CN113138047A - 用于测量扭矩的传感器结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开了用于测量扭矩的传感器结构。一种用于测量施加到通过扭杆互连的第一轴和第二轴的扭矩的传感器结构，包括：多极环形磁体，该多极环形磁体机械地连接至第一轴；两对磁轭，该两对磁轭机械地连接至第二轴，每个磁轭通过指状件连接至一个或多个垫；第一对磁轭的指状件主要在径向方向上突出，第二对磁轭的指状件主要在轴向方向上突出；第一对磁通收集器和第二对磁通收集器，具有形成第一间隙和第二间隙的延伸件；第一间隙中的第一传感器、第二间隙中的第二传感器；电路，用于将第一传感器和第二传感器的信号进行组合，以减少或消除外部干扰场的影响，并用于确定扭矩值。

Description

用于测量扭矩的传感器结构

技术领域

本发明总体上涉及扭矩传感器和测量施加到轴的扭矩的方法的领域。本发明具体涉及一种用于测量施加到旋转力传递系统中使用的扭杆的扭矩的传感器结构，特别是用于电动转向系统。

发明背景

例如在专利文档US2002189371A1中描述了一种用于测量施加到扭杆的扭矩的扭矩传感器。该文档描述了一种扭矩传感器，该扭矩传感器具有与输入轴和输出轴同轴对准的扭杆、固定至输入轴的轴向端的环形磁体、固定至输出轴的轴向端的一对磁轭、以及用于检测在该对磁轭之间生成的磁通密度的磁传感器。磁轭中的每一个磁轭都被提供有相对于磁体周向地布置的爪。磁传感器被插入一对磁轭之间的轴向间隙中，而不与磁轭接触。该扭矩传感器的缺点在于，它对外部干扰场不是稳健的。

专利公开EP3505894A1中描述了另一种使用类似结构的扭矩传感器。同样，该扭矩传感器对外部干扰场不是稳健的。

专利公开DE102015122179A1中描述了另一种使用类似结构的扭矩传感器。该扭矩传感器使用三个分立的传感器来减少外部干扰场的影响。

发明内容

本发明的实施例的目的在于提供一种用于以对外部干扰场是高度稳健的方式测量施加到轴的扭矩的传感器结构。

本发明的实施例的又一目的在于提供一种包括此类传感器结构的扭矩传感器。

本发明实施例的又一目的在于提供一种包括该传感器结构的主要组件中的一些组件的部件套件。

本发明的实施例的又一目的在于提供一种以对外部干扰场是高度稳健的方式测量扭矩的方法。

这些和其他目的通过本发明提供的传感器结构和方法来实现。

根据第一方面，本发明提供了一种用于测量通过扭杆互连的第一轴与第二轴之间的扭矩的传感器结构，该传感器结构包括：环形磁体，环形磁体机械地连接至或可连接至第一轴，并且包括交替地布置在环形磁体的圆周处的多个北极和南极；第一对磁轭，第一对磁轭机械地连接至或可连接至第二轴，并且包括第一磁轭和第二磁轭，第一磁轭通过第一指状件机械地且磁性地耦合至一个或多个第一垫，第二磁轭通过第二指状件机械地且磁性地耦合至一个或多个第二垫，第一和第二指状件主要在径向方向上分别从第一和第二磁轭突出；第二对磁轭，第二对磁轭机械地连接至或可连接至第二轴，包括第三磁轭和第四磁轭，第三磁轭通过第三指状件机械地且磁性地耦合至一个或多个第三垫，第四磁轭通过第四指状件机械地且磁性地耦合至一个或多个第四垫，第三和第四指状件主要在轴向方向上分别从第三和第四磁轭突出；第一和第二磁通收集器，第一和第二磁通收集器分别布置在第一和第二磁轭的附近以用于收集由磁体生成并经由第一和第二磁轭引导的磁场的场线，并且成形为使得在这些收集器之间形成第一间隙；第三和第四磁通收集器，第三和第四磁通收集器分别布置在第三和第四磁轭的附近以用于收集由磁体生成并经由第三和第四磁轭引导的磁场的场线，并且成形为使得在这些收集器之间形成第二间隙；第一磁传感器，第一磁传感器位于第一间隙中，并被配置成用于测量所述第一间隙中的至少一个磁场分量并用于提供第一信号；第二磁传感器，第二磁传感器位于第二间隙中，并被配置成用于测量所述第二间隙中的至少一个磁场分量并用于提供第二信号；其中，第二磁轭轴向地位于第一磁轭与第三磁轭之间，并且其中第一磁轭轴向地位于第二磁轭与第四磁轭之间；其中，垫被布置成使得当施加扭矩时，第一垫和第三垫中的每一者面对第一类型的磁极的主要部分，并且第二垫和第四垫中的每一者面对与第一类型不同的第二类型的磁极的主要部分；处理电路，处理电路被配置成用于基于所述第一和第二信号以减少或基本上消除外部干扰场的影响的方式来确定所述扭矩的值。

该结构的优点在于，它包含用于测量由磁体生成的(例如从N极流向S极，或者反之亦然)第一磁通量的第一传感器，并且它包含用于测量由磁体生成的(例如从S极流向N极，或者反之亦然)第二磁通量的第二传感器，这些磁通信号可以彼此相反，或至少具有主要由结构的几何形状定义的预定义的关系。使用该预定义的关系(例如该预定义的关系可以通过设计、或通过模拟、或通过校准来确定)，可以确定并减少或消除由外部干扰场引起的叠加信号。

该结构的主要优点在于，它允许以对外部干扰场高度稳健的方式测量所施加的扭矩，这对于例如在电动交通工具和/或工业应用中(例如在机器人中)是非常重要的。

在实施例中，处理电路被配置成用于通过对第一和第二信号进行线性组合或通过求解矩阵方程，并通过将磁通量的量转换为扭矩的值来计算指示由磁体生成的磁通量的值。

在实施例中，第一磁轭、第二磁轭、第三磁轭和第四磁轭中的每一者都具有环形形状。

在实施例中，第一和第二磁轭具有第一直径；并且第三和第四磁轭具有与第一直径不同的第二直径。

在优选的实施例中，第二直径小于第一直径。

在实施例中，第一收集器包括第一延伸件并且第二收集器包括第二延伸件，该第一延伸件和第二延伸件成形为使得形成第一间隙；并且第三收集器包括第三延伸件，并且第四收集器包括第四延伸件，该第三延伸件和第四延伸件成形为使得形成所述第二间隙。

