[go: up one dir, main page]

CN109256905B - 用于转子位置估计的环形磁体 - Google Patents

用于转子位置估计的环形磁体 Download PDF

Info

Publication number
CN109256905B
CN109256905B CN201810763593.5A CN201810763593A CN109256905B CN 109256905 B CN109256905 B CN 109256905B CN 201810763593 A CN201810763593 A CN 201810763593A CN 109256905 B CN109256905 B CN 109256905B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ring magnet
diameter surface
ring
magnet
outer diameter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810763593.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109256905A (zh
Inventor
J.K.坦古杜
A.S.巴贝尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rosemount Aerospace Inc
Original Assignee
Rosemount Aerospace Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rosemount Aerospace Inc filed Critical Rosemount Aerospace Inc
Publication of CN109256905A publication Critical patent/CN109256905A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109256905B publication Critical patent/CN109256905B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/2726—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of a single magnet or two or more axially juxtaposed single magnets
    • H02K1/2733—Annular magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/20—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection for measuring, monitoring, testing, protecting or switching
    • H02K11/21—Devices for sensing speed or position, or actuated thereby
    • H02K11/215—Magnetic effect devices, e.g. Hall-effect or magneto-resistive elements
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
    • G01B7/30—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/24428—Error prevention
    • G01D5/24433—Error prevention by mechanical means
    • G01D5/24438—Special design of the sensing element or scale
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/24—Rotor cores with salient poles ; Variable reluctance rotors
    • H02K1/246—Variable reluctance rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • H02K21/145—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having an annular armature coil
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/14—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures
    • H02K21/16—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets rotating within the armatures having annular armature cores with salient poles
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/18—Estimation of position or speed
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
    • G01D2205/70—Position sensors comprising a moving target with particular shapes, e.g. of soft magnetic targets
    • G01D2205/77—Specific profiles
    • G01D2205/775—Tapered profiles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

一种磁性位置感测系统包括至少一个环形磁体，所述至少一个环形磁体安装到旋转主体的表面。所述环形磁体包括第一端、第二端、内径表面和外径表面。所述内径表面和所述外径表面在其间限定径向厚度，并且所述径向厚度从所述第一端向所述第二端变化。

