本申請主張于2015年9月18日向印度政府專利局提交的外國印度臨時專利申請?zhí)朜o.2958/DEL/2015的優(yōu)先權(quán)，題目為“Multiturn Angle Position Sensor(Extendible for More Than 10 Turns)”，其通過參考全部引入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型總體上涉及傳感器，并且更特別地涉及多轉(zhuǎn)非接觸傳感器。

背景技術(shù)：

傳感器被用于多種設(shè)備和系統(tǒng)中以感測角度（例如旋轉(zhuǎn)）位置。在一些情況下，需要感測設(shè)備的多轉(zhuǎn)（例如>360度）角度位置。在汽車和多種其他車載式運輸工業(yè)、衛(wèi)生保健工業(yè)、工業(yè)自動化和控制工業(yè)、和玩具和娛樂設(shè)備工業(yè)內(nèi)的許多設(shè)備（這里只列出了一些）有這樣的需要。這些工業(yè)中的一些中的特定設(shè)備的一些實例包括方向盤、穩(wěn)定性控制、病床定位、同步機器人、和工業(yè)閥。這些設(shè)備中的許多會想要感測例如±720度或更多的旋轉(zhuǎn)。這需要傳感器具有至少1440度的最小感測范圍。不幸的是，目前很少能夠獲得帶有至少1440度的最小感測范圍且呈現(xiàn)足夠的可靠性、穩(wěn)定性和準確性的多轉(zhuǎn)傳感器。

因此，需要可以獲得至少提供1440度或更大的感測范圍的多轉(zhuǎn)傳感器，并且其呈現(xiàn)足夠的可靠性、穩(wěn)定性和準確性。本發(fā)明至少解決了該需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本申請的目的之一是提供一種能夠至少提供1440度或更大的感測范圍的多轉(zhuǎn)傳感器，其呈現(xiàn)足夠的可靠性、穩(wěn)定性和準確性。

提供該概要以便以簡化方式描述選擇概念，其將在下面的詳細說明中進一步描述。該概要不是意在確定所要求保護的主題的關(guān)鍵或基本特征，也不是意在用于幫助確定所要求保護的主題的范圍。

在一種實施方式中，一種多轉(zhuǎn)非接觸傳感器包括可旋轉(zhuǎn)地安裝的驅(qū)動磁體，和可旋轉(zhuǎn)地安裝的從動磁體。所述驅(qū)動磁體具有第一數(shù)量（P₁）的磁極并且被配置為選擇地接收旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動扭矩，并且一收到驅(qū)動扭矩，就繞第一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。從動磁體與驅(qū)動磁體分隔開，并且被耦合到驅(qū)動磁體以接收來自驅(qū)動磁體的磁力。從動磁體具有第二數(shù)量（P₂）的磁極并且響應(yīng)于驅(qū)動磁體的旋轉(zhuǎn)以繞第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，第二旋轉(zhuǎn)軸線與第一旋轉(zhuǎn)軸線平行。每次驅(qū)動磁體旋轉(zhuǎn)預(yù)定數(shù)量（N）的完整旋轉(zhuǎn)周，從動磁體旋轉(zhuǎn)一個完整旋轉(zhuǎn)周，P₂>P₁，并且N=（P₂/P₁）。

在另一實施方式中，一種多轉(zhuǎn)非接觸傳感器包括可旋轉(zhuǎn)地安裝的驅(qū)動磁體，可旋轉(zhuǎn)地安裝的從動磁體，從動磁體傳感器和輸出電路。所述驅(qū)動磁體具有第一數(shù)量（P₁）的磁極并且被配置為選擇地接收旋轉(zhuǎn)驅(qū)動扭矩，并且一接收驅(qū)動扭矩，就繞第一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)至一旋轉(zhuǎn)位置。從動磁體與驅(qū)動磁體分隔開，并且被耦合到驅(qū)動磁體以接收來自驅(qū)動磁體的磁力。從動磁體具有第二數(shù)量（P₂）的磁極并且響應(yīng)于驅(qū)動磁體的旋轉(zhuǎn)以繞第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，第二旋轉(zhuǎn)軸線與第一旋轉(zhuǎn)軸線平行。從動磁體傳感器與從動磁體分隔開，并且被配置為感測從動磁體的旋轉(zhuǎn)，且提供表示該旋轉(zhuǎn)的從動磁體傳感器輸出信號。輸出電路被耦連以從磁性傳感器接收傳感器輸出信號并被配置為，一接收傳感器輸出信號，就確定i）從動磁體的絕對角度位置和ii）從動磁體的旋轉(zhuǎn)速度中的一個或兩者。每次驅(qū)動磁體旋轉(zhuǎn)預(yù)定數(shù)量（N）的完整旋轉(zhuǎn)周，從動磁體旋轉(zhuǎn)一個完整旋轉(zhuǎn)周，P₂>P₁，并且N=（P₂/P₁）。