在实施例中，第一延伸件和第二延伸件在轴向方向上对准，并且第三延伸件和第四延伸件在轴向方向上对准。

在实施例中，第一磁传感器被配置成用于测量轴向方向上的第一磁场分量；并且第二磁传感器被配置成用于测量轴向方向上的第二磁场分量；并且电路被配置成用于以对按轴向方向取向的或具有轴向方向上的分量的外部干扰场高度不敏感的方式，将指示第一磁场分量的第一测量值和指示第二磁场分量的第二测量值进行组合。

在实施例中，第一传感器是或包括被配置成用于提供所述第一信号的第一水平霍尔元件；并且第二传感器是或包括被配置成用于提供所述第二信号的第二水平霍尔元件，并且第二水平霍尔元件被取向成与第一水平霍尔元件平行；并且处理电路被配置成用于通过对第一和第二信号进行线性组合或通过求解矩阵方程，并通过将磁通量的量转换为扭矩的值来计算指示由磁体生成的磁通量的值。

在实施例中，传感器结构包括仅一个环形磁体。

在实施例中，第一、第二、第三和第四垫中的每一者都位于基本上相同的轴向位置。

在实施例中，第一、第二、第三和第四垫中的每一者都位于基本上相同的径向位置。

在实施例中，第一磁传感器和第二磁传感器位于单个衬底上。

该衬底(例如印刷电路板(PCB))可以按任何方向取向，但优选地被取向成要么平行于第一轴和第二轴的轴线，要么垂直于第一轴和第二轴的轴线。

在实施例中，第一磁传感器位于第一轴向位置，并且第二传感器被布置在与第一轴向位置基本上相等的第二轴向位置；并且传感器结构进一步包括被取向成基本上垂直于第一轴和第二轴的印刷电路板；并且第一磁传感器和第二磁传感器两者都位于所述印刷电路板上。

这提供了以下优势，第一传感器和第二传感器的取向基本上相同，并且因此，外部干扰场的影响也基本上相同。

在实施例中，垫的总数等于位于磁体外圆周处的磁极的总数。

在实施例中，环形磁体的圆周处的磁极总数为四的整数倍。

实施例的优点在于，在磁体的圆周上具有较少磁极数以及具有较少垫数(例如每个环仅有一个垫，或者每个环仅有两个垫)，因为此类的结构在机械上更容易构造。

具有较多磁极数的实施例的优点在于，它们通常更敏感(较小的失真提供较大的信号)，并且通常更准确，尤其因为取的是来自不同磁极和垫的磁通线的总和，而不是来自单个磁极和单个垫的磁通。

取决于设想的应用，本领域技术人员可以容易地找到良好的折衷。

例如，图1(a)-1(d)至图5(a)-5(d)示出了在其圆周处具有12个磁极的磁体的实施例，并且其中每个环具有3个垫。例如，图6(a)-6(c)示出了在其圆周处具有4个磁极的磁体的实施例，并且其中每个环具有1个垫。例如，图7(a)-7(c)示出了其圆周处具有8个磁极的磁体的实施例，并且其中每个环具有2个垫。

在实施例中，环形磁体的圆周处的磁极中的每一个磁极都面对相关联的垫。

该实施例的优点在于，每个磁轭具有相等数量的垫。虽然这对于本发明工作不是绝对必需的，但它可以提供更高的准确性。

在实施例中，环形磁体的圆周处的磁极总数至少为六。

在实施例中，环形磁体的圆周处的磁极总数是二的整数倍，但不是四的整数倍。

本实施例的优点在于，允许更自由地选择环形磁体。

在实施例中，磁通收集器具有环形形状或部分环形形状，并被布置在距对应的磁轭预定的轴向距离处。

第一和第二磁通收集器可以布置成“轴向地在第一磁轭与第二磁轭之间”；或者“轴向地在第一磁轭和第二磁轭之外”；或者第一收集器和第二收集器中的一者可以布置在第一磁轭与第二磁轭之间，并且第一收集器和第二收集器中的另一者可以布置在第一磁轭和第二磁轭之外。

同样，第三和第四磁通收集器可以布置成“轴向地在第三磁轭与第四磁轭之间”；或者“轴向地在第三磁轭和第四磁轭之外”；或者第三收集器和第四收集器中的一者可以布置在第三磁轭和第四磁轭之间，并且第三收集器和第四收集器中的另一者可以布置在第三磁轭和第四磁轭之外。

优选地，第一垫与第二垫之间的距离大于第一间隙的距离(或开口)。

优选地，第三垫与第四垫之间的距离大于第二间隙的距离(或开口)。

第一间隙的开口(例如各延伸件之间的最短距离)可以与第二间隙的开口基本上相等(例如在约+/-10％的公差裕度内)。

在实施例中，第三磁轭(Y3)与第一和第二磁轭(Y1、Y2)中的每一者之间的轴向距离为至少5mm或至少10mm；和/或第四磁轭(Y4)与第一和第二磁轭(Y1、Y2)中的每一者之间的轴向距离为至少5mm或至少10mm。

所述距离需要足够大以用于限制漏磁通。

根据第二方面，本发明还提供了一种用于形成根据第一方面的传感器结构的部件套件，该部件套件包括：所述第一磁轭，所述第一磁轭具有一个或多个第一指状件和第一垫；所述第二磁轭，所述第二磁轭具有一个或多个第二指状件和第二垫；所述第三磁轭，所述第三磁轭具有一个或多个第三指状件和第三垫；所述第四磁轭，所述第四磁轭具有一个或多个第四指状件和第四垫；所述第一收集器，所述第一收集器任选地具有第一延伸件；所述第二收集器，所述第二收集器任选地具有第二延伸件；所述第三收集器，所述第三收集器任选地具有第三延伸件；所述第四收集器，所述第四收集器任选地具有第四延伸件。

在实施例中，部件套件进一步包括环形磁体。

在实施例中，部件套件进一步包括第一轴、第二轴、以及扭杆。

根据第三方面，本发明还提供一种以对外部干扰场不太敏感或高度不敏感的方式测量扭矩的方法，该方法包括以下步骤：a)提供根据第一方面的传感器结构；b)由位于第一间隙中的第一传感器测量第一磁通量；c)由位于第二间隙中的第二传感器测量第二磁通量；d)基于从第一和第二传感器获得的信号以减少或基本上消除外部干扰场影响的方式确定扭矩值。

