具有高分辨率磁道和低分辨率磁道的磁传感器转让专利
申请号 : CN200780003102.7
文献号 : CN101375131B
文献日 : 2011-10-19
发明人 : 马克·E·拉克鲁瓦
申请人 : 铁姆肯美国公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种传感设备,包括:
第一磁体组件,包括
第一和第二磁体,具有
相应的彼此反向的第一和第二磁场,
其中所述第一磁体具有多个尺寸,包括内周向尺寸、外周向尺寸、内轴向尺寸、外轴向尺寸、和径向尺寸,并且所述第二磁体具有相应的多个尺寸,并且其中所述第一磁体的内周向或外周向尺寸相对小于所述第二磁体的相应的尺寸;和第二磁体组件,其由所述第一磁体组件周向地围绕并位于距所述第一磁体组件一定距离处,所述第二磁体组件包括具有与第一磁场反向的第三磁场的第三磁体。
2.根据权利要求1的传感设备,其中所述第一磁体组件是高分辨率磁道,并且其中所述第二磁体组件是低分辨率磁道。
3.根据权利要求1的传感设备,其中所述第一磁体组件具有磁体部分,所述磁体部分具有中心,所述第一磁体被定位成靠近所述中心,并且所述第一磁体组件还包括具有与所述第二磁场反向的第四磁场的第四磁体,其中所述第四磁体被定位成邻近所述第二磁体且远离所述中心,并且具有外周向尺寸,其中所述第一磁体的外周向尺寸相对小于所述第四磁体的外周向尺寸,并且其中所述磁体部分包括所述第一、第二和第四磁体。
4.根据权利要求1的传感设备,其中所述第一、第二和第三磁体是楔形的。
5.根据权利要求1的传感设备,还包括:
至少一个高分辨率传感器,其被定位成靠近所述第一磁体组件,并且被配置为感测所述第一和第二磁体中的至少一个磁体的位置;和至少一个低分辨率传感器,其被定位成靠近所述第二磁体组件,并且被配置为感测所述第三磁体的位置。
6.根据权利要求5的传感设备,其中所述第一磁体组件被配置为相对于所述第二磁体组件旋转。
7.一种传感设备,包括:
低分辨率磁道,包括
具有第一磁极和第一周向尺寸的第一磁体;和
高分辨率磁道,其周向地围绕所述低分辨率磁道并与所述低分辨率磁道隔开,并且包括具有第二周向尺寸且与所述第一磁极基本相同的磁极的第二磁体,和具有不同于所述第二周向尺寸的第三周向尺寸且与所述第一磁极反向的第三磁极的第三磁体。
8.根据权利要求7的传感设备,其中所述第三周向尺寸小于所述第二周向尺寸。
9.根据权利要求7的传感设备,其中所述高分辨率磁道具有磁体部分,所述磁体部分具有中心,所述第三磁体被定位成靠近所述中心,并且所述高分辨率磁道还包括具有与所述第二磁极反向的第四磁极的第四磁体,其中所述第四磁体被定位成邻近所述第二磁体且远离所述冲心,并且具有第四周向尺寸,其中所述第三磁体的第三周向尺寸相对小于所述第四磁体的第四周向尺寸,并且其中所述磁体部分包括所述第三、第二和第四磁体。
10.根据权利要求7的传感设备,其中所述第一,第二,和第三磁体是楔形的。
11.根据权利要求7的传感设备,其中所述高分辨率磁道被配置为周向地围绕所述低分辨率磁道。
12.根据权利要求7的传感设备,还包括:
至少一个高分辨率传感器,其被定位成靠近所述高分辨率磁道,并且被配置为感测所述第二和第三磁体中的至少一个磁体的位置;和至少一个低分辨率传感器,其被定位成靠近所述低分辨率磁道,并且被配置为感测所述第一磁体的位置。
13.根据权利要求12的传感设备,其中所述高分辨率磁道被配置为相对于所述低分辨率磁道旋转。
14.一种传感设备,包括:
低分辨率磁道,包括
具有第一磁极的第一磁体;
高分辨率磁道,周向地围绕所述低分辨率磁道,利用第一间隙与所述低分辨率磁道隔开,并且具有周向尺寸,且包括具有与所述第一磁极基本相同的磁极的第二磁体,和具有与所述第一磁极反向的第三磁极以及从第一磁体叠加的磁极的第三磁体;以及反向场磁道,周向地围绕所述高分辨率磁道,利用第二间隙与所述高分辨率磁道隔开,并且包括第四磁体,具有与所述第一磁极反向的第四磁极,并且被配置为减弱从所述第一磁体叠加的磁极。
15.根据权利要求14的传感设备,还包括:
