CN113544046B - 用于检测转向柱的扭转的位置传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种特别地用于检测转向柱的扭转的位置传感器，其包括：具有多个磁体的第一磁化的磁性转子结构件(100)；包括由齿(212、252)延伸的轴向地定向并互锁的两个环(210、250)的第二定子结构件(200)；以及包括两个通量收集部件(50、60)的固定的第三收集器结构件(300)，通量收集部件限定至少一个空气间隙，在空气间隙中安置有至少一个磁敏元件(301、302)，所述通量收集部件(50、60)和所述齿环(210、250)在两者之间限定了与所述第二定子结构件(200)的相对于所述第三收集器结构件(300)的相对径向位置和角位置无关的磁导，所述收集部件(50、60)各自包括角收集扇区(310、350)，并且每个收集部件(50、60)被限定成具有至少一个主收集区(311、351)，主收集区由具有至少一个辅助收集区(313、333、363、357、358)的至少一个延长部(312、353、354)延续，其中，所述辅助收集区(313、333、363、357、358)由形成所述空气间隙的两个极的平坦延伸部(359、360、316、317)终止，并且其中，所述空气间隙的横向中间平面(P)与所述延长部(312、353、354)中的至少一者相交。

Description

用于检测转向柱的扭转的位置传感器
技术领域
本发明涉及位置传感器领域，并且更特别地，涉及用于测量转向柱扭转的位置传感器，但是本申请是非排他性的。
背景技术
这种传感器的通用原理由申请人在欧洲专利EPI774272中进行了描述。
特别地用于检测转向柱的扭转的位置传感器包括：第一磁性转子结构件，第一磁性转子结构件包括多个磁体；第二定子结构件，第二定子结构件包括由齿延伸的两个环，两个环轴向地定向并互锁；以及固定的第三收集器结构件，第三收集器结构件包括两个通量收集部件，通量收集部件限定至少一个空气间隙，在该空气间隙中布置有至少一个磁敏元件。
通量收集部件和定子环在两者之间限定了磁导，该磁导与所述第二定子结构件和所述第三收集器结构件的相对径向位置和角位置无关。
与先前的传感器相比，这种传感器可以减少定子部分与包括霍尔探针的部分之间的磁性信号损耗，改善适于执行可靠测量的信噪比，增加传感器在其机械行程[图14E]上的磁通量调制并为定子部分和包括霍尔探针的部分的相对定位公差提供稳健性。
现有技术缺陷
然而，这些改进没有调节对外部磁场和电磁场的灵敏度，这些外部磁场和电磁场干扰由霍尔探针检测到的有用场。
特别地，当传感器安置在包括磁性物质或电磁辐射源的环境中时，传感器受到干扰，从而使由传感器提供的信号失真。
发明内容
本发明提供的解决方案
为了解决这些缺陷，本发明的目的不是如本领域技术人员所做的那样对外部干扰场创建磁屏蔽，而是在每个通量收集器结构件上创建用于收集该干扰场的两个区，这两个区分别被称为主收集区和辅助收集区，这两个区相对于测量空气间隙以特定方式布置。
本发明的原理实际上包括将收集的场带入到测量空气间隙中，但在两个不同的流动方向上最终允许抵消干扰场的整体分量。从这个角度看，优选地而非限制性地，寻求用主收集区收集与用辅助收集区收集的干扰场同样多的的干扰场并且由于这两个区的相对定位而使两个场在空气间隙处相对于彼此反转，同时使该空气间隙中的有用通量最大化。
更具体地，通过在限定空气间隙的中间横向平面的一个侧部上定位主收集区和在限定空气间隙的中间横向平面的另一侧部上定位辅助收集区，通过组合两个通量收集器结构件而形成磁场反转区，该磁场反转区使所收集的磁场的方向穿过空气间隙而反转。由第一收集器结构件的主收集区和辅助收集区收集到的通量与由第二结构件的主收集区和辅助收集区收集到的通量抵消或最小化，这将在各种附图中被更好地理解。
本发明在其最普遍的意义上涉及一种特别地用于检测转向柱的扭转的位置传感器，包括：第一磁化的磁性转子结构件，第一磁化的磁性转子结构件包括多个磁体；第二定子结构件，第二定子结构件包括由齿延伸的两个环，两个环轴向地定向并互锁；以及固定的第三收集器结构件，第三收集器结构件包括两个通量收集部件，通量收集部件限定至少一个空气间隙，在该空气间隙中安置有至少一个磁敏元件；所述通量收集部件和所述齿环在两者之间限定磁导，该磁导与所述第二定子结构件的相对于所述第三收集器结构件的相对径向位置和角位置无关，所述收集部件各自包括角收集扇区，其特征在于，每个收集部件均具有至少一个主收集区，主收集区由具有至少一个辅助收集区的至少一个延长部延续，其中，所述辅助收集区以形成所述空气间隙的两个极的平坦延伸部终止，并且其中，所述空气间隙的横向中间平面与所述延长部中的至少一个延长部相交。