在实施例中，步骤d)包括通过对第一信号和第二信号进行线性组合，或通过求解矩阵方程来计算指示由磁体生成的磁通量的值。

在实施例中，步骤d)可以包括求解以下方程组：

其中，Signal1是从第一传感器获得的信号，Signal2是从第二传感器获得的信号，Flux_Yoke34是引导通过包含第三和第四磁轭、第三和第四垫、第三和第四指状件、以及第三和第四收集器(以及如果存在，第一和第二延伸件)的磁路和第二间隙的磁路的磁通量，Flux_Yoke12是引导通过包含第一和第二磁轭、第一和第二垫、第一和第二指状件、第一和第二收集器(以及如果存在，第三和第四延伸件)和第二间隙的的磁路的磁通量，Bext是外部磁场分量，并且K和L和M是预定义常数，这些常数可以通过设计或通过模拟或通过校准或以任何其他合适的方式来确定。

在实施例中，磁通量Flux_Yoke12的幅度基本上等于磁通量Flux_Yoke34的幅度。

在实施例中，步骤d)进一步包括通过查找表或使用数学表达式将磁通量的所计算的值转换为扭矩值。

本发明还涉及一种扭矩传感器，该扭矩传感器包括如上所述的传感器结构，并且进一步包括所述第一轴、所述第二轴、和所述扭杆。

在所附独立和从属权利要求中阐述了本发明的特定和优选方面。来自从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征以及与其他从属权利要求的特征适当地结合，而不仅仅是如在权利要求中明确阐述的那样。根据此后所描述的(多个)实施例，本发明的这些方面和其他方面将是显而易见的，并且参考这些实施例阐明了本发明的这些方面和其他方面。

附图说明

图1(a)-1(d)至图5(a)-5(d)图示出根据本发明的实施例的第一示例性传感器结构。该传感器结构具有带有十二个磁极的环形磁体，并且四个磁轭中的每一个磁轭都具有三个垫。

图1(a)-1(d)示出传感器结构的3D模型的透视图。图1(a)示出彩色图片。图1(b)示出抖动图片。图1(c)示出线图。图1(d)图示出径向磁化的磁体(对于在其圆周处具有8个磁极的磁体)意指什么。

图2(a)-2(c)示出图1(a)-1(c)的传感器结构的磁体、以及第一磁轭和第二磁轭的透视图，每个磁轭经由各自的、基本上径向取向的指状件连接至相应的垫。图2(a)示出彩色图片。图2(b)示出抖动图片。图2(c)示出线图。

图3(a)-3(c)示出图1(a)-1(c)的传感器结构的磁体以及第三磁轭和第四磁轭的透视图，每个磁轭经由各自的、基本上径向取向的指状件连接至相应的垫。图3(a)示出彩色图片。图3(b)示出抖动图片。图3(c)示出线图。

图4(a)-4(c)示出图1(a)-1(c)的传感器结构的正视图。图4(a)示出彩色图片。图4(b)示出抖动图片。图4(c)示出线图。

图4(d)是图4(c)的副本，但附加地示出了两对磁通收集器，每对磁通收集器具有形成第一和第二气隙的相应的延伸件。

图4(e)示出第一和第二磁传感器可如何被定位在第一和第二气隙内部的示例。

图5(a)-5(d)示出图1(a)-1(c)的传感器结构的俯视图。图5(a)示出彩色图片。图5(b)示出抖动图片。图5(c)示出线图。

图5(d)是图5(c)的副本，但附加地示出了布置在对应的磁轭附近的两个磁通收集器。

图6(a)-6(c)示出根据本发明的实施例的第二示例性传感器结构。该传感器结构具有仅带有四个磁极的环形磁体，并且四个磁轭中的每一个磁轭都具有单个垫。图6(a)示出传感器结构的3D模型的透视图的彩色图片。图6(b)示出抖动图片。图6(c)示出线图。

图7(a)-7(c)示出根据本发明的实施例的第三示例性传感器结构。出于说明性目的，未示出第一和第二磁轭以及对应的垫和指状件。该传感器结构具有带有八个磁极的环形磁体，并且四个磁轭中的每一个磁轭都具有两个垫。图7(a)示出传感器结构的3D模型的透视图的彩色图片。图7(b)示出抖动图片。图7(c)示出线图。

图8示出使用根据本发明的传感器结构(例如图1(a)-1(d)至图7(a)-7(c)所示的传感器结构)测量施加到轴的扭矩的方法的流程图。

各附图仅是示意性而非限制性的。在附图中，出于说明性性目的，可将要素中的一些要素的尺寸放大且不按比例绘制。权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制范围。在不同的附图中，相同的附图标记指代相同或相似的要素。

具体实施方式

将就具体实施例并且参考特定附图来描述本发明，但是本发明不限于此而仅由权利要求书来限定。所描述的附图仅是示意性的且是非限制性的。在附图中，出于说明性目的，可将要素中的一些要素的尺寸放大且不按比例绘制。尺度和相对尺度并不与对本发明的实践的实际缩小相对应。

此外，说明书中和权利要求中的术语第一、第二等等用于在类似的要素之间进行区分，并且不一定用于在时间上、空间上、以排名或以任何其他方式描述顺序。应理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文中所描述的本发明的实施例能够以与本文中所描述或图示的顺序不同的顺序来进行操作。

此外，说明书和权利要求中的术语顶部、下方等等用于描述性目的并且不一定用于描述相对位置。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文中所描述的本发明的实施例能够以与本文中所描述或图示的取向不同的取向进行操作。

要注意，权利要求中使用的术语“包括”不应被解释为限定于其后列出的装置；它并不排除其他要素或步骤。因此，该术语应被解释为指定如所提到的所陈述的特征、整数、步骤或组件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤或组件、或其群组的存在或添加。因此，表述“一种包括装置A和B的设备”的范围不应当被限定于仅由组件A和B构成的设备。这意味着对于本发明，该设备的仅有的相关组件是A和B。

贯穿本说明书对“一个实施例”或“实施例”的引用意指结合该实施例所描述的特定的特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。因此，短语“在一个实施例中”或在“在实施例中”贯穿本说明书在各个地方的出现并不一定全部指代同一实施例，而是可以指代同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，如通过本公开将对本领域普通技术人员显而易见的，特定的特征、结构或特性能以任何合适的方式进行组合。

