[发明专利]用于确定磁通量的杂散场免疫的磁场传感器布置、磁扭矩传感器布置和方法

说明书

一种用于以基本上杂散场免疫的方式确定信号磁通量的磁场传感器布置(220)，包括：信号磁场源(S1)；第一磁通聚集器和第二磁通聚集器，在磁通聚集器的外部面(204，205)之间形成气隙(203)；磁通聚集器被配置为用于将信号磁通量在间隙方向(206)上引导到并穿过气隙(203)；磁场传感器(207)，被布置在气隙(203)内部并且被配置为用于测量在气隙方向上和垂直于气隙方向上的第一信号和第二信号(Bx，Bz)；并且用于基于第一信号和第二信号(Bx，Bz)减少或消除磁干扰场。角度传感器布置。扭矩传感器。一种以基本上杂散场免疫的方式测量信号磁通量、角度、扭矩的方法。

技术领域

本发明大体涉及磁场传感器布置的领域，尤其涉及用于确定由磁场源生成的磁通量，同时基本上对由另一个磁场源生成的磁干扰或杂散场免疫的磁场传感器布置。本发明还涉及对磁干扰或杂散场免疫的磁扭矩传感器布置。此外，本发明涉及对杂散场免疫的方法，用于确定由磁场源生成的磁通量，同时基本上对由另一个磁场源生成的磁干扰或杂散场免疫。

背景技术

磁性传感器系统，特别是线性位置传感器系统和角度/旋转位置传感器系统在本领域中是已知的。它们提供的优点在于，能够通过磁场传感器布置的方式在不进行物理接触的情况下测量线性位置或角度位置，从而避免了机械磨损、刮擦、摩擦等问题。

例如，在各种应用(诸如手动电气开关或电动机轴、阀门等的位置和/或扭矩检测)中需要旋转角度的测量。

例如，从DE 102 22 118 A1可知，用于确定施加在车辆转向柱上的扭矩的磁性传感器系统是已知的，包括磁场传感器布置，通过该磁场传感器布置，使用磁场确定转向柱的输入轴部分和输出轴部分之间的角位移。待测量并且表示两个轴部分之间的角位移的磁场由磁场源生成，例如，(多极)永环形磁体，其(直接地或间接地)以旋转固定的方式连接到输入轴和输出轴中的一个。所生成的磁场的磁通量由两个形状适当的磁通聚集器接收和引导，其中一个不旋转地固定在输入轴上，另一个不旋转地固定在输出轴上。磁场传感器测量在两个磁通聚集器之间形成的气隙中的磁通量，其中气隙中的磁通量作为输入轴部分和输出轴部分之间的角位移的函数而变化。

EP3505894描述了扭矩传感器，包括分别连接到输入轴和输出轴的多极环形磁体和两个磁轭。这些轭具有形成气隙的突起物。在该气隙中放置传感器设备，用于测量指示两个轭之间角位移的磁通密度变化，该角本身指示施加在输入轴和输出轴上的扭矩。该扭矩传感器是为减少或消除装配误差而设计的，但不能对外部干扰场免疫。

随着电气系统的日益紧凑，尤其是具有混合动力发动机汽车或纯电动列车，此类磁性传感器系统经常附加地暴露在来自承载强电流(例如，超过100A)的附近的电流导体的外部磁场中。由外部磁场源(本文也称为干扰磁场源)(例如，穿过实际磁性传感器系统附近的上述电流导体)生成的此类外部磁场(本文也称为(外部)磁干扰场或(外部)磁杂散场)可以损坏由传感器系统确定的测量值，从而劣化要确定的线性位置或角度/旋转位置的准确度。

建立基本上对此类外部磁干扰场或外部磁杂散场免疫(即，基本上不敏感)的磁性传感器系统是一个挑战。

总是存在改进或替代的余地。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种磁场传感器布置和一种用于确定磁通量(例如，由磁场源生成并由磁性结构调制的磁通量)的方法，同时对(外部)磁干扰场基本上免疫，特别是对基本上均匀的磁干扰场基本上免疫。

本发明实施例的目的是提供一种用于以对(外部)磁干扰场，特别是对基本上均匀的磁干扰场基本上免疫的方式确定角位移的角度传感器布置，以及方法。

本发明实施例的目的是提供一种用于以对(外部)磁干扰场，特别是对基本上均匀的磁干扰场基本上免疫的方式确定扭矩的磁扭矩传感器布置，以及方法。