本发明还涉及具有以下特征的传感器，单独地或以任何技术上可设想的组合考虑：
-所述中间平面与主收集区的平面平行。
-所述主收集区与辅助收集区平行。
-所述延长部轴向地并且垂直于所述主收集区的平面延伸超出所述横向中间平面。
-所述延长部由平坦部段延续，该平坦部段形成与主收集区的平面平行的辅助收集区。
-所述辅助收集区具有平行六面体形状。
-所述辅助收集区的两个侧部由凸部延伸，凸部沿角收集扇区的方向定向并呈现平坦延伸部，该平坦延伸部形成所述空气间隙的极。
-所述主收集区中的一个主收集区由在延长部的两个侧部上延伸的至少一个辅助收集区延伸。
-所述辅助收集区中的至少一个辅助收集区限定具有与主收集区平行的切向表面的反转区域。
-所述横向中间平面在主收集区与所述切向表面之间延伸。
-所述切向表面沿空气间隙的方向和主收集区的方向延伸，主收集区以用以形成空气间隙的第二极的延伸部结束。
-所述第三收集器结构件包括两个辅助收集区，第一辅助收集区安置在与所述主收集区的平面平行的平面中，第一辅助收集区经由辅助收集区与所述主收集区磁性耦合，第一辅助收集区的一个前端部限定空气间隙的极中的一个极，空气间隙的所述横向中间平面位于该第一辅助收集区与所述主收集区之间，第二辅助收集区安置在与所述主收集区的平面平行的平面中，第二辅助收集区借助于平坦延伸部与所述主收集区磁性耦合，第二辅助收集区的一个前端部限定空气间隙的极中的另一个极，空气间隙的所述横向中间平面位于该第一辅助收集区与所述主收集区之间。
-辅助收集区的总面积等于主收集区的总面积。
本发明还涉及一种用于检测转向柱的绝对位置的装置，其特征在于，该装置还包括用于所述转向柱的扭转的传感器，该传感器包括：第一磁化的磁性转子结构件，第一磁化的磁性转子结构件包括多个磁体；第二定子结构件，第二定子结构件包括由齿延伸的两个环，两个环轴向地定向并互锁；以及固定的第三收集器结构件，第三收集器结构件包括两个通量收集部件，通量收集部件限定至少一个空气间隙，在该空气间隙中安置有至少一个磁敏元件；所述通量收集部件和所述齿环在两者之间限定磁导，该磁导与所述第二定子结构件的相对于所述第三收集器结构件的相对径向位置和角位置无关，所述收集部件各自包括角收集扇区，每个收集部件均具有至少一个主收集区，主收集区由具有至少一个辅助收集区的至少一个延长部延续，所述辅助收集区由形成所述空气间隙的两个极的平坦延伸部终止，并且所述空气间隙的横向中间平面与所述延长部中的至少一者相交。
附图说明
本发明的非限制性示例的具体描述
通过对以下附图的描述，优化的角度传感器的不同特性将显得更加清楚：
-[图1A]
-[图1B]图1A和图1B示出了根据本发明的角度传感器的第一实施方式的两个立体图，
-[图2A]
-[图2B]图2A和图2B示出了根据本发明的角度传感器的第二实施方式的两个立体图，
-[图3]图3示出了根据本发明的角度传感器的第三实施方式的立体图，
-[图4]图4示出了根据本发明的角度传感器的第四实施方式的立体图，
-[图5]图5示出了根据本发明的角度传感器的第五实施方式的立体图，
-[图6]图6示出了根据本发明的角度传感器的第六实施方式的立体图，
-[图7]图7示出了根据本发明的角度传感器的第七实施方式的立体图，
-[图8A]
-[图8B]图8A和图8B示出了根据本发明的角度传感器的第八实施方式的两个立体图，
-[图9]图9示出了根据本发明的角度传感器的第九实施方式的立体图，
-[图10]图10示出了根据本发明的角度传感器的第十实施方式的立体图，
-[图11]图11示出了根据本发明的角度传感器的第十一实施方式的立体图，
-[图12]图12示出了联接至用于检测转向柱的绝对位置的装置的根据本发明的角度传感器的第十二实施方式的立体图，
-[图13]图13示出了根据本发明的角度传感器的另一实施方式的立体图。
-[图14A]
-[图14B]
-[图14C]
-[图14D]
-[图14E]图14A至图14E示出了主收集区与辅助收集区之间的机械和磁性连接的实施方式的立体图。
