[发明专利]霍尔传感器

说明书

本发明涉及用于确定转子(4)相对定子(5)的角位置的传感器组件(1)，其包括两个部件，即磁体(2)和传感器(3)，其中部件(2、3)以围绕旋转轴(A)相对于彼此旋转的方式布置，其中传感器(3)包括第一和第二传感器对(31、32)，每对具有第一和第二传感器元件(311、312、321、322)。每对传感器对(31、32)具有与之关联的直线(313、323)，两对传感器元件(311、312、321、322)沿着直线放置且直线与旋转轴(A)相交，其中第一传感器元件(311、321)具有比第二传感器元件(312、322)更小的距旋转轴(A)的距离，其中与第一传感器对(31)相关联的直线(313)与第二传感器对(32)相关联的直线(323)间隔开绕旋转轴(A)的旋转角。

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分用于确定转子相对于定子的角位置的传感器组件，还涉及一种使用传感器组件确定转子相对于定子的角位置的方法。

通用传感器组件用于以非接触方式确定转子相对于定子的角位置。通常，转子和定子是围绕旋转轴相对于彼此旋转的部件。例如，转子可以是轴，定子可以是轴承壳体。例如，转子可以适于在定子静止时围绕旋转轴旋转，使得转子可以相对于定子围绕旋转轴旋转。例如，定子和转子都可以适于围绕相同的旋转轴旋转，并且转子可以围绕旋转轴相对于定子旋转。转子相对于定子的角位置由转子围绕其相对于定子绕旋转轴旋转的角度限定。因此，通用传感器组件构造成使得首先可以确定转子相对于定子的初始角位置，然后可以从初始角位置开始连续地检测转子相对于定子的角度，并且角度可以明确地表示在0和2π之间。

通用传感器组件具有两个部件，即磁体和传感器，其中部件中的一个可以布置和固定在转子上，另一个固定在定子上，用于非接触式检测转子相对于定子的角位置。磁体相对于传感器的配置和布置使得其在传感器处产生磁场，该磁场作为围绕旋转轴限定角位置的角度的函数而变化，并且以2π周期长度或2π整数分数周期性地分布。为了明确地确定角位置，传感器通常具有多个传感器元件，每个传感器元件配置为确定其暴露于其中的磁场强度，并且通过传感器的不同传感器元件的比较测量获得精确的角位置。在这种情况下，传感器的传感器元件相对于磁体布置在不同的位置，使得它们各自根据磁体的位置(即其围绕旋转轴的角度)来测量不同的磁场强度，使得比较测量(即从不同传感器元件导出的不同测量值的比较)理论上允许使用传感器组件特别精确地确定角位置。

现有技术已知磁体和通用传感器组件的传感器的各种实现方式。例如，通常使用多极环形磁体作为磁体(参见例如WO 2014/029885 A1或DE 112007003276T5的传感器组件)，因为这样的磁体能够以简单的方式提供具有以围绕旋转轴的角度的函数的周期性变化的、具有短周期长度的磁场强度的磁场。因此，这对于角度(因此，当用于转子和定子时，对于转子相对于定子的角位置)的最准确的可能的确定是特别有利的。在常规的传感器组件中，磁体通常设置在转子的端面上，即在转子的表面上，旋转轴穿过该表面延伸，并且传感器沿着与磁体和转子的端面稍微间隔开的旋转轴布置，使得传感器能够特别好地检测磁场，以及因此还检测作为磁体围绕旋转轴的角度的函数的磁场变化。然而，常规传感器组件的基本问题是在应用传感器组件的位置处不能排除外部磁场(干扰磁场)的存在，从而通过使用多个传感器元件的比较测量来确定角位置通常是不正确的，因为外部磁场在不同传感器元件处具有不同的外部磁场强度，使得来自不同传感器元件的磁场强度的不同测量值不仅由传感器组件的磁体相对于相应传感器元件的位置引起而且还由外部磁场引起。