至少一个高分辨率传感器,其被定位成靠近所述高分辨率磁道,并且被配置为感测所述第二和第三磁体中的至少一个磁体的位置;和至少一个低分辨率传感器,其被定位成靠近所述低分辨率磁道,并且被配置为感测所述第一磁体的位置。
16.根据权利要求15的传感设备,其中所述高分辨率磁道被配置为相对于所述低分辨率磁道旋转。
说明书 :
具有高分辨率磁道和低分辨率磁道的磁传感器
技术领域
背景技术
磁道之间的间隙从而减轻磁道之间的相间磁干扰。然而,如果磁道之间的间隙不足够大,则
由各个磁道产生的磁场相互作用。结果,传感器的准确度降低。另一方面,在磁道之间的大
间隙减轻了相间磁干扰的同时,所形成的磁道通常更大了。
述部分上。在这种情形中,与由高分辨率磁道的磁体所产生的场的零交点处的南极相比,被
叠加的北极场将产生更宽的高分辨率磁道的北极。零交点通常代表由高分辨率磁道的磁体
所产生的磁场强度,其是在围绕高分辨率磁道的不同角度位置处被测量的。类似地,邻近高
分辨率磁道的一些部分的低分辨率磁道的北极场将南极场叠加在高分辨率磁道的所述部
分上。在这种情形中,与由高分辨率磁道的磁体所产生的场的零交点处的北极相比,被叠加
的南极场将产生更宽的高分辨率磁道的南极。
发明内容
一尺寸相对小于第二尺寸。第二磁体组件位于距第一磁体组件一定距离处,并且包括第三
磁体。第三磁体具有与第一磁场反向的第三磁场。
并且包括具有第二周向尺寸以及与第一磁极基本相同的磁极的第二磁体。高分辨率磁道还
包括具有第三周向尺寸的第三磁体。第三周向尺寸不同于第二周向尺寸。第三磁体还具有
与第一磁极反向的第三磁极。
率磁道,利用第一间隙与低分辨率磁道间隔,并且具有一定周向尺寸。高分辨率磁道包括具
有与第一磁极基本相同的磁极的第二磁体,以及具有与第一磁极反向的第三磁极的第三磁
体,以及从第一磁体叠加的磁极。所述反向场磁道也沿着周向围绕高分辨率磁道,利用第二
间隙与高分辨率磁道间隔,并且包括具有与第一磁极基本相同的第四磁极的第四磁体以减
弱从第一磁体叠加的磁极。
具体实施方式
能够以各种方式实施或执行。而且应该理解,在这里使用的措词和术语是用于说明的且不
应被视为是限制性的。在这里“包含”、“包括”或者“具有”及其变体的使用旨在涵盖其后列出的项目及其等同物以及另外的项目。除非另外规定或限定,否则术语“安装”、“连接”、“支撑”和“联接”及其变体被广义地使用并且涵盖直接和间接的安装、连接、支撑和联接。而且,“连接”和“联接”不限于物理或机械连接或联接。
率磁道的一些磁体具有与由高分辨率磁道的一些磁体产生的磁场反向的磁场,并且因此将
磁极叠加在高分辨率磁道上。在高分辨率磁道中产生与叠加磁极反向的磁极以消除或者补
偿叠加磁极。在一个实施例中,高分辨率磁道的一些磁体的尺寸被配置为相对小于高分辨
率磁道的其它磁体的尺寸以补偿由低分辨率磁道的磁体所产生的磁场。以此方式,由于叠
加场引起的效应能够被消除或者减弱,从而北极和南极具有类似的零交点。
案(magnetic field pattern)。
传感设备100的示意性顶视图。一种示例性磁传感设备是结合在马达中的位置和方向传感
系统。高和低分辨率磁道104、108由间隙112分离开。当低分辨率磁道108的磁体116的
南极将北极叠加在高分辨率磁道104的部分120上时,部分120的磁体被构造成使得叠加
北极的效应被减弱或最小化。类似地,当低分辨率磁道108的北极磁体132将南极叠加在
高分辨率磁道104的部分136上时,部分136的磁体被构造成使得叠加南极的效应被减弱
或者最小化。
个低分辨率磁道108和一个高分辨率磁道104,但传感设备100也能够包括多个高分辨率磁
道、多个低分辨率磁道、和/或多个高和低分辨率磁道的组合。
率磁道104的磁体128,这将在下面详述。类似地,具有相关联南极的高分辨率磁道104的
磁体140基本窄于具有相关联北极的高分辨率磁道104的磁体148,这将在下面详述。图
2还示出了靠近部分120的中心184的磁体124比远离部分120的中心184的磁体124更
窄,从而在靠近部分120的中心184的位置提供了更多的补偿。类似地,图2还示出了靠近
部分136的第二中心188的磁体140比远离部分136的第二中心188的磁体140更窄,从