-[图15]图15示出了沿着与轴向方向正交的平面截取的截面图。
贯穿附图，收集区被认为具有大体垂直于传感器的轴线的活动的收集表面，但是它们的取向可以不同。与这些收集表面相比，侧部表面的作用较小。同样地，为了更好地理解这些元件及其功能，出于简化而必须考虑的是干扰场大体轴向地定向，或在图9情况下正交地定向，但是该场的取向并不影响传感器的性能，收集区是铁磁性的并且在铁-空气界面处使场线垂直于收集区的表面弯曲。
具体实施方式
第一实施方式的描述
图1A和图1B示出了角度传感器的第一实施方式的立体图，该角度传感器用于对配装至转向柱的扭力轴执行大约8度的行程测量。以下给出的尺寸是指示性的并且可以根据不同的规格进行修改。
传感器包括三个结构件：
-磁化的转子结构件(100)，磁化的转子结构件(100)由转向柱的轴驱动，
-定子结构件(200)，定子结构件(200)由两个齿环(210、250)
形成，
-通量收集器结构件(300)，通量收集器结构件(300)包括两个磁敏探针(301、302)并由两个收集部件(50、60)形成。
磁化的转子结构件(100)包括交替的磁体，交替的磁体形成具有N对极(110)的管状磁体，磁体优选但不限制7毫米高，径向地磁化以形成具有34.8毫米内径和37.8毫米外径的环，该环安装在与磁体具有相同高度并且具有31毫米内径的筒状磁轭(120)上。
定子结构件(200)包括两个齿环(210、250)，两个齿环(210、250)面向彼此安装并以与磁体的极距相对应的角度角偏移。
这些齿环(210、250)中的每个齿环均包括具有39.2毫米内径和49毫米外径的圆环(211、251)，圆环(211、251)通过M个齿(212、252)延伸，呈筒状部分形式的M个齿(212、252)高7毫米、轴向地定向成与构成第一磁化的转子结构件(100)的磁体的外部面配合。
齿(212、252)示出了以下角宽度：该角宽度从传感器的轴线观察，在一个部分上从梢端部处的23度增大至根部处的26度，以增大穿过齿根的通量路径截面，已知所使用的金属板的厚度是0.8毫米。
两个定子(210、250)在4.25毫米的距离上互锁，使得两个环(211、251)之间的定子距离达到9.75毫米。
这些圆环(211、251)能够将来自磁化的结构件(100)的通量传递至包括角收集扇区(310、350)的收集部件(50、60)，角收集扇区(310、350)构成收集器结构件(300)并且角收集扇区(310、350)通过0.7毫米的空气间隙面对。
此外，角收集扇区(310、350)定尺寸成在所述示例中在大约100°的弧度上覆盖齿环(210、250)的一部分。
该尺寸导致对定子结构件(200)相对于收集器结构件(300)的径向偏移不敏感，只要径向偏移与半径保持小于0.5毫米。
具有4.5毫米宽度的一个或两个分支——或延长部——(312、353、354)使角收集扇区(310、350)延伸并且使两个空气间隙中的通量闭合成为可能，具有1.75毫米高度的两个空气间隙径向定位于定子(210、250)的外部并且两个磁敏探针(301、302)安置在两个空气间隙中并由未示出的印刷电路保持。
角扇区(310、350)形成传感器的主要收集区，也就是说，用于收集对传感器有用的通量、由多个磁体(100)产生的通量的区。
在这种情况下，如果该干扰流被认为具有轴向分量，则角扇区(310、350)也形成收集干扰通量的主收集区(311、351)。
在这种特定情况下，收集在齿环(210、250)的外侧上进行以增加探针(301、302)的灵敏度，这需要比在内部收集的情况下更高的传感器，但在传感器的灵敏度上节省约百分之二十。
延长部(312、353、354)构成通量集中器，通量集中器将由角收集扇区(310、350)分别收集的磁通量带向安置有磁敏探针(301、302)的空气间隙。有用通量和干扰通量因此被带入到测量空气间隙中。
对于第一角收集扇区(310)，延长部(312)具有轴向延伸的、垂直于角扇区(310)的平面的叶片形式，该平面被认为是所述扇区的中间平面。该延长部(312)延伸超出穿过空气间隙和磁敏传感器(301、302)的虚拟的横向中间平面(P)，该平面(P)在此平行于角扇区(310)的平面。
