CN108507457A - 磁传感器装置和磁感测方法 - Google Patents
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Abstract
本文公开了磁传感器装置和磁感测方法。本公开涉及一种磁传感器装置，包括：第一可旋转体，具有与其附接的第一磁四极子；第一磁传感器，被配置成响应于第一磁四极子的旋转角度位置而生成指示第一可旋转体的第一旋转角度的第一传感器信号；第二可旋转体，具有与其附接的第二磁四极子；以及第二磁传感器，被配置成响应于第二磁四极子的旋转角度位置而生成指示第二可旋转体的第二旋转角度的第二传感器信号。
Description
技术领域
本公开一般地涉及用于感测可旋转体的角度的方法和设备，并且更特别地涉及用于感测大于360°的角度的方法和设备。
背景技术
诸如霍尔传感器或磁阻传感器的磁传感器被用于许多现代角度位置感测系统中以检测诸如轴、极轮子或齿轮轮子的旋转物体的角度位置。这种角度位置传感器在诸如汽车、工业等许多领域中具有应用。例如，在汽车中，角度位置传感器被用于无刷直流(BLDC)马达以在操作期间或在转向角度测量中检测转子位置以提供与驾驶员想要用于自动转向应用(例如，电力转向、电子稳定性控制、主动转向系统、停车辅助系统等)的方向有关的信息。
如果使用两个或更多个磁传感器来检测由两个或更多个单独的磁体生成的磁场，则特别是当磁体和/或传感器位于紧密接近时，可能发生磁串扰或不同磁体之间的干扰。这可能导致不利的情形，其中与第一磁体相关联的第一磁传感器不仅测量由所述第一磁体引起的磁场，而且还测量由(附近的)第二磁体引起的磁场分量。同样地，与第二磁体相关联的第二磁传感器不仅测量由第二磁体引起的磁场，而且还测量由(附近的)第一磁体引起的磁场分量。这种串扰可能会导致角度测量受损。
因此，需要改进的角度测量概念。
发明内容
根据本公开的一个方面，提供了一种磁传感器装置。磁传感器装置包括具有第一磁四极子的第一可旋转体。第一磁传感器被配置成响应于第一磁四极子的旋转角度位置而生成指示第一可旋转体的第一旋转角度的第一传感器信号。磁传感器装置包括具有第二磁四极子的第二可旋转体。第二磁传感器被配置成响应于第二磁四极子的旋转角度位置而生成指示第二可旋转体的第二旋转角度的第二传感器信号。
磁四极子或四极磁体的使用允许减少相应的磁场之间的串扰。因此，第一磁传感器可以经历来自第二磁四极子的较少的磁干扰，并且同样地，第二磁传感器可以经历来自第一磁四极子的较少的磁干扰。因此可以增加角度测量的质量。
在一些示例性实施方式中，第一可旋转体的第一旋转轴线可以平行于第二可旋转体的第二旋转轴线。这可以包括具有共线旋转轴线以及具有相互间隔的旋转轴线的配置。
在一些示例性实施方式中，第一磁传感器可以沿着第一可旋转体的第一旋转轴线相对于第一磁四极子而被定位。同样地，第二磁传感器可以沿着第二可旋转体的第二旋转轴线相对于第二磁四极子而被定位。
在一些示例性实施方式中，第一磁传感器的感测表面可以面向第一磁四极子。同样地，第二磁传感器的感测表面可以面向第二磁四极子。由此，感测表面例如可以是霍尔板的表面或者磁电阻器的感测层的表面。
在一些示例性实施方式中，第一磁四极子与第二磁四极子之间的距离可以小于30mm、小于20mm、或者甚至小于10mm。距离例如可以相对于相应的重心而被测量。因此，第一磁四极子和第二磁四极子可以被定位为彼此靠近。
在一些示例性实施方式中，相应的磁四极子可以包括第一磁偶极部分和相邻且相反取向的第二磁偶极部分，其中第一偶极部分和第二偶极部分的相应的磁北极和磁南极在平行于相应可旋转体的旋转轴线的方向上分离。因此，相应的磁四极子内的磁化矢量的取向可以基本平行于或反平行于相应的可旋转体的旋转轴线。这也可以被称为轴向磁四极子。
在一些示例性实施方式中，相应的磁四极子可以与第三磁偶极部分组合，其中第三偶极部分的磁极在垂直于相应的可旋转体的旋转轴线的方向上分离。这样的实施方式导致在一个磁体内的磁四极子和磁偶极的组合。
在一些示例性实施方式中，第一磁四极子和第二磁四极子可以被配置成生成实质上相等强度的相应的磁场，导致平衡的设置。
在一些示例性实施方式中，第一磁四极子可以被布置在第一软磁屏蔽套管或杯中，并且第二磁四极子可以被布置在第二软磁屏蔽套管或杯中。屏蔽可以是含铁屏蔽。因此“含铁”指示铁的存在。因此，在一些示例中，屏蔽套管或杯可以由钢或其他包括铁的合金制成。
在一些示例性实施方式中，相应的软磁屏蔽套管或杯的底部可以附接到相应的可旋转体的相应的端面，并且相应的软磁屏蔽套管或杯的顶部开口可以面向相应的磁传感器。
