在离轴配置中的角度感测制造技术

本申请涉及在离轴配置中的角度感测。其中，一种系统可包括固定到可旋转物体的磁体。可旋转物体可被定位成绕轴同心地旋转。该系统还可包括磁角度传感器，磁角度传感器被配置成基于由磁体产生并由磁角度传感器感测的旋转磁场确定可旋转物体的旋转角度。旋转磁场可具有径向分量和切线分量，并且磁角度传感器可被定位在具有离轴非零径向距离的传感器位置处。在传感器位置处，径向分量的幅度可基本上匹配切线分量的幅度，或者径向分量和切线分量可共享基本上相同的梯度大小。

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
磁角度传感器可用于确定由磁体产生的磁场的取向（例如在零度和三百六十度之间）。磁角度传感器可使用巨磁阻（GMR）技术、各向异性磁阻（AMR）技术、隧道磁阻（TMR）技术等等。
技术实现思路
根据一些可能的实现方式，一种系统可包括：固定到可旋转物体的磁体，其中可旋转物体可被定位成绕轴同心地旋转；以及磁角度传感器，被配置成基于由磁体产生并由磁角度传感器感测的旋转磁场确定可旋转物体的旋转角度，其中旋转磁场可具有径向分量和切线分量，其中磁角度传感器可被定位在具有离轴非零径向距离的传感器位置处，并且其中，在传感器位置处，径向分量的幅度可基本上匹配切线分量的幅度，或者在传感器位置处，径向分量和切线分量可共享基本上相同的梯度大小。根据一些可能的实现方式，一种磁角度传感器可包括一个或多个传感器组件，一个或多个传感器组件被配置成：基于由磁体产生的旋转磁场，在磁体与可旋转物体一起基本上同心旋转期间确定磁体的旋转角度，其中可旋转物体可被定位成基本上绕轴同心地旋转，其中旋转磁场可具有径向分量和切线分量，并且其中磁角度传感器可被定位在具有离轴非零径向距离的传感器位置处，其中在传感器位置处径向分量的幅度可基本上匹配切线分量的幅度。根据一些可能的实现方式，一种磁角度传感器可包括一个或多个传感器组件，一个或多个传感器组件被配置成：基于由磁体产生的旋转磁场，在连接到可旋转物体的磁体的基本上同心旋转期间确定磁体的旋转角度，其中可旋转物体可被定位成基本上绕轴同心地旋转，其中旋转磁场可具有径向分量和切线分量，并且其中磁角度传感器可被定位在具有离轴非零径向距离的传感器位置处，其中在传感器位置处径向分量和切线分量可共享基本上相同的梯度大小。附图说明图1是本文所述的示例性实现方式的概要的图；图2A和2B是可在其中实现本文所述的装置的示例性环境的图；图3是包括在图2A和2B的示例性环境中的角度传感器的示例性组件的图；图4A和4B包括图形表示，该图形表示示出如何在离轴位置上相对于产生磁场的磁体放置角度传感器的示例可给由角度传感器经历的磁场引入非线性；图5A-5D是涉及如本文所述的角度传感器的离轴定位的示例性实现方式的图。具体实施方式示例性实现方式的下面的详细描述参考附图。在不同图中的相同附图标记可标识相同或相似的元件。角度传感器可被配置成感测旋转磁场中的一个或多个分量。旋转磁场可由绕轴（例如穿过可旋转物体的中心的轴）旋转的磁体生成。便利地，磁体可与可旋转物体同心地旋转。假设对于本公开的剩余部分：磁体跟随可旋转物体的旋转运动（即磁体绕轴、对应于可旋转物体旋转）。这可通过提供在磁体和可旋转物体之间的连接（例如机械连接）来实现。基于旋转磁场，更精确地基于旋转磁场的一个或多个分量，可确定可旋转物体的旋转角度（例如相对于参考角度）。假设磁体和可旋转物体之间的防滑，磁体的角度对应于可旋转物体的旋转角度。