CN114384267A - 用于差分扭曲不敏感磁速度传感器的零高斯磁体 - Google Patents

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Abstract

本公开的各实施例涉及用于差分扭曲不敏感磁速度传感器的零高斯磁体。一种磁传感器模块包括轴向极化的反向偏置磁体，该轴向极化的反向偏置磁体具有从内侧壁径向延伸到外侧壁的本体和限定内侧壁的孔。磁体本体关于传感器平面中的中心轴线生成径向对称的偏置面内磁场。磁场沿着中心轴线的延伸部并且在位于传感器平面中的零场圆的圆周上具有基本为零的磁通密度，其中零场圆的圆周在平面图中与磁体本体竖直交叠。磁传感器模块包括磁传感器，该磁传感器包括至少三个传感器元件，该至少三个传感器元件被布置在传感器平面中在径向对称的偏置面内磁场具有基本为零的磁通密度的位置处，包括布置在零场圆的圆周上的至少两个传感器元件。

Description

用于差分扭曲不敏感磁速度传感器的零高斯磁体
技术领域
本公开总体上涉及感测车轮速度，并且更具体地涉及磁速度传感器。
背景技术
为了测量车轮速度(例如，在汽车应用中)，通常将铁磁车轮与磁敏传感器和被安装到传感器的磁体结合使用。传感器生成输出脉冲。控制单元对脉冲进行计数，并且能够计算旋转车轮的车轮速度和实际角度，以及可选地确定车轮的旋转方向。
在凸轮轴感测应用中，可以使用霍尔单电池配置，该配置使得能够在齿轮的齿缘处进行输出切换。当铁质目标轮在传感器前面旋转时，z磁化反向偏置传感器与Bz敏感单电池传感器相结合生成正弦信号。当齿通过传感器时，实现最大幅度，而当传感器面对齿轮的凹槽时，实现最小信号。因此，传感器设备接通齿缘。
使用霍尔单电池传感器的好处在于，传感器对扭曲不敏感，使得传感器将独立于安装位置而工作，而不管其绕其z轴的旋转取向如何。因此，可以在安装期间使用螺钉调节传感器模块与车轮之间的气隙。也就是说，如螺丝一样扭转传感器模块将调节气隙，并且可以忽略传感器的旋转取向。因此，由于对扭曲不敏感，在传感器安装期间放宽了装配公差。
在不利方面，霍尔单电池传感器在杂散场稳健性方面具有缺点。杂散场是由位于传感器的近端环境中的外部装置引入的磁场。例如，位于车辆内的部件(例如，对于混合动力汽车，由于电流轨靠近传感设备驱动高电流或由于感应电池充电)或流经生成磁场的列车系统的轨道的电流可能造成杂散场干扰。
作为霍尔单电池传感器的替代，可以使用差分霍尔感测元件来增加杂散场稳健性。在差分霍尔传感器中，两个霍尔板间隔开。输出信号是通过从第二霍尔板的Bz信号中减去第一霍尔板的Bz信号来计算的，并且z方向上的均匀杂散场将由于差分计算而被抵消。
差分霍尔信号在轮齿的上升沿处具有其信号最大值，并且在轮齿的下降沿处具有其信号最小值。因此，与霍尔单电池传感器相比，差分霍尔传感器的输出在齿中心与凹口中心之间切换。
然而，由于切换点不同，车辆的电子控制单元(ECU)需要重新配置以调节切换点。此外，差分霍尔传感器的另一缺点是，它对扭曲不敏感。将传感器模块围绕其z轴扭转将导致信号降低。最坏的情况是扭曲角为90°，此时两个霍尔板感测到相同的Bz场。在这种情况下，没有可用的差分信号，并且传感器无法检测到齿或凹口。
因此，可能需要兼具杂散场稳健性和扭曲不敏感(即，与扭曲无关)的改进的设备。
发明内容
提供了磁传感器模块、系统和方法，其被配置为检测物体的旋转，并且更具体地检测物体的旋转速度。
多个实施例中的一个实施例提供了一种磁传感器模块，该磁传感器模块包括轴向极化的反向偏置磁体和磁传感器。轴向极化的反向偏置磁体包括在径向方向上从内侧壁延伸到外侧壁的磁体本体和限定内侧壁的孔，其中轴向极化的反向偏置磁体在与轴向极化的反向偏置磁体的中心轴线的延伸部正交的传感器平面中，关于中心轴线生成径向对称的偏置面内磁场，其中孔以中心轴线为中心并且在轴向极化的反向偏置磁体的轴向方向上沿着中心轴线延伸，其中径向对称的偏置面内磁场沿着中心轴线的延伸部并且在位于传感器平面中的零场圆的圆周处具有基本为零的磁通密度，其中零场圆的圆周在平面图中与中心轴线的延伸部同心并且与磁体本体竖直交叠。磁传感器包括至少三个传感器元件，至少三个传感器元件被布置在磁传感器的传感器平面中在径向对称的偏置面内磁场具有基本为零的磁通密度的位置处，其中至少三个传感器元件被配置为响应于感测到径向对称的偏置面内磁场而生成测量值，其中至少三个传感器元件中的至少两个传感器元件关于轴向极化的反向偏置磁体的中心轴线以基本等距的角度布置在零场圆的圆周上。
多个实施例中的一个实施例提供了一种磁传感器模块，该磁传感器模块包括轴向极化的反向偏置磁体和磁传感器。轴向极化的反向偏置磁体包括在径向方向上从内侧壁延伸到外侧壁的磁体本体和限定内侧壁的孔，其中轴向极化的反向偏置磁体在与轴向极化的反向偏置磁体的中心轴线的延伸部正交的传感器平面中关于中心轴线生成径向对称的偏置面内磁场，其中孔以中心轴线为中心并且在轴向极化的反向偏置磁体的轴向方向上沿着中心轴线延伸，其中径向对称的偏置面内磁场沿着中心轴线的延伸部并且在位于传感器平面中的零场圆的圆周处具有零磁通密度，其中零场圆的圆周在平面图中与中心轴线的延伸部同心并且与磁体本体竖直交叠。磁传感器包括至少两个传感器元件，至少两个传感器元件布置在磁传感器的传感器平面中并且进一步关于轴向极化的反向偏置磁体的中心轴线以基本等距的角度布置在零场圆的圆周上。
多个实施例中的一个提供了一种磁传感器模块，该磁传感器模块包括轴向极化的反向偏置磁体和磁传感器。轴向极化的反向偏置磁体包括在径向方向上从内侧壁延伸到外侧壁的磁体本体和限定内侧壁的孔，其中轴向极化的反向偏置磁体在与轴向极化的反向偏置磁体的中心轴线的延伸部正交的传感器平面中关于中心轴线生成径向对称的偏置面内磁场，其中孔以中心轴线为中心并且在轴向极化的反向偏置磁体的轴向方向上沿着中心轴线延伸，其中径向对称的偏置面内磁场沿着中心轴线的延伸部并且在位于传感器平面中的零场圆的圆周处具有零磁通密度，其中零场圆的圆周在平面图中与中心轴线的延伸部同心并且与磁体本体竖直交叠。磁传感器包括至少两个传感器元件，至少两个传感器元件布置在磁传感器的传感器平面中，并且磁传感器布置在零场圆的圆周上，使得至少两个传感器元件关于轴向极化的反向偏置磁体的中心轴线以基本等距的角度布置。
附图说明
本文中参考附图描述实施例。
图1A和1B示出了根据一个或多个实施例的齿轮的磁场感测原理；
图2示出了根据一个或多个实施例的轴向极化的反向偏置磁体及其面内磁场分布的平面图(俯视图)；