在一些示例性实施方式中，第一可旋转体和第二可旋转体可以分别是旋转对称体。附加地或备选地，第一磁四极子和第二磁四极子可以是旋转对称的。
在一些示例性实施方式中，第一可旋转体可以例如经由一个或多个齿轮轮子可旋转地耦合到第二可旋转体。
在一些示例性实施方式中，第一可旋转体可以是轴(例如，凸轮轴、曲轴或转向轮子的轴)，并且第二可旋转体也可以是轴或齿轮轮子。
在一些示例性实施方式中，磁传感器装置可以进一步可选地包括处理电路，该处理电路被配置成基于第一传感器信号和第二传感器信号来计算第一可旋转体和第二可旋转体中的一个或第三可旋转体的大于360°的总旋转角度，该第三可旋转体与第一可旋转体和第二的可旋转体中的至少一个啮合。在这里，可以使用游标原理或Nonius原理。
根据本公开的另一方面，提供了一种磁传感器装置，该磁传感器装置包括可旋转安装的轴，该可旋转安装的轴包括第一面和附接到第一面的第一磁四极子。第一磁传感器被配置成响应于第一磁四极子的磁场而生成指示轴的第一旋转角度的第一传感器信号。该磁传感器装置包括可旋转安装的物体，该可旋转安装的物体可旋转地耦合到该轴并且包括第二面和附接到第二面的第二磁四极子。第一面与第二面之间的距离小于30mm。第二磁传感器被配置成响应于第二磁四极子的磁场而生成指示可旋转安装的物体的第二旋转角度的第二传感器信号。处理器被配置成使用游标原理或Nonius原理基于第一传感器信号和第二传感器信号来计算轴的大于360°的总旋转角度。
在一些示例性实施方式中，第一磁四极子可以包括相应的第一磁偶极部分和相邻且相反取向的相应的第二磁偶极部分。第一磁四极子的第一偶极部分和第二偶极部分的磁极可以在平行于轴的旋转轴线的方向上间隔开。同样地，第二磁四极子可以包括相应的第一磁偶极部分和相邻且相反取向的相应的第二磁偶极部分。第二磁四极子的第一偶极部分和第二偶极部分的磁极可以在平行于可旋转安装的物体的旋转轴线的方向上间隔开。
在一些示例性实施方式中，第一磁传感器的感测表面可以面向第一磁四极子的顶表面，并且第二磁传感器的感测表面可以面向第二磁四极子的顶表面。
根据本公开的又一方面，提供了一种磁感测方法。该方法包括：响应于附接到第一可旋转体的第一表面的第一磁四极子的感测磁场而生成指示第一可旋转体的第一旋转角度的第一传感器信号，以及响应于附接到第二可旋转体的第二表面的第二磁四极子的感测磁场而生成指示第二可旋转体的第二旋转角度的第二传感器信号。可以基于第一传感器信号和第二传感器信号来计算第一可旋转体和第二可旋转体中的一个的大于360°的总旋转角度。
附图说明
设备和/或方法的一些示例将在以下仅作为示例并且参考附图来描述，其中：
图1示出了根据本公开的一个示例的磁传感器装置的示意性视图；
图2示出了几个示例性磁四极子配置的截面视图；
图3示出了示例性磁四极子配置的透视图；
图4示出了根据本公开的另一示例的磁传感器装置的示意性视图；
图5示出了根据本公开的又一示例的磁传感器装置的示意性视图；以及
图6图示了根据一个示例的磁感测方法的流程图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述各种示例，其中图示了一些示例。在附图中，为了清楚起见，线、层和/或区域的厚度可能被夸大。
因此，尽管另外的示例能够有各种修改和备选形式，但是其中的一些特别示例在附图中示出并且随后将被详细描述。然而，该详细描述不将另外的示例限于所描述的特别形式。另外的示例可以涵盖落入本公开的范围内的所有修改、等同物和备选方案。在整个附图的描述中，相同的附图标记指代相同或类似的元件，当提供相同或类似的功能时，这可以以相同或与另一个相比修改的形式实施。
应理解的是，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，这些元件可以直接连接或耦合或者经由一个或多个中间元件。如果使用“或”来组合两个元件A和B，则这将被理解为公开所有可能的组合，即，仅A、仅B以及A和B。对于相同组合的备选措辞是“在A和B中的至少一个”。相同的情况应用于超过2个元件的组合。
本文为了描述特别示例的目的而使用的术语不旨在限制另外的示例。每当使用诸如“一”、“一个”和“该”的单个数形式并且仅使用单个元件既不明确地也不隐含地被定义为强制性的时候，另外的示例还可以使用多个元件来实施相同的功能。同样地，当功能随后被描述为使用多个元件来实施时，另外的示例可以使用单个元件或处理实体来实施相同的功能。将进一步理解的是，术语“包括”、“包括……的”、“包含”和/或“包含……的”在使用时指定存在所声明的特征、整体、步骤、操作、处理、动作、元件和/或组件，但并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、处理、动作、元件、组件和/或它们的任何组合。
