旋轉傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001 ] 本申請涉及傳感器設備和包括傳感器設備的系統。
【背景技術】
[0002]在不同技術領域中，軸的旋轉被感測。各種控制功能可依賴于所感測的軸的旋轉。例如，傳動系統(transmiss1n)的軸的旋轉速度或角速度可被用于控制傳動系統的操作。例如，輪軸的軸的角度速可被用來監測對應車輪的摩擦；這對于車輛中的防抱死系統(antiblocking system)或電子穩定系統可能是有用的。
[0003]感測軸的旋轉的已知的方式為在軸上放置鐵磁的齒輪，并使用傳感器檢測齒輪的齒的經過。通常，傳感器被置于離軸的旋轉軸線一定距離處；經常，該傳感器被放置成與鐵磁的齒輪徑向偏移。此類傳感器的輸出通常與脈沖的圖案(pattern)相對應，其中脈沖的頻率根據旋轉的速度變化。通過對齒輪的不同齒給予相對于齒輪的其它齒不同的大小，在軸的單一旋轉過程中在不同角度位置之間進行區別也變得可能。例如，可設想僅僅使齒中的一個不同于其它的齒，以使得齒輪的角位置可被識別。在沒有任何限制的情況下，可使得齒中的多于一個可識別，由此使得角位置中的多于一個可識別。
[0004]然而，使用此類齒輪的旋轉角的評估要求軸實際上在旋轉。有時，需要至少一個完整的旋轉來確定絕對方向。此外，可能需要復雜的算法以用于根據所感測的脈沖的圖案來準確地估計旋轉角。而且，可實現的準確度可能顯著依賴于齒輪的制造準確度以及相對于齒輪的安裝傳感器方面的精度。再進一步地，有時也被稱為磁性編碼器輪的齒輪可能需要相當大的空間并且可能比較昂貴。
[0005]因此，存在對允許以高效和準確的方式感測軸的旋轉的技術的需要。

【發明內容】

[0006]根據實施例，提供一種傳感器設備。傳感器設備可包括被定位在磁鐵的磁場中的磁場敏感元件。磁鐵可被定位在軸的端面上。磁場敏感元件可被配置成感測在O。和360。之間的范圍中的磁場的定向角。該軸可以是車輛的傳動系統的軸或無刷DC電動機的軸或車輛的輪軸的軸中的一個。
[0007]根據另一實施例，提供一種系統。該系統可包括車輛的傳動系統的軸和定位在軸的端面上的磁鐵。該系統可進一步包括定位在磁鐵的磁場中的磁場敏感元件。磁場敏感元件可被配置成感測在0°和360°之間的范圍中的磁場的定向角。
[0008]根據另一實施例，提供一種系統，其可包括無刷直流(DC)電動機的軸和定位在軸的端面上的磁鐵。該系統可進一步包括定位在磁鐵的磁場中的磁場敏感元件。該磁場敏感元件可被配置成感測在0°和360°之間的范圍中的磁場的定向角。
[0009]在另一實施例中，提供一種系統，其可包括車輛的輪軸的軸。該系統可包括定位在軸的端面上的磁鐵和定位在磁鐵的磁場中的磁場敏感元件。該磁場敏感元件可被配置成感測在0°和360°之間的范圍中的磁場的定向角。
[0010]根據本公開的另一實施例，可提供其它的設備、系統或方法。此類實施例根據與附圖相結合的下面的詳細描述將是顯而易見的。
【附圖說明】
[0011]圖1示意性地圖示出根據本公開的實施例的傳感器設備。
[0012]圖2示出了示意性地圖示出傳感器設備的功能的框圖。
[0013]圖3A示出了由根據實施例的傳感器設備生成的信號中的示例脈沖圖案。
[0014]圖3B示意性地圖示出與傳感器結合的鐵磁的齒輪，該鐵磁的齒輪具有基本上與圖3A的脈沖圖案相對應的輪廓(profile)。
[0015]圖4示意性地圖示出根據實施例的系統，其包括傳感器設備和車輛的傳動系統的軸。
[0016]圖5示意性地圖示出根據實施例的系統，其中，提供了傳感器設備和車輛的輪軸的軸。
[0017]圖6示意性地圖示出根據實施例的系統，其中提供了傳感器設備和無刷DC電動機的軸。
【具體實施方式】
[0018]下面，將參考附圖詳細地描述各種實施例。應注意到，這些實施例僅用作示例且不被解釋為限制性的。例如，在實施例具有多個特征時，其它的實施例可包括較少的特征和/或替換的特征。此外，來自不同實施例的特征可彼此組合，除非以其它的方式特別注釋。
