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1、(10)申请公布号 CN 103154672 A (43)申请公布日 2013.06.12 CN 103154672 A *CN103154672A* (21)申请号 201180041162.4 (22)申请日 2011.08.12 1056726 2010.08.24 FR G01D 5/244(2006.01) G01D 5/245(2006.01) (71)申请人 移动磁体技术公司 地址 法国贝桑松 (72)发明人 米夏埃尔德尔巴尔 杰拉尔德马松 扬妮克罗纳 斯特凡比韦尔西 (74)专利代理机构 北京集佳知识产权代理有限 公司 11227 代理人 李春晖 李德山 (54) 发明名称 多。
2、圈磁性绝对位置检测装置 (57) 摘要 本发明涉及用于检测能够承受超过 360转 动的输入轴磁性绝对位置的检测装置， 所述装置 包括主磁传感器 （2、 6） 、 运动缩减部 （1、 4） 以及第 二磁传感器 （7、 9） ， 主磁传感器 （2、 6） 与转子 （5） 相连， 测量在角度小于 360范围下轴的转动， 并 且包括主磁体 （2） ， 运动缩减部 （1、 4）把轴的转 动转换为最大幅值不超过 360缩减转动， 且第 二磁传感器 （7、 9） 测量缩减转动并包括第二磁体 （9） 。按照本发明， 第二磁体 （9） 被设置在主转子 （5） 的上下面之间， 且主磁体 （2） 具有 P 对电极，。
3、 其 中 P 大于 1。 (30)优先权数据 (85)PCT申请进入国家阶段日 2013.02.25 (86)PCT申请的申请数据 PCT/FR2011/051912 2011.08.12 (87)PCT申请的公布数据 WO2012/025683 FR 2012.03.01 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 11 页 附图 8 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书11页 附图8页 (10)申请公布号 CN 103154672 A CN 103154672 A *CN103154672A* 1/2 页 2 1. 一种用于转动输入。
4、轴的磁性绝对位置检测装置， 包括 ： 主转子 （5） ， 包括主磁体 （2） ， 所述主磁体 （2） 与所述输入轴以及运动转换的驱动构件 （1） 连成一体， 所述输入轴实现 n 倍的 360行程， 其中 n 大于 1， 至少一个第一磁敏检测器 （6） ， 其在 360 度的磁角度上发出与由所述主磁体 （2） 产生的 磁场的方向成比例的信号， 目的在于推导出所述输入轴的绝对位置测量值， 第二磁体 （9） ， 其具有两个磁极并在输入轴的转动作用下经由运动转换实现接近 360 度的行程， 至少一个第二磁敏检测器 （7） ， 其在接近 360 度磁角度上发出与由所述第二磁体 （9） 产生的磁场的方向成。
5、比例的信号， 并且能够从该信号推导出所述第二磁体的绝对位置测量 值， 所述第二检测器 （7） 和所述第二磁体 （9） 构成以百分比表示的 epsilon 精确位置传感 器 , 所述第二磁体 （9） 基本被定位在由所述主转子 （5） 的上下面限定的高度 H 之内， 其特征在于， 所述主磁体 （2） 为多极且具有 P 个磁极对， 其中 P 大于 1。 2. 按照权利要求 1 所述的磁性绝对位置检测装置， 其特征在于， P 小于 360/T 的整数部 分， 其中 其中， Hyst 是所述检测装置的滞后幅值， 以度数表示且被归并至所述输入轴。 3. 按照上述权利要求中任一项所述的磁性绝对位置检测装置，。
6、 其特征在于， 所述主磁 体 （2） 内置在所述驱动构件 （1） 的内体积中。 4. 按照上述权利要求中任一项所述的磁性绝对位置检测装置， 其特征在于， 所述 P 个 磁极被正弦磁化。 5.按照权利要求1至3中任一项所述的磁性绝对位置检测装置， 其特征在于， 所述P个 磁极被径向磁化。 6.按照权利要求1之3中任一项所述的磁性绝对位置检测装置， 其特征在于， 所述P个 磁极被渐饱和磁化。 7. 按照上述权利要求中任一项所述的磁性绝对位置检测装置， 其特征在于， 所述检测 装置与电子技术结合， 该电子技术使得能够借助来自两个磁敏检测器 （6、 7） 的信号， 在逻辑 上推导出所述输入轴的绝对位置。