除非另外定义，否则所有术语(包括技术术语和科学术语)在本文中均以它们示例所属领域的普通含义来使用。
图1示出了根据本公开的一个示例的磁传感器装置100的示意性视图。
磁传感器装置100包括第一可旋转体102-1，该第一可旋转体102-1包括第一表面104-1。第一磁四极子106-1被安装到第一表面104-1。磁传感器装置100包括第一磁传感器108-1，该第一磁传感器108-1与第一磁四极子106-1相关联并且被配置成响应于第一磁四极子106-1的旋转角度位置而生成指示第一可旋转体102-1的第一旋转角度α1的第一传感器信号。旋转角度或转动角度α1是角度的测量值，第一可旋转体102-1和/或第一磁四极子106-1围绕第一可旋转体102-1的相应的旋转轴线110-1旋转该角度。第一传感器信号可以唯一地指示第一旋转角度α1。
磁传感器装置100也包括具有第二表面104-2的至少一个第二可旋转体102-2。第二磁四极子106-2附接到第二表面104-2。磁传感器装置100包括至少一个第二磁传感器108-2，该第二磁传感器108-2与第二磁四极子106-2相关联并且被配置成响应于第二磁四极子106-2的旋转角度位置而生成指示第二可旋转体102-2的第二旋转角度α2的第二传感器信号。旋转角度或转动角度α2是角度的测量值，第二可旋转体102-2和/或第二磁四极子106-2围绕第二可旋转体102-2的相应的旋转轴线110-2旋转该角度。第二传感器信号可以唯一地指示第二旋转角度α2。
一般地，可旋转体102-1、102-2可以以相同方向、不同方向、同步地或不同步地旋转。第二可旋转体102-2的旋转可以独立于第一可旋转体102-1的旋转(反之亦然)，或者它们可以依赖于彼此旋转。在后一种情况下，可旋转体102-1、102-2之间的齿轮传动比可以是固定的或可变的。
由第一磁四极子106-1在第一磁传感器108-1的位置处引起的第一磁场可以实质上大于(例如，至少大两倍)由第二磁四极子106-2在第一磁传感器108-1的位置处引起的第二磁场。同样地，由第二磁四极子106-2在第二磁传感器108-2的位置处引起的第二磁场可以实质上大于(例如，至少大两倍)由第一磁四极子106-1在第二磁传感器108-2的位置处引起的第一磁场。
尽管图示示例中的第一表面104-1和第二表面104-2是垂直于相应旋转轴线110-1、110-2的平坦表面，但是从本公开中受益的技术人员将认识到，在其他示例性实施方式中，磁四极子106-1、106-2也可以安装到关于旋转轴线110-1、110-2以其他角度布置的弯曲表面或平坦表面。
本公开的示例对于其中四极磁体106-1、106-2和/或磁传感器108-1、108-2彼此紧密接近的装置是特别有用的，因为四极磁体106-1、106-2的磁场之间的串扰可能相当地小于常规偶极磁体的磁场之间的串扰。在一些示例中，第一磁四极子106-1和第二磁四极子106-2和/或传感器108-1、108-2之间的距离可以小于30mm、小于20mm或者甚至小于10mm。在图示的示例中，该距离可以与可旋转体的两个旋转轴线110-1、110-2之间的距离相对应。与传统解决方案相比，与四极磁体106-1相关联的传感器108-1可能经受来自四极磁体106-2的较少的磁干扰。同样地，与四极磁体106-2相关联的传感器108-2可能经受来自四极磁体106-1的较少的磁干扰。这归因于由四极磁体生成的磁场的形状，该磁场到达不到像偶极磁体的情况那样远。
图2a至图2c图示了相对于磁传感器108放置的示例性四极磁体106的一些截面视图。
图2a示出了固定到可旋转体的上表面104的四极磁体106的第一示例。四极磁体106被放置在磁传感器108下方并且包括第一磁偶极部分202-1(左)和相邻且相反取向的第二磁偶极部分202-2(右)。第一偶极部分202-1和第二偶极部分202-2可以一体地或分离地形成。在图示的示例中，第一偶极部分202-1和第二偶极部分202-2的相应的磁极N和S在平行于可旋转体的旋转轴线110的方向上分离或间隔开，导致四极磁体106内部的磁化矢量轴向取向。在(永久)四极磁体106中的磁化矢量基本平行或反平行于旋转轴线110。在图2a的示例中，四极磁体106的左上部分包括磁北极(N)，而左下部分包括磁南极(S)。