[发明专利]使用磁感测探针和多极磁体阵列的偏轴磁角度传感器

权利要求书

1.一种用于测量可移动设备相对于固定设备的位置的位置测量系统，所述位置测量系统包括：

二维(2D)表面磁体阵列(200,500a,700)，其中至少三个相邻磁化轨道具有顺序交替的磁极性，每个磁化轨道具有恒定宽度w；和

至少一个磁场传感器(225,515a,725)，所述至少一个磁场传感器靠近所述2D表面磁体阵列(200,500a,700)设置并且相对于其维持恒定气隙，

其中所述2D表面磁体阵列(200,500a,700)和所述至少一个磁场传感器(225,515a,725)处于特定相对定向，使得所述至少一个磁场传感器(225,515a,725)的相对轨迹被配置为相对于所述2D表面磁体阵列(200,500a,700)的所述至少三个相邻磁化轨道的长度方向成倾斜锐角θ，

其中所述相对轨迹包括所述2D表面磁体阵列相对于所述至少一个磁场传感器旋转，

其中所述2D表面磁体阵列包括具有外半径R的轴向圆柱形螺旋多极磁体阵列(200)，

其中响应于沿着所述相对轨迹的相对移动，所述至少一个磁场传感器(225,515a,725)被配置为生成周期性位置信号，所述周期性位置信号具有周期P_θ，所述周期P_θ根据下式至少部分地取决于所述宽度w和所述倾斜锐角θ：

其中a＝1或a＝2，

其中所述倾斜锐角θ被设置成使得所述至少一个磁场传感器被配置为基于以下公式对于所述轴向圆柱形螺旋多极磁体阵列(200)的每360°旋转生成所述周期性位置信号的N个周期：

其中θ_N是生成N个周期的角度。

2.根据权利要求1所述的位置测量系统，其中所述2D表面磁体阵列是具有外半径R的径向盘状盘旋多极磁体阵列(700)。

3.根据权利要求1所述的位置测量系统，还包括具有内座圈(615)和外座圈(620)的轴承(610)，其中所述2D表面磁体阵列固定地耦接到所述内座圈(615)和所述外座圈(620)中的一者，并且所述至少一个磁场传感器固定地耦接到所述内座圈(615)和所述外座圈(620)中的另一者。

4.根据权利要求1所述的位置测量系统：

其中所述2D表面磁体阵列还包括：

圆形堆叠南北磁化轨道(810c)，所述圆形堆叠南北磁化轨道具有与所述轴向圆柱形螺旋多极磁体阵列(200,805c)共同的中心轴线，并且

其中所述至少一个磁场传感器包括：

位置磁场传感器(815c)，所述位置磁场传感器设置在所述轴向圆柱形螺旋多极磁体阵列(200,805c)的侧表面上方；和

轴向未对准磁场传感器(820c)，所述轴向未对准磁场传感器设置在所述圆形堆叠南北磁化轨道(810c)的侧表面上方。

5.根据权利要求2所述的位置测量系统，其中所述倾斜锐角θ被设置成使得所述至少一个磁场传感器被配置为基于以下公式对于所述径向盘状盘旋多极磁体阵列(700)的每360°旋转生成所述周期性位置信号的N个周期：

6.根据权利要求2所述的位置测量系统，还包括具有内座圈(615)和外座圈(620)的轴承(610)，其中所述2D表面磁体阵列固定地耦接到所述内座圈(615)和所述外座圈(620)中的一者，并且所述至少一个磁场传感器固定地耦接到所述内座圈(615)和所述外座圈(620)中的另一者。

7.根据权利要求2所述的位置测量系统：

其中所述2D表面磁体阵列还包括：

圆形同心南北磁化轨道(810a,810b)，所述圆形同心南北磁化轨道具有与所述径向盘状盘旋多极磁体阵列(700,805a,805b)共同的中心轴线，并且

其中所述至少一个磁场传感器包括：

位置磁场传感器(815a,815b)，所述位置磁场传感器设置在所述径向盘状盘旋多极磁体阵列(700,805a,805b)的顶表面上方；和

径向未对准磁场传感器(820a,820b)，所述径向未对准磁场传感器设置在所述圆形同心南北磁化轨道(810a,810b)的顶表面上方。