图3示出了根据一个或多个实施例的绘制在z方向上截取的不同最小距离处的面内磁场Bxy对距反向偏置磁体的中心轴线的径向距离的图；
图4示出了根据一个或多个实施例的绘制面内磁场Bxy对孔直径的依赖性的图；
图5示出了根据一个或多个实施例的传感器模块的平面图，该传感器模块包括布置在反向偏置磁体之上的传感器布置；
图6示出了根据一个或多个实施例的反向偏置磁体，该反向偏置磁体是轴向极化圆柱体并且包括孔；
图7示出了根据一个或多个实施例的包括传感器模块的速度感测系统；
图8示出了根据一个或多个实施例的另一传感器模块的平面图，该另一传感器模块包括布置在反向偏置磁体之上的传感器布置；
图9示出了根据一个或多个实施例的另一传感器模块的平面图，该另一传感器模块包括布置在反向偏置磁体之上的传感器布置；
图10A-10D示出了根据一个或多个实施例的图5所示的传感器的传感器元件的传感器信号对目标轮的旋转角；
图10E示出了根据一个或多个实施例的图5所示的传感器的传感器电路的输出传感器信号对目标轮的旋转角；
图10F示出了根据一个或多个实施例的图5所示的传感器模块的不同扭曲不敏感安装(TIM)角的输出传感器信号对目标轮的旋转角；以及
图11示出了根据一个或多个实施例的通过磁传感器来测量旋转构件的旋转速度的方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，阐述细节以提供对示例性实施例的更彻底的解释。然而，对于本领域技术人员很清楚的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践实施例。在其他情况下，公知的结构和设备以框图形式或示意图示出而非详细示出以避免混淆实施例。此外，除非另有特别说明，否则下文描述的不同实施例的特征可以相互组合。还应当理解，在不脱离由权利要求限定的范围的情况下，可以利用其他实施例并且可以进行结构或逻辑改变。因此，以下详细描述不应当被视为限制意义。
此外，等效或相似的元素或者具有等效或相似功能的元素在以下描述中用等效或相似的附图标记表示。由于相同或功能等效的元素在图中被赋予相同的附图标记，因此可以省略对具有相同附图标记的元素的重复描述。因此，为具有相同或相似附图标记的元素提供的描述是可以相互交换的。
方向性术语(例如，“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”、“前”、“后”、“后面”、“前部”、“尾部”、“之上”、“之下”等)可以参考所描述的图和/或元件的取向来使用。因为实施例可以被定位在多个不同取向上，所以方向术语用于说明的目的并且决不是限制性的。在一些情况下，方向术语可以基于实施例的取向与等效的方向术语交换，只要元素之间的一般方向关系及其一般目的得以保持。
在本公开中，包括诸如“第一”、“第二”等序数的表达可以修饰各种元素。然而，这样的元素不受以上表述的限制。例如，上述表述不限制元素的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将元素与其他元素区分开的目的。例如，第一框和第二框表示不同框，尽管它们都是框。再例如，在不脱离本公开的范围的情况下，第一元素可以称为第二元素，并且类似地，第二元素也可以称为第一元素。
应当理解，当元件称为“连接”或“耦合”到另一元件时，它可以直接连接或耦合到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当一个元件称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在中间元件。用于描述元件之间的关系的其他词应当以类似的方式解释(例如，“在……之间”与“直接在……之间”、“相邻”与“直接相邻”等)。
在本文中描述或附图中所示的实施例中，任何直接电连接或耦合(即，没有附加的中间元件的任何连接或耦合)也可以通过间接连接或耦合来实现，即，与一个或多个附加的中间元件的连接或耦合，或反之亦然，只要连接或耦合的一般目的(例如，传输某种信号或传输某种信息)基本保持。来自不同实施例的特征可以组合以形成另外的实施例。例如，关于实施例中的一个实施例的描述的变化或修改也可以适用于其他实施例，除非有相反的说明。
根据特定的实现要求，存储介质可以包括RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、FLASH存储器、或其上存储有电子可读控制信号的任何其他介质，它们与可编程计算机系统协作(或能够与其协作)，从而执行相应的方法。因此，存储介质可以被认为是计算机可读的非暂态存储介质。
此外，指令可以由一个或多个处理器执行，例如一个或多个中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)、或者其他等效的集成或分立逻辑电路系统。因此，本文中使用的术语“处理器”是指任何前述结构或适合于实现本文中描述的技术的任何其他结构。此外，在一些方面，本文中描述的功能可以在专用硬件和/或软件模块内提供。此外，这些技术可以完全在一个或多个电路或逻辑元件中实现。包括一个或多个处理器的“控制器”可以使用电信号和数字算法来执行其接收、分析和控制功能，这些功能还可以包括校正功能。
如本文中使用的，信号调节是指操纵模拟信号以使得该信号满足用于进一步处理的下一阶段的要求。信号调节可以包括从模拟到数字的转换(例如，通过模数转换器)、放大、滤波、转换、旁路、范围匹配、隔离、以及使传感器输出适合于在调节之后进行处理所需要的任何其他过程。
实施例涉及传感器和传感器系统，并且涉及获取关于传感器和传感器系统的信息。传感器可以是指将待测量的物理量转换为电信号(例如电流信号或电压信号)的部件。物理量例如可以包括磁场、电场、压力、力、电流或电压，但不限于此。如本文中描述的，传感器设备可以是测量诸如齿轮等物体的旋转速度的速度传感器。
例如，磁场传感器包括一个或多个磁场传感器元件，一个或多个磁场传感器元件测量磁场的一个或多个特性(例如，磁场通量密度的量、场强、场角、场方向、场取向等)。磁场可以由磁体、载流导体(例如，电线)、地球或其他磁场源生成。每个磁场传感器元件被配置为响应于撞击在传感器元件上的一个或多个磁场而生成传感器信号(例如，电压信号)。因此，传感器信号表示撞击在传感器元件上的磁场的大小和/或取向。