相反地，四极磁体106的右上部分包括磁南极(N)，而右下部分包括磁北极(N)。因此，该示例配置的磁偶极矩基本为零。四极磁体106的顶部上相邻的N极和S极会导致不会到达如偶极磁体的情况那样远的空间的磁场。换而言之，四极场对与磁体的距离的斜率比偶极磁体的斜率更高阶。图3a中描绘了图2a所示的四极磁体106以及相应的固定件307的透视图。固定件307还包括附接部件308，类似外围孔或耳，以将磁体106固定到可旋转体。在图3a中，这些附接部件308与N-S极模式对称地被定位，使得它们位于与N极与S极之间的边界线310垂直的线309上。附接部件的对称布置保留了磁极的对称性，并且因此也保留了磁场的对称性，其产生对可旋转体的角度的更准确的确定，特别是在制造公差存在的情况下。
四极磁体的附接部件也可以是旋转对称的，例如，中心孔。然后磁体呈环形。这种环的磁化模式与图2、图3a、图3b中所示的磁体的磁化模式相同，不同之处在于可以在磁体中放置一个孔，并且该孔可以沿着旋转轴线延伸穿过磁体。
图2b示出了另一个示例，其与图2a不同之处在于四极磁体106被布置在软磁屏蔽杯204中，该软磁屏蔽杯204可以由钢或者另一合金制成，该合金包括铁或者具有大的相对磁导率μr>50的另一种软磁材料。例如，软磁屏蔽杯204可以具有μr>500或甚至μr>800的相对磁导率。软磁屏蔽杯204的底部可以附接到相应的可旋转体102的上表面104。软磁屏蔽杯204的顶部开口可以面向磁传感器108。以这种方式，软磁屏蔽杯204可以实质上将四极磁体106从它的周围向左、右和底部磁隔离。因此，接近四极磁体106的上方只存在一个显著的磁场。因此，如果四极磁体106-1、106-2二者被设置在相应的软磁屏蔽杯中，则甚至可以进一步抑制相互的磁串扰。受益于本公开的技术人员将理解，软磁屏蔽杯204也可以被软磁屏蔽环或套管代替，特别是当可旋转体102的上表面104也是软磁时。此外，如图1中所示，软磁屏蔽杯可以是软磁轴的集成部分，其中磁体位于钻入轴的端面的螺柱孔中。由此，磁体的顶表面可以与屏蔽杯的顶部齐平，或者屏蔽杯的环部分可以在轴向方向上比磁体的轴向厚度稍长一点，使得磁体被屏蔽杯保护免受与其他部分碰撞。
图2c示出了另一个示例，其与图2b的不同之处在于四极磁体106与另一磁偶极部分组合。另一偶极部分的磁极(S、N)在垂直于相应的可旋转体的旋转轴线110的方向上分离。即，在图2c的示例中存在一个附加的水平或径向取向的磁偶极。该示例配置的磁偶极矩不等于零。因此，本公开的示例也可以包括轴向四极与水平(或径向)偶极磁体之间的混合。受益于本公开的技术人员将会理解，图2c中的软磁屏蔽杯204是可选的。然而，它可以积极地消除或至少减少源于磁偶极部分的磁场分量，使得外部磁场由磁四极子部分支配。
图3b中描绘了图2b或图2c中所示的四极磁体106以及相应的含铁屏蔽杯204的透视图。在图3b中还指示了附件部件308的位置。与图3a中相似，它们与N-S极模式对称地被定位，但与图3a相反，它们位于线310上，该线310与N极与S极之间的边界线相同。附接部件的这种放置可以具有切断磁N-S极的优点，该N-S极比图3a更接近地间隔，并且因此它们不会如图3a中那样影响磁场。
在一些应用中，磁体不需要具有类似孔或耳的外围附接部件，例如因为它可以粘在轴上，但是，在外径上提供一些不对称的特征以标记磁场的方向仍然是必要的。类似于附接部件，这种对准标记也可能影响磁极尺寸和磁场。因此这些对准标记也可以放置在图3a和图3b中的附接部件所在的位置上。
一般地，如果第一磁四极子106-1和第二磁四极子106-2被配置成生成或者引起实质上相等强度的相应的磁场，则可以实现良好的相互或者对称的干扰抑制。否则，可能会导致稍微不对称的磁干扰抑制。
回到图1，第一可旋转体102-1和第二可旋转体102-2二者都被描绘为旋转对称的圆柱形轴。然而，受益于本公开的技术人员将意识到，可旋转体102可以是任意形状。它们甚至不必是旋转对称的，例如对于凸轮轴或曲轴就是如此情况。同样，第一可旋转体102-1可以是与第二可旋转体102-2相比不同的类型。例如，可旋转体中的一个可以是轴，而另一个可以是齿轮轮子。两个可旋转体都可以是齿轮轮子。无数不同的配置是可能的。
在图1的图示示例中，第一可旋转体102-1的第一旋转轴线110-1平行于第二可旋转体102-2的第二旋转轴线110-2。这也只是一个示例性配置。在其他示例性配置中，例如涉及平衡环、两个旋转轴线不需要平行。它们可以关于彼此以任意角度延伸，诸如45°或90°，仅举两个示例。然而，在可以使用本公开的原理的许多应用中，旋转轴线将平行延伸。