该延长部(312)然后由平坦部段延续，该平坦部段形成与角扇区(310)的平面平行的辅助收集区(313)。该辅助收集区(313)具有矩形形状，该形状不是限制性的，其中，侧部的轴线与传感器的径向方向相对应，并且另一轴线平行于定子结构件(200)的切向方向。
在两个侧部上，该辅助收集区(313)又分别通过两个凸部(314、315)延伸，凸部(314、315)沿角扇区(310)的方向定向并且凸部(314、315)各自在横向平面中具有形成测量空气间隙的第一极的平坦延伸部(316、317)。与在所有实施方式中一样，这些延伸部(316、317)还构成也收集干扰通量的部分干扰通量的另外的收集区。
空气间隙的虚拟的横向中间平面(P)位于辅助收集区(313)与主收集区(311)之间并与延长部(312)相交。
对于第二角收集扇区(350)，两个延长部(353、354)在相对的角扇区(310)的延长部(312)的两个侧部上延伸。
这两个延长部(353、354)中的每个延长部均具有轴向延伸直至反转区的叶片形式，反转区的切向表面(355、356)限定辅助收集区(357、358)。根据本发明的精神，反转可以通过收集区的弯曲形状来实现，但更通常的是通过主收集区和辅助收集区的相对于上述空气间隙的中间平面(P)的相对定位来实现的，并且这迫使通量沿相反的方向遵循空气间隙。
穿过包含两个磁敏探针(301、302)的空气间隙的虚拟的横向中间平面(P)在主收集区(351)与辅助收集区(357、358)之间延伸并分别与延长部(353、354)相交。
延长部(353、354)在反转后朝向空气间隙和角收集扇区(350)延续，并分别以用以形成空气间隙的第二极的延伸部终止在横向平面中。这些延伸部(359、360)还构成也收集干扰通量的一部分的辅助收集区。
因此，由主收集区(311)和可能由延长部(312)而且还由具有第一部分(50)的延伸部(316、317)的辅助收集区(313)收集的磁性干扰通量通过对于另外收集表面给定的反转形状而相对于干扰场的初始取向在空气间隙中反转。由具有第二部分(60)的延伸部(359、360)的辅助收集器(357、358)收集的磁性干扰通量在空气间隙中以与干扰场的初始取向相同的方向定向。因此，空气间隙中的干扰场的两个相反的循环方向有助于使测量空气间隙中的该场最小化甚至抵消测量空气间隙中的该场。
同样地，对称地，由主收集区(350)和可能由第二收集部分(60)的延长部(353、354)收集的磁性干扰通量在空气间隙中通过对第二收集表面给定的反转形状而相对于干扰场在主收集表面处的的初始取向反转。由第一收集部分(50)的辅助收集器(313)收集的磁性干扰通量在空气间隙中以与干扰场的初始取向相同的方向定向。因此，空气间隙中的干扰场的两个相反的循环方向有助于使测量空气间隙中的该场最小化甚至抵消测量空气间隙中的该场。
主收集区(311)的收集表面与可能的延长部(312)的收集表面之和不等于辅助收集区(357、358)的收集表面，正如主收集区(351)的收集表面与可能的延长部(353、354)的收集表面之和不等于另外收集区(313)的收集表面一样，这具有未完全抵消空气间隙处的外部干扰场的结果。然而，该解决方案保持有效以使测得的干扰场分量最小化。为了均衡这些表面的目的，例如，可以容易地调整辅助收集区的宽度。下面描述的变型实施方式通过图示的寻求均衡主收集表面和辅助收集表面的方法来改善性能。
其他实施方式描述
图2A和图2B示出了变型实施方式的立体图，该实施方式通过附加两个辅助收集区(333、363)而不同于上述第一示例。
第一辅助收集区(333)在该示例中由安置在与角扇区(310)的平面平行的平面中的软铁磁性材料的矩形板形成，第一辅助收集区(333)借助于辅助收集区(313)与角扇区(310)磁性地耦合，并且第一辅助收集区(333)的前端部限定空气间隙的极中的一个极。空气间隙的虚拟横向中间平面(P)定位在该第一辅助收集区(333)与角扇区(310)之间。
该第一辅助收集区(333)的表面近似等于主收集区(351)和延长部(353、354)的表面。实际上，相比于外部干扰场，主收集区(351)和延长部(353、354)有助于收集外部场并将外部场沿在此从顶部到底部定向的方向引入至探针(301、302)，同时辅助收集区(333)收集外部磁场并将外部磁场沿从底部到顶部定向的方向引入至探针(301、302)。因此，对所述区(351、353、354和333)进行均衡使得通过沿所述循环方向的两个方向收集相等的通量而使外部磁性干扰场分量最小化成为可能。