类似地，应当理解，在本发明的示例性实施例的描述中，出于精简本公开和辅助理解各发明性方面中的一个或多个发明性方面的目的，本发明的各个特征有时被一起编组在单个实施例、附图或其描述中。然而，该公开方法不应被解释为反映要求保护的发明要求比每一项权利要求中明确记载的特征更多的特征的意图。相反，如所附权利要求所反映，发明性方面存在于比单个前述公开的实施例的全部特征更少的特征中。因此，具体实施方式之后所附的权利要求由此被明确纳入本具体实施方式中，其中每一项权利要求本身代表本发明的单独实施例。

此外，如将由本领域技术人员所理解，尽管本文中所描述的一些实施例包括其他实施例中所包括的一些特征但不包括其他实施例中所包括的其他特征，但是不同实施例的特征的组合旨在处于本发明的范围内，并且形成不同实施例。例如，在所附权利要求中，任何要求保护的实施例均可以以任何组合来使用。

在本文中所提供的描述中，阐述了众多具体细节。然而，应当理解，可以在没有这些具体细节的情况下实施本发明的实施例。在其他实例中，公知的方法、结构和技术未被详细示出，以免混淆对本描述的理解。

在本文中，术语中“爪”和“垫”作为同义词来使用。它们指代位于环形磁体的圆周附近的元件。在本发明的优选实施例中，垫可以被认为是从环形磁体周围的虚拟圆柱形壁上切出来的。

在本文件中，术语“第一轴和第二轴通过扭矩杆互连”与“第一轴部分和第二轴部分通过扭矩杆互连”意义相同。

本发明涉及用于在不使用滑动接触件的情况下测量施加到可旋转轴(例如方向盘)的扭矩的传感器结构。在现有技术中(例如，在背景部分所引用的文件中)描述了包括具有多个N极和S极的环形磁体、使第一轴部分和第二轴部分互连的扭杆、连接到布置在环形磁体的圆周处的多个爪的磁轭的结构。这些结构能够测量由环形磁体生成的磁通量，磁通量由(有弹力的)扭杆因所施加的扭矩而引起的(弹性)变形来调制。它利用了这样的事实，即当施加扭矩时，扭杆被扭曲和变形，使多极磁体与磁垫之间的相对位置改变，进而使磁通密度改变。通过测量磁轭之间的磁通密度，可以用本技术领域本身已知的方式(例如，计及扭杆的刚度)计算出扭矩的值。此类扭矩传感器存在若干变体。

以对外部干扰场高度不敏感的方式测量施加到轴的扭矩仍然是一挑战。这在其中高电流会导致相对较高的干扰场的电动交通工具中尤其重要。

为了解决该问题，本发明提出了一种用于测量施加到通过扭杆互连的第一轴和第二轴的扭矩的传感器结构。为了不使附图模糊，并且因为这些组件不是本发明的主要关注点，所以没有在本申请的附图中明确地示出第一轴和第二轴以及扭杆。但是可以例如选择与EP3505894A1(例如参见其中的图2)中描述的类似或相同的轴和扭杆，整个文件通过引用结合于此。

传感器结构包括：环形磁体，环形磁体机械地连接至第一轴或可连接至第一轴，并且包括交替地布置在环形磁体的圆周处的多个北极和南极。

传感器结构进一步包括：第一对磁轭(在本文中也称为“内磁轭”)，第一对磁轭机械地连接至第二轴或可连接至第二轴。第一对磁轭包括第一磁轭Y1和第二磁轭Y2。第一磁轭Y1通过第一指状件F1机械地且磁性地耦合至一个或多个第一垫(或“爪”)P1。第二磁轭Y2通过第二指状件F2机械地且磁性地耦合至一个或多个第二垫P2。这些第一和第二指状件F1、F2在主要径向方向上分别从第一磁轭和第二磁轭突出。

传感器结构进一步包括：第二对磁轭(在本文中也称为“外磁轭”)，第二对磁轭机械地连接至第二轴。第二对磁轭包括第三磁轭Y3和第四磁轭Y4。第三磁轭通过第三指状件F3机械地且磁性地耦合至一个或多个第三垫P3。第四磁轭Y4通过第四指状件F4机械地且磁性地耦合至一个或多个第四垫P4。第三指状件和第四指状件在主要轴向方向(Z)上分别从第三磁轭和第四磁轭突出。

传感器结构进一步包括：第一磁通收集器C1和第二磁通收集器C2，第一磁通收集器C1和第二磁通收集器C2分别布置在第一磁轭Y1和第二磁轭Y2的附近，以用于收集由磁体生成并经由第一和第二磁轭引导的磁场的场线，并且这些收集器成形为使得在这些收集器C1、C2之间形成第一间隙G1(例如，如图4(d)和图4(e)所图示)。

传感器结构进一步包括：第三磁通收集器C3和第四磁通收集器C4，第三磁通收集器C3和第四磁通收集器C4分别布置在第三磁轭Y3和第四磁轭Y4的附近，以用于收集由磁体生成并经由第三和第四磁轭引导的磁场的场线，并且这些收集器成形为使得在这些收集器C3、G4之间形成第二间隙G2。

传感器结构进一步包括：第一磁传感器S1，该第一磁传感器S1位于或主要位于第一间隙G1中，并且被配置成用于测量所述第一间隙G1中的至少一个磁场分量(例如按Z方向取向的Bz1)并用于提供与该测量相关联的第一信号。该信号可以是第一标量(即具有正号或负号的第一数字)。

传感器结构进一步包括：第二磁传感器S2，该第二磁传感器S2位于或主要位于第二间隙G2中，并且被配置成用于测量所述第二间隙G2中的至少一个磁场分量(例如按Z方向取向的Bz2)并用于提供与该测量相关联的第二信号。该信号可以是第二标量(即具有正号或负号的第二数字)。

磁轭被布置成使得第二磁轭Y2轴向地位于第一磁轭Y1与第三磁轭Y3之间并且第一磁轭Y1轴向地位于第二磁轭Y2与第四磁轭Y4之间。

垫被布置成使得：当施加扭矩时，第一垫P1和第三垫P3面对第一类型的磁极的主要部分(例如主要为北极)，而第二垫P2和第四垫P4面对与第一类型不同的第二类型的磁极的主要部分(例如主要为南极)。

传感器结构进一步包括：处理电路，该处理电路用于基于所述第一和第二信号以减少或基本上消除外部干扰场的影响的方式来确定扭矩的值。该处理电路可以是第一传感器设备的部分、或者是第二传感器设备的部分、或者是物理上位于第一传感器设备和第二传感器设备之外的第三设备的部分。第一传感器设备、第二传感器设备和第三设备可以安装在印刷电路板(PCB)上。