根据一个或多个实施例，磁场传感器和传感器电路两者均被容纳(即，集成)在同一芯片封装(例如，塑料封装的封装，例如有引线封装或无引线封装、或表面安装设备(SMD)封装)中。这种芯片封装也称为传感器封装。传感器封装可以与反向偏置磁体组合以形成传感器模块、传感器设备等。
被包括在传感器封装中的一个或多个磁场传感器元件(或简称为磁场传感器)因此暴露于磁场，并且由每个磁场传感器元件提供的传感器信号(例如，电压信号)例如与磁场的大小成比例。此外，应当理解，术语“传感器”和“感测元件”在整个说明书中可以互换使用，并且术语“传感器信号”和“测量值”在整个说明书中可以互换使用。
传感器电路可以称为信号处理电路和/或信号调节电路，该信号处理电路和/或信号调节电路以原始测量数据的形式接收来自磁场传感器元件的信号(即，传感器信号)，并且从传感器信号中导出代表磁场的测量信号。传感器电路可以包括将来自一个或多个传感器元件的模拟信号转换为数字信号的数字转换器(ADC)。传感器电路还可以包括对数字信号执行一些处理的数字信号处理器(DSP)，这将在下面讨论。因此，传感器封装包括通过信号处理和/或调节来调节和放大磁场传感器的小信号的电路。
如本文中使用的，传感器设备可以是指包括如上所述的传感器和传感器电路的设备。传感器设备可以集成在单个半导体管芯(例如，硅管芯或芯片)上，但在其他实施例中，可以使用多个管芯来实现传感器设备。因此，传感器和传感器电路设置在同一半导体管芯上或同一封装中的多个管芯上。例如，传感器可以在一个管芯上，而传感器电路在另一管芯上，使得它们在封装内彼此电连接。在这种情况下，管芯可以由相同或不同的半导体材料组成，例如GaAs和Si，或者传感器可以被溅射到陶瓷或玻璃片(这不是半导体)上。
磁场传感器元件包括但不限于竖直霍尔效应器件或磁阻传感器，通常称为XMR传感器，XMR传感器是各向异性磁阻(AMR)、巨磁阻传感器(GMR)、隧道磁阻(TMR)等的统称。
图1A和1B示出了根据一个或多个实施例的具有交替的齿2和凹口3的齿轮1的磁场感测原理。特别地，齿轮1可以由吸引磁场的铁磁材料(例如，铁)制成。此外，传感器布置4被配置为感测由轴向极化(轴向磁化)的反向偏置磁体5产生的磁场，其中传感器布置4和反向偏置磁体5包括传感器模块6。反向偏置磁体5可以相对于齿轮1安装到传感器管芯(即，传感器布置4)的反面或背面，齿轮1放置在传感器管芯的前面。传感器布置4在本文中通常可以称为传感器并且可以设置在传感器封装中。轴向极化磁体5在传感器封装平面(即，芯片平面)中产生径向对称的偏置磁场。
具有轴向孔或轴向腔的圆柱体可以用作轴向极化磁体5。由轴向极化磁体5产生的传感器平面(即，芯片平面)中的面内磁场(即，sqrt(Bx2+By2))在磁体的中心(即，在其中心轴线)处为零，在径向方向上从中心轴线(例如，如图所示的z轴)增加，然后，由于轴向孔或在轴向腔，面内磁场在零场偏移点处减小回零，然后从零场偏移点在径向方向上再次增加。因此，面内磁场由磁体5产生，在中心轴线处具有零磁通密度并且在零场偏移点处具有零磁通密度。零场偏移点位于距中心轴线达径向(即，横向)距离处并且周向地围绕中心轴线。换言之，零场偏移点位于零场圆12的圆周上，零场圆12与中心轴线(即，z轴)同心并且位于传感器元件的传感器平面上。由磁体5产生的磁场的面内磁通密度沿着该零场圆12的圆周和沿着圆柱体的中心轴线为零。由于孔，径向场分量将始终存在零转变，并且该转变发生在零场圆12处。
零场圆的圆周所在的径向距离至少取决于孔或腔的直径以及传感器布置4(即，传感器平面)与反向偏置磁体5之间的最小距离。
这里，传感器布置4内的传感器元件的(多个)传感器平面被布置为平行于磁场的面内分量。如图1A和1B所示的传感器平面在x和y方向上对准，彼此垂直，并且表示传感器元件的灵敏度轴线，使得传感器元件对传感器布置4的面内磁场分量Bx(即，x平面中的磁场)或面内磁场分量By(即，y平面中的磁场)敏感。因此，传感器元件对由磁体5产生的径向对称的偏置磁场敏感。
图1A示出了轮1的齿2经过传感器模块6。在这种情况下，由反向偏置磁体5产生的径向对称的偏置磁场的磁力线在z方向上被朝向齿2被拉动。因此，磁力线被拉离x轴和y轴(即，传感器平面)，并且在x和y方向上感测到的磁场强度降低，从而在齿2的中心处检测到最小磁场强度。这在实际应用中可能有所不同，在实际应用中，由于装配公差，最小值可能不会恰好出现在中心处，但应当基本在齿2的中心处检测到最小场强。
相反，图1B示出了轮1的凹口3经过传感器模块6。在这种情况下，由反向偏置磁体5产生的径向对称的偏置磁场的磁力线在z方向上没有(或较少)朝向凹口3被拉动。因此，磁场线相对于x和y轴(即，传感器平面)保持集中，并且在x和y方向上感测到的磁场强度在凹口3的中心处达到最大值。这在实际应用中可能有所不同，在实际应用中，最大值可能不会恰好出现在中心处，但应当基本在凹口3的中心处检测到最大场强。
随着车轮1旋转，齿2和凹口3交替经过传感器模块6，并且传感器布置4内的传感器元件感测x轴和y轴磁场强度的变化，该变化作为正弦波形(即，作为信号调制)而变化，其频率对应于车轮的旋转速度，其进一步对应于驱动车轮旋转的驱动轴(例如，凸轮轴)的旋转速度。因此，传感器布置4的传感器电路从磁场传感器元件接收信号(即，传感器信号)，并且从传感器信号中导出将磁场表示为信号调制的测量信号。然后可以将测量信号作为输出信号输出到外部控制器、控制单元或处理器(例如，ECU)。外部设备对输出信号的脉冲进行计数，并且能够计算旋转车轮的车轮速度和实际角度。
其他实施例涉及与零高斯反向偏置磁体5结合的、对扭曲不敏感的差分传感器概念。具体地，反向偏置磁体5包括中心轴线，孔或腔沿着该中心轴线轴向延伸。孔可以在轴向方向上从反向偏置磁体5的一个端面完全延伸到反向偏置磁体5的相对端面。备选地，反向偏置磁体5可以具有带有内腔的封闭端面，内腔部分地在两个封闭端面之间(即，部分地在轴向方向上彼此相对布置的两个端面之间)在轴向方向上延伸。备选地，孔可以在磁体5的一个端面处打开，而在磁体5的相对端面处封闭。
在任一情况下，反向偏置磁体5是轴向极化的反向偏置磁体，该磁体在传感器平面中(例如，在xy平面)中关于轴向极化的反向偏置磁体的中心轴线生成径向对称的偏置磁场。反向偏置磁体5可以是轴向极化的环形磁体(即，具有贯穿其中的轴向孔的圆柱磁体)、具有轴向孔的轴向极化的锥形磁体、具有轴向孔的轴向极化的立方体磁体等。