7、。 8. 按照上述权利要求中任一项所述的磁性绝对位置检测装置， 其特征在于， 所述主磁 体 （2） 与至少两个磁敏检测器相关联。 9. 按照上述权利要求 8 所述的磁性绝对位置检测装置， 其特征在于， 所述两个磁敏检 测器在角度上岔开的角度等于 360i/P+90/P 度， 其中 i 是可为零的自然整数。 10. 按照上述权利要求中任一项所述的磁性绝对位置检测装置， 其特征在于， 所述第一 和第二磁敏检测器 （6、 7） 为霍尔效应类型， 其中的每一个能够读取两个不同的信号 B1 和 B2， 其中 B1 和 B2 代表由所述主磁体 （2） 和所述第二磁体 （9） 中的任一个产生的 3 个磁分量。
8、 中的 2 个。 11. 按照上述权利要求中任一项所述的磁性绝对位置检测装置， 其特征在于， 所述检测 器 （6、 7） 能够在把增益 G 乘以两个信号 B1 和 B2 中的一个之后计算出电角度 ， 例如， 权 利 要 求 书 CN 103154672 A 2 2/2 页 3 12. 按照上述权利要求 1 至 9 中任一项所述的磁性绝对位置检测装置， 其特征在于， 所 述磁敏检测器 （6、 7） 中的至少一个为磁阻型。 13. 按照上述权利要求中任一项所述的磁性绝对位置检测装置， 其特征在于， 所述磁敏 检测器中的至少一个与通量集中器相关联。 14. 按照上述权利要求中任一项所述的并且尤其用于。
9、检测方向柱的扭矩的磁性绝对位 置检测装置， 包括 ： 至少一个相对角度位置检测装置， 其检测由扭杆连接的共轴的输入和输出轴的相对角 度以从该角度推导出施加在所述扭杆上的扭转转矩， 所述相对角度位置检测装置包括第一 磁性转子结构和第二定子结构 （15） ， 所述第一磁性转子结构包括多个磁体 （14） ， 所述第二 定子结构附近设置有至少一个磁敏检测器 （13） ， 所述主磁体 （2） 基本与所述定子结构 （15） 保持同心， 其特征在于， 所述相对角度位置检测装置的所述磁敏检测器 （13） 以及所述第一和第二 检测器 （6、 7） 基本被定位在由所述主转子 （5） 的上下面限定的高度之内。 15。
10、. 按照权利要求 14 所述的磁性绝对位置检测装置， 其特征在于， 在所述位置传感器 的多极主磁体 （2） 和所述相对角度位置检测装置的所述第二定子结构 （15） 之间插入有铁 磁环 （18） 。 16. 按照权利要求 14 或 15 所述的磁性绝对位置检测装置， 其特征在于， 所述相对角度 位置检测装置的所述第二定子结构 （15） 由塑料支撑件 （16） 和铁磁部分 （17） 构成， 所述多 极主磁体 （2） 以及所述运动转换的驱动构件 （1） 被集成在所述塑料支撑件 （16） 上。 17. 按照权利要求 16 所述的磁性绝对位置检测装置， 其特征在于， 所述运动转换的驱 动构件 （1） 与。
11、所述塑料支撑件 （16） 为同一零件。 18. 按照权利要求 16 或 17 所述的磁性绝对位置检测装置， 其特征在于， 所述塑料支撑 件 （16） 模制在所述多极主磁体 （2） 上。 19. 按照权利要求 14 至 18 中任一项所述的磁性绝对位置检测装置， 其特征在于， 所述 多个磁体 （14） 的磁极对数 P 等于所述主磁体 （2） 的磁极对数 P 的 k 倍， 其中 k 为整数。 20. 按照权利要求 14 至 18 中任一项所述的磁性绝对位置检测装置， 其特征在于， 所述 主磁体 （2） 的磁极对数 P 等于所述多个磁体 （14） 的磁极对数 P 的 k 倍， 其中 k 为整数。 权。
12、 利 要 求 书 CN 103154672 A 3 1/11 页 4 多圈磁性绝对位置检测装置 技术领域 0001 本发明涉及磁性位置传感器领域且更确切地， 涉及磁检测装置， 该磁检测装置用 于精确地 （通常以小于1度的精度） 测量在多圈上转动的输入轴， 例如方向柱的绝对位置， 其 位置应在可达到 +/-1080（+/-3 圈） 的角度上被检测。本发明还涉及能在紧凑配置下检 测转矩的多圈绝对位置的磁性检测装置。 背景技术 0002 已知申请人的专利申请 WO2009/047401 中提出使用两个位置传感器， 一个借助所 谓 “精密” 传感器用于获得输入轴位置， 而另一个经由取决于运动转换的所谓。