据发明者所知晓，此类结构并不存在。虽然仅仅测量两个相反方向的磁通量并且随后相互减去数值的想法在概念上可能相当简单，但找到一种实际能够做到这一点的机械结构却远非易事，因为该结构不应该具有太多的泄漏，而且该结构必须是可生产的。

本发明部分地依赖于这样的见解(1)，即垫(或爪)不需要直接安装在磁轭上，而可以经由指状件与其连接(这本身并非易事，因为它增加了传感器结构的尺寸，并且增加了磁阻)，但尤其依赖于这样的见解(2)，即一对磁轭的指状件可以主要或基本上是径向取向的，而外部的一对磁轭的指状件可以主要或基本上是轴向取向的。因此，尽管事实在于垫围绕环形磁体交替布置，但指状件的基本上垂直的取向使得在不会造成过多的泄漏的情况下保持磁路彼此充分地分开是可能的。

当对第一轴和第二轴施加扭矩时，使第一轴和第二轴互连的扭矩杆的变形将使得与第一轴固定连接的环形磁体相对于固定至第二轴的磁轭旋转。旋转的量取决于所施加的扭矩、以及扭杆的刚度。由于旋转，磁体的N极和S极的位置相对于垫的位置改变，进而影响通过垫、指状件、磁轭、收集器、延伸件和气隙所形成的磁路的磁通量。通过上文所述的垫的具体布置，源自磁体(的磁极中的一些)并由第一传感器感测的磁通密度与源自磁体(的磁极中的一些)并由第二传感器感测的磁通密度有关。

在没有干扰场的情况下，理想的情况是，这些信号大小相等，并且具有相反的符号，但这不是绝对必需的，并且一般而言，关系是已知的就足够了。在优选的实施例中，这种关系是线性的，并且可以由以下等式来制定。

Flux_Yoke34＝M*Flux_Yoke12 [1]

其中，Flux_Yoke12是由磁体引起并经由内磁轭Y1、Y2传导的磁通密度；Flux_Yoke34是由磁体引起并经由外磁轭Y3、Y4传导的磁通密度，并且M为预定义常数。

在存在外部干扰场的情况下，特别是存在均匀干扰场的情况下，第一传感器S1测量可以由以下等式表示的信号：

Signal1＝Flux_Yoke12+K*Bext [2]

其中，signal1表示第一传感器所测得的信号(例如按轴向方向取向的Bz的值)，Bext是由第一传感器所测得的外部场分量的幅度，并且K是预定义的常数，并且第二传感器S2测量可以由以下等式表示的信号：

Signal2＝Flux_Yoke34+L*Bext [3]

其中，signal2表示第二传感器所测得的信号(例如按轴向方向取向的Bz的值)，Bext是由第二传感器所测得的外部场分量的幅度(假定与第一传感器的相同)，并且L是预定义的常数。

如果测得signal1和signal2的值，则等式[1]、[2]和[3]构成以下3个未知数的3个方程的组；Flux_Yoke12，Flux_Yoke34和Bext，该方程组具有单个解。该解可以通过线性代数、代入、矩阵乘法或其他任何合适的方式来计算。重要的是，从这些方程中能以与外部干扰场无关的方式计算出由磁体生成的磁通量。一旦知道了磁通量，就可以容易地以本领域中已知的方式(例如计及扭杆的特性(诸如其机械刚度))将磁通量的量转换成扭矩的值。

这些是本发明的主要原理。

现在参考各附图。

图1(a)-1(d)至图5(a)-5(d)图示出根据本发明的实施例的第一示例性传感器结构。该传感器结构具有带有十二个磁极的环形磁体，并且四个磁轭中的每一个磁轭都具有三个垫。但本发明并不限于此，并且具有不同磁极数的磁体，和具有不同垫数的磁轭也是可能的。例如，在图6(a)-6(c)中，将描述一种传感器结构，该传感器结构包括在其圆周处仅具有四个磁极的磁体，并且每个磁轭仅具有一个垫。并且在图7(a)-7(c)中，将描述另一种传感器结构，该传感器结构包括在其圆周处具有八个磁极的磁体，并且每个磁轭正好具有两个垫。从这些示例中可以很容易地理解，在其圆周处具有4*N个磁极的磁体(N为整数，例如1、2、3、4、5、6、7等)并且每个磁轭正好具有N个垫的情况下本发明也将起作用。

在这些示例中，每个磁轭具有相同数量的垫(以上示例中的N)，并且每个磁体磁极都有相关联的垫，但这不是绝对必需的，并且如果对于每个磁轭而言，垫的数量不相同，和/或如果磁体的圆周处的磁极的数量高于垫的总数，(例如，如果垫中的一些垫被省略)，本发明也起作用。

图1(a)-1(d)示出传感器结构的3D机械模型的透视图。图1(a)示出彩色图片。图1(b)示出抖动图片。图1(c)示出线图。由于一些专利局的扫描质量有限，所以提供了若干图片。

如上文所述，传感器结构包括多极环形磁体。磁体是可以可由诸如铁氧体、钐钴、钕等材料形成的永磁体。该磁体是径向磁化的，并具有在周向方向上以预定间距交替地布置的S极和N极。图1(d)图示出径向磁化的磁体(对于在其圆周处具有8个磁极的磁体)意指什么。

返回参考图1(a)至图1(c)，垫P1、P2、P3、P4优选地围绕磁体以小距离(例如以约0.3mm至约1.0mm的径向距离，例如以约0.5mm的径向距离)布置，以便允许磁体相对于垫旋转。垫优选地以与磁体磁极大致相同的间距布置。垫优选地以距磁体的旋转轴线大致相同的径向距离布置。如果所有垫都是可用的(即每个磁极都有相关联的垫，并且没有垫被省略)，则这些垫优选地围绕磁体等距成角度地布置，其中它们之间的间隔大于间隙距离。

图2(a)-2(c)示出磁体的透视图，以及图1(a)-1(d)的传感器结构100的第一磁轭Y1和第二磁轭Y2的透视图。图2(a)示出彩色图片。图2(b)示出抖动图片。图2(c)示出线图。

如可见的，第一磁轭Y1通过径向地取向的指状件F1连接到一个或多个(在示例中：三个)垫(或“爪”)P1。同样，第二磁轭Y2通过径向地取向的指状件F2连接到一个或多个(在示例中：三个)垫P2。

在所示的示例中，第一磁轭Y1的垫P1被布置成面对编号为2、编号为4和编号为6的磁体磁极，但本发明并不限于此，并且将这些垫布置成面对同一类型的其他磁体磁极(例如：编号为8、编号为10或编号为12)也是可能的。