在该示例中，第二辅助收集区(363)由安置在与主收集区(351)的平面平行的平面中的软铁磁性材料的矩形板形成，第二辅助收集区(363)经由平坦延伸部(359、360)与主收集区(351)磁性耦合，第二辅助收集区(363)的前端部限定空气间隙的面中的另一个面。空气间隙的虚拟横向中间平面(P)定位于该第二辅助收集区(363)与主收集区(351)之间。
该辅助收集区(363)和辅助收集区(357、358)的表面近似等于主收集区(311、312)和辅助收集区(313)的表面。实际上，相比于外部干扰场，主收集区(311)、延长部(312)和辅助收集区(333)有助于收集外部场并将外部场沿在此从底部到顶部定向的方向引入至探针(301、302)，同时辅助收集区(363)和辅助收集区(357、358)将外部磁场沿从顶部到底部的方向引入至探针(301、302)。因此，对所述区(363、357、358和310、312)进行均衡使外部磁性干扰场分量最小化成为可能。
图3示出了替代性实施方式的立体图，该实施方式与图2A和图2B的实施方式不同之处在于，为了使传感器的直径更加紧凑，将两个辅助收集区(333、363)定位成从主收集区(311、351)悬挂。
第一辅助收集区(333)在该示例中由软铁磁性材料制成的板形成，该板直接布置在主收集区(350)的上方并位于与主收集区(311)的平面平行的平面中，第一辅助收集区(333)经由辅助收集区(313)与主收集区(311)磁性耦合，第一辅助收集区(333)的前端部限定空气间隙的极中的一个极。空气间隙的中间平面(未示出)定位于该第一辅助收集区(333)与主收集区(311)之间。
在该示例中，第二辅助收集区(363)由软铁磁性材料的板形成，该板与主收集区(311)成直线地安置并位于与主收集区(351)的平面平行的平面中，第二辅助收集区(363)通过平坦延伸部(359、360)与主收集区(351)磁性耦合，第二辅助收集区(363)的前端部限定空气间隙的极中的另一个极。空气间隙的中间平面(未示出)位于该第二辅助收集区(363)与主收集区(351)之间。
图4示出了根据本发明的传感器的第四实施方式。相比于图1A和图1B中所示的实施方式，辅助收集区(357、358)、角收集扇区(350)的延长部由铁磁板相互连接形成两个辅助收集区(365、366)，并且辅助收集区(316、317)、角收集扇区(310)的延长部由铁磁板相互连接形成两个辅助收集区(375、376)。与图1A和图1B的实施方式相比，该实施方式特别地使安置第三磁敏探针(303)以创建信息冗余并增加全部辅助收集区的表面面积成为可能。空气间隙在探针(301、302、303)处的横向中间平面(未示出)位于一方面的主收集区(311、351)与另一方面的辅助收集区(357、358、365、366、375、376)之间。中间平面优选是共面而并非必要，出于可能的生产原因，平面能够相对于彼此轴向偏移。同样地，创建一方面的辅助收集区(365、366)和另一方面的辅助收集区(375、376)的铁磁板优选分别是收集器(50、60)的一体部分，而这对于本发明并非必要。它们实际上可以是单独的附接板。
图5是与图2A和图2B中所示的实施方式类似的变型实施方式，但不同之处在于，辅助收集区(333、363)是分别为收集部件(50、60)的一体部分的板，并且在于，所述辅助收集区(333、363)的总体形状与图2A和图2B中所示的产生不同收集表面的总体形状不同。最后这个特性说明本发明允许限定这些辅助收集区(333、363)的自由度。
图6示出了变型实施方式，其中，主收集区(311)以类似于图5中所示变型的方式通过辅助收集区(333)延伸。然而，主收集区(351)通过两个辅助收集区(357、358)延伸，两个辅助收集区(357、358)正交地敞开以增大所述辅助收集区(357、358)的收集表面。
图7示出了与图1A和图1B中所示的实施方式类似的变型实施方式，其中，不同之处是，主收集区(311)通过两个延长部(312A、312B)延伸，两个延长部(312A、312B)限定了两个辅助收集区(313A、313B)。