13、 “粗略” 信息 用于获得多圈信息。该传感器的益处之一在于这两种信息是绝对的。因此， 即便在输入传 感器受损的情况下， 依然能保存诚然粗略的绝对信息。在应用于高安全水平的传感器研究 中， 与在前技术相比， 其在可靠性上具有明显的优点。然而， 从径面磁化的输入传感器得到 的位置信息对例如方向柱等关键应用通常不足够精确， 因为， 在 360角的检测中， 用非接 触式传感器不能达到远小于 +/-1的精度， 不符合大规模工业生产和应用可靠性的要求。 0003 专利申请 EP1830155A1 针对该精度问题提供如下方案 ： 其要求使用与输入轴相连 且通过所谓 “主磁体” 的多极磁体实现的传感器， 即所。
14、谓 “主传感器” ， 并与被称为 “第二传感 器” 或 “圈位传感器” 的绝对传感器配合， 该绝对传感器可经由运动转换给出粗略的多圈位 置。这种组合能构成精确传感器。 0004 然而， 在该申请中所描述的方法会同时导致体积过大， 且不可能在相关应用的精 度方面符合所有规格。此外， 其仅示出用于两个磁敏检测器的两个 AMR 型磁阻检测器的应 用， 因而使可用性受到限制。 0005 如表示出所提出配置的附图所证明， 该方法实际上占用较大空间。 实际上， 在上述 提出的三种情况中的二种中， 运动转换以及第二传感器与主磁体分离， 从而导致需使用两 不同的印刷电路板且因此导致成本超额以及 结构尺寸的增加。
15、。因此， 由于体积过大， 该方 法不能简单地纳入其它机械电子装置 （马达、 传感器） 中。第三配置提出把齿轮传动系 统的轮之一集成在主转子上， 但由于第二转子的轴正交于主转子的轴， 因此这仍然未使轴 向体积得到优化。 0006 另一方面， 本发明对磁阻检测器的使用作了特别规定。 然而， 如果其能很好地适用 于所谓 “轴端” 的磁体配置， 如检测器被定位在磁体的转动轴上的第二传感器的情况， 其在 磁体转动轴之外， 例如集成在主转子上的配置中的使用的缺点在于所构成的方案具有明显 的尺寸限制， 正如将在以下解释的那样。 0007 实际上， 由多极磁体产生的法向、 切向与轴向分量通常不具有相同的幅值及。
16、纯粹 的正弦变化。磁角度的变化根据位移呈非线性， 由此产生角度误差， 还要注意的是， 如上所 述的 （AMR 型） 磁阻元件经由其电阻的物理变化， 可生成输出信号， 该输出信号在 180的周 期内在平面内与磁场转动直接成正比。 0008 这些信号上的缺点有多种来源 ： 检测器灵敏度缺点、 磁化缺陷、 接近磁体表面的检 说 明 书 CN 103154672 A 4 2/11 页 5 测器导致的畸变、 第二磁体的接近导致的畸变， 正如该方法的情况或仅仅是磁环存在的边 缘效应 （因为该磁环并非无穷长） 。因此要求使用专利申请 EP1830155 中描述的人为方法 （算法、 存储器） ， 所述人为方法。
17、被用来测量两个分量的偏移量或依靠信息技术纠正这 些误差。后者需要在处理电子器件中分配的计算能力， 而这会造成损耗。因此， 如专利申请 EP1830155 中描述的传感器配置明显适用于有利于正弦的并且目的在于经由尽可能线性的 磁场角变化来使离差最小而使磁场的两个有效分量幅值相等的配置。 因此需注意， 通常， 除 非明显地离远离表面或使用非常多对磁极， 在多极磁体表面测得的磁通量具有梯形形态。 0009 由此得到的非一般性特征因此呈现出弊端。例如， 宁可推荐因其有利于由检测器 读取的磁感应正弦特征而具有很多对磁极， 或者磁极对数减少但结合较大测量距离的几何 形状， 并且这种配置主要缺点在于较弱的信。
18、号幅值对外部干扰很灵敏或存在较大噪声水 平。其它使得能够趋向于这种可实现磁场角度的线性变化磁平衡的配置也都存在缺点。因 此， 以较小直径为几何特征的多极转子， 将表现为与位置需被检测的应用轴的直径在机械 上不匹配。还或者， 相对其直径非常高的磁环将进一步增加该传感器已过大的轴向体积。 0010 另一方面， 注意到若希望使用的印刷电路板可共用于两个传感器的两 个检测器， AMR型检测器的使用要求必须在主磁体上利用被标记为Bz和Bt的轴向和切向磁分量， 因为 这是在第二传感器上利用的磁分量。这意味着检测器偏移于磁体的中平面， 从而生成一轴 向分量。其主要缺点在于， 必须要求把主传感器的检测器定位在。
