用于角度检测的镰刀形磁体装置制造方法及图纸

示例包括镰刀形磁体装置，用于确定可旋转物体的旋转角度并且被配置为与可旋转物体围绕旋转轴线共同旋转，包括：内圆周表面，具有基于镰刀形磁体装置的方位角坐标的内半径；外圆周表面，具有基于镰刀形磁体装置的方位角坐标的外半径，其中至少内半径或外半径基于方位角坐标而变化；以及在镰刀形磁体装置的第一端与镰刀形磁体装置的第二端之间的轴向厚度，其中内圆周表面和外圆周表面形成第一镰刀形部分和第二镰刀形部分，其中第一镰刀形部分与第二镰刀形部分在直径方向上相对，以及其中第一镰刀形部分在第一方向上被磁化并且第二镰刀形部分在第二方向上被磁化，第二方向在第一方向的阈值角度内并且不同于第一方向。

【技术实现步骤摘要】
用于角度检测的镰刀形磁体装置
本公开涉及用于角度检测的镰刀形磁体装置。
技术介绍
磁性传感器可以能够感测施加至磁性传感器的磁场的分量，诸如磁场幅度、磁场强度、磁场方向(例如基于磁场的方向分量)等。磁体的磁场可以取决于磁体的磁化强度、磁体的形状、磁体的环境以及其他因素。磁性传感器可以用于检测例如磁体的移动、位置、旋转角度等，磁体在各种应用(诸如机械应用、工业应用或消费者应用)中可以连接至物体。
技术实现思路
根据一些实施方式，一种镰刀形磁体装置，用于确定可旋转物体的旋转角度并且被配置为与可旋转物体围绕旋转轴线共同旋转，可以包括：内圆周表面，具有基于镰刀形磁体装置的方位角坐标的内半径；外圆周表面，具有基于镰刀形磁体装置的方位角坐标的外半径，其中至少内半径或外半径基于方位角坐标而变化；以及在镰刀形磁体装置的第一端与镰刀形磁体装置的第二端之间的轴向厚度，其中内圆周表面和外圆周表面形成第一镰刀形部分和第二镰刀形部分，其中第一镰刀形部分与第二镰刀形部分在直径方向上相对，以及其中第一镰刀形部分在第一方向上被磁化并且第二镰刀形部分在第二方向上被磁化，第二方向在第一方向的阈值角度内并且不同于第一方向。根据一些实施方式，一种旋转角度检测系统可以包括用于确定可旋转物体的旋转角度的镰刀形磁体装置，该镰刀形磁体装置被配置为与可旋转物体围绕旋转轴线共同旋转，其中镰刀形磁体装置可以包括：在第一方向上被磁化的第一镰刀形部分以及在第二方向上被磁化的第二镰刀形部分，第二方向从第一方向偏离120°和180°之间，其中第一镰刀形部分和第二镰刀形部分由镰刀形磁体装置的内圆周表面和外圆周表面形成；以及磁性传感器，用于基于由镰刀形磁体装置的第一镰刀形部分和第二镰刀形部分形成的磁场而测量可旋转物体的旋转角度；其中磁性传感器被定位在读取圆环内，其中读取圆环具有与在磁性传感器的位置与旋转轴线之间的距离相对应的读取半径，以及其中内圆周表面的比读取半径小的内半径是基于镰刀形磁体装置的方位角坐标的，以及其中外圆周表面的比读取半径大的外半径基于镰刀形磁体装置的方位角坐标和读取半径而变化。根据一些实施方式，一种用于确定可旋转物体的旋转角度的磁体装置可以包括第一磁体，第一磁体被配置为与可旋转轴围绕旋转轴线共同旋转，其中第一磁体可以包括：第一内圆周表面，具有基于磁体装置的方位角坐标而变化的第一内半径；第一外圆周表面，具有基于磁体装置的方位角坐标而变化的第一外半径；以及在磁体装置的第一端与磁体装置的第二端之间的第一轴向厚度，其中第一内圆周表面和第一外圆周表面形成第一镰刀形部分和第二镰刀形部分，其中第一镰刀形部分与第二镰刀形部分在直径方向上相对，其中第一镰刀形部分在第一方向上被磁化，并且第二镰刀形部分在第二方向上被磁化，第二方向在第一方向的阈值角度内并且不同于第一方向，以及其中第一轴向厚度的厚度是基于磁体装置的方位角坐标的并且与磁体装置在方位角坐标处的径向宽度成正比，其中在方位角坐标处的径向宽度对应于在方位角坐标处的内圆周的半径与在方位角坐标处的外圆周表面的半径之间的差值。附图说明图1A和图1B是在本文中所描述的示例性实施方式的概要图；图2A和图2B是可以在其中实施在本文中所描述的磁体装置、系统和/或方法的示例性环境的图；以及图3至图6是与在本文中所描述的磁体装置的示例性实施方式相关联的图。具体实施方式参照附图进行对示例性实施方式的以下详细描述。不同附图中的相同附图标记可以标识相同或相似的元件。