传感器管芯(即，传感器布置4)包括最少两个感测元件，其中至少两个感测元件位于零场偏移点处，该零场偏移点位于零场圆的圆周上，该零场圆与中心轴线同心。在一种情况下，所有感测元件(即，两个或更多个)可以位于零场偏移点处，零场偏移点位于零场圆的圆周上。在另一种情况下，传感器元件中的一个传感器元件可以位于中心轴线上，而其他传感器元件可以位于零场偏移点处，零场偏移点位于零场圆圆周上。对于位于零场圆的圆周上的感测元件，它们以等距角布置在半径为r的圆上，以提供径向对称。
零场圆的原点与反向偏置磁体5的中心轴线(即，孔的中心)对准。以这种方式，所有感测元件都暴露在相同的低磁偏移中。理想情况下，磁偏移为0mT。因此，反向偏置磁体5表现得像零高斯磁体。它在传感器平面中在所有感测元件的位置和敏感场方向产生本质上为0mT的磁场。
低或零磁场偏移提供了一些关键的优点。首先，对于具有饱和效应(有限线性范围)的传感器，例如XMR感测元件，可以使用强稀土磁体，而不会使感测元件饱和。特别地，XMR感测元件具有有限的线性范围。在该线性范围之外，感测元件进入饱和状态，并且传感器信号变得不可靠(例如，它不再与感测到的磁场成比例)。因此，应当避免饱和。当XMR感测元件远离零场圆放置时，当使用强稀土磁体作为反向偏置磁体5时，饱和的概率会增加。
随着信号杂散场比的增加，低或零磁场偏移能够实现更高的杂散场稳健性。其次，低磁场偏移或零磁场偏移允许实现可靠的真正通电(TPO)特征。此外，在低或零磁场偏移的情况下，寿命漂移(磁体的老化效应)以及磁体温度系数和传感器温度系数的不匹配都不那么重要。此外，低或零磁场偏移使得能够使用强磁性材料(例如，诸如NdFeB或SmCo等稀土材料)，而没有使传感器元件饱和的风险。使用强磁性材料实现传感器与车轮之间的高气隙能力，并且允许更好的制造公差。
此外，可以实现整个系统的附加优点，包括由于差分感测原理而增强的杂散场稳健性，扭曲不敏感安装(TIM)，在扭曲不敏感安装(TIM)中所产生的差分信号与绕z轴的扭曲无关，可以直接感测软磁图案的形状(即，齿->高，凹口->低)，并且可以实现小直径模块(例如，反向偏置磁体直径可以为5mm或更小)。
图2示出了根据一个或多个实施例的轴向极化的反向偏置磁体及其面内磁场分布的平面图(俯视图)。反向偏置磁体5包括由孔10限定的内径7，并且还包括外径8。反向偏置磁体5包括中心轴线9，中心轴线9与xy传感器平面正交地延伸，并且内径7和外径8与中心轴线9同心。反向偏置磁体5在x-y传感器平面中关于中心轴线9生成径向对称的偏置磁场Bxy，也称为面内磁场Bxy。z轴延伸到传感器平面之外，并且因此称为面外。
从面内磁场分布可以看出，磁场Bxy的磁通密度在中心轴线9处的孔10的中心处为零。磁场Bxy的磁通密度在零场偏移点11处也为零，零场偏移点11位于与中心轴线9同心的零场圆12的圆周上。因为磁场Bxy关于中心轴线9径向对称，所以距中心轴线9的相等径向距离处的每个点具有相同的磁通密度。因此，零场圆12上的每个点都经历零磁场偏移(即，0特斯拉)。传感器元件将放置在或基本放置在零场圆12处(以允许制造和装配公差)，使得它们暴露于为零或基本为零(即，<15mT)的面内磁通密度(即，磁场偏移)。换言之，由于制造和装配公差的考虑，一个或多个传感器元件可以靠近零场圆12放置，在这里存在一些(即，小于15mT)残余偏移场。
零场圆12以及因此零场偏移点11位于反向偏置磁体5的内径7与外径8之间的径向距离处。换言之，当从俯视图或平面图看时，零场圆12与反向偏置磁体5的磁体本体竖直交叠，其中磁体本体从内径7(即，内侧壁)径向延伸到外径8(即，外侧壁)。
零场偏移点11的实际位置取决于孔10的直径和传感器布置4(即，传感器平面)与反向偏置磁体5之间的最小距离。传感器可以放置在具有定义为小于15mT的低磁偏移的位置处，但理想地，放置在磁场偏移为零的位置处(即，在中心轴线9处和在零场圆12处)。
图3示出了根据一个或多个实施例的绘制在z方向上截取的不同最小距离处的面内磁场Bxy对距反向偏置磁体的中心轴线的径向距离的图。由于孔10，径向场分量将始终存在零转变，并且该转变发生在零场圆12处。特别地，第一曲线与在距反向偏置磁体5达第一最小距离0.7mm处的面内磁场Bxy相关，第二曲线与在距反向偏置磁体5达第二最小距离0.3mm处的面内磁场Bxy相关。每个最小距离是反向偏置磁体5的最近端相对于限定传感器平面的传感器布置4的z距离。两个曲线的孔10的直径相同。
应当注意，孔10从反向偏置磁体5的一个端面轴向延伸到反向偏置磁体5的相对的第二端面，其中孔10的端部暴露。然而，在其他情况下，只要在中心轴线9和零场圆12两者处产生零磁场偏移(即，零面内磁通密度)，孔10就可以完全封闭在磁体5的磁体本体中。
回到图3，第一曲线示出，零磁场偏移(即，磁通密度)存在于中心轴线9(即，0mm)处和大约1.13mm处，其中内径位于距中心轴线9达径向距离1mm处，外径位于距中心轴线9达径向距离2.5mm处。相比之下，第二曲线示出，零磁场偏移存在于中心轴线9(即，0mm)处和大约1.38mm处。因此，布置传感器布置4的最小距离可以根据感测元件之间的期望传感器间距来配置。还应当注意，由于最小距离增加，第一曲线具有比第二曲线低得多的场对径向位置的梯度。
图4示出了根据一个或多个实施例的绘制面内磁场Bxy对孔直径的依赖性的图。特别地，提供了用于面内磁场Bxy几条曲线，其中孔10的直径以0.2mm的增量从1.6mm到2.8mm变化。可以看出，所有曲线的中心轴线9(即，0mm)处都存在零磁场偏移。然而，存在第二零磁场偏移的零场圆12的径向距离随着孔直径的增加而增加。
对于恒定的磁体外部尺寸和恒定的最小距离(在这种情况下，传感器布置到磁体5的z距离为0.7mm)，可以通过改变孔直径来调节零场偏移的位置。较小的直径导致较小的传感器间距。通常，由于模块组装的限制，外磁体直径受到限制。因此，对于固定的外径，零场偏移的位置可以随孔直径进行调节。注意，该传感器还实现了小直径模块，因为由于感测元件放置在零场圆12上或基本放置在零场圆12上，因此磁体5的外径仅为5mm。与没有这样的配置的其他传感器模块相比，磁体尺寸减小。然而，应当理解，本文中描述的实施例不受磁体5的任何特定尺寸的限制。
图5示出了根据一个或多个实施例的传感器模块的平面图，该传感器模块包括布置在反向偏置磁体之上的传感器布置。如本文中使用的，传感器布置4还可以称为传感器芯片布局、单管芯传感器或磁传感器，并且包括至少两个磁场传感器元件。在这种情况下，提供四个磁场传感器元件20L、20R、20U和20D(统称为传感器元件20)。传感器管芯还包括传感器电路21。传感器元件20彼此等距地布置在零场圆12的圆周上。因此，传感器元件20关于零场圆12的中心轴线9在空间上均匀分布，使得所有传感器元件20暴露于(由于3％的典型组装公差)基本相同或完全相同的磁场工作点。零场圆12的直径为D。