19、距磁体中平面十分精确的 距离上， 目的在于使轴向和切向分量趋向平衡， 并在机械角度的变化过程中带来磁角度的 线性变化。一旦磁环具有该方法中示出的缩小的轴向尺寸， 这种平衡便不稳定。这样的传 感器因此在轴向和径向间隙上不够可靠且这种配置类型利用的磁通量较弱， 因为对于涉及 轴向分量的部分， 其主要基于使用漏磁通且需要高能磁体的特定磁体剩磁来设置可接受的 磁通量。 另一方面， 该偏移最终要求主检测器和第二磁体之间较大程度的靠近， 这会增加传 感器的不精度， 因为第二磁体会在主检测器上引起磁干扰。如果希望在磁体的其它方向上 实现偏移， 可预见的是， 该方案在体积上还会进一步不便。 0011 假设希望。
20、生成更稳定的磁配置， 可设想使用由主磁体生成的法向和切向分量。由 此导致传感器的配置占据很大的体积且十分昂贵， 即正如该方法所描述的那样， 需要使用 两个印刷电路板。 0012 同样需强调， 正如该方案所要求的那样， 在主磁体上使用很多对磁极将表现出在 转动轴的转动时由检测器查看到的电频率， 其会导致在电子器件指示的位置与真实位置之 间的较大的滑动， 或由于所使用处理电路的通频带的局限而引起分辨率损失。 另一方面， 磁 极使用的数量越大， 将越难以在该类型的多圈传感器上获得精确的绝对位置。 0013 实际上， 正如专利申请EP1830155所描述， 以采用30个磁极的传感器为例， 可获得 角长。
21、 12（360/30） 的磁体， 由输入传感器在该磁体上给出的位置很精确。然而， 第二传感 器应在 +/-1 圈 （+/-360） 上给出位置， 从而对于精度为 +/-0.5% 的传感器， 这在输入角度 位置上产生 +/-3.6的误差。这已经代表了一种对应 60% 角长的误差。如果在该误差上， 再增加第二传感器的磁滞后和机械滞后， 因而将有很大的损失绝对信息的风险。 0014 如果由此希望形成+/-2.5圈 （+/-900） 的传感器， 则对于精度为+/-0.5%的第二 传感器， 在输入角度位置上会产生+/-9的误差。 因此可理解为， 第二传感器的固有的非线 性误差 （或滞后现象） 已经为 1。
22、8且因此不再能区分输入传感器位于哪个 12的磁极。诚 说 明 书 CN 103154672 A 5 3/11 页 6 然， 专利申请 EP1830155 中描述的传感器还是绝对传感器， 但不再同时是绝对和精确的位 置传感器。如果希望重新赋予第二传感器绝对功能， 需要具有小于 +/-0.34% 的精度， 这意 味 着需要带有 20 个磁极的多极磁环， 由于上述提到的原因， 其因而不能向精确的主传感 器定位。对于这种 +/-2.5 圈的传感器配置， 专利申请 EP1830155 中描述的传感器提出使用 第三检测器且在第二传感器和第三传感器之间建立有关偏移的测定， 这会使该方案变得非 常复杂。 00。
23、15 该方案的主要缺点因此在于， 或者因为主磁体需要有很多对磁极而使上述示例中 的第二传感器必须具有极大的精度， 或者若希望对第二传感器减少精度要求， 则要有较少 对的磁极。然而， 应承认这些类型的磁性位置传感器可能遭受从来自输入传感器的多极磁 体的影响开始的显著的外部磁影响。因此很难在车辆环境的典型环境下保持这种精度。本 领域技术人员因此被导向第二种选择， 但其不能被引向精确主传感器的一般性配置， 除非 减小磁环的直径或提高检测磁隙， 然而这又带来前述的问题。 0016 最后， 对 （给出绝对位置的） 多圈传感器使用 AMR， 还意味着具有周期性为 180的 绝对输出信号， 也就是如果使用一。
24、个双极磁体则为 0.5 圈。这意味着最大缩减比应为 8 比 4， 即对于+/-2圈行程的8， 相比于对于360机械角上给出绝对位置的第二传感器的4。 所 述运动转换的大小因此比第二传感器在 1 圈上工作大得多。 0017 在以往技术中， 还已知与多圈传感器使用相关的转矩传感器的方案。 0018 专利申请 WO2005/076860 介绍了多圈绝对位置传感器及转矩传感器的结构， 其具 有两个主要的缺点。 一方面， 因为其实际上由两个不同的传感器构成， 即一个叠放在另一个 上， 因而体积很大。另一方面， 需经离散运动转换获得多圈位置传感器的绝对位置， 而在默 认情况下， 离散运动转换无法将输入轴的。