而在靠近部分136的第二中心188的位置提供了更多补偿。虽然磁体124、128、140、148被
示为楔形磁体,但磁体124、128、140、148也能够具有其它适当的规则或者不规则形状。进
而,磁体124、128、140、148能够包括由不同材料,例如钕铁硼(“NdFeB”或者“NIB”)、钐钴(“SmCo”)、磁钢、陶瓷、铁素体等制成的永久磁体、临时磁体、电磁体等的组合。
反向、补偿或者抵消磁极。例如,为了在靠近部分120的中心184的位置提供更多补偿,与
远离部分120的中心184的磁体124相比,在高分辨率磁道104中具有叠加磁极的磁体124
能够轴向地在靠近中心184的位置以及沿着平行于高分辨率磁道104的轴线192的轴线更
薄。在这种实施例中,与相邻磁体128相比,在高分辨率磁道104中具有叠加磁极的磁体
124也能够沿着轴向更薄,从而为部分120提供补偿。可替代地,为了在靠近部分120的中
心184的位置提供更多补偿,与远离部分120的中心184的磁体124相比,在高分辨率磁道
104中具有叠加磁极的磁体124能够径向地在靠近中心184的位置并且沿着直径194更小。
在这种实施例中,与相邻磁体128相比,在高分辨率磁道104中具有叠加磁极的磁体124也
能够沿着径向更小,从而为部分120提供补偿。在其它实施例中,磁体124能够被构造成辐
射磁场强度弱于相邻磁体128的磁场强度的磁场。
以及沿着第二周向部分216的外部或者外周向尺寸212。磁体200还具有沿着磁体200的
外部轴向边缘224的外部或者外轴向尺寸220、沿着磁体200的内部轴向边缘232的第二内
部或者内轴向尺寸228,以及沿着径向边缘240的径向尺寸236。虽然外部轴向尺寸220和
第二内部轴向尺寸228在图3中被示为基本相等,但是外部轴向尺寸220和第二内部轴向
尺寸228在一些其它实施例中能够是不同的从而根据需要提供磁极补偿。例如,为了补偿
叠加磁极,外部轴向尺寸220能够小于第二内部轴向尺寸228以降低相应的磁场强度。进
而,如所述那样,为了补偿部分116、136处的叠加磁极,磁体124、140比相应的磁体128、148更窄。在一些实施例中,为了补偿部分116处的叠加北极(图1),磁体124的内部周向尺
寸204小于磁体128的内部周向尺寸204。磁体124的外部周向尺寸212也小于磁体128
的外部周向尺寸212。类似地,为了补偿部分136处的叠加南极(图1),磁体140的内部周
向尺寸204小于磁体148的内部周向尺寸204。磁体140的外部周向尺寸212也小于磁体
148的外部周向尺寸212。
413与高分辨率磁道408分离的补偿磁道412。高分辨率磁道408具有沿着周向围绕低分
辨率磁道404的内部周边410。磁体416在整个高分辨率磁道408上具有基本相同的尺寸。
如前所述,高分辨率磁道408受到低分辨率磁道404的磁体420的影响。补偿磁道412沿
着周向围绕外部周边422上的高分辨率磁道408。特别地,补偿磁道412提供相等强度的磁
场,但该磁场具有相对于低分辨率磁道404所产生的磁场相反的磁场方向。补偿磁道412通
常包括多个磁体424,如所述,该磁体424产生与由所述低分辨率磁道404的磁体420产生
的磁场反向的磁场。因为补偿磁道412靠近高分辨率磁道408和低分辨率磁道404,因此由
磁体420产生并且叠加在高分辨率磁道408的磁体416上的磁场几乎或者完全被由补偿磁
道412的磁体产生的反向场所抵消。即,在高分辨率磁道408处测量低分辨率磁道404的
零或者近零的净磁场效应。
被用于其它设施,例如农业设施、运土(earth moving)设施、越野设备、铲车和道路车辆。
多个换向传感器512的印刷电路板504。在一些实施例中,高分辨率传感器508被定位成靠
近高分辨率磁道104,并且换向传感器512基本被定位成靠近低分辨率磁道108以获得马达
的近似绝对位置。特别地,换向传感器512能够是基本异相的,例如以120°。在马达启动
时,换向传感器512被通电,并且因此能够确定低分辨率磁道108的近似绝对位置。