在图1的图示示例中，第一磁传感器108-1沿着第一可旋转体102-1的第一旋转轴线110-1相对于第一磁四极子106-1被定位。类似地，第二磁传感器108-2沿着第二可旋转体102-2的第二旋转轴线110-2相对于第二磁四极子106-2被定位。因此，相应的磁四极子106以及其相关联的磁传感器108二者都可以定位在相应的旋转轴线110上。例如，取决于旋转轴线110的取向，相应的磁传感器108可以被定位在其相关联的磁四极子106的上方、下方、左方或右方。
为了获得可能精确的测量结果，第一磁传感器108-1的感测表面109-1可以面向第一磁四极子106-1。类似地，第二磁传感器108-2的感测表面109-2可以面向第二磁四极子106-2。因此，术语“感测表面”涉及与由四极磁体106生成的外部磁场相互作用的表面。例如，在霍尔传感器的情况下，这可以是霍尔板，或者在诸如GMR(巨磁阻)或TMR(隧道磁阻)传感器等磁阻传感器的情况下，这可以是磁自由层。然而，受益于本公开的技术人员将意识到，在一些实施方式中，感测表面109也可以背离相关联的磁四极子106。
感测表面109-1和感测表面109-2可以彼此平行布置。例如，磁传感器108-1、108-2可以被集成在共同衬底上。由此，共同的衬底可以是共同的半导体管芯、共同的半导体封装或共同的组件板。
在一些示例性实施方式中，磁传感器108-1、108-2可以响应于相应的磁四极子106-1、106-2的磁场在相应的感测表面109-1和感测表面109-2上的投影角度。例如，如果磁传感器108-1、108-2被实施为磁阻传感器，则是这种情况。感测系统可以被实施为使得到感测表面上的磁场的投影的绝对值在可旋转物体102的旋转循环内实质上不改变。例如，到感测表面上的磁场的投影的最大值和最小值差异不超过最大值或最小值的30％。
在一些示例中，第一可旋转体102-1可以可旋转地耦合到第二可旋转体102-2。图4示意性地图示了一个示例，其中第一可旋转体102-1被实施为具有周向地延伸的第一齿轮(未示出)和安装到第一齿轮的顶表面的第一四极磁体106-1的轴。例如，第一齿轮可以被假设成同心地布置在轴102-1与磁体106-1之间。第二可旋转体102-1被实施为第二齿轮(未示出)，该第二齿轮与第一齿轮啮合，其中第二四极磁体106-2安装到第二齿轮。可选地，这里以盘的形式的附加软磁或铁质屏蔽402可以被放置在第二四极磁体106-2上方作为屏蔽。例如，可以假定第二齿轮同心地布置在盘402和磁体106-2之间。
例如，两个齿轮可以具有稍微不同的齿数，从而导致齿轮传动比为20/21。例如，如果具有磁体106-1的轴102-1旋转循环21次，则具有磁体106-2的第二齿轮102-2可以旋转循环20次。受益于本公开的技术人员将认识到，该齿轮传动比仅仅是一个示例，并且可以实施任意的其他齿轮传动比。在接近磁体106-1、106-2的前方存在磁角度传感器108-1、108-2，它们可以检测两个磁体的旋转角度α1和α2。使用两个磁体的角度的游标(Nonius)原理，可能唯一地识别角度轴位置因此，一些示例性实施方式还包括处理器404，该处理器404被配置成基于第一传感器信号和第二传感器信号或基于旋转角度α1和α2来计算第一可旋转体102-1或第二可旋转体102-2中的一个的大于360°的总旋转角度α1和α2之间的差可以指示处理器404可以由例如诸如数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)等专用或通用硬件组件来实施。
在图4的示例中，我们只有两个直径类似的齿轮(因为它们具有几乎相等的齿数，并且当然它们的齿尺寸也相同)。因此，如果齿轮小，两个磁体106-1、106-2(以齿轮为中心)的间隔小。因此，利用常规设置，其中每个磁体的磁化在垂直于其旋转轴的单一方向(直径偶极磁体)，我们将具有相当大的磁串扰，其中第一磁角度传感器上的磁场主要由第一磁体引起，而且还有一小部分来自第二磁体。反之亦然，第二传感器上的场不仅由第二磁体引起，而且小部分来自第一磁体。由于磁体被不同步驱动，串扰会导致每个传感器上的磁角度的误差，这意味着磁体的角度位置并不完全等于由相应的角度传感器108-1、108-2检测到的磁场的角度。这将会在轴102-1的多转角度的整体结果中产生误差。然而，如果106-1、106-2二者都被实施为磁四极子，则这种角度误差可以例如从±20°的常规范围被大幅减少到小于±0.2°。
在图5中描绘了本公开的原理可能有用的另一示例性设置。