在图8A和图8B中，所使用的两个探针(300、301)位于相同半径上，第二探针(301)比第一探针(300)在径向上距多个磁体更远。为此，主收集区(311)通过在第一探针(300)上方径向延伸的辅助收集区(358)而延伸超出延长部(312)。
图9图示了实施方式，其中，探针定向成使得探针的灵敏度轴线以相对于其他实施方式所示的灵敏度轴线成90°地呈现其灵敏度轴线，该灵敏度轴线因而与传感器的旋转轴线正交且垂直。在该非模拟示例中，角扇区(310、350)具有延长部(312、353)，延长部(312、353)轴向延伸并以两个平坦延伸部(316、359)终止，两个平坦延伸部(316、359)正交地定向并且限定安置有探针(300)的测量空气间隙。在该实施方式中，角扇区(310、350)是通量的主收集区，但并非特别意在成为主收集区。实际上，在该构型中，探针(300)对干扰场的正交分量敏感并且角扇区(310、350)仅通过其边缘参与收集干扰通量。
延长部(312、353)具有主收集表面(311、351)，以便收集干扰通量并将干扰通量沿与两个平坦延伸部(316、359)收集干扰通量相反的方向带入到测量空气间隙中，从而形成辅助收集区。
图10示出了与图1A和图1B中所示的实施方式类似的变型实施方式，不同之处是，延长部(312、353、354)通过终端部弯曲的辅助收集区(313、357、358)延续。辅助收集区(357、358)的端部向下并朝向多个磁体的中央弯曲，同时辅助收集区(313)的端部平行于旋转轴线延伸并且向上弯曲并彼此靠近。该变型允许另外的通量收集的改型。
可以理解，在本发明的意义内，上述各种变型仅是实施方式的几个示例。当然，在不背离本发明范围的情况下，可以通过组合(至少部分地)在形状、大小和相对定位方面示出的不同变型考虑另外的变型。因此，也可以考虑使两个空气间隙中的仅一个空气间隙具有相对于干扰通量反向的有用通量，并且然后执行由两个探针读取的两个信号的代数组合以抵消干扰通量分量。最后这个变型在图11中示出。在收集部件(50、60)最右边的延长部(312、354)与现有技术的延长部相同，通量反转仅从根据上述教导的位于最左边的延长部发生。
图12示出了由本发明限定的位置传感器与绝对位置检测装置的关联。在该非限制性示例中，如图1A、图1B中限定的位置传感器与文献WO2012084288中描述的装置相类似的装置相关联。利用磁力游标测量原理的WO2012084288中的装置意在确定转向柱转过几圈后的绝对位置。游标式装置特别地包括主齿轮(1000)，主齿轮(1000)优先地固定于磁化的结构件(100)。转向柱的旋转因此引起主轮(1000)的旋转，主轮(1000)的旋转又引起磁化的行星轮(1001、1002)的旋转，这导致磁敏探针(1003、1004)处的信号的演化。因此可以在转向柱转过几圈后获得该柱的绝对角位置。
当然，可以设想根据本发明的位置传感器的任何变型与任何绝对位置检测装置一起使用，图12的该示例在其实施方式中不以任何方式受到限制。
图13示出了收集部件中的仅一个收集部件与探针(300、301)的横向平面(未示出)相交的实施方式。实际上，仅部件(60)和主收集区(351)的延长部(353、354)与该平面相交，部件(50)和主收集区(311)的延长部(312)与所述主收集区(311)共面。
图14A示出了主收集区(311、351)与辅助收集区(313、363)之间的机械和磁性连接的实施方式。在该实施方式中，该连接在延长部(312、353)的区域中通过互补的梳形形状(3121、3122；3531、3532)的配合来确保。这种组装使得使用所谓的轴向“堆叠”方法安装收集器组件成为可能。
图14B示出了主收集区(311、351)与辅助收集区(313、363)之间的机械和磁性连接的替代性实施方式。在该实施方式中，辅助收集区(313、363)在其端部处具有U形弯曲部分(3122、3151)，U形弯曲部分(3122、3151)与延长部(312、353)的平坦端部(3121、3532)配合以便通过夹持实现连接。这种组装允许另外的收集器通过径向移动进行安装。
图14C示出了主收集区(311、351)与辅助收集区(313、363)之间的机械和磁性连接的替代性实施方式。在该实施方式中，辅助收集区(313、363)在其端部部处具有U形弯曲部分(3122、3151)，U形弯曲部分(3122、3151)与延长部(312、353)的平坦端部(3121、3532)配合以便通过夹持实现连接。该实施方式与图14B中所示的前述实施方式的不同之处在于，U形弯曲部分沿轴向方向定向。这种组装使得使用所谓的轴向“堆叠”方法安装收集器组件成为可能。