在一些情形中，旋转角度检测系统可以使用具有圆柱环形磁体(例如具有均匀厚度以及圆柱内半径和外半径的环形磁体)的磁体装置来确定可旋转轴的旋转角度。在该情形中，旋转角度检测系统可以使用放置在感测平面中的多个磁性传感器(例如以形成与可旋转轴同心的读取圆环)来测量由磁体装置所产生的磁场。备选地，类似旋转角度检测系统可以使用锥形磁体来确定可旋转轴的旋转角度。锥形磁体在磁体装置的面对传感器的端部中形成楔形，而同时维持了与面对传感器的端部相对的平面端部，因为锥形磁体朝向磁体装置的外边缘较厚且在磁体装置的朝向平面端部的内边缘处较薄(或无限薄)。然而，圆柱环形磁体和锥形磁体(其可以经由支撑结构被保持在合适位置，支撑结构连接至可旋转轴或形成为其一部分)可以产生如下磁场，当由磁性传感器测量时，在可旋转轴旋转时，该磁场在不纯的正弦波中产生测量值。由于正弦波的不纯，磁性传感器的测量值可能无法允许精确的旋转角度检测(例如在1°内)，因为正弦波中的不纯提供了相对较高的误差容限(例如精确度在5°内、在10°内，或甚至更多)。在本文中所描述的一些实施方式通过提供引起能够在相对较纯的正弦波中测量磁场的磁体装置，而允许更精确的旋转角度检测(例如在1°内)。相对较纯的正弦波使得旋转角度检测(例如经由磁性传感器或磁性传感器的控制器)在1°内。在本文中的描述可以涉及右手笛卡尔坐标系(x,y,z)，其中z轴线等同于可旋转轴的旋转轴线，其中可旋转轴的角度位置将由磁性传感器基于磁体的感测磁场来确定，磁体连接至可旋转轴或形成为其一部分。在一些描述中，对于径向以及方位角位置或坐标，半径(R)可以由下式确定：R2＝x2+y2(1)以及tan(Ψ)＝y/x，以使得圆柱坐标系(R,Ψ,z)包括等同于可旋转轴的旋转轴线的z轴线。对照方位角坐标(或角度)Ψ，可旋转轴的角度位置被称为旋转角度(Φ)。图1A和图1B是在本文中所描述的示例性实施方式100的概要图。示例性的实施方式100包括用于旋转角度检测系统中的镰刀形磁体装置，该旋转角度检测系统利用了多个磁性传感器。如图1A中所示，示例性实施方式100包括围绕可旋转轴放置的多个磁性传感器。如所示，镰刀形磁体装置可以粘附(例如胶合、焊接、夹持和/或类似方式)到可旋转轴的倾斜盘或形成为可旋转轴的倾斜盘的一部分，以使得磁体装置与可旋转轴围绕可旋转轴的旋转轴线共同旋转。在一些实施方式中，倾斜盘可以连接至(例如夹持、栓接、胶合、挤压配合、和/或类似方式)可旋转轴或形成为可旋转轴的一部分。如图1A中所示，在磁性传感器和镰刀形磁体装置之间存在气隙(例如近似0.5-3毫米(mm)的轴向距离)。在图1A中，示例性实施方式100包括磁体装置，磁体装置引起磁性传感器在包括相对较低(如果有的话)异常量的正弦波中感测磁场分量(例如轴向磁场分量Bz)的测量值，以使得能够由旋转角度检测系统进行精确的旋转角度测量(例如在1°内)。示例性实施方式100的磁体装置包括镰刀形磁体装置，其被配置为与可旋转轴共同旋转。如图1A中所示，镰刀形磁体是相对环形的，具有0°至360°的范围，具有从相对较厚径向宽度至相对较薄径向宽度变化的径向宽度。例如，使用图1A的环形磁体的0°作为参考点，环形磁体是镰刀形，其中在0°和180°处的径向宽度大于在90°和270°处的径向宽度。如所示，镰刀形磁体在0°和180°处的径向厚度基本上相同，且镰刀形环形磁体装置在90°和270°处的径向厚度基本上相同。然而，在一些实施方式中，在0°和180°处和/或在90°和270°处的径向厚度分别可以不同，但是在阈值厚度(例如与制造容差、设计容差和/或类似参数相对应)内。此外，如图1A中所示，镰刀形磁体装置在90°和270°处的径向宽度无限薄。然而，在一些实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定可旋转物体的旋转角度的镰刀形磁体装置，所述镰刀形磁体装置被配置为与所述可旋转物体围绕旋转轴线共同旋转，所述镰刀形磁体装置包括：内圆周表面，具有基于所述镰刀形磁体装置的方位角坐标的内半径；外圆周表面，具有基于所述镰刀形磁体装置的所述方位角坐标的外半径，其中至少所述内半径或所述外半径基于所述方位角坐标而变化；以及轴向厚度，在所述镰刀形磁体装置的第一端与所述镰刀形磁体装置的第二端之间，其中所述内圆周表面和所述外圆周表面形成第一镰刀形部分和第二镰刀形部分，其中所述第一镰刀形部分与所述第二镰刀形部分在直径方向上相对，以及其中所述第一镰刀形部分在第一方向上被磁化，并且所述第二镰刀形部分在第二方向上被磁化，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。