在图5中，参考标记502指示可旋转体(例如轴)，该可旋转体的总旋转角度待测量。具有n个齿的齿轮轮子504附接到可旋转体502。可以具有m和m+1个齿的另外两个可旋转齿轮轮子102-1和102-2与齿轮轮子504啮合。这两个齿轮轮子的旋转角度α1和α2借助于放置在四极磁体106-1和106-2的上方或下方的两个角度传感器108-1、108-2而被测量。角度传感器可以连接到电子评估电路，在该电子评估电路中执行确定轮轴角度所需的计算。
假定角度传感器108-1、108-2是所谓的绝对传感器，它们可以提供在启动时用于检测轴502的角度位置的器件一已接通就存在的齿轮轮子102-1和齿轮轮子102-2的旋转角度α1和α2。只要齿轮轮子504的角度标记或齿的数目以及齿轮轮子102-1和齿轮轮子102-2的角度标记或齿的数目是已知的，可以立即能够明确地确定轴502的角度单个齿轮轮子的齿数可以根据待检测的角度有多大来选择。
受益于本公开的技术人员将认识到，传感器设置400和传感器设置500可以执行相应的方法。在图6中描绘了方法600的一个示意性流程图。
方法600包括响应于附接到第一可旋转体102-1的第一表面104-1的第一磁四极子106-1的感测磁场而生成602第一传感器信号，该第一传感器信号指示第一可旋转体的第一旋转角度α1，响应于附接到第二可旋转体102-2的第二表面104-2的第二磁四极子106-2的感测磁场而生成604第二传感器信号，该第二传感器信号指示第二可旋转体的第二旋转角度α2，以及基于第一传感器信号和第二传感器信号来计算606第一可旋转体和第二可旋转体中的一个的大于360°的总旋转角度
所建议使用的磁四极子或四极磁体允许减少相应磁场之间的串扰。因此，第一磁传感器可以经历来自第二磁四极子的较少的干扰，并且同样地第二磁传感器可以经历来自第一磁四极子的较少的干扰。
与一个或多个先前详述的示例和附图一起提及和描述的方面和特征也可以与一个或多个其他示例组合以便代替另一个示例的相似特征或者以便附加地将该特征引入另一个示例。
当计算机程序在计算机或处理器上执行时，示例进一步可以是或涉及具有用于执行上文方法中的一个或多个的程序代码的计算机程序。上文所描述各种方法的步骤、操作或处理可以由编程的计算机或处理器执行。示例还可以涵盖诸如数字数据存储介质的程序存储设备，该程序存储设备是机器、处理器或计算机可读的并且编码机器可执行的、处理器可执行的或计算机可执行的指令程序。指令执行或引起执行上文所描述方法的一些或全部行为。程序存储设备可以包括或者可以是例如数字存储器、诸如磁盘和磁带的磁存储介质、硬盘驱动器或光可读数字数据存储介质。另外的示例还可以涵盖被编程为执行上文所描述方法的行为的计算机、处理器或控制单元，或者被编程为执行上文所描述方法的行为的(现场)可编程逻辑阵列((F)PLA)或(现场)可编程门阵列((F)PGA)。
说明书和附图仅仅说明了本公开的原理。此外，本文所叙述的所有示例主要旨在明确地仅用于教学目的，以帮助读者理解本公开的原理和发明人为促进现有技术所贡献的概念。本文中叙述本公开的原理、方面和示例的所有陈述以及它们的具体示例旨在包含它们的等同物。
被表示为“用于......的部件”的执行特定功能的功能块可以指代被配置成执行特定功能的电路。因此，“用于......的部件”可以被实施为“被配置成或适于......的部件”，诸如被配置成或适于相应任务的器件或电路。
包括标记为“部件”、“用于提供传感器信号的部件”、“用于生成传输信号的部件”等的任何功能块的图中示出的各种元件的功能可以以专用硬件(诸如“信号提供者”、“信号处理单元”、“处理器”、“控制器”等)的形式实施，以及以能够与适当的软件相关联地执行软件的硬件的形式实施。当由处理器提供时，功能可以由单个专用处理器、由单个共享处理器或由多个单独的处理器来提供，其中的一些或全部可以被共享。然而，术语“处理器”或“控制器”到目前为止并不限于仅能够执行软件的硬件，而是可以包括数字信号处理器(DSP)硬件、网络处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、用于存储软件的只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)和非易失性存储器。传统的和/或定制的其他硬件也可以包括在内。
例如，框图可以说明实施本公开的原理的高级别电路图。类似地，流程图表、流程图、状态转换图、伪代码等可以表示各种处理、操作或步骤，这些可以例如实质上在计算机可读介质中表示，并且因此由计算机或处理器执行，无论是否明确示出这样的计算机或处理器。说明书或权利要求中公开的方法可以通过具有用于执行这些方法的相应动作中的每个动作的部件的设备来实施。