如上所述，磁场的磁通密度从中心轴线(例如，从所示的z轴)在径向方向上对称地变化。例如，由轴向极化磁体5产生的径向对称的面内磁场的磁通密度在磁体的中心(即，在其中心轴线)处为零，并且由于孔10，在零场圆12处也为零。除了这两个位置，径向对称的磁通密度根据上述细节不为零。因此，零场圆12的中心点与磁体5的中心轴线9重合，使得每个传感器元件20(由于3％的典型装配公差)暴露于基本相同或完全相同的面内磁场(即，磁偏移)。
零场圆12上的每个点都经历零磁通密度。在优选情况下，所有传感器元件20都暴露于零面内磁场Bxy。由于它们布置在由于孔10而生成的零场圆12上或基本接近零场圆12，所有传感器元件总是以线性模式(即，非饱和模式)操作，而不管磁体5的整体磁化强度如何。注意，面外磁场Bz不是考虑因素，因为传感器元件20经由其相应感测轴线被配置以测量面内磁场分量(即，Bx磁场分量或By磁场分量)。
传感器元件20可以是例如单轴或多轴XMR传感器元件，该传感器元件具有用于速度传感器的感测轴线，该感测轴线与面内磁场分量Bx或By中的一个分量对准。这里，与上面参考图1A和1B描述的类似，对于该示例，假定反向偏置磁体5产生径向对称的偏置磁场。此外，每个传感器的传递函数都具有很高的线性范围(最小值为+/-25mT或更大)，并且在与偏置场无关的宽范围内。即，每个传感器元件20对第一面内磁场分量(例如，Bx分量)敏感，同时，它独立于(或不敏感于)不同的第二面内磁场分量(例如，By分量)。
每个传感器元件20上的箭头指示具有参考方向的传感器元件20的参考层的方向，使得传感器元件20L、20R的参考方向相同并且传感器元件20U、20D的参考方向相同。因此，传感器元件20L和20R共享它们的相同的参考方向，并且传感器元件20U和20D共享它们自己的相同的参考方向。此外，成对参考方向的符号也是可逆的。这表示在另一实施例中，传感器元件20L和20R也可以对-Bx方向敏感，而传感器元件20U和20D可以对-By方向敏感。因此，如果磁场指向与参考方向完全相同的方向，则XMR传感器元件的电阻最大，而如果磁场指向与参考方向完全相对的方向，则XMR传感器元件的电阻最小。
根据该示例，相对布置的传感器元件20L和20R可以具有在x方向上的感测轴线，该感测轴线被配置用于感测面内磁场分量Bx(即，对x平面中的磁场敏感)。类似地，相对布置的传感器元件20U和20D可以具有在y方向上的感测轴线，该感测轴线被配置用于感测面内磁场分量By(即，对y平面中的磁场敏感)。
从四个传感器20获取两个差分信号。根据传感器的类型或用途，磁场的变化转换为电阻、电流或电压的变化。第一差分信号(例如，速度信号)可以计算为Δ1＝左-右，或者在磁场表示中，Δ1＝BxLeft-BxRight。与第一差分信号相移90°的第二差分信号(例如，方向信号)可以计算为Δ2＝下-上，或者在磁场表示中，Δ2＝ByDown-ByUp。
每个传感器元件20的传感器信号被提供给传感器电路21，传感器电路21使用差分计算来计算两个差分信号Δ1和Δ2和/或输出信号，差分计算消除x和y方向上的均匀杂散场，并且面外磁场分量不影响输出信号(即，传感器输出)。例如，输出信号ROUT或VOUT可以通过以下等式来计算：
ROUT＝RLEFT-RRIGHT-(RUP-RDOWN) (1)，或
ROUT＝RLEFT-RRIGHT+(RDOWN-RUP) (2)
VOUT＝VLEFT-VRIGHT-(VUP-VDOWN) (3)，或
VROUT＝VLEFT-VRIGHT+(VDOWN-VUP) (4)
在此，RLEFT对应于传感器元件20L的电阻值，RRIGHT对应于传感器元件20R的电阻值，RUP对应于传感器元件20U的电阻值，RDOWN对应于传感器元件20D的电阻值。此外，VLEFT对应于传感器元件20L的电压值，VRIGHT对应于传感器元件20R的电压值，VUP对应于传感器元件20U的电压值，VDOWN对应于传感器元件20D的电压值。等式(1)、(2)、(3)和(4)可以概括如下：
SEOUT＝(SEA-SEB)+(SEC-SED) (5)，或
SEOUT＝Δ1+Δ2 (6)，
其中SE对应于传感器元件，SEA和SEB对应于相对布置的第一对传感器元件，并且SEC和SED对应于相对布置的第二对传感器元件。
由于传感器元件20是XMR传感器元件，电阻值根据感测轴线的方向上的磁场强度而变化，并且XMR传感器元件的电阻值可以由传感器电路21检测，或者可以作为代表电阻值的电压值从传感器元件输出(即，电压值随着电阻值的变化而变化)。在前一种情况下，电阻值作为传感器信号被输出，而在后一种情况下，电压值作为传感器信号被输出，然而，传感器信号不限于此。因此，传感器平面中的外部杂散场将由于差分计算而抵消，并且面外磁场分量不会影响传感器输出。当安装在铁磁目标轮1前面时，传感器输出与传感器绕磁体轴9的扭转无关。因此，输出信号SEOUT不会改变其相位，这表示它与扭转无关。
备选地，传感器元件10可以是例如竖直霍尔传感器元件，该竖直霍尔传感器元件具有用于速度传感器的感测轴线，该感测轴线与面内磁场分量Bx或By中的一个分量对准。在竖直霍尔传感器元件中，传感器元件10输出的电压值根据感测轴线的方向上的磁场强度而变化。因此，传感器平面中的外部杂散场将由于差分计算而抵消，面外磁场分量不会影响传感器输出。
因此，相对布置的传感器元件20L和20R可以具有在x方向上对准的感测轴线，该感测轴线被配置用于感测面内磁场分量Bx(即，对x平面中的磁场敏感)。类似地，相对布置的传感器元件20U和20D可以具有在y方向上对准的感测轴线，该感测轴线被配置用于感测面内磁场分量By(即，对y平面中的磁场敏感)。
此外，传感器模块6包括轴向极化的圆柱磁体5，其中其中心轴线9指向车轮1并且与内径7的中心、零场圆12的中心和中心或外径8同心。因此，磁体在传感器平面中产生径向对称的偏置磁场，使得每个传感器元件20暴露于(由于3％的典型组装公差)基本相同或完全相同的磁场工作点。磁体可以是产生径向对称磁场的任何形状(例如，圆柱体、立方体等)，并且还包括产生零场圆12的孔(打开端或封闭端)。
