[发明专利]绝对位置感测

说明书

技术领域

本公开涉及位置感测。

背景技术

存在许多以下情况：期望感测总成(assembly)的一个或多个可相对移动的部分的位置。一个例子是其中诸如工具之类的可移动构件需要相对诸如工件或台之类的固定构件精确地定位的机器工具。其他例子包括用于(尤其在车辆移动时)受到随机加速度影响的车辆或车辆的部分的主动悬挂(suspension)系统。为了使主动悬挂系统有效，总成的可移动部分的位置必须已知。

发明内容

一般地，在一个方面中，本发明提供一种装置，其包括线性电机，所述线性电机包括定子和可相对所述定子在行程距离上移动的电枢。第一磁设备耦合到所述电枢。所述第一磁设备定义包括多个磁极的感测表面，所述多个磁极提供它们之间的磁化状态过渡位置。磁极传感器与所述第一磁设备相邻而耦合到所述定子，从而随着所述电枢相对于所述定子在所述行程距离上移动，所述第一磁设备移过所述磁极传感器，所述磁极传感器感测所述第一磁设备的相邻的磁极。第二磁设备耦合到所述电枢，所述第二磁设备定义包括多个相邻交替相反磁极的感测表面，所述多个相邻交替相反磁极创建其感测表面附近的循环变化的磁场。磁场角传感器与所述第二磁设备相邻而耦合到所述定子，从而随着所述电枢相对于所述定子移动，所述第二磁设备的循环变化的磁场移过所述磁场角传感器，所述磁场角传感器感测所述第二磁设备的磁场的角度并且具有在所述循环变化的磁场的一个循环的至少一部分上与所述磁场角相关连续变化的输出。

本发明的多种实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。所述磁极传感器可以包括单个霍尔传感器。所述磁场角传感器可以包括磁阻传感器。所述磁场角传感器可以包括双极霍尔传感器，并且所述磁场角传感器可以具有180°的全范围输出，从而其输出对于所述第二磁设备的每个磁场循环重复两次。所述第一磁设备可以至少是所述电枢的行程距离的一半长，并且所述第二磁设备可以至少像所述电枢的行程距离那样长。

多种其他实施方式可以包括以下特征中一个或多个。所述第二磁设备的相邻磁极可以在磁化状态过渡位置相遇，并且所述第一磁设备和第二磁设备可以耦合到电枢，从而所述第一磁设备的磁化状态过渡位置和所述第二磁设备的至少一个磁化状态过渡位置之间存在已知和定义的空间关系。所述第一磁设备的过渡位置可以相对于所述第二磁设备的感测表面的长度近似位于中央。所述磁场角传感器输出可以在每个磁场循环上在至少一个位置重置，并且所述第一磁设备和第二磁设备可以被布置为使得当所述磁极传感器与所述第一磁设备的过渡位置相邻时，所述磁场角传感器不与其重置的位置相邻。该装置可以进一步包括第三磁设备，其与所述第一磁设备相邻而耦合到所述电枢，所述第三磁设备定义感测表面，所述感测表面在电枢行程距离上定义单个磁化状态过渡位置，其中所述第一磁设备和第三磁设备的感测表面每个包括至少两个磁极，并且其中所述第一磁设备和第三磁设备的相邻磁极具有相反极性。

一般地，在另一方面中，本发明提供一种装置，其包括线性电机，所述线性电机包括定子和可相对所述定子在行程距离上移动的电枢；第一磁设备，其耦合到所述电枢，所述第一磁设备定义包括多个磁极的感测表面，所述多个磁极提供它们之间的磁化状态过渡位置；磁极传感器，其与所述第一磁设备相邻而耦合到所述定子，从而随着所述电枢相对于所述定子在所述行程距离上移动，所述第一磁设备移过所述磁极传感器，所述磁极传感器感测所述第一磁设备的相邻的磁极。存在第二磁设备，其耦合到所述电枢，所述第二磁设备定义至少像所述电枢的行程距离那样长并且包括多个相邻交替相反磁极的感测表面，所述多个相邻交替相反磁极创建其感测表面附近的循环变化的磁场。磁场角传感器与所述第二磁设备相邻而耦合到所述定子，从而随着所述电枢相对于所述定子移动，所述第二磁设备的循环变化的磁场移过所述磁场角传感器，所述磁场角传感器感测所述第二磁设备的磁场的角度并且具有在所述循环变化的磁场的一个循环的至少一部分上与所述磁场角相关连续变化的输出。所述第二磁设备的相邻磁极在磁化状态过渡位置相遇，并且所述第一磁设备和第二磁设备耦合到电枢，从而所述第一磁设备的磁化状态过渡位置和所述第二磁设备的至少一个磁化状态过渡位置之间存在已知和定义的空间关系。所述磁场角传感器输出在每个磁场循环上在一个或两个位置重置，并且所述第一磁设备和第二磁设备被布置为使得当所述磁极传感器与所述第一磁设备的过渡位置相邻时，所述磁场角传感器不与其重置的位置相邻。