应理解的是，除非例如出于技术的原因明确或暗示地另外声明，否则说明书或权利要求中公开的多个动作、处理、操作、步骤或功能的公开可以不被解释为在特定的顺序内。因此，多个行为或功能的公开不会将这些限制为特定的顺序，除非这些行为或功能出于技术原因而不可互换。此外，在一些示例中，单个动作、功能、处理、操作或步骤可以包括或可以相应分成多个子动作、子功能、子处理、子操作或子步骤。除非明确排除，否则这些子行为可以被包括在内，并且可以是该单个行为的公开的一部分。
此外，以下权利要求由此被并入详细描述中，其中每个权利要求可以独立作为一个单独的示例。尽管每个权利要求可以独立作为一个单独的示例，应注意的是，虽然从属权利要求可以在权利要求中涉及与一个或多个其他权利要求的特定组合，但是其他示例也可以包括从属权利要求与每个其他从属或独立权利要求的主题的组合。除非声明不旨在特定的组合，否则本文明确提出这样的组合。此外，旨在将权利要求的特征也包括至任何其他独立权利要求，即使该权利要求不是直接依赖于该独立权利要求。
Claims (19)
1.一种磁传感器装置(100)，包括：
第一可旋转体(102-1)，包括第一磁四极子(106-1)；
第一磁传感器(108-1)，被配置成响应于所述第一磁四极子(106-1)的旋转角度位置而生成指示所述第一可旋转体(102-1)的第一旋转角度的第一传感器信号；
第二可旋转体(102-2)，包括第二磁四极子(106-2)；以及
第二磁传感器(108-2)，被配置成响应于所述第二磁四极子(106-2)的旋转角度位置而生成指示所述第二可旋转体(102-2)的第二旋转角度的第二传感器信号。
2.根据权利要求1所述的磁传感器装置(100)，其中所述第一可旋转体(102-2)的第一旋转轴线(110-1)平行于所述第二可旋转体(102-1)的第二旋转轴线(110-2)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器装置(100)，其中所述第一磁传感器(108-1)沿着所述第一可旋转体(102-1)的第一旋转轴线(110-1)相对于所述第一磁四极子(106-1)而被定位，并且其中所述第二磁传感器(108-2)沿着所述第二可旋转体(102-2)的第二旋转轴线(110-2)相对于所述第二磁四极子(106-2)而被定位。
4.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器装置(100)，其中所述第一磁传感器(108-1)的感测表面(109-1)面向所述第一磁四极子(106-1)，并且其中所述第二磁传感器(108-2)的感测表面(109-2)面向所述第二磁四极子(106-2)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器装置(100)，其中所述第一磁四极子(106-1)与所述第二磁四极子(106-2)之间的距离小于30mm。
6.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器装置(100)，其中相应的磁四极子(106-1；106-2)包括第一磁偶极部分(202-1)和相邻且相反取向的第二磁偶极部分(202-2)，其中所述第一偶极部分和所述第二偶极部分的相应磁极在与相应的可旋转体(102-1；102-2)的旋转轴线平行的方向上分离。
7.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器装置(100)，其中所述第一磁四极子(106-1)和所述第二磁四极子(106-2)被配置成生成相等强度的相应磁场。
8.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器装置(100)，其中所述第一磁四极子(106-1)被布置在第一软磁屏蔽件(204-1)中，并且其中所述第二磁四极子(106-2)被布置在第二软磁屏蔽件(204-2)中。
9.根据权利要求9所述的磁传感器装置(100)，其中相应的软磁屏蔽套管(204-1；204-2)的底部附接到相应的可旋转体(102-1；102-2)的相应表面(104-1；104-2)，并且其中相应的软磁屏蔽套管的顶部开口面向相应的磁传感器(108-1；108-2)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器装置(100)，其中所述第一可旋转体(102-1)和所述第二可旋转体(102-2)分别是旋转对称体。
