[发明专利]轴的旋转角度的检测

说明书

本发明的各实施例涉及轴的旋转角度的检测。一种用于检测轴的旋转角度的角度传感器，在该轴的轴向端部处安装有永磁体，该永磁体具有关于轴的旋转轴线彼此对置的至少一个北极和至少一个南极，该角度传感器具有传感器组件和铁磁元件。传感器组件具有至少四个传感器元件，这些传感器元件被布置在传感器元件圆上，其中这些传感器元件之间的角度是等距的，其中传感器元件被设计为检测与传感器元件圆的平面垂直的磁场分量。铁磁元件与传感器元件圆的中心点同心地布置。角度传感器被设置为：相对于轴的轴向端部布置，使得轴的旋转轴线与传感器元件圆的中心点基本上同心，并且传感器组件被布置在永磁体与铁磁元件之间。

技术领域

本发明涉及角度传感器，特别是所谓的EOS传感器，EOS＝End Of Shaft＝轴的端部，EOS传感器被设计用于检测旋转轴的角位置。EOS传感器是与轴的端面对置地布置(例如，与轴的轴线同心地布置)的传感器。

背景技术

典型的EOS传感器具有径向磁化的盘式或环形磁体，该磁体被安装在轴的端部。角度传感器(例如，GMR传感器或AMR传感器)被布置在平行于磁体表面的轴线上。这种布置方式的一个问题可能在于，这些传感器对于杂散场不够鲁棒。为了实现对杂散场的鲁棒性，可以将传感器集成到轴中。这种集成的EOS系统具有角度传感器，该角度传感器布置在径向磁化的环形磁体的中心。在此，传感器系统被插入到轴的空腔中。围绕传感器系统的铁磁性轴使传感器系统免受外部杂散磁场的干扰。然而，由于为了获得良好的性能而应当使用海尔贝克(Halbach)环形磁体组件，因此缺点在于对于系统集成和磁体设计的较高成本。

可以使用提供固有杂散场鲁棒性的差分霍尔传感器。四个霍尔板在圆上以等距的角度布置。四个霍尔板可以单片地集成在单个芯片上。圆心与旋转轴的轴线对齐。盘式磁体固定在旋转轴的端部。当轴旋转时，将获得两个差分信号，正弦信号和余弦信号。霍尔板可以被设计为检测磁场的z分量，即，在旋转轴的轴线方向上的分量。为了获得差分信号，可以分别将两个对置的霍尔板的输出信号相减，Bz1-Bz3和Bz2-Bz4，其中Bz1、Bz2、Bz3和Bz4对应于四个霍尔板的输出信号。

发明内容

期望的是，一种用于检测轴的旋转角度的EOS角度传感器和方法，该EOS角度传感器和方法可以在降低成本的同时实现杂散场鲁棒性。

本公开的示例提供了一种用于检测轴的旋转角度的角度传感器，在该轴的轴向端部处安装有永磁体，该永磁体具有关于轴的旋转轴线彼此对置的至少一个北极和至少一个南极。角度传感器具有传感器组件和铁磁元件。传感器组件具有至少四个传感器元件，这些传感器元件被布置在传感器元件圆上，其中这些传感器元件之间的角度是等距的。传感器元件被设计为检测与传感器元件圆的平面垂直的磁场分量。铁磁元件与传感器元件圆的中心点同心地布置，并且当沿中心轴线的方向观察时，铁磁元件相对于中心点成点对称。角度传感器被设置为：相对于轴的轴向端部布置，使得轴的旋转轴线与传感器元件圆的中心点基本上同心，并且传感器组件被布置在永磁体与铁磁元件之间。

本公开的示例提供了一种角度传感器系统，该角度传感器系统具有这样的角度传感器和被安装在轴的轴向端部处的永磁体，其中角度传感器相对于轴被安装为使得轴的旋转轴线与传感器元件圆的中心点基本上同心，并且传感器组件被布置在永磁体与铁磁元件之间。

本公开的示例提供了一种通过使用这样的角度传感器来检测轴的旋转角度的方法，其中角度传感器相对于被安装在轴的径向端部处的永磁体被安装为使得轴的旋转轴线与传感器元件圆的中心点基本上同心，并且传感器组件被布置在永磁体与铁磁元件之间。借助于至少四个传感器元件来检测由永磁体产生的磁场，并且通过使用至少四个传感器元件的输出信号来确定轴的旋转角度。