在另一實施方式中，一種多轉(zhuǎn)非接觸傳感器包括可旋轉(zhuǎn)地安裝的驅(qū)動軸、可旋轉(zhuǎn)地安裝的從動軸、驅(qū)動磁體、從動磁體、從動磁體傳感器和輸出電路。驅(qū)動軸被配置為選擇地接收旋轉(zhuǎn)驅(qū)動扭矩，并且一接收驅(qū)動扭矩，就繞第一旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)到一個旋轉(zhuǎn)位置。從動軸與驅(qū)動軸分隔開并且被配置為繞與第一旋轉(zhuǎn)軸線平行的第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動磁體被安裝在驅(qū)動軸上與驅(qū)動軸一起旋轉(zhuǎn)，并且具有第一數(shù)量（P₁）的磁極。從動磁體被安裝到從動軸上并且被耦連以接收來自驅(qū)動磁體的磁力。從動磁體具有第二數(shù)量（P₂）的磁極并且響應(yīng)于驅(qū)動磁體的旋轉(zhuǎn)以引起從動軸繞第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。從動磁體傳感器與從動磁體分隔開，并且被配置為感測從動磁體的旋轉(zhuǎn)，且提供表示該旋轉(zhuǎn)的從動磁體傳感器輸出信號。輸出電路被耦連以從磁性傳感器接收傳感器輸出信號并被配置為，一接收傳感器輸出信號，確定i）從動磁體的絕對角度位置和ii）從動磁體的旋轉(zhuǎn)速度中的一個或兩者。每次驅(qū)動磁體旋轉(zhuǎn)預(yù)定數(shù)量（N）的完整旋轉(zhuǎn)周，從動磁體旋轉(zhuǎn)一個完整旋轉(zhuǎn)周，P₂>P₁，并且N=（P₂/P₁）。

另外，所述傳感器的其他期望的方面和特性將結(jié)合所附附圖和前述背景技術(shù)從下面的詳細說明和所附的權(quán)利要求中變得清楚。

附圖說明

本發(fā)明將結(jié)合以下附圖在下文中進行描述，其中相同的附圖標記表示相同部件，并且其中：

圖1描繪了多轉(zhuǎn)非接觸傳感器的一個實施方式的側(cè)視圖；

圖2描繪了圖1的多轉(zhuǎn)非接觸傳感器當其以6極從動磁體被實施時輸出的線性誤差；

圖3描繪了圖1的多轉(zhuǎn)非接觸傳感器當其以8極從動磁體被實施時輸出的線性誤差；

圖4描繪了圖1的多轉(zhuǎn)非接觸傳感器當其以8極從動磁體被實施時輸出的磁滯誤差；

圖5描繪了當圖1的多轉(zhuǎn)非接觸傳感器以6極、8極和16極從動磁體實施時在該傳感器中逐漸形成的扭矩；

圖6和7分別描繪了多轉(zhuǎn)非接觸傳感器的另一實施方式的側(cè)視圖和俯視圖；

圖8A和8B和9A和9B描繪了圖1、6和7的多轉(zhuǎn)非接觸傳感器的驅(qū)動磁體和從動磁體的不同配置。

具體實施方式

以下詳細說明實質(zhì)上僅僅是示例性的并且不被認為要限制本發(fā)明或本發(fā)明的應(yīng)用和用途。如本文所用的，詞語“示例性的”意思是“用作例子、例證或示例”。因此，作為“示例性的”的本文所述的任何實施方式不一定被解釋為相比其他實施方式是優(yōu)選的或有利的。本文所述的所有實施方式均為示例性實施方式，其被提供使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠制造或使用本發(fā)明，并且不限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求限定。另外，沒有意圖用在前述的技術(shù)領(lǐng)域、背景技術(shù)、

