”)或所述第一多极磁体条和所述第二多极磁体条中的至少极对具有各自的相等的几何维数。以这种方式，可以分别针对所述第一多极磁体条和所述第二多极磁体条实现有规律的周期性磁场。由于沿所述共同长度的所述不同数量的磁体极或极对，所述第一多极磁体条和所述第二多极磁体条的所述磁场的空间周期是不同的。在一个实施例中，沿所述行进路径的磁体极对的数量在所述第一多极磁体条和所述第二多极磁体条之间相差一个。在一些实施例中，所述第一多极磁体条和/或所述第二多极磁体条可以被布置在至少一个铁磁基底上。额外地或备选地，所述第一多极磁体条和/或所述第二多极磁体条可以被布置在两个铁磁屏蔽之间中。在一些实施例中，包括所述第一多极磁体条和所述第二多极磁体条的所述磁场源相对于至少一个磁场传感器是能够移动的。在一些实施例中，所述磁位置传感器还可以包括第一磁场传感器元件，所述第一磁场传感器元件对由包括所述第一多极磁体条和所述第二多极磁体条的所述磁场源生成的磁场的第一方向分量敏感。所述磁场位置传感器还可以包括第二磁场传感器元件，所述第二磁场传感器元件对由所述磁场源生成的所述磁场的第二方向分量敏感。第一方向磁场分量和第二方向磁场分量可以彼此垂直。在一个实施例中，所述第一磁场传感器兀件可以被布置在第一感测位置处，在所述第一感测位置处由第二多极条生成的磁场具有可忽略的第一方向分量。所述第二磁场传感器元件可以被布置在第二感测位置处，在所述第二感测位置处由第一多极条生成的磁场具有可忽略的第二方向分量。此处，“可忽略”可以被理解为小于预定义阈值或基本上为零。在一些实施例中，所述感测位置对于所述第一磁场传感器元件和所述第二磁场传感器元件相同。在一些实施例中，第一方向磁场分量件和第二方向磁场分量垂直于在(一个或多个)所述磁场传感器元件与所述磁场源之间的相对移动方向。在一些实施例中，所述磁位置传感器还可以包括处理器模块，所述处理器模块被配置为基于感测到的或测得的第一方向磁场分量和第二方向磁场分量的比较或组合来确定所述磁场源(例如相对于感测位置)的位置。在一些实施例中，(一个或多个)所述磁场传感器元件的(一个或多个)所述感测位置可以在所述第一多极磁体条的第一对称平面和所述第二多极磁体条的第二对称平面的交界处或在所述交界的附近。由此，所述第一对称平面可以垂直于所述第一表面并且平行于所述第二表面或与所述第二表面同心，而所述第二对称平面可以垂直于所述第二表面并且平行于所述第一表面或与所述第一表面同心。根据本公开的第二方面，提供了一种磁位置传感器系统。所述磁位置传感器系统包括磁场源，所述磁场源具有被布置在第一表面上并且在第一方向上延伸的至少第一多极磁体条。所述磁场源还包括至少第二多极磁体条，所述至少第二多极磁体条被布置在垂直于所述第一表面的第二表面上并且在平行于所述第一方向的第二方向上延伸。所述第一多极磁体条和所述第二多极磁体条包括沿共同长度的不同数量的磁体极。所述磁位置传感器还包括在感测位置处的磁场传感器模块。所述磁场传感器模块包括第一磁场传感器单元和第二磁场传感器单元，其中，所述第一磁场传感器单元被配置为测量由所述磁场源在所述感测位置处引起的磁场的第一方向分量，所述第二磁场传感器单元被配置为测量由所述磁场源在所述感测位置处引起的所述磁场的第二方向分量。第一方向磁场分量和第二方向磁场分量彼此垂直。在一个实施例中，例如，为了测量线性运动和/或位置，所述第一多极磁体条和所述第二多极磁体条两者都在其各自的表面上线性地延伸。在另一实施例中，例如，为了测量旋转运动和/或位置，所述第一多极磁体条和所述第二多极磁体条两者都圆形地延伸。因此，检测到的第一方向磁场分量和第二方向磁场分量可以垂直于所述第一多极磁体条和所述第二多极磁体条的旋转运动。根据本公开的又一方面，提供了一种感测方法。所述方法包括通过将至少第一多极磁体条布置在第一表面上并且通过将至少第二多极磁体条布置在垂直于所述第一表面的第二表面上来提供叠加的磁场。由此，所述第一多极磁体条和所述第二多极磁体条被提供有沿共同长度的不同数量的磁体极或极对。所述方法还包括在所述感测位置处测量所述叠加磁场的第一分量并且在所述感测位置处检测所述叠加磁场的第二分量。在一些实施例中，提供所述叠加磁场包括将所述第一多极磁体条布置在相对于所述第二多极磁体条的固定位置中并且使所述第一多极磁体条和所述第二多极磁体条在相对于(一个或多个)所述感测位置的共同方向上移动。在一些实施例中，所述方法还包括通过将测得的第一磁场分量和第二磁场分量进行组合或比较、或者通过将指示测量结果的信号进行组合来确定所述第一多极磁体条和/或所述第二多极磁体条相对于所述感测位置的位置。在一些实施例中，测量第一分量和/或第二分量包括在所述第一多极磁体条的第一对称平面和所述第二多极磁体条的第二对称平面的交界处或至少在所述交界附近测量第一分量和/或第二分量。—些实施例包括安装在磁位置传感器装置内用于执行各自的上述方法的数字电路。这样的数字控制电路，例如数字信号处理器(DSP)、可编程门阵列(FPGA)本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁位置传感器(100；200)，包括：磁场源(110；210)，所述磁场源具有至少第一多极磁体条(120‑1；220‑1)，所述至少第一多极磁体条被布置在第一表面上；以及至少第二多极磁体条(120‑2；220‑2)，所述至少第二多极磁体条被布置在垂直于所述第一表面的第二表面上；其中，所述第一多极磁体条和所述第二多极磁体条被布置在相对于彼此的固定位置中并且包括沿共同长度的不同数量的磁体极(130；132；230；232)。

【技术特征摘要】
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【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