【技术特征摘要】
2017.12.15 US 15/844,0731.一种用于确定可旋转物体的旋转角度的镰刀形磁体装置，所述镰刀形磁体装置被配置为与所述可旋转物体围绕旋转轴线共同旋转，所述镰刀形磁体装置包括：内圆周表面，具有基于所述镰刀形磁体装置的方位角坐标的内半径；外圆周表面，具有基于所述镰刀形磁体装置的所述方位角坐标的外半径，其中至少所述内半径或所述外半径基于所述方位角坐标而变化；以及轴向厚度，在所述镰刀形磁体装置的第一端与所述镰刀形磁体装置的第二端之间，其中所述内圆周表面和所述外圆周表面形成第一镰刀形部分和第二镰刀形部分，其中所述第一镰刀形部分与所述第二镰刀形部分在直径方向上相对，以及其中所述第一镰刀形部分在第一方向上被磁化，并且所述第二镰刀形部分在第二方向上被磁化，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。2.根据权利要求1所述的镰刀形磁体装置，其中所述外半径大于与所述镰刀形磁体装置相关联的磁性传感器的读取圆环的半径，并且所述内半径小于所述读取圆环的半径。3.根据权利要求1所述的镰刀形磁体装置，其中所述第一镰刀形部分和所述第二镰刀形部分在直径方向上对称。4.根据权利要求1所述的镰刀形磁体装置，其中所述第一镰刀形部分包括第一镰刀形磁体，并且所述第二镰刀形部分包括第二镰刀形磁体。5.根据权利要求1所述的镰刀形磁体装置，其中所述第一镰刀形部分和所述第二镰刀形部分在其中所述第一镰刀形部分的径向宽度和所述第二镰刀形部分的径向宽度最小的位置处相交。6.根据权利要求1所述的镰刀形磁体装置，其中所述第一镰刀形部分的所述轴向厚度是基于所述镰刀形磁体装置的径向宽度的厚度的，其中所述径向宽度是基于所述方位角坐标的，并且包括在所述镰刀形磁体装置的所述方位角坐标处所述内半径和所述外半径之间的差值。7.根据权利要求1所述的镰刀形磁体装置，其中，所述内圆周表面包括椭圆柱形内圆周表面，并且所述外圆周表面包括椭圆柱形外圆周表面。8.根据权利要求7所述的镰刀形磁体装置，其中，所述椭圆柱形内圆周表面的主轴线垂直于所述椭圆柱形外圆周表面的次轴线。9.一种旋转角度检测系统，包括：镰刀形磁体装置，用于确定可旋转物体的旋转角度，所述镰刀形磁体装置被配置为与所述可旋转物体围绕旋转轴线共同旋转，其中所述镰刀形磁体装置包括：第一镰刀形部分，在第一方向上被磁化，以及第二镰刀形部分，在第二方向上被磁化，所述第二方向从所述第一方向偏离120°和180°之间，其中所述第一镰刀形部分和所述第二镰刀形部分由所述镰刀形磁体装置的内圆周表面和外圆周表面形成；以及磁性传感器，用于基于由所述镰刀形磁体装置的所述第一镰刀形部分和所述第二镰刀形部分形成的磁场而测量所述可旋转物体的所述旋转角度；其中所述磁性传感器被定位在读取圆环内，其中所述读取圆环具有与在所述磁性传感器的位置和所述旋转轴线之间的距离相对应的读取半径，以及其中所述内圆周表面的比所述读取半径小的内半径是基于所述镰刀形磁体装置的方位角坐标的，以及其中所述外圆周表面的比所述读取半径大的外半径基于所述镰刀形磁体装置的所述方位角坐标和所述读取半径而变化。10.根据权利要求9所述的旋转角度检测系统，其中所述镰刀形磁体装置连接至倾斜盘，或者被形成为倾斜盘的一部分，其中所述倾斜盘连接至所述可旋转物体，或者被形成为所述可旋转物体的一部分，以使所述镰刀形磁体装置与所述可旋转轴围绕所述旋转轴线共同旋转。11.根据权利要求9所述的旋转角度检测系统，其中所述磁性传感器是多个磁性传感器之一，其中所述多个磁性传感器被定位在所述读取圆环上。12.根据权利要求9所述的旋转角度检测系统，其中所述第一镰刀形部分和所述第二镰刀形部分在直径方向上对称。13.根据权利要求9所述的旋...

【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