在优选的实施例中(未示出)，第一垫P1围绕磁体的圆周均匀地分布，这意味着它们将被布置成面对例如编号为2的磁体磁极、编号为6的磁体磁极以及编号为10的磁体磁极。然后，随后类型的其他磁极，即编号为4的磁极、编号为8的磁极以及编号为12的磁极将被布置成面对第三磁轭Y3的垫P3。

类似地，图2(a)所示的传感器结构的第二磁轭的垫面对奇数编号的垫(编号为1、编号为3、和编号为5)，但这不是优选的。相反，如果第二磁轭Y2的垫将面对例如编号为1、编号为5、以及编号为9的磁极，并且如果第四磁轭Y4的垫P4将被布置成面对编号为3、编号为7、以及编号为11的磁极，这将会是优选的。

围绕磁体均匀地分布垫提供了以下优点：安装公差或偏差或多或少地被平均掉。

优选地，垫的高度基本上等于磁体的高度(如图2(a)中针对第一和第二磁轭的垫所示)。

在变体中(未示出)，所有垫P1-P4的高度基本上等于磁体的高度。在该情况下，轴向指状件F3、F4的(周向)宽度小于垫P3、P4的周向宽度。

图3(a)-3(c)示出磁体的透视图，以及图1(a)-1(c)的传感器结构100的第三磁轭Y3和第四磁轭Y4的透视图。图3(a)示出彩色图片。图3(b)示出抖动图片。图3(c)示出线图。

如可见的，第三磁轭Y3通过轴向地取向的指状件F3连接到一个或多个(在示例中：三个)垫P3。同样，第四磁轭Y4通过轴向地取向的指状件F4连接到一个或多个(在示例中：三个)垫P4。

在图3(a)-3(c)所示的示例中，指状件F3和F4与垫一体成型，并且具有与垫相同的周向宽度，但这不是优选的。在优选的实施例中，指状件F3和F4比垫窄，这提供了减少泄漏量的优点。

图4(a)-4(c)示出图1(a)-1(d)的传感器结构100的正视图。图4(a)示出彩色图片。图4(b)示出抖动图片。图4(c)示出线图。

该图片图示出磁轭Y1、Y2、Y3和Y4彼此轴向间隔开。该图片还图示出磁轭Y1和Y2形成内磁轭，并且磁轭Y3和Y4形成外磁轭，并且第一磁轭Y1轴向地布置在第二磁轭Y2与第四磁轭Y4之间，并且第二磁轭Y2轴向地布置在第一磁轭Y1与第三磁轭Y3之间。

在该实施例中，第一磁轭Y1的直径与第二磁轭Y2的直径相同，即D1，但是这不是绝对必需的；并且第三磁轭Y3的直径与第四磁轭Y4的直径相同，即D2，这不是绝对必需的。

图片还示出，在示例中，外磁轭Y3、Y4的直径D2小于内磁轭Y1、Y2的直径D1。

从图4(a)-4(c)可以理解，可以通过将径向延伸的垫P1、P2的长度增加到任何所需的量和/或通过将轴向延伸的垫P3、P4的长度增加到任何所需的量来确定(例如增加)四个磁轭Y1-Y4之间的泄漏量。因此，图4(a)-4(c)图示出本发明基本几何学见解之一，即磁体周围的所有垫都可以位于虚拟的圆柱表面上，并且可以以四个磁轭之间的磁通泄漏相对较低的方式连接到这四个磁轭。然而，如上文所提及，垫中的一些垫可以被省略。

图4(d)是图4(c)的副本，但附加地示出了两对磁通收集器，每对磁通收集器都具有一起形成第一气隙G1和第二气隙G2的相应的延伸件。还参考图5(d)，图5(d)以俯视图示出磁通收集器C3和C2。

如从图4(d)和图5(d)可以领会，磁通收集器C3被布置在磁轭Y3的附近，而不与其物理接触(例如通过轴向间隔)。同样，磁通收集器C4被布置在磁轭Y4的附近，磁通收集器C1被布置在磁轭Y1的附近，并且磁通收集器C2被布置在磁轭Y2的附近，而不进行物理接触。磁通收集器允许磁轭的旋转，而这些收集器可以固定在环境中。收集器C1-C4可以是弯曲的或弧形的，或甚至可以是圆形或环形的，但后者不是必需的。收集器的径向宽度可以略大于磁轭的径向宽度，使得磁轭的投影面积(在Z方向上)完全落在收集器的投影面积内。这减少了机械安装公差的任何不期望的影响。

如从图4(d)以及更详细地从图4(e)中可以领会，第一收集器C1的第一延伸件E1和第二收集器C2的第二延伸件E2是对准的，以便形成第一间隙G1，第一传感器S1主要位于该间隙中。同样，第三收集器C3的第三延伸件E3和第四收集器C4的第四延伸件E4轴向对准，以便形成第二间隙G2，第二传感器S2主要位于在该间隙中。

第一和第二传感器S1、S2可以各自是霍尔IC，该霍尔IC包括至少一个霍尔元件，例如至少一个水平霍尔元件。这些霍尔元件的霍尔板优选地被设置在磁通收集器的指状件之间的间隙中。

优选地使延伸件E1、E2之间的开口(也称为“间隙距离”)和延伸件E3、E4之间的开口(或“间隙距离”)尽可能小(例如约等于2.0mm)，但对于传感器装配在它们之间而言是足够大的，以便最大化要检测的磁通密度。

在所示的示例中，磁通收集器C1-C4的延伸件E1-E4主要按轴向方向Z取向，但这对于本发明工作不是绝对必需的，并且也可以使用其他取向。然而，重要的是，两个传感器S1、S2被取向成基本上平行，以便测量基本上相同的外部磁场分量(见以上公式[2]和[3])。

每个传感器设备可以被配置成用于仅测量单个磁场分量，例如按垂直于霍尔板定义的平面的、传感器结构的轴向方向Z取向的Bz。

另外，每个霍尔IC可以包括至少两个霍尔板或至少三个霍尔板或至少四个霍尔板，每个霍尔板被配置成用于测量轴向方向上的磁场分量Bz。通过在每个间隙内部使用多个测量而不是仅使用一个测量，可以(例如通过仅使用最大值)减少偏移误差的影响。其他测量可以有利地用于冗余目的，尽管它们可能不太准确。