技術(shù)實現(xiàn)要素：
或下面的詳細說明中呈現(xiàn)的任何明示或暗示的理論限定。

參考圖1，描繪了多轉(zhuǎn)非接觸傳感器100的一個實施方式的概念側(cè)視圖，并且其包括驅(qū)動磁體102和從動磁體104。驅(qū)動磁體102被旋轉(zhuǎn)地安裝并且被配置為選擇地接收旋轉(zhuǎn)驅(qū)動扭矩。在所述的實施方式中，驅(qū)動磁體102被安裝到驅(qū)動軸106上，并且從未示出的扭矩源通過驅(qū)動軸106接收驅(qū)動扭矩。驅(qū)動磁體102，一接收驅(qū)動扭矩，就繞第一旋轉(zhuǎn)軸線108旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動磁體102具有第一數(shù)量（P₁）的磁極。應(yīng)該清楚的是第一數(shù)量（P₁）的磁極可以變化，但是在所述的實施方式中第一數(shù)量（P₁）是2（例如P₁=2）。

從動磁體104也被可旋轉(zhuǎn)地安裝。在所示實施方式中從動磁體104被安裝到從動軸112上，其通過例如軸承114被可旋轉(zhuǎn)地安裝?？尚D(zhuǎn)安裝的從動磁體104與驅(qū)動磁體102分隔開，但是足夠鄰近以接收來自驅(qū)動磁體102的磁力。因此，從動磁體104響應(yīng)于驅(qū)動磁體102的旋轉(zhuǎn)而繞第二旋轉(zhuǎn)軸線116旋轉(zhuǎn)，第二旋轉(zhuǎn)軸線與第一旋轉(zhuǎn)軸線108平行。從動磁體102具有第二數(shù)量（P₂）的磁極，其中第二數(shù)量（P₂）的磁極大于第一數(shù)量（P₁）的磁極。如同驅(qū)動磁體102的情況一樣，應(yīng)該理解的是第二數(shù)量（P₂）的磁極可以改變。在所示實施方式中，第二數(shù)量（P₂）的磁極是6，但是它可以大于或小于這個數(shù)量。

不論驅(qū)動磁體102和從動磁體104具有特定數(shù)量（P）的磁極，應(yīng)該清楚的是第一和第二數(shù)量（P₁，P₂）的磁極被選定使得每次驅(qū)動磁體102旋轉(zhuǎn)預(yù)定數(shù)量（N）的旋轉(zhuǎn)圈，從動磁體104將旋轉(zhuǎn)一個完整的旋轉(zhuǎn)周。更特別地，驅(qū)動磁體102將旋轉(zhuǎn)的預(yù)定數(shù)量的完整旋轉(zhuǎn)周（N）引起從動磁體104旋轉(zhuǎn)一個完整的旋轉(zhuǎn)周的關(guān)系由N=（P₂/P₁）給出。

因此，例如，如果第一數(shù)量（P₁）的磁極為2（P₁=2），并且第二數(shù)量（P₂）的磁極為6（P₂=6），那么每次驅(qū)動磁體102旋轉(zhuǎn)3個完整的旋轉(zhuǎn)周（N=3），從動磁體104將旋轉(zhuǎn)一個完整的旋轉(zhuǎn)周；如果第一數(shù)量（P₁）的磁極為2（P₁=2），并且第二數(shù)量（P₂）的磁極為8（P₂=8），那么每次驅(qū)動磁體102旋轉(zhuǎn)4個完整的旋轉(zhuǎn)周（N=4），從動磁體104將旋轉(zhuǎn)一個完整的旋轉(zhuǎn)周；如果第一數(shù)量（P₁）的磁極為2（P₁=2），并且第二數(shù)量（P₂）的磁極為16（P₂=16），那么每次驅(qū)動磁體102旋轉(zhuǎn)8個完整的旋轉(zhuǎn)周（N=8），從動磁體104將旋轉(zhuǎn)一個完整的旋轉(zhuǎn)周如此類推。