角度传感器可被配置成感测磁场的径向分量（例如在对应于磁体的半径的方向上的磁场的分量）和磁场的切线分量（例如在对应于磁体的切线并且基本上垂直于磁场的径向分量的方向上的磁场的分量）。这里，基于旋转磁场的径向分量和旋转磁场的切线分量，角度传感器可确定磁体的旋转角度，并且因此确定可旋转物体的旋转角度。在一些情况下，可沿着磁体和可旋转物体的旋转轴（在本文中被称为“轴上”）定位角度传感器。换句话说，可在旋转轴上离磁体的中心轴向距离的位置处放置角度传感器。对于本公开的剩余部分，应当假设：旋转轴延伸得超过可旋转物体的长度。因此，沿着旋转轴延伸地超过可旋转物体的实际长度的传感器位置也应当被称为“轴上”位置。当被放置在轴上位置时，角度传感器可能能够精确地确定磁体的旋转角度和/或可能对一个或多个定位公差是健壮的，该公差诸如装配公差、定位的动态变化（例如由于振动）等等。然而，在一些场景中，在轴上位置放置角度传感器可能是不可能的（例如由于间隔限制，由于在相对于角度传感器的诸如垂直方向、水平方向等等之类的另一个方向上的可旋转物体的运动）。因此，在这样的情况下，可在离旋转轴径向距离处的位置处（本文中被称为“离轴”）放置角度传感器。普通技术人员将理解：径向距离将典型地大于可旋转物体的半径。角度传感器的这样的离轴定位可给磁场引入如由角度传感器感测的非线性，这可能使角度传感器列尾（EOL）校准成为必要，和/或可降低角度传感器对静态定位公差、动态定位公差等等的健壮性，使得在确定旋转角度时可增加角度误差的可能性（例如相比于在轴上位置处放置角度传感器）。本文所述的实现方式可涉及相对于磁体、在第一离轴位置处放置角度传感器，使得由磁体产生的旋转磁场的径向分量的幅度基本上匹配旋转磁场的切线分量的幅度。在一些实现方式中，在第一离轴位置处放置角度传感器可消除对角度传感器的EOL校准的必要。本文所述的实现方式可进一步涉及在第二离轴位置处放置角度传感器，使得旋转磁场的径向分量的梯度大小与旋转磁场的切线分量的梯度大小基本上相同。在一些实现方式中，在第二离轴位置处放置角度传感器可增加角度传感器对静态定位公差、动态定位公差等等的健壮性。图1是本文所述的示例性实现方式100的概要的图。为了示例性实现方式100的目的，假设：磁体连接到可旋转物体（​​图1中的横截面示图中所示），并且可旋转物体在可旋转物体的中心处环绕轴同心地旋转。典型地，磁体被固定地安装在可旋转物体上，以便跟随可旋转物体的旋转运动。这就是说：磁体的旋转表示或对应于可旋转物体绕轴的旋转运动。特别地，当磁体被描绘为圆形或环形时，在一些实现方式中，磁体可能是另一种形式，包括椭圆形而且非旋转对称。由于可旋转磁体的绕轴旋转，磁体将产生旋转磁场，因为磁体包括将相对于角度传感器的给定位置（例如在轴上或离轴位置上）移动的一个以上的北极（N）和南极（S）。此外，假设：角度传感器能够感测磁场的径向分量和切线分量，以便确定磁体相对于参考方向的旋转角度，并且因此确定可旋转物体的旋转角度。最后，假设：可不在轴上位置上放置角度传感器（例如由于间隔限制，由于磁体在一方向上的运动等等）。如图1的左部分中所示，角度传感器可被放置在第一位置（例如位置1）处，第一位置在离可旋转物体和磁体旋转所绕的轴第一径向距离（例如距离1）处。如图1的右部分中所指出的，在离旋转轴第一径向距离处放置角度传感器可导致磁场的径向分量的幅度基本上匹配（即大约等于）磁场的切线分量的幅度。如进一步指出，在离旋转轴第一径向距离处放置角度传感器可消除对角度传感器的EOL校准的必要。