图14D示出了主收集区(311、351)与辅助收集区(313、363)之间的机械和磁性连接的替代性实施方式。在该变型中，主收集区和辅助收集区通过使板在延长部(312、353)处弯曲而生产为单件式。在这种情况下，收集器之间的磁性和机械连接是理想的。
图14E示出了主收集区(311、351)与辅助收集区(313、363)之间的机械和磁性连接的替代性实施方式。在该实施方式中，辅助收集区(313、363)具有与延长部(312、353)的平坦端部(3121、3532)配合的平坦端部(3122、3151)，然后通过接触表面处的焊接确保收集器之间的连接。在该变型中，另外的收集器叠加在测量空气间隙处的主收集器上。
图15示出了沿着与轴向方向正交的平面截取的截面图。该图描绘了来自磁化的磁性转子结构件(100)的通量(111)的路径和干扰通量(111、112)的路径，干扰通量(111、112)分别由主收集区(310)和辅助收集区(363)收集。该图通过两个通量收集部件(50、60)在所述探针(301)处的机械耦合而突出了干扰场(111、112)穿过探针(301)的相反性。消除由探针感知到的干扰场是通过调整主收集区(310)和辅助收集区(363)的大小获得的。

Claims (13)

1.一种用于检测转向柱的扭转的位置传感器，所述位置传感器包括：第一磁化的磁性转子结构件(100)，所述第一磁化的磁性转子结构件(100)包括多个磁体；第二定子结构件(200)，所述第二定子结构件(200)包括由齿(212、252)延伸的两个环(210、250)，所述环(210、250)轴向地定向并互锁；以及固定的第三收集器结构件(300)，所述第三收集器结构件(300)包括两个通量收集部件(50、60)，所述通量收集部件(50、60)限定至少一个空气间隙，在所述空气间隙中安置有至少一个磁敏元件(301、302)，所述通量收集部件(50、60)和所述环(210、250)在两者之间限定磁导，所述磁导与所述第二定子结构件(200)的相对于所述第三收集器结构件(300)的相对径向位置和角位置无关，所述收集部件(50、60)各自包括角收集扇区(310、350)，
其特征在于，每个收集部件(50、60)均具有至少一个主收集区(311、351)，所述主收集区(311、351)由具有至少一个辅助收集区(313、333、363、357、358)的至少一个延长部(312、353、354)延续，其中，所述辅助收集区(313、333、363、357、358)由平坦延伸部(359、360、316、317)终止，所述平坦延伸部(359、360、316、317)形成所述空气间隙的两个极，并且其中，所述空气间隙的横向中间平面(P)与所述延长部(312、353、354)中的至少一者相交，并且其中，第一收集部件(50)的所述主收集区(311)与第二收集部件(60)的所述辅助收集区(357、358、363)不垂直，或者所述第二收集部件(60)的所述收集区(351)与所述第一收集部件(50)的所述辅助收集区(313、333)不垂直，以用所述主收集区收集与用所述辅助收集区收集的干扰场同样多的干扰场并且由于所述主收集区和所述辅助收集区的相对定位而使所述主收集区所收集的干扰场和所述辅助收集区所收集的干扰场在所述空气间隙处相对于彼此反转。
2.根据权利要求1所述的位置传感器，其特征在于，所述中间平面(P)与所述主收集区(311、351)的平面平行。
3.根据权利要求2所述的位置传感器，其特征在于，所述延长部(312、353、354)轴向地并垂直于所述主收集区(311)的平面延伸超出所述横向中间平面(P)。
4.根据权利要求3所述的位置传感器，其特征在于，所述延长部(312、353、354)由平坦部段延续，所述平坦部段形成与所述主收集区(311)的平面平行的辅助收集区(313)。
5.根据权利要求4所述的位置传感器，其特征在于，所述辅助收集区(313、357、358)具有平行六面体形状。
6.根据权利要求5所述的位置传感器，其特征在于，所述辅助收集区(313)的两个侧部由凸部(314、315)延伸，所述凸部(314、315)沿所述角收集扇区(310)的方向定向并呈现平坦延伸部(316、317)，所述平坦延伸部(316、317)形成所述空气间隙的极。