[0019]下面說明的實施例涉及感測軸的旋轉的技術，特別是車輛的傳動系統的軸、無刷DC電動機的軸、以及車輛的輪軸的軸。所說明的實施例覆蓋對應的傳感器設備、系統和方法。
[0020]在所闡釋的實施例中，采用磁場敏感元件，其被定位在磁鐵的磁場中。該磁鐵被定位在軸的端面上。磁場敏感元件被配置成感測在0°和360°之間的范圍中的磁場的定向角。根據此角，明確地確定磁場的方向可以是可能的。
[0021]在沒有任何限制的情況下，磁場敏感元件可基于磁阻效應，諸如巨磁阻(GMR)效應、各向異性磁阻(AMR)效應、溝道磁阻(TMR)效應、或霍爾效應。磁場敏感元件的示例實施例可基于兩個GMR設備，其在平行于軸的端面且垂直于軸的旋轉軸和縱向的平面中具有兩個不同的最大敏感方向。此類磁場敏感元件可允許準確檢測磁鐵的磁場的定向角，該磁鐵具有垂直于軸的旋轉軸線定向的磁化。特別地，此類磁場敏感元件可以以類似羅盤(compass)的方式用來感測與軸一起旋轉的磁鐵的磁場的方向。
[0022]此外，所闡釋的實施例可利用所存儲的脈沖邊沿到定向角的映射。在某些實施例中，該映射可例如通過對存儲器編程來可配置。取決于此映射和由磁場敏感元件所感測的磁場的定向角，生成第一信號，其包括具有上升和下降脈沖邊沿的脈沖的圖案。在第一信號內，上升和/或下降邊沿可被映射到由磁場敏感元件所感測的預定義的定向角。該第一信號可用來模仿由傳感器組件生成的脈沖圖案，其是基于如前面說明的不對稱的齒輪。依賴于此類非對稱的齒輪，第一信號的此類形式由此實現了對現有的傳感器設備的兼容性。
[0023]此外，所感測的角方向可被用來生成第二信號，其表示在0°和360°之間的范圍中的軸的旋轉角。在后者的情況下，旋轉角可由數字值、模擬值、或脈沖寬度調制信號來表示。換句話說，脈沖寬度調制信號可與脈沖寬度調制值對應。不同的操作模式可被提供用于輸出第一信號或第二信號。例如，傳感器設備可被提供有第一操作模式和第二操作模式，在第一操作模式中，傳感器設備輸出第一信號，在第二操作模式中，傳感器設備輸出第二信號，而不是第一信號。同樣地，該傳感器在又一操作模式中可輸出第一信號和第二信號兩者。
[0024]在某些實施例中，由磁場敏感元件所感測的磁場的方向也可被用作用于生成另外的信號的基礎。例如，取決于所感測的定向角，可生成另外的信號，其表示軸的角速度。在沒有任何限制的情況下，角速度可由數字值、模擬值或脈沖寬度調制信號表示。另外的信號可具有軸的每一旋轉的預定義周期。換句話說，信號的基本組成部分(諸如脈沖或半波或全波)的重復可合計為特定的預定義數目。作為非限定的示例，可存在每一旋轉的十個占空比(duty cycle)的數目。預定義的周期可允許模仿基于齒輪操作的傳統傳感器設備的輸出。預定義周期可對應于所模仿的齒輪的齒的數目。
[0025]現在將參考附圖進一步解釋上述實施例。
[0026]圖1示意性地圖示出根據實施例的傳感器設備200。傳感器設備200被配置成感測軸100的旋轉，即，方向和/或角速度。因此，在下面傳感器設備200還將被稱作旋轉傳感器。
[0027]該軸可為車輛的傳動系統的軸或無刷DC電動機的軸或車輛的輪軸的軸中的一個。
[0028]在所闡釋的實施例中，傳感器設備200包括磁場敏感元件210，下面也被稱作傳感器元件，和磁鐵220。此外，在所闡釋的實施例中提供輸出電路230。如所闡釋的，磁鐵220可為安裝在軸100的端面上的盤形偶極磁鐵。磁鐵220的磁化(從南極“S”到北極“N”)垂直于軸100的縱向旋轉軸110定向。該磁化可對應于內部作用磁場。磁鐵220的北極與南極之間的邊緣可垂直于磁化定向。因此，當軸如箭頭指示的那樣旋轉時，磁鐵220的磁場的方向圍繞軸100的縱向旋轉軸線110以逆時針的方式變化(圖1中從軸線的末端朝向磁鐵觀看)。
[0029]如上面所提到的，傳感器元件210例如可基于兩個GMR設備，每個在垂直于軸100的縱向旋轉軸線110的平面中具有不同的最大敏感方向，由此允許感測在從0°至360°的范圍中的磁場的方向的絕對角。
[0030]磁鐵220的幾何形狀和磁性配置不被特別地限制。如上所述，在圖1的情形中，示出了形成磁偶極的盤形元件。盤的一半形成磁性的北極N，并且盤的另一半形成磁性的南極S0磁軸(即