例如，图6示出了根据一个或多个实施例的反偏置磁体5，该反偏置磁体5是轴向极化圆柱体并且包括孔10。图6还示出了传感器平面中的面内磁场分布。磁通密度在平面中心处为零，并且在传感器平面中的径向方向上改变，使得在零场圆12处也为零。因此，由于径向对称的场分布，所有四个传感器元件20暴露于(由于3％的典型装配公差)基本相同或完全相同的磁场工作点。
图7示出了根据一个或多个实施例的包括传感器模块6的速度感测系统400。特别地，车轮1的一部分被示出，在车轮1与传感器模块6之间并且更特别地在车轮1与传感器布置4之间具有气隙。传感器布置4设置在圆柱反向偏置磁体5上或耦合到圆柱反向偏置磁体5，使得传感器元件20之间的中心点(例如，圆12的中心)在磁体5的中心轴线9上对准。如上所述，传感器布置4(即，传感器)包括磁传感器元件20和用于信号调节的IC。
图8示出了根据一个或多个实施例的另一传感器模块的平面图，该另一传感器模块包括布置在反向偏置磁体之上的传感器布置。在这种情况下，提供三个磁场传感器元件20L、20R和20U。传感器元件20彼此等距地布置在零场圆12的圆周上。因此，传感器元件20关于零场圆12的中心在空间上均等地分布，使得所有传感器元件20暴露于(由于3％的典型装配公差)基本相同或完全相同的磁场工作点。
如上所述，零场圆12上的每个点都经历零磁通密度。在优选情况下，所有传感器元件20都暴露于零面内磁场Bxy，但如果没有准确地放置在零场圆12上，则可能暴露于残余偏移场。由于它们布置在由于孔10而生成的零场圆12上或基本接近零场圆12，所有传感器元件总是以线性模式(即，非饱和模式)操作，而不管磁体5的整体磁化强度如何。
对于每个感测元件20，对应的感测轴线在面内场的径向或反径向方向上对准，并且对其他面内磁场分量不敏感。来自三个感测元件20L、20R和20U的三个感测信号可以由感测电路21以任意方式组合，以生成输出信号。
从三个传感器元件20中，传感器电路21获取三个差分信号，包括Δ1＝BradialUP-BradialLEFT，Δ2＝BradialLEFT-BradialRIGHT，Δ3＝BradialRIGHT-BradialUP，其中BradialUP是传感器20U元件生成的传感器信号，BradialLEFT是传感器元件20L生成的传感器信号，BradialRIGHT是传感器元件20R生成的传感器信号。三个差分信号然后可以由传感器电路21相加以生成传感器输出信号SEOUT。
每个传感器元件20的传感器信号被提供给传感器电路21，传感器电路21使用差分计算来计算三个差分信号Δ1、Δ2和Δ3和/或输出信号，并且面外磁场分量不影响输出信号(即，传感器输出)。
图9示出了根据一个或多个实施例的另一传感器模块的平面图，该传感器模块包括被布置在反向偏置磁体之上的传感器布置。在这种情况下，提供三个磁场传感器元件20L、20R和20C。传感器元件20相对于彼此线性布置，其中传感器元件20L和20R中的两个传感器元件布置在零场圆12的圆周上，与中心传感器元件20C等距间隔。中心传感器元件20C布置在孔10的中心轴线9的延伸部上，该延伸部也与内圆周7的中心、零场圆12的中心和外圆周8的中心重。换言之，每个传感器元件20布置在具有零磁场偏移的位置，在该位置，由磁体5产生的面内磁场的磁通密度为零或基本为零。
在该示例中，传感器元件20沿着x轴线性布置，并且每个传感器元件具有与x方向对准以测量磁场分量Bx的感测轴线。备选地，感测轴线可以与负x方向对准以测量磁场分量-Bx。备选地，传感器元件20可以沿着y轴线性布置，并且每个传感器元件具有与y轴正方向或y轴负方向对准的感测轴线。备选地，传感器元件20可以沿着某个其他(即，任意的)面内轴线线性地布置，并且它们的感测轴线指向相同的方向。在每种情况下，中心传感器元件20C布置在中心轴线9的延伸部上(在零场圆12的中心处)，并且其他传感器元件与其等距布置在零场圆12上。
从两个外部传感器元件20(即，传感器元件20L和20R)生成的传感器信号由传感器电路21接收，并且可以由此用于生成第一差分测量信号(例如，Δ1＝左-右，或者在磁场表示中，Δ1＝BxLeft-BxRight)。另外，由中心传感器元件20C生成的传感器信号被传感器电路21接收，并且由此可以用作用于生成第二差分测量信号SEOUT的第二测量信号SEM(例如，SEOUT＝中心-(左+右)/2)。信号Δ1和SEOUT彼此相移90°，并且可以用于确定旋转目标的速度和旋转方向。
如上所述，零场圆12上的每个点都经历零面内磁通密度。在优选情况下，所有传感器元件20都暴露于零面内磁场Bxy。由于它们布置在由于孔10而生成的零场圆12上或基本接近零场圆12，所有传感器元件总是以线性模式(即，非饱和模式)操作，而不管磁体5的整体磁化强度如何。如上所述，每个传感器的传递函数具有很高的线性范围(最小为+/-25mT)，并且在与偏置场无关的宽范围内。即，每个传感器元件20对第一面内磁场分量(例如，Bx分量或By分量)敏感，同时，它独立于(或不敏感)不同的第二面内磁场分量(例如，Bx分量或By分量)。
鉴于以上实施例，在传感器布置4中提供至少两个传感器元件20，其中两个或更多个传感器元件20布置在零场圆12上。在一些情况下，一个附加传感器元件20C在磁体5的中心轴线9的延伸部上布置在零场圆12的中心点处。中心传感器元件20C也可以与图5和8所示的传感器布置结合使用。备选地，传感器的所有传感器元件20可以布置在零场圆12上。
图10A-10D示出了根据一个或多个实施例的图5所示的传感器的传感器元件的传感器信号对目标轮的旋转角。此外，图10E示出了根据一个或多个实施例的图5所示的传感器的传感器电路的输出传感器信号对目标轮的旋转角。
换言之，图10A所示的传感器信号表示根据传感器布置4与齿轮1之间的不同气隙的传感器信号SEA，图10B所示的传感器信号表示根据传感器布置4与齿轮1之间的不同气隙的传感器信号SEB，图10C所示的传感器信号表示根据传感器布置4与齿轮1之间的不同气隙的传感器信号SEC，图10D所示的传感器信号表示根据传感器布置4与齿轮1之间的不同气隙的传感器信号SED，图10E所示的输出传感器信号表示根据等式(5)所计算的根据传感器布置4与齿轮1之间的不同气隙的传感器输出SEOUT。目标轮的形状(齿2和凹口3)在每个图中由矩形函数表示。
此外，图10F示出了根据一个或多个实施例的图5所示的传感器模块的不同TIM角的输出传感器信号对目标轮的旋转角。传感器模块6围绕其z轴的不同扭转角(0°、22.5°和45°)针对每个气隙被叠加。