7.根据权利要求3所述的位置传感器，其特征在于，所述主收集区(350)中的一个主收集区由在所述延长部(312)的两个侧部上延伸的至少一个辅助收集区(357、358)延伸。
8.根据权利要求7所述的位置传感器，其特征在于，所述辅助收集区(357、358)中的至少一个辅助收集区限定具有与所述主收集区(311、351)平行的切向表面(355、356)的反转区域。
9.根据权利要求8所述的位置传感器，其特征在于，所述横向中间平面(P)在所述主收集区(351)与所述切向表面(355、356)之间延伸。
10.根据权利要求9所述的位置传感器，其特征在于，所述切向表面(355、356)沿所述空气间隙的方向和所述主收集区(351)的方向延伸，所述主收集区(351)以用以形成所述空气间隙的第二极的延伸部(359、360)结束。
11.根据权利要求1所述的位置传感器，其特征在于，所述第三收集器结构件(300)包括两个辅助收集区(333、363)，
-第一辅助收集区(333)安置在与所述主收集区(311)的平面平行的平面中，所述第一辅助收集区(333)经由所述辅助收集区(313)与所述主收集区(311)磁性耦合，所述第一辅助收集区(333)的前端部限定所述空气间隙的所述极中的一个极，所述空气间隙的所述横向中间平面(P)位于所述第一辅助收集区(333)与所述主收集区(311)之间，
-第二辅助收集区(363)安置在与所述主收集区(351)的平面平行的平面中，所述第二辅助收集区(363)借助于平坦延伸部(359、360)与所述主收集区(351)磁性耦合，所述第二辅助收集区(363)的一个前端部限定所述空气间隙的所述极中的另一个极，所述空气间隙的所述横向中间平面(P)位于所述第一辅助收集区(363)与所述主收集区(351)之间。
12.根据权利要求1所述的位置传感器，其特征在于，所述辅助收集区(313、333、363、357、358)的总面积等于所述主收集区(311、351、312、353、354)的总面积。
13.一种用于检测转向柱的绝对位置的装置，其特征在于，所述装置还包括用于所述转向柱的扭转的传感器，所述传感器包括：第一磁化的磁性转子结构件(100)，所述第一磁化的磁性转子结构件(100)包括多个磁体；第二定子结构件(200)，所述第二定子结构件(200)包括由齿(212、252)延伸的两个环(210、250)，所述环(210、250)轴向地定向并互锁；以及固定的第三收集器结构件(300)，所述第三收集器结构件(300)包括两个通量收集部件(50、60)，所述通量收集部件(50、60)限定至少一个空气间隙，在所述空气间隙中布置有至少一个磁敏元件(301、302)，所述通量收集部件(50、60)和所述环(210、250)在两者之间限定磁导，所述磁导与所述第二定子结构件(200)的相对于所述第三收集器结构件(300)的相对径向位置和角位置无关，所述收集部件(50、60)各自包括角收集扇区(310、350)，每个收集部件(50、60)均具有至少一个主收集区(311、351)，所述主收集区(311、351)由具有至少一个辅助收集区(313、333、363、357、358)的至少一个延长部(312、353、354)延续，所述辅助收集区(313、333、363、357、358)由平坦延伸部(359、360、316、317)终止，所述平坦延伸部(359、360、316、317)形成所述空气间隙的两个极，并且所述空气间隙的横向中间平面(P)与所述延长部(312、353、354)中的至少一者相交，并且其中，第一收集部件(50)的所述主收集区(311)与第二收集部件(60)的所述辅助收集区(357、358、363)不垂直，或者所述第二收集部件(60)的所述收集区(351)与所述第一收集部件(50)的所述辅助收集区(313、333)不垂直，以用所述主收集区收集与用所述辅助收集区收集的干扰场同样多的干扰场并且由于所述主收集区和所述辅助收集区的相对定位而使所述主收集区所收集的干扰场和所述辅助收集区所收集的干扰场在所述空气间隙处相对于彼此反转。
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