25、绝对位置保持在主传感器上。 0019 在专利申请 WO2009/047401 中， 即便解决了多圈位置的离散测量问题， 因为要由 转矩传感器和多圈绝对位置传感器的功能叠加来实现， 因此两个传感器的联合依然占据很 大体积， 且主传感器为在一圈上的绝对类型， 其由一个双极磁体构成， 该双极磁体对构成转 矩传感器的霍尔检测器造成较大的磁干扰， 从而进一步给整体带来精度上的不足。 发明内容 0020 本发明提出借助精确多圈位置传感器的一般且紧凑的方案以及借助第二传感器 的整体精度来解决这些问题， 该方案采用位于输入转子处的主磁体的多个磁极对， 其取决 于与输入转子相关的运动转换缩减比， 本方案 同时考。
26、虑了转矩传感器的集成能力。 0021 如将被精度研究反映的内容所推动的那样， 在所引述的现有文献的启发下， 本领 域技术人员试图不断地增加加主转子的磁极数量。 0022 使很多的主磁体磁极对能使传感器保存其精度及多圈特性， 并同时减少对第二传 感器的精度要求。一方面， 在主传感器上使用检测场方向的霍尔效应型磁敏检测器将磁分 量之间的相对增益的校正或与铁磁集中器相关的磁阻型校正纳入到其中， 这样可以为传感 器赋予需任何额外校正电子器件的固有精度。 因此所述元件整体能赋予按照本发明的传感 器一般性特征。另一方面， 运动转换与位于机械转换缩减的最后一级的第二绝对传感器有 关。因此这种运动转换以及两个。
27、传感器被集成在主转子体积内， 因而这赋予传感器如在所 针对的应用中探求的紧凑性。 说 明 书 CN 103154672 A 6 4/11 页 7 0023 按照本发明的传感器还能为点火装置提供精确的绝对位置， 这被称为 “真启动 (true power on)” 。 0024 本发明因此还提出， 通过提出更紧凑的 2 轴相对位置传感器的机械集成来解决紧 凑性问题， 该机械集成通过如下来实现 ： 一方面借助于采用多极型主磁体， 其中， 多极型主 磁体由于从主磁体发射的场线的更短环回而对结构整体造成较弱的磁干扰 ； 另一方面借助 于基本上在由主磁体占据的体积片段内对运动转换进行的定位。由此， 位置。
28、传感器的主磁 体由于其多极特性， 以同心方式被集成在转矩传感器内， 因而在外部体积上限制了与转矩 传感器收集部分的相互影响， 且在内部体积上限制了与定子轮齿的相互影响。 将注意到， 由 于磁体内径上不含磁通量， 主磁体上的多极正弦型磁化能够有利地限制， 甚至消除由于磁 体在其内部体积中而在定子部分上造成的磁干扰。然而， 无论对主磁体保留何种类型的磁 化， 为了消除主磁体对转矩传感器定子部分的相互影响， 有利的是使主磁体与铁磁电枢相 关联。 0025 更特别地， 本发明还涉及用于转动输入轴的磁性绝对位置检测装置， 其包括 ： 主转 子， 该主转子包括主磁体， 主磁体与所述输入轴以及运动转换的驱动。
29、构件连成一体， 输入轴 实现 n 倍的 360行程， 其中 n 大于 1， 0026 至少一个第一磁敏检测器， 其在 360 度的磁角度上发出与由主磁体产生的磁场的 方向成比例的信号， 目的在于推导出输入轴的绝对位置测量值， 0027 第二磁体， 其具有两个磁极并在输入轴的转动作用下经由运动转换实 现接近 360 度的行程， 0028 至少一个第二磁敏检测器， 其在接近 360 度磁角度上发出与由第二磁体产生的磁 场的方向成比例的信号， 并且能够从该信号推导出所述第二磁体的绝对位置测量值， 0029 第二检测器和所述第二磁体构成以百分比表示的 epsilon 精确位置传感器 , 0030 第二。
30、磁体基本被定位在由所述主转子的上下面限定的高度 H 之内， 0031 其特征在于， 主磁体为多极且具有 P 对磁极， 其中， P 大于 1。 0032 所提出的多圈磁性绝对位置检测装置包括两个磁传感器， 其中一个被称为主位 置传感器， 其被连接在输入转子上且提供在一个磁周期上的位置的精确位置， 该磁周期对 应输入转子在等于多极磁环的 1 对磁极的机械角度上的转动， 另一个被称为第二位置传感 器， 其对本发明的传感器给出并非必须精确的绝对位置， 并连接至介于主传感器和第二传 感器之间的运动转换缩减的最后一级， 从而使 n=/， 其中 是输入传感器的角度 （严格 大于 0） ， 而 是第二传感器的。
31、角度。 0033 因此， 由关系式 n=/ 联系起来的两个角度测量的结合， 可允许获得绝对且精 确位置的多圈传感器， 其仅需要基础电子技术， 借助由两个传感器生成的信号来确定位置， 而不需任何校正或学习算法， 或者存储一个或多个主传感器和第二传感器的误差。 0034 在本发明的范围中可以非限定方式列出可使用的运动转换 ： 被称为平行齿轮传动 的运动转换或齿轮及旋进运动转换， 以及最后借助多极齿轮的磁耦接的运动转换。 理想地， 运动转换占据基本包括在容纳主磁体的那一部分的体积片段。因此， 第一缩减级可与磁体 相邻， 甚至以同心方式集成在磁体上， 其目的在于减少轴向体积。 缩减级可以被复制模制在 。