如圖1還描述了，多轉(zhuǎn)非接觸傳感器100另外包括從動磁體傳感器118。從動磁體傳感器118與從動磁體104分隔開，并且被配置為感測從動磁體104的旋轉(zhuǎn)，且提供表示該旋轉(zhuǎn)的從動磁體傳感器輸出信號。應(yīng)該清楚的是從動磁體傳感器118可以被不同地配置和實施以執(zhí)行該功能。然而在所示實施方式中，其使用從動傳感器磁體122和磁性傳感器124被實施。從動傳感器磁體122，其可以是固定的偶極磁體，與從動磁體104分隔開，并且耦合到從動磁體104以與其一起旋轉(zhuǎn)。在所示實施方式中，從動傳感器磁體122被安裝到從動軸112上。

磁性傳感器124被設(shè)置在鄰近從動傳感器磁體122處。磁性傳感器124被配置為感測從動傳感器磁體122的旋轉(zhuǎn)，并且響應(yīng)于這些旋轉(zhuǎn)，提供從動磁體傳感器輸出信號。應(yīng)該清楚的是磁性傳感器124可以被不同地配置和實施。然而在所示實施方式中，其使用霍爾傳感器被實施，其被安裝到電路板126上，電路板與從動傳感器磁體122分隔開。

不考慮從動磁體傳感器118是如何被特定地實施，從動磁體傳感器輸出信號被提供給輸出電路128。輸出電路128被配置為，一接收從動磁體傳感器輸出信號，就確定驅(qū)動磁體102的絕對角度位置，和由此的驅(qū)動軸106和任何耦連到驅(qū)動軸106上的部件的絕對角度位置。

圖1示出的和以上所述的多轉(zhuǎn)非接觸傳感器100以非接觸形式提供了具有適當?shù)臏蚀_性的多轉(zhuǎn)角度位置感測能力。實際上，圖2描述了當與6極（例如P₂=6）從動磁體104實施時的多轉(zhuǎn)非接觸傳感器100的輸出204的線性誤差202，從動磁體104被驅(qū)動經(jīng)過3個完整的旋轉(zhuǎn)周（例如1080度），并且圖3描述了當與8極（例如P₂=8）從動磁體304實施時的多轉(zhuǎn)非接觸傳感器100的輸出304的線性誤差302，從動磁體104被驅(qū)動經(jīng)過4個完整的旋轉(zhuǎn)周（例如±720度）。圖2的最大線性誤差202是滿量程的大約1.1%，并且圖3中的最大線性誤差302是滿量程的大約1.19%。

為了完整性，圖4和5也被提供。圖4描繪了當與8極（例如P₂=8）從動磁體104實施時的多轉(zhuǎn)非接觸傳感器100的輸出404的磁滯誤差402，從動磁體被驅(qū)動通過4個完整的旋轉(zhuǎn)周（例如±720度）。圖5描繪了當圖1的多轉(zhuǎn)非接觸傳感器100的驅(qū)動磁體104與6極502、8極504、和16極506磁體一起實施時，扭矩被形成以旋轉(zhuǎn)驅(qū)動磁體104經(jīng)過一個完整的旋轉(zhuǎn)（例如360度）。

圖1所述和以上描述的多轉(zhuǎn)非接觸傳感器100的準確性可以通過包括另外的傳感器得到提高。特別地，并且現(xiàn)在參考圖6和7，其中描述的多轉(zhuǎn)非接觸傳感器100基本與圖1所述的傳感器相同，但是另外地包括驅(qū)動磁體傳感器602。驅(qū)動磁體傳感器602與驅(qū)動磁體102分隔開并且被配置為感測驅(qū)動磁體102的旋轉(zhuǎn)，并且提供表示該旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動磁體傳感器輸出信號到輸出電路128。應(yīng)該清楚的是驅(qū)動磁體傳感器128可以被不同地配置和實施以執(zhí)行該功能。在所述的實施方式中，然而，其使用了驅(qū)動傳感器磁體604和第二磁性傳感器606被實施。驅(qū)動傳感器磁體604，其可以是固定的偶極磁體，與驅(qū)動磁體102分隔開并且耦合到驅(qū)動磁體102以與其一起旋轉(zhuǎn)。在所述的實施方式中，驅(qū)動傳感器磁體604被安裝到驅(qū)動軸106上。