如图1的左部分中进一步所示，角度传感器可能可替代地被放置在第二位置（例如位置2）处，第二位置在离磁体的旋转轴第二径向距离（例如距离2）处。如在图1的右部分中进一步指出的，将角度传感器放置在离旋转轴第二径向距离处可导致磁场的径向分量的梯度大小与磁场的切线分量的梯度大小基本上相同（即大约等于）。如所指出的，将角度传感器放置在第二径向距离处可增加角度传感器对与角度传感器相关联的一个或多个定位公差的健壮性，该公差诸如静态定位公差（例如装配公差）、动态公差等等。以此方式，角度传感器可被放置在离轴位置处，使得可改善角度传感器的操作（例如通过不需要EOL校准，通过对一个或多个定位公差健壮等）。图2A和2B是可在其中实现本文所述的装置的示例性环境200的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：固定到可旋转物体的磁体，可旋转物体被定位成绕轴同心地旋转；以及磁角度传感器，被配置成基于由磁体产生并由磁角度传感器感测的旋转磁场确定可旋转物体的旋转角度，旋转磁场具有径向分量和切线分量，磁角度传感器被定位在具有离轴非零径向距离的传感器位置处，其中，在传感器位置处，径向分量的幅度基本上匹配切线分量的幅度，或者在传感器位置处，径向分量和切线分量共享基本上相同的梯度大小。

【技术特征摘要】
2015.08.12 US 14/8245101.一种系统，包括：固定到可旋转物体的磁体，可旋转物体被定位成绕轴同心地旋转；以及磁角度传感器，被配置成基于由磁体产生并由磁角度传感器感测的旋转磁场确定可旋转物体的旋转角度，旋转磁场具有径向分量和切线分量，磁角度传感器被定位在具有离轴非零径向距离的传感器位置处，其中，在传感器位置处，径向分量的幅度基本上匹配切线分量的幅度，或者在传感器位置处，径向分量和切线分量共享基本上相同的梯度大小。2.根据权利要求1所述的系统，其中离轴非零径向距离大约等于针对传感器位置的磁体半径，在该传感器位置处径向分量的幅度基本上匹配切线分量的幅度，当磁体是环形磁体时，磁体半径是外半径，或者当磁体是盘磁体时，磁体半径是盘半径。3.根据权利要求1所述的系统，其中离轴非零径向距离大约等于针对传感器位置的磁体半径的两倍，在该传感器位置处径向分量和切线分量共享基本上相同的梯度大小，当磁体是环形磁体时，磁体半径是外半径，或者当磁体是盘磁体时，磁体半径是盘半径。4.根据权利要求1所述的系统，其中提供径向分量和切线分量以确定可旋转物体的旋转角度。5.根据权利要求4所述的系统，其中确定的旋转角度的角度误差大约小于一度。6.根据权利要求1所述的系统，其中磁角度传感器被定位在离磁体的表面非零轴向距离处。7.根据权利要求1所述的系统，其中磁角度传感器被配置成：基于霍尔效应、隧道磁阻（TMR）效应、巨磁阻（GMR）效应或各向异性磁阻（AMR）效应，感测径向分量或切线分量。8.根据权利要求1所述的系统，其中磁体包括环形磁体或盘磁体。9.一种磁角度传感器，包括：一个或多个传感器组件，被配置成：基于由磁体产生的旋转磁场，在磁体与可旋转物体一起基本上同心旋转期间确定磁体的旋转角度，可旋转物体被定位成基本上绕轴同心地旋转，旋转磁场具有径向分量和切线分量，以及磁角度传感器被定位在具有离轴非零径向距离的传感器位置处，在传感器位置处径向分量的幅度基本上匹配...

【专利技术属性】
技术研发人员：L巴尔马约伊里瓦斯，
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