图4(e)示出如何将第一和第二磁传感器S1、S2可定位在第一和第二间隙G1、G2内部的示例。在该示例中，两个传感器设备被安装在单个衬底上，例如被安装在单个印刷电路板PCB 410上。

在图4(d)和图4(e)的示例中，出于说明性目的，延伸件E1-E4以距传感器结构的中心轴线不同的径向距离布置，但这并不是绝对必需的，并且其他布置也是可能的，例如如图5(d)中所示，其中所述延伸件和(由虚线方块指示的)传感器在周向方向而不是径向方向上间隔开。在该方面，明确指出的是，图4(d)和图5(d)示出两种不同的布置，以便减少附图的数量。

在另一实施例中，第一对收集器的延伸件和第二对收集器的延伸件位于磁结构的相反侧。然而，这并不是优选的，因为在该情况下，外部干扰场可能不会基本上相同。

图5(a)-5(c)示出图1(a)-1(c)的传感器结构100的俯视图。图5(a)示出彩色图片。图5(b)示出抖动图片。图5(c)示出线图。从图5(a)-5(c)可以领会，在垫与磁体的圆周之间存在小气隙，以用于在施加扭矩时，允许磁体相对于垫旋转而不进行物理接触。

图5(d)是图5(c)的副本，但附加地示出两个示例性磁通收集器：用于第一磁轭Y1的C1以及用于磁轭Y3的C3。上文已经描述了磁通收集器(当讨论图4(d)时)。如所示，磁通收集器可以具有部分环形或弧形。

在替代实施例中(未示出)，磁通收集器具有相同的完整环形或圆形，但这不是绝对必需的。

图6(a)-6(c)图示出用于测量扭矩的第二示例性传感器结构600，该传感器结构600可以被看作是图1(a)-1(d)至图5(a)-5(d)的传感器结构100的变体。主要区别在于图6(a)-6(c)的传感器结构600具有在其外圆周处的仅四个磁极(而不是十二个磁极)的环形磁体，并且四个磁轭Y1-Y4中的每一者都仅具有单个垫(而不是三个垫)。

图6(a)示出传感器结构的3D模型的透视图的彩色图片。图6(b)示出抖动图片。图6(c)示出线图。

图7(a)-7(c)图示出用于测量扭矩的第三示例性传感器结构700，该传感器结构700可以被看作是图1(a)-1(c)的传感器结构100的另一变体。在图7(a)-7(c)中，出于说明的目的，省略了第一磁轭Y1和第二磁轭Y2以及相应的垫和指状物。或者换句话说，图7(a)-7(c)是图3(a)-3(c)的变体。图7(a)-7(c)的传感器结构700与图1(a)-1(c)的传感器结构100之间的主要区别在于，图7(a)-7(c)的传感器结构700具有在其外圆周上处的仅八个磁极(而不是十二个磁极)的环形磁体，并且四个磁轭Y1-Y4中的每一者都仅具有两个垫(而不是三个垫)。

图7(a)示出传感器结构的3D模型的透视图的彩色图片。图7(b)示出抖动图片。图7(c)示出线图。

在扭矩传感器结构的其他变体中(未示出)，传感器结构具有仅六个磁极、或者仅十个磁极、或者在一般情况下具有(N*4+2)个磁极(意味着偶数个但不是四的整数倍的磁极)的环形磁体。在这些情况下，磁轭可能不具有相同的垫数。例如，在其中磁体具有仅六个磁极的传感器结构的情况下，一些磁轭可以仅具有一个垫，而其他磁轭可以具有两个垫。上文所述的任何其他内容在此处也可适用。该实施例的优点在于，也可以使用在其圆周处具有4N+2个磁极的环形磁体。

图8示出了使用如上文所述的传感器结构测量施加到第一轴和第二轴的扭矩的方法800的流程图。方法800包括以下步骤：

a)提供801具有上述特性的传感器结构，例如如图1(a)-1(d)至图7(a)-7(c)中任一者所示的传感器结构；

b)由位于第一间隙G1中的第一传感器S1测量802第一磁通密度；

c)由位于第二间隙G2中的第二传感器S2测量803第二磁通密度；

d)基于从第一传感器S1和第二传感器S2获得的信号以减少或基本上消除外部干扰场的影响的方式来确定804扭矩的值。

步骤d)可以包括求解上述方程[1]至[3]的方程组。

Claims (20)

1.一种用于测量通过扭杆互连的第一轴与第二轴之间扭矩的传感器结构，所述传感器结构包括：

环形磁体，所述环形磁体机械地连接至或能连接至所述第一轴，并且包括交替地布置在所述环形磁体的圆周处的多个北N极和南S极；

第一对磁轭，所述第一对磁轭机械地连接至或能连接至所述第二轴，并且包括第一磁轭(Y1)和第二磁轭(Y2)，所述第一磁轭(Y1)通过第一指状件(F1)机械地且磁性地耦合至一个或多个第一垫(P1)，所述第二磁轭(Y2)通过第二指状件(F2)机械地且磁性地耦合至一个或多个第二垫(P2)，所述第一指状件和所述第二指状件(F1、F2)主要在径向方向上分别从所述第一磁轭和所述第二磁轭突出；

第二对磁轭，所述第二对磁轭机械地连接至或能连接至所述第二轴，所述第二对磁轭包括第三磁轭(Y3)和第四磁轭(Y4)，所述第三磁轭(Y3)通过第三指状件(F3)机械地且磁性地耦合至一个或多个第三垫(P3)，所述第四磁轭(Y4)通过第四指状件(F4)机械地且磁性地耦合至一个或多个第四垫(P4)，所述第三指状件和所述第四指状件(F3、F4)主要在轴向方向上分别从所述第三磁轭和所述第四磁轭突出；

第一磁通收集器和第二磁通收集器(C1、C2)，所述第一磁通收集器和所述第二磁通收集器(C1、C2)分别布置在所述第一磁轭和所述第二磁轭(Y1、Y2)的附近以用于收集由所述磁体生成并经由所述第一磁轭和所述第二磁轭引导的磁场的场线，并且成形为使得在这些收集器(C1、C2)之间形成第一间隙(G1)；

第三磁通收集器和第四磁通收集器(C3、C4)，所述第三磁通收集器和所述第四磁通收集器(C3、C4)分别布置在所述第三磁轭和所述第四磁轭(Y3、Y4)的附近以用于收集由所述磁体生成并经由所述第三磁轭和所述第四磁轭引导的磁场的场线，并且成形为使得在这些收集器(C3、C4)之间形成第二间隙(G2)；