第二磁性傳感器606被鄰近驅(qū)動傳感器磁體604設(shè)置。第二磁性傳感器606被配置為感測驅(qū)動傳感器磁體604的旋轉(zhuǎn)，并且響應(yīng)于這些旋轉(zhuǎn)，提供驅(qū)動磁體傳感器輸出信號到輸出電路128。應(yīng)該清楚的是第二磁性傳感器606可以被不同地配置和實施。在所述實施方式中，然而，其使用了一列各向異性磁電阻（AMR）被實施，該列各向異性磁電阻被安裝到公共電路板126上作為驅(qū)動磁體磁性傳感器124。

應(yīng)該指出的是在圖1、6和7中所述的多轉(zhuǎn)非接觸傳感器100中，驅(qū)動磁體102和從動磁體104被這樣配置和設(shè)置使得這些磁體102,104之間的磁耦合是徑向的。該配置在圖8中更清楚地顯示。應(yīng)該清楚的是這僅僅是一個特別配置的示例，并且其他配置和由此的這些磁體102,104之間的磁耦合可以被實施。例如，如圖9所示，驅(qū)動磁體102和從動磁體104可以被這樣配置和設(shè)置，使得這些磁體102,104之間的磁耦合是軸向的。

本文所述的多轉(zhuǎn)非接觸傳感器提供了1440度的最小感測范圍，并且表現(xiàn)出相對好的可靠性、穩(wěn)定性和準確性。然而，應(yīng)該指出的是，傳感器可以另外地、或替代地被配置以感測旋轉(zhuǎn)速度。例如，傳感器可以在電子設(shè)備中有諸多限制的應(yīng)用中被用于準確地測量旋轉(zhuǎn)速度。旋轉(zhuǎn)速度可以被控制為增加或降低旋轉(zhuǎn)速度，如需要或期望的。

在該文件中，關(guān)系術(shù)語，例如第一和第二等等，可以被僅用于區(qū)分一個實體或活動與另一個實體或活動，而不必須要求或暗示這樣的實體或活動之間的任何實際的這樣的關(guān)系或順序。數(shù)值的順序例如“第一”，“第二”，“第三”等簡單地表示多個中的不同個體，并且不是暗示任何順序或序列，除非由權(quán)利要求的語言特別限定。任何權(quán)利要求的文本的順序不是暗示流程步驟必須以根據(jù)這樣的序列的時間或邏輯順序?qū)嵤怯蓹?quán)利要求的語言進行了特別限定。流程步驟可以在沒有脫離本發(fā)明的范圍的前提下以任何順序交換，只要這樣的交換沒有與權(quán)利要求的語言發(fā)生矛盾，并且不存在邏輯上的荒謬。

另外，根據(jù)上下文，例如用于描述不同部件之間的關(guān)系的詞語“連接”或“耦合到”不是暗示這些部件之間必須存在直接的物理連接。例如，兩個部件可以物理地、電子地、邏輯地或以任何其他方式、通過一個或多個另外的部件地彼此連接。

雖然在本發(fā)明的前述詳細說明中已經(jīng)展示至少一個示例性實施方式，應(yīng)該清楚的是存在大量的變型。還應(yīng)該清楚的是，該示例性實施方式或多個示例性實施方式僅為例子，并且不意圖以任何方式限制本發(fā)明的范圍、應(yīng)用性或配置。相反，前述詳細說明將向本領(lǐng)域技術(shù)人員提供實施本發(fā)明的示例性實施方式的方便的路線圖。應(yīng)該了解的是在不脫離所附權(quán)利要求陳述的本發(fā)明的范圍的前提下，示例性實施方式中所述的部件的功能和布置可以進行多種變化。