可以看出，传感器模块6关于z轴的扭曲对输出信号几乎没有影响，并且基本没有由TIM角引起的相位变化。特别地，目标车轮的旋转调制磁场，并且独立于传感器模块6的TIM角，由传感器电路21生成作为车轮旋转角的函数的清晰信号变化(调制)。这种现象从图10F所示的每个气隙的不同扭转角的几乎交叠的曲线观察到。
鉴于图10A-10F，输出信号可以独立于安装角(即，独立于围绕其z轴的扭转角)。由于抵消在两个面内方向(即，x和y平面)上的均匀杂散场的差分信号计算，传感器布置4可以对杂散场具有稳健性，并且面外磁场分量不影响输出信号。传感器电路21的输出信号符合齿缘上的输出切换。因此，在安装期间无需重新配置外部控制单元(例如，ECU)。此外，具有中心孔或腔的简单轴向极化的圆柱反向偏置磁体是足够的。因此，所描述的实施例提供了对车轮的杂散场稳健的扭曲不敏感的感测，并且它带有低成本的磁性反向偏置解决方案(例如，烧结铁氧体圆柱磁体)。备选地，其他类型的磁体(例如，稀土磁体)也可以适合作为反向偏置磁体。
传感器在齿轮1的凹口3的区域中可以看到的低磁场偏移对于寿命稳定性和真实通电特征也可能是有用的。TPO表示，传感器电路21能够在启动时直接检测车轮1的正确位置(例如，它检测其前面是否有齿或凹口)。这是通过阈值实现的。如果感测到的场超过阈值，则存在齿。如果感测到的场小于阈值，则存在凹口。如果磁体在其使用寿命期间劣化(即，磁体失去强度)，则磁偏移仍将为零或接近于零。因此，尽管磁体劣化，但对传感器的性能或其在启动时检测齿或凹口的能力几乎没有影响。
图11示出了根据一个或多个实施例的通过磁传感器来测量旋转构件的旋转速度的方法1100的流程图。如上所述，磁传感器包括多个传感器元件，多个传感器元件布置在磁传感器的传感器平面中，并且暴露于由具有孔的轴向极化的反向偏置磁体产生的径向对称的偏置磁场的基本相同的工作点。
该方法包括响应于感测到径向对称的偏置磁场而由多个传感器元件生成测量值(操作5)。多个传感器元件的测量值的变化是由旋转构件的旋转引起的。
方法1100还包括使用至少一种差分计算来生成测量信号，该至少一种差分计算以测量值作为差分计算的输入(操作10)。由处理器执行的差分计算被配置为基于测量值沿着至少一个灵敏度方向抵消杂散场。例如，第一对传感器元件对径向对称的偏置磁场在第一灵敏度轴线的方向上的第一面内磁场分量敏感，而第二对传感器元件对径向对称的偏置磁场在第二灵敏度轴线的方向上的第二面内磁场分量敏感。因此，测量信号基于旋转构件的旋转速度在最大值与最小值之间振荡。
最后，方法1100包括向外部设备(诸如ECU)输出测量信号(操作15)以用于进一步处理。测量信号可以通过沿着有线连接或无线连接的传输来输出。
鉴于上述情况，由于上述传感器模块的扭曲不敏感性和杂散场稳健性，可以通过实现上述传感器模块来放宽装配公差。
虽然在检测车轮或凸轮轴速度的上下文中描述上述实施例，但传感器可以用于检测任何旋转构件或物体的旋转速度，该旋转构件或物体在其旋转时在磁场中产生正弦变化并且可以由传感器感测，包括曲轴和变速器速度感测。例如，可以使用铁轮和反向偏置磁体的组合来生成随时间变化的磁场。
此外，虽然已经描述了各种实施例，但是对于本领域普通技术人员来说很清楚的是，在本发明的范围内，可以有更多的实施例和实施方式。因此，本发明不受所附权利要求及其等同物的限制。关于由上述部件或结构(部件、设备、电路、系统等)执行的各种功能，用于描述这样的部件的术语(包括对“装置”的引用)旨在对应于(除非另外指出)执行所描述的部件的指定功能的任何部件或结构(即，功能上等效的)，即使在结构上不等同于执行本文所示的本发明的示例性实现中的功能而所公开的结构。
此外，所附权利要求特此并入详细描述中，其中每个权利要求可以独立作为单独的示例实施例。虽然每项权利要求可以独立作为单独的示例实施例，但是应当注意，尽管从属权利要求可以在权利要求中指代与一个或多个其他权利要求的特定组合，但是其他示例实施例也可以包括从属权利要求与彼此的从属权利要求或独立权利要求的主题的组合。除非声明不打算进行特定组合，否则在此建议这样的组合。此外，它也旨在将一个权利要求的特征包括到任何其他独立权利要求，即使该权利要求不直接从属于独立权利要求。
还应当注意，说明书或权利要求中公开的方法可以由具有用于执行这些方法的相应动作中的每个相应动作的装置的设备来实现。
此外，应当理解，在说明书或权利要求书中公开的多个动作或功能的公开可以不被解释为在特定顺序内。因此，除非由于技术原因而导致这些动作或功能不可互换，否则多个动作或功能的公开不会将这些限制为特定顺序。此外，在一些实施例中，单个动作可以包括或可以分解为多个子动作。除非明确排除，否则这样的子动作可以被包括在内，并且是该单个动作的公开的一部分。

Claims (26)

1.一种被配置为检测物体的旋转的磁传感器模块，包括：
轴向极化的反向偏置磁体，包括在径向方向上从内侧壁延伸到外侧壁的磁体本体以及限定所述内侧壁的孔，其中所述轴向极化的反向偏置磁体在与所述轴向极化的反向偏置磁体的中心轴线的延伸部正交的传感器平面中，关于所述中心轴线生成径向的偏置面内磁场，其中所述孔以所述中心轴线为中心并且在所述轴向极化的反向偏置磁体的轴向方向上沿着所述中心轴线延伸，其中所述径向对称的偏置面内磁场沿着所述中心轴线的所述延伸部并且在位于所述传感器平面中的零场圆的圆周处具有基本为零的磁通密度，其中所述零场圆的所述圆周在平面图中与所述中心轴线的所述延伸部同心并且与所述磁体本体竖直交叠；以及
磁传感器，包括至少三个传感器元件，所述至少三个传感器元件被布置在所述磁传感器的所述传感器平面中在所述径向对称的偏置面内磁场具有基本为零的磁通密度的位置处，其中所述至少三个传感器元件被配置为响应于感测到所述径向对称的偏置面内磁场而生成测量值，
其中所述至少三个传感器元件中的至少两个传感器元件关于所述轴向极化的反向偏置磁体的所述中心轴线以基本等距的角度布置在所述零场圆的所述圆周上。
2.根据权利要求1所述的磁传感器模块，其中所述至少三个传感器元件中的一个传感器元件被布置在所述中心轴线的所述延伸部上。
3.根据权利要求2所述的磁传感器模块，其中所述至少三个传感器元件中的三个传感器元件沿着所述传感器平面的面内轴线线性地布置，其中所述面内轴线与所述中心轴线正交。
4.根据权利要求3所述的磁传感器模块，其中所述三个传感器元件各自具有与所述面内轴线对准的灵敏度轴线。
5.根据权利要求1所述的磁传感器模块，其中所述磁通密度基本为零表示小于15毫特斯拉(mT)。