第一磁传感器(S1)，所述第一磁传感器(S1)位于所述第一间隙(G1)中，并被配置成用于测量所述第一间隙(G1)中的至少一个磁场分量(Bz1)并用于提供第一信号；

第二磁传感器(S2)，所述第二磁传感器(S2)位于所述第二间隙(G2)中，并被配置成用于测量所述第二间隙(G2)中的至少一个磁场分量(Bz2)并用于提供第二信号；

其中，所述第二磁轭(Y2)轴向地位于所述第一磁轭(Y1)与所述第三磁轭(Y3)之间，并且其中所述第一磁轭(Y1)轴向地位于所述第二磁轭(Y2)与所述第四磁轭(Y4)之间；

其中，垫被布置成使得当施加扭矩时，所述第一垫和所述第三垫(P1、P3)面对第一类型的磁极的主要部分，并且所述第二垫和所述第四垫(P2、P4)面对与所述第一类型不同的第二类型的磁极的主要部分；

处理电路，所述处理电路被配置成用于基于所述第一信号和所述第二信号以减少或基本上消除外部干扰场(Bext)的影响的方式来确定所述扭矩的值。

2.根据权利要求1所述的传感器结构，

其特征在于，所述处理电路被配置成用于通过对所述第一信号和所述第二信号进行线性组合或通过求解矩阵方程，并通过将磁通量的量转换为所述扭矩的值来计算指示由所述磁体生成的磁通量的值。

3.根据权利要求1所述的传感器结构，其特征在于，所述第一磁轭、所述第二磁轭、所述第三磁轭和所述第四磁轭(Y1、Y2、Y3、Y4)中的每一者都具有环形形状。

4.根据权利要求3所述的传感器结构，

其中，所述第一磁轭和所述第二磁轭(Y1、Y2)具有第一直径(D1)；以及

其中，所述第三磁轭和所述第四磁轭(Y3、Y4)具有与所述第一直径(D1)不同的第二直径(D2)。

5.根据权利要求1所述的传感器结构，

其特征在于，所述第一收集器(C1)包括第一延伸件(E1)并且所述第二收集器(C2)包括第二延伸件(E2)，所述第一延伸件(E1)和所述第二延伸件(E2)成形为使得形成所述第一间隙(G1)；

并且其中所述第三收集器(C3)包括第三延伸件(E3)并且所述第四收集器(C4)包括第四延伸件(E4)，所述第三延伸件(E3)和所述第四延伸件(E4)成形为使得形成所述第二间隙(G2)。

6.根据权利要求5所述的传感器结构，

其特征在于，所述第一延伸件(E1)和所述第二延伸件(E2)在轴向方向(Z)上对准；

并且其中所述第三延伸件(E3)和所述第四延伸件(E4)在轴向方向(Z)上对准。

7.根据权利要求1所述的传感器结构，

其特征在于，所述第一磁传感器(S1)被配置成用于测量所述轴向方向(Z)上的第一磁场分量(Bz1)，并且所述第二磁传感器(S2)被配置成用于测量所述轴向方向(Z)上的第二磁场分量(Bz2)；

并且其中，所述电路被配置成用于以对按所述轴向方向(Z)取向的或具有所述轴向方向(Z)上的分量的外部干扰场高度不敏感的方式，将指示所述第一磁场分量(Bz1)的第一测量值和指示所述第二磁场分量(Bz2)的第二测量值进行组合；

并且其中，所述处理电路被配置成用于通过对所述第一信号和所述第二信号进行线性组合或通过求解矩阵方程，并通过将磁通量的量转换为所述扭矩的值来计算指示由所述磁体生成的磁通量的值。

8.根据权利要求1所述的传感器结构，

其特征在于，所述第一传感器是或包括被配置成用于提供所述第一信号的第一水平霍尔元件；以及

其中，所述第二传感器是或包括被配置成用于提供所述第二信号的第二水平霍尔元件，并且所述第二传感器被取向成与所述第一水平霍尔元件平行；以及

其中，所述处理电路被配置成用于通过对所述第一信号和所述第二信号进行线性组合或通过求解矩阵方程，并通过将磁通量的量转换为所述扭矩的值来计算指示由所述磁体生成的磁通量的值。

9.根据权利要求1所述的传感器结构，包括仅一个环形磁体。

10.根据权利要求1所述的传感器结构，其特征在于，所述第一垫、所述第二垫、所述第三垫和所述第四垫(P1、P2、P3、P4)中的每一者都位于基本上相同的轴向位置。

11.根据权利要求1所述的传感器结构，其特征在于，所述第一垫、所述第二垫、所述第三垫和所述第四垫(P1、P2、P3、P4)中的每一者都位于基本上相同的径向位置。

12.根据权利要求1所述的传感器结构，其特征在于，所述第一磁传感器(S1)和第二磁传感器(S2)位于单个衬底上。

13.根据权利要求1所述的传感器结构，其特征在于，所述环形磁体的所述圆周处的磁极总数是四的整数倍。

14.根据权利要求1所述的传感器结构，其特征在于，所述环形磁体的所述圆周处的磁极中的每一个磁极都面对相关联的垫。

15.根据权利要求1所述的传感器结构，其特征在于，所述环形磁体的所述圆周处的磁极总数至少为六。

16.根据权利要求1所述的传感器结构，其特征在于，所述环形磁体的所述圆周处的磁极总数是二的整数倍，但不是四的整数倍。

17.根据权利要求1所述的传感器结构，其特征在于，所述磁通收集器(C1、C2、C3、C4)具有环形形状或部分环形形状，并且被布置在距对应的磁轭预定的轴向距离处。

18.一种以对外部干扰场不太敏感或高度不敏感的方式测量扭矩的方法，所述方法包括以下步骤：

a)提供根据权利要求1所述的传感器结构；

b)由位于所述第一间隙(G1)中的所述第一传感器(S1)测量第一磁通量；

c)由位于所述第二间隙(G2)中的所述第二传感器(S2)测量第二磁通量；

d)基于从所述第一传感器和所述第二传感器(S1、S2)获得的所述信号，以减少或基本上消除外部干扰场(Bext)影响的方式来确定所述扭矩的值。

19.根据权利要求18所述的方法，

其中，步骤d)包括通过对所述第一信号和所述第二信号进行线性组合，或通过求解矩阵方程来计算指示由所述磁体生成的所述磁通量的值。

20.根据权利要求18所述的方法，

其特征在于，步骤d)进一步包括通过查找表或使用数学表达式将所述磁通量的所计算的值转换为扭矩值。

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