32、磁体一侧或模制在磁体上。 在非接触运动转换范围中， 更好地， 主磁体可构成转换的第一缩 减级。 说 明 书 CN 103154672 A 7 5/11 页 8 0035 优选地， 位置传感器的第二磁体以双极方式被磁化。其可以发出第二传感器轴 的从 0到 360度的转动角的连续的绝对位置信息。理想地， 传感器的有效行程将接近 360， 基本对应输入转子 360n 的转动角度，“n” 可以为非整数但需要大于 0。且没有什 么妨碍本发明在小于 360的角 上应用， 因而输入轴与输出轴之间存在更大的缩减比。 该第二传感器的磁体可以是径向磁化或在柱体厚度方向上沿两个磁极磁化的柱体， 还或者 是沿 其宽度。
33、或其长度之一磁化的平行六面体， 其与位于磁体转动轴上的检测器关联。 也可 设想径向磁化的空心环， 其与位于磁体转动轴外的检测器相关联。这些上述配置的示例不 仅局限于360绝对位置传感器的磁设计。 在某些要求精度或寻求紧凑性的情况下， 可在第 二磁体附近添加屏蔽。 0036 两个位置信息的合理组合允许从中推导出机械轴在多圈上的精确和绝对的位置 信息。 0037 与输入转子相连的主磁体的职能在于给出周期 “T” 的精确角度测量值， 其精度对 应于应用所希望的精度。 其因此发出精细的信号。 磁体可以是磁环或磁盘。 按照第一变型， 其磁化将为多极型， 对于磁环为径向贯穿， 而对磁盘为轴向贯穿。 与主传。
34、感器关联的检测器 在磁环的情况下被定位在磁体的中平面或在轴向上岔开， 或者在磁盘的情况下位于中径上 或与之径向岔开。优选地， 在霍尔检测器的情况下其将利用切向径向分量或切向与轴向分 量， 或在使用连接至磁场集中器的磁阻检测器的范围下， 直接利用切向与径向分量之间， 或 切向与轴向分量之间的磁角度。 0038 对于霍尔型检测， 与第二磁体关联的检测器还可辨识三个磁分量中的两个， 或当 使用磁阻时， 辨识由 3 个分量中的 2 个组成的磁角度。 0039 第二磁体和与之相关联的检测器构成精度为 +/-epsilon （） 的角度位置传感器， 精度以百分比表示。因此， 如果在第二传感器的轴的 360。
35、的转动上， 第二传感器的精度为 +/-0.5%， 因而意味着给输入轴转动角度带来的角向误差为 360n 的 +/-0.5%。以 +/-3 圈 传感器为例， 由此定义的第二传感器将产生 +/-10.8的误差。 0040 按照本发明， 与检测 360磁角度检测器关联的多极主磁体应包括最小周期 T， 以 度数表示为 ： 0041 0042 主磁体的磁极对数 P 被以下关系式限定并限制 （Ex 是指 x 的整数部分） ： 0043 P E50/n 0044 最小数严格大于 1 对磁极。 0045 在6圈传感器且其第二传感器精度为+/-0.5%的范围中， 在360磁角度上使用测 量值， 等于 0.5， 。
36、n 等于 6， 且主转子将包括 16 对磁极， 即接近最大的 32 个磁极。 0046 如果进行检测的检测器为AMR型， 如专利申请EP1830155A1所提出的， 磁检测角因 此为180并且因此形成在单个磁极上。 在该情况下， 以度数表示的周期T的最大数因而可 表达为 ： 0047 0048 且主磁体的最大磁极对数因此为 ： 说 明 书 CN 103154672 A 8 6/11 页 9 0049 P E25/n 0050 对于 4 圈传感器和 180检测器， 如果第二传感器具有 +/-0.5% 的精度， 则主转子 包括最大12个磁极。 对于6圈传感器， 在此提出的按照本发明的主磁体包括最大。
37、8对磁极， 即接近最大的 16 个磁极。因此可见， 按照提出的本发明， 即便使用 AMR 型检测， 也应使主磁 体具有较少的磁极对数。 0051 在某些情况下， 检测装置的以度数表示且记为 Hyst 并归并至输入轴上的源自机 械滞后和磁滞后的幅值， 可例如因由运动转换产生的显著摩擦而变得较大。 因此， 按照本发 明， 与检测 360磁角度的检测器相关联的多极主磁体应包括最小周期 T， 以度数表示为 ： 0052 0053 且主磁体的最大磁极对数 P 为 （Ex 是指 x 的整数部分） ： 0054 P E360/T 0055 最小数严格大于 1 对磁极。 0056 按照一种特定实施方式， 主磁。