6.根据权利要求1所述的磁传感器模块，其中所述至少三个传感器元件被布置在所述磁传感器的所述传感器平面中、在所述径向对称的偏置面内磁场具有零磁通密度的位置处。
7.根据权利要求1所述的磁传感器模块，其中所述零场圆的所述圆周被定义为所述传感器平面中的、所述径向对称的偏置面内磁场的所述磁通密度小于15毫特斯拉(mT)的区域。
8.根据权利要求1所述的磁传感器模块，其中所述零场圆的所述圆周被定义为所述传感器平面中的、所述径向对称的偏置面内磁场的所述磁通密度为零的区域。
9.根据权利要求1所述的磁传感器模块，其中所述至少三个传感器元件中的所有传感器元件关于所述轴向极化的反向偏置磁体的所述中心轴线以基本等距的角度布置在所述零场圆的所述圆周上。
10.根据权利要求1所述的磁传感器模块，其中所述至少三个传感器元件中的每个传感器元件具有在不同面内径向方向上对准的相应灵敏度轴线。
11.根据权利要求1所述的磁传感器模块，其中：
所述至少三个传感器元件包括多对传感器元件，
第一对传感器元件中的第一传感器元件，在所述零场圆的所述圆周上彼此相对布置，并且具有对所述径向对称的偏置面内磁场的第一面内磁场分量敏感的第一灵敏度轴线，以及
第二对传感器元件中的第二传感器元件，在所述零场圆的所述圆周上彼此相对布置，并且具有对所述径向对称的偏置面内磁场的第二面内磁场分量敏感的第二灵敏度轴线。
12.根据权利要求11所述的磁传感器模块，其中所述第一灵敏度轴线垂直于所述第二灵敏度轴线。
13.根据权利要求11所述的磁传感器模块，其中所述第一灵敏度轴线和所述第二灵敏度轴线与所述轴向极化的反向偏置磁体的所述中心轴线的所述延伸部相交并且与所述延伸部垂直。
14.根据权利要求11所述的磁传感器模块，其中所述至少三个传感器元件中的每个传感器元件暴露于所述径向对称的偏置面内磁场的基本相同的工作点。
15.根据权利要求11所述的磁传感器模块，其中：
由所述第一传感器元件生成的所述测量值在检测到所述径向对称的偏置面内磁场的磁场强度在所述第一灵敏度轴线的第一方向上的变化时改变，以及
由所述第二传感器元件生成的所述测量值在检测到所述径向对称的偏置面内磁场的磁场强度在所述第二灵敏度轴线的第二方向上的变化时改变。
16.根据权利要求11所述的磁传感器模块，其中：
所述轴向极化的反向偏置磁体被配置为使得所述第一面内磁场分量和所述第二面内磁场分量根据具有交替的第一部分和第二部分的旋转构件的旋转而改变，以及
所述第一面内磁场分量和所述第二面内磁场分量在靠近所述第一部分中的一个第一部分时更强，而在靠近所述第二部分中的一个第二部分时更弱。
17.根据权利要求16所述的磁传感器模块，其中所述旋转构件是齿轮，并且所述第一部分是所述齿轮的凹口并且所述第二部分是所述齿轮的齿。
18.根据权利要求1所述的磁传感器模块，其中所述径向对称的偏置面内磁场在所述中心轴线和所述中心轴线的所述延伸部处为零，所述径向对称的偏置面内磁场在所述传感器平面中的所述径向方向上从所述中心轴线到第一径向距离增加，所述径向对称的偏置面内磁场在所述传感器平面中的所述径向方向上从所述第一径向距离到限定所述零场圆的半径的第二径向距离减小，并且所述径向对称的偏置面内磁场在所述传感器平面中的所述径向方向上从所述第二径向距离到限定所述外侧壁的第三径向距离增加。
19.根据权利要求18所述的磁传感器模块，其中所述第二径向距离位于所述内侧壁与所述外侧壁之间。
20.根据权利要求1所述的磁传感器模块，其中
所述轴向极化的反向偏置磁体包括第一端以及在所述轴向方向上与所述第一端相对布置的第二端，以及
所述孔从所述第一端延伸到所述第二端。
21.根据权利要求1所述的磁传感器模块，其中
所述轴向极化的反向偏置磁体包括第一端以及在所述轴向方向上与所述第一端相对布置的第二端，以及
所述孔从所述第一端部分地朝向所述第二端延伸。
22.根据权利要求1所述的磁传感器模块，其中：
所述轴向极化的反向偏置磁体包括第一封闭端和在所述轴向方向上与所述第一封闭端相对布置的第二封闭端，以及
其中所述孔部分地在所述第一封闭端与所述第二封闭端之间延伸。
23.根据权利要求1所述的磁传感器模块，其中所述磁传感器还包括传感器电路，所述传感器电路被配置为从所述至少三个传感器元件接收所述测量值，并且使用至少一种差分计算来生成测量信号，所述至少一种差分计算被配置为基于接收到的测量值来抵消沿着所述磁传感器的至少一个灵敏度轴线而存在的杂散场。
24.根据权利要求1所述的磁传感器模块，其中所述磁传感器模块关于所述轴向极化的反向偏置磁体的所述中心轴线扭曲不敏感。
25.一种被配置为检测物体的旋转的磁传感器模块，包括：
轴向极化的反向偏置磁体，包括在径向方向上从内侧壁延伸到外侧壁的磁体本体和限定所述内侧壁的孔，其中所述轴向极化的反向偏置磁体在与所述轴向极化的反向偏置磁体的中心轴线的延伸部正交的传感器平面中关于所述中心轴线生成径向对称的偏置面内磁场，其中所述孔以所述中心轴线为中心并且在所述轴向极化的反向偏置磁体的轴向方向上沿着所述中心轴线延伸，其中所述径向对称的偏置面内磁场沿着所述中心轴线的所述延伸部并且在位于所述传感器平面中的零场圆的圆周处具有零磁通密度，其中所述零场圆的所述圆周在平面图中与所述中心轴线的所述延伸部同心并且与所述磁体本体竖直交叠；以及
磁传感器，包括至少两个传感器元件，所述至少两个传感器元件布置在所述磁传感器的所述传感器平面中并且进一步关于所述轴向极化的反向偏置磁体的所述中心轴线以基本等距的角度布置在所述零场圆的所述圆周上。
26.一种被配置为检测物体的旋转的磁传感器模块，包括：
轴向极化的反向偏置磁体，包括在径向方向上从内侧壁延伸到外侧壁的磁体本体和限定所述内侧壁的孔，其中所述轴向极化的反向偏置磁体在与所述轴向极化的反向偏置磁体的中心轴线的延伸部正交的传感器平面中关于所述中心轴线生成径向对称的偏置面内磁场，其中所述孔以所述中心轴线为中心并且在所述轴向极化的反向偏置磁体的轴向方向上沿着所述中心轴线延伸，其中所述径向对称的偏置面内磁场沿着所述中心轴线的所述延伸部并且在位于所述传感器平面中的零场圆的圆周处具有零磁通密度，其中所述零场圆的所述圆周在平面图中与所述中心轴线的所述延伸部同心并且与所述磁体本体竖直交叠；以及
磁传感器，包括至少两个传感器元件，所述至少两个传感器元件布置在所述磁传感器的所述传感器平面中，并且所述磁传感器布置在所述零场圆的所述圆周上，使得所述至少两个传感器元件关于所述轴向极化的反向偏置磁体的所述中心轴线以基本等距的角度布置。
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