11.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器装置(100)，其中所述第一可旋转体(102-1)可旋转地耦合到所述第二可旋转体(102-2)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器装置(100)，其中所述第一可旋转体(102-1)经由一个或多个齿轮轮子可旋转地耦合到所述第二可旋转体(102-2)。
13.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器装置(100)，其中所述第一可旋转体(102-1)与第一齿轮轮子相关联，所述第一齿轮轮子具有第一数目的齿并且与第二齿轮轮子啮合，所述第二齿轮轮子具有不同的第二数目的齿并且与所述第二可旋转体(102-2)相关联。
14.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器装置(100)，其中所述第一可旋转体(102-1)是轴，并且其中所述第二可旋转体(102-2)是轴或齿轮轮子。
15.根据前述权利要求中任一项所述的磁传感器装置(100)，还包括：
处理器(404)，被配置成：基于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号，来计算所述第一可旋转体(102-1)和所述第二可旋转体(102-2)中的一个可旋转体或者第三可旋转体(502)的大于360°的总旋转角度，所述第三可旋转体(502)与所述第一可旋转体(102-1)和/或所述第二可旋转体(102-2)啮合。
16.一种磁传感器装置(100)，包括：
可旋转安装的轴(102-1)，包括第一面(104-1)和附接到所述第一面的第一磁四极子(106-1)；
第一磁传感器(108-1)，被配置成响应于所述第一磁四极子(106-1)的磁场而生成指示所述轴(102-1)的第一旋转角度的第一传感器信号；
可旋转安装的物体(102-2)，可旋转地耦合到所述轴(102-1)并且包括第二面(104-2)和附接到所述第二面的第二磁四极子(106-2)，其中所述第一面与所述第二面之间的距离小于30mm；
第二磁传感器(108-2)，被配置成响应于所述第二磁四极子(106-2)的磁场而生成指示所述可旋转安装的物体(102-2)的第二旋转角度的第二传感器信号；以及
处理器(404)，被配置成基于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号来计算所述轴(102-1)的大于360°的总旋转角度。
17.根据权利要求16所述的磁传感器装置(100)，其中所述第一磁四极子(106-1)包括相应的第一磁偶极部分和相邻且相反取向的相应的第二磁偶极部分，其中所述第一磁四极子的第一偶极部分和第二偶极部分的磁极在与所述轴的旋转轴线平行的方向上分离，并且其中所述第二磁四极子(106-2)包括相应的第一磁偶极部分和相邻且相反取向的相应的第二磁偶极部分，其中所述第二磁四极子的第一偶极部分和第二偶极部分的磁极在与所述可旋转安装的物体的旋转轴线平行的方向上分离。
18.根据权利要求16或17中任一项所述的磁传感器装置(100)，其中所述第一磁传感器(108-1)的感测表面(109-1)面向所述第一磁四极子(106-1)的顶表面，并且其中所述第二磁传感器(108-2)的感测表面(109-2)面向所述第二磁四极子(106-2)的顶表面。
19.一种磁感测方法(600)，包括：
响应于附接到第一可旋转体(102-1)的第一磁四极子(106-1)的感测磁场，生成(602)指示所述第一可旋转体的第一旋转角度的第一传感器信号；以及
响应于附接到第二可旋转体(102-2)的第二磁四极子(106-2)的感测磁场，生成(604)指示所述第二可旋转体的第二旋转角度的第二传感器信号；以及
基于所述第一传感器信号和所述第二传感器信号，计算(606)所述第一可旋转体(102-1)和所述第二可旋转体(102-2)中的一个可旋转体或第三可旋转体(502)的大于360°的总旋转角度，所述第三可旋转体(502)与所述第一可旋转体(102-1)和/或所述第二可旋转体(102-2)啮合。
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