38、体内置在驱动构件的内体积中。 0057 按照一种特定实施方式， P 个磁极被正弦磁化。 0058 按照另一种特定实施方式， P 个磁极被径向磁化。 0059 按照另一种特定实施方式， P 个磁极被渐饱和磁化。 0060 被径向磁化、 正弦磁化或者渐饱和磁化的主磁体， 可以在其表面与铁磁电枢关联， 该表面是主磁体的对应于与检测器的读取表面相对的表面的表面。如果需要， 其因此可把 主磁体与附加的磁敏装置可能产生的相互影响在磁性上相隔离。然而， 正弦磁化的特殊性 允许把磁通量集中在磁体的外部 （或内部） 周边， 从而能够有利地不用再使用这样的电枢。 0061 饱和磁场中的正弦多极磁化或渐径向多极磁化。
39、， 无论磁隙与磁极对数如何， 都能 在磁体表面产生基本呈正弦的磁通量， 这与径向型的交替的传 统多极磁化不同。在专利 EP1989505中， 可发现所有涉及这种磁化方式实施和使用的信息。 渐饱和贯穿磁化的特征在 于， 磁化矢量的方向对于磁环为径向， 或者对于磁盘为轴向， 对于磁环， 方向交替地指向磁 环的轴或外部， 而对于磁盘， 从下表面指向外表面或从外表面指向下表面， 按照磁极的极性 且其幅值基本上从 100% 饱和到 0% 呈线性变化， 。 0062 按照一种特定实施方式， 磁性位置检测装置与电子技术结合， 其借助来自两个磁 敏检测器的信号， 在逻辑上推导出输入轴的精确的绝对位置。 006。
40、3 按照一种特定实施方式， 第二检测器和第二磁体包括定位在第二磁体附近呈铁磁 件的屏蔽体。 0064 按照一种特定实施方式， 定位在磁体的磁化表面附近的磁敏检测器， 是是霍尔效 应类型 （例如MELEXIS公司的MLX90333型或MLX90316型， 还或者MLX91204型， 或MICRONAS 公司的HAL3625型） ， 其中的每一个能够提供代表由主磁体和第二磁体中的任一个产生 的三个磁分量中的两个的不同信号 B1 和 B2， 这些信号随后由微控制器利用 ； 或者能够通过 把对两个读取磁分量的在把其中一个与增益相乘后的比值进行反正切的计算进行积分来 直接提供代表机械转动角度的电信号。 。
41、0065 从两个磁场分量出发 （根据检测器的定向， 与磁体相切以及与磁体正交或轴向相 交） ， 通过所考虑的两个分量的反正切运算来计算真实磁角度。当两分量的幅值不相同时， 说 明 书 CN 103154672 A 9 7/11 页 10 由该计算测得的磁场角度， 其与所谓 “电” 的转动角度不同并等于由磁极对的数量 P 分割的 机械转动角度。 0066 按照一种特定实施方式， 所述检测器能在把增益 G 与两个信号 B1 和 B2 中的一个 相乘之后计算出电角度 ： 0067 0068 按照一种特定实施方式， 磁敏检测器为磁阻型。 0069 在磁阻型检测器的情况下， 优选地， 检测器可以与铁磁集。
42、中器关联， 铁磁集中器的 功能在于使由检测器显示的磁角度变化呈线性。 该类型的整套检测器与集中器已经在申请 人的专利申请 WO2010/046550A1 描述。因此还可以设计成把这些铁磁件与霍尔型检测器关 联使用， 其目的同样在于使所利用的 2 磁分量的幅值平均化。 0070 按照一种特定实施方式， 磁敏检测器中的至少一个与通量集中器关联。 0071 按照一种特定实施方式， 主磁体至少与两个磁敏检测器关联。 0072 实际上， 可设想在两个磁体中的一个或两个磁体附近使检测器加倍， 目的在于或 者实现冗余传感器， 或者增加传感器的精度， 或者降低其对外部磁场的敏感度。 ， 实际上， 当 两个检测。
43、器优选地在电上定位成彼此相差 90时， 可通过与各传感器关联的两个检测器实 现精度的提高或对于干扰磁场更好的抗干扰性。 两个磁分量可分别通过各自从两个检测器 中的一个发出的两个磁分量的代数组合获得。专利申请 WO2009101270 给出这种配置的组 合及使用的示例。 0073 按照一种特定实施方式， 当在磁体附近使检测器加倍时， 这两个磁敏检测器在角 度上岔开等于i 360/P+90/P度的角度， 其中P是磁极的对数而i是可以为零的自然整数。 0074 在另一实施方式中， 按照本发明的磁性绝对位置检测装置包括检测称为 “转矩 传感器” 的检测两个轴之间的相对转动的相对转动检测装置， 例如通常。
44、位于车辆的电动 辅助方向上。由此构成的该转矩传感器可以是申请人的专利或专利申请 EP1269133 和 EP1774272 中所要求的类型。转矩传感器由连接在方向柱的两个轴中的一个上的定子结构 构成。磁体与另一轴关联。两个轴之间的相对转动角度通常等于 +/-0.5至 +/10。相 对于另外两个转动实体固定的第三磁性部分可收集并集中来自定子部分的磁通量且通过 至少一个霍尔效应检测器负责测量两个轴之间的相对角度的变化量。 两个轴可拥有共同的 相对于通量收集与集中结构的角度位移。可在多圈上， 而非通常的 +/-0.5 圈至 +/-4 圈上 完成两个轴的转动。 0075 本发明特别地涉及一种磁性绝对位。
45、置检测装置且尤其用来检测方向柱的扭矩， 其 包括 ： 0076 至少一个相对角度位置检测装置， 检测由扭杆连接的共轴的输入和输出轴的相对 角度， 以从该角度推导出施加在扭杆上的扭转转矩， 所述相对角度位置检测装置包括第一 磁性转子结构和第二定子结构， 所述第一磁性转子结构包括多个磁体， 所述第二定子结构 附近设置有至少一个磁敏检测器， 主磁体基本与所述定子结构保持同心， 其特征在于， 所述 相对角度位置检测装置的所述磁敏检测器以及所述第一和第二检测器基本被定位在由主 转子的上下面限定的高度之内。 0077 按照一种特定实施方式， 定子结构由至少一个铁磁部分和塑料支撑件构成。 说 明 书 CN 。
46、103154672 A 10 8/11 页 11 0078 按照一种特定实施方式， 铁磁部分、 位置传感器的多极主磁体以及运动转换的驱 动构件被集成在塑料支撑件上。 0079 按照一种特定实施方式， 在多极主磁体和转矩传感器的定子结构之间插入铁磁 环。 0080 按照一种特定实施方式， 运动转换的驱动构件与塑料支撑件为同一零件。 0081 按照一种特定实施方式， 塑料支撑件模制在多极主磁体上。 0082 按照一种特定实施方式， 转矩传感器的多个磁体的磁极对数 P 等于主磁体的磁极 对数 P 的 k 倍， k 为整数。 0083 按照一特别的实施方式， 主磁体的磁极对数P等于多个磁体的磁极对数P。
47、 的k倍， k 为非零整数。 0084 实际上， 如果 P 和 P 通过正比系数关联， 将保证转矩传感器对位置传感器的影响 最小， 并且反过来也一样。 0085 传感器可能的机械构造带有贯穿轴， 但没有什么能妨碍在被称为端轴的配置中应 用该原理。 0086 另一方面， 即便目前所示的实施方式均代表转动传感器， 也可以设计成把该发明 应用于大行程线性位移传感器 （通常为几十毫米） 。在该情况下， 线性位移轴通过运动转换 啮合在按照本发明的传感器主转子上， 由此把线性大行程转化为多圈角向行程。 0087 同样， 可设想与呈多极磁化的矩型或杆型扁平磁体相关联的线性位移轴， 该位移 轴经由线性 - 转。
48、动或转动 - 线性类型的运动转换啮合于磁体上， 该磁体根据与运动转换缩 减比相对应的比来给出关于缩减幅值的行程的有关的绝对信息。 附图说明 0088 通过提供以下附图本发明将得到更好地理解， 附图中 ： 0089 图 1 ： 公开了按照现有技术的非匹配的磁敏检测器定位配置的磁角度按照机械角 度的改变。 0090 图 2 ： 公开了按照现有技术的匹配的磁敏检测器定位配置的磁角度按照机械角度 的改变。 0091 图 3 ： 按照正弦磁化的主磁体的优选实施方式。 0092 图 4a、 4b、 4c ： 按照集成了齿轮旋进转换的一种可能变形的根据本发明的具有贯 穿轴的非接触多圈磁位置传感器的分解图， 。
49、正面和侧面分解图。图 5 ： 按照本发明的具有贯 穿轴的非接触多圈磁位置传感器， 和由运动转换的驱动构件的主磁体以及相关联的测量检 测器构成的组件实现的变型之一的等比例表示。 0093 图 6 ： 按照第一实施方式的传感器的工作原理， 以及该第一实施方式中的来自两 个检测器中的每一个的两个精确且绝对的信号的示意图。 0094 图 7 ： 按照第二实施方式的传感器的工作原理， 以及该第二实施方式中的来自两 个检测器中的每一个的两个精确且绝对的信号的示意图。 0095 图 8 ： 基于盘状主磁体的一种按照本发明的传感器方案的示意图。 0096 图 9a、 9b、 9c 和 9d ： 公开了按照本发明， 针对径。