Description

用于转子位置估计的环形磁体
背景技术
涉及旋转部件的许多应用需要对转子位置、速度和/或方向的准确检测。典型的转子位置估计技术包括基于编码器、分解器和霍尔效应传感器的技术，这些技术涉及围绕轴或其他旋转主体的圆周表面或端面放置具有交替极性的单独永磁体。一个或多个磁场传感器放置在磁场内并且可针对每个北-南极对产生输出波形，使得输出波形可根据转子的回转重复多次，并且此类波形的数量是安装在转子主体上的磁性对数量的函数。然而，这些波形可能无法与彼此区分开来以提供单个圆周点的位置。因此，需要一种可在零速度和固定速度两者下检测沿着转子圆周的离散点的更准确的位置估计系统。
发明内容
一种磁性位置感测系统包括至少一个环形磁体，所述至少一个环形磁体安装到旋转主体的表面。所述环形磁体包括第一端、第二端、内径表面和外径表面。所述内径表面和所述外径表面在其间限定径向厚度，并且所述径向厚度从所述第一端向所述第二端变化。
一种制造位置感测系统的方法包括将至少一个环形磁体定位在旋转主体的表面上。所述环形磁体包括第一端、第二端、内径表面和外径表面。所述内径表面和所述外径表面在其间限定径向厚度，并且所述径向厚度从所述第一端向所述第二端变化。
一种估计旋转主体的位置的方法包括将至少一个环形磁体定位在旋转主体的表面上。所述环形磁体包括第一端、第二端、内径表面和外径表面。所述内径表面和所述外径表面在其间限定径向厚度，并且所述径向厚度从所述第一端向所述第二端变化。所述方法还包括使用放置在所述环形磁体附近的位置传感器来感测所述环形磁体的磁通密度。所述磁通密度对应于所述环形磁体的所述径向厚度。
附图简述
图1是磁性位置感测系统的透视图。
图2是磁性位置感测系统的前视图。
图3A是第一替代磁性位置感测系统的透视图。
图3B和3C是根据图3A的实施方案的环形磁体的横截面。
图4是表示图3A所示的轴的整个回转过程中的角度特征的曲线图。
图5是表示用于计算转子位置的步骤的流程图。
图6是第二替代磁性位置感测系统的透视图。
图7是第三替代磁性位置感测系统的透视图。
图8是第四替代磁性位置感测系统的前视图。
具体实施方式
本文描述一种磁性位置感测系统。所述系统包括附接到轴的一个或多个环形磁体。每个环形磁体的宽度可从一端向另一端轴向地和/或径向地渐缩。渐缩设计在磁体的每个周向/径向位置处提供唯一的磁通特征，所述磁通特征对应于轴的位置。
图1是磁性位置感测系统10的透视图。系统10包括环形磁体12，所述环形磁体12附接到轴14的端面30。磁体12包括第一端16、第二端18、外径(OD)表面20、内径(ID)表面22、前表面24和后表面26。轴14包括外径(OD)表面28和端面表面30。在图1所示的实施方案中，环形磁体12在后表面26处附接到端面表面30。磁体12是轴向极化的，使得北极与前表面24对齐，并且南极与后表面26对齐。在替代实施方案中，极性可颠倒过来。第一端16可邻接第二端18，如图所示，或者两端16、18可间隔开一定距离。
系统10还包括位置传感器32，所述位置传感器32放置成与磁体12相距气隙距离。在一些实施方案中，气隙距离可在从亚毫米距离到若干毫米的范围内，但根据应用以及传感器容差、磁体几何形状和磁体强度，气隙距离可更大。在一些实施方案中，传感器32的典型感测范围可以是从10 mT至150 mT，并且可选择适当的气隙距离以避免由磁场导致的传感器32的饱和。传感器32可安装到磁体12和轴14附近的固定结构(图1中未示出)。在示例性实施方案中，传感器32是霍尔效应传感器，其被配置来响应于磁体12的磁场而输出电压。传感器32可被配置为沿着x-y平面的具有传导元件的平面结构，并且沿着磁场的分量定位。尽管系统10在单个传感器32的情况下起作用，但是可使用多个传感器32来增加系统10的准确度，或者在传感器故障的情况下提供冗余。在所示的实施方案中，每个传感器32被配置来测量磁场的两个分量(例如，Bx和By)，但是传感器32也可被配置来测量单个分量，或者被配置为三轴(Bx、By、Bz)传感器。传感器输出信号可被提供给控制器34，如图1所示，所述控制器34与传感器32示意性地通信。
图2是图1所示的系统10的前视图，其中为了简单起见未示出传感器32。如在图2中可见，环形磁体12具有径向厚度TR，其被限定为在OD表面20与ID表面22之间相对于轴线A(在图3A中示出)径向向外延伸。这种径向厚度限定适用于本文所讨论的所有实施方案。在所示的实施方案中，径向厚度TR从第一端16向第二端18渐缩。磁体12的厚度与由传感器32(在图1中示出)测量的磁通密度成比例，使得由传感器32感测的磁通密度从0° (第一端16)向360° (第二端18)增大(或根据旋转方向减小)。因此，系统10允许更精确地估计轴14的位置，因为每个径向位置具有唯一的通量特征。这也使系统10非常适合于检测轴14的旋转方向。磁体12还可具有变化的轴向厚度，这在下面更详细地讨论。
图3A是替代系统110的透视图。在图3A所示的实施方案中，环形磁体112附接到轴114，使得ID表面122接触轴OD表面128。除从第一端116到第二端118变化的厚度TR之外，轴向厚度TA也变化。对于在此讨论的每个实施方案，轴向厚度被限定为在前表面124与后表面126之间沿着轴114的旋转轴线A在任一方向上延伸。如在图3A-3C中可见，在第一端116附近，轴向厚度TA从OD表面120向ID表面122减小。相反地，在第二端118附近，轴向厚度TA从OD表面120向ID表面122增大。这在图3B和3C中得到更清楚的展示，图3B和3C分别示出磁体112在第一端116和第二端118的区域内的横截面。在图3B和3C中还可看出，径向厚度TR在第一端116 (图3B)处与其在第二端118 (图3C)处相比更大。然而，在具有变化的轴向厚度TA的其他实施方案中，径向厚度TR可保持恒定。
图3B和3C所示的横截面具有大体梯形形状，然而，在其他实施方案中，磁体112在第二端118附近的横截面可以是三角形的，使得前表面124和后表面126在OD表面120处相交以形成点。表示120、124和126的其他可能的表面可包括半圆，或者具有各种数量的边和/或修圆角的多边形形状。
在图3A所示的实施方案中，磁体112可以是径向极化的，使得北极与OD表面120对齐，并且南极与ID表面122对齐，或反之亦然。传感器132被示出为径向地放置在磁体112的上方以测量所产生磁场。根据传感器设计，传感器132可被放置成使得其面垂直于OD表面120 (如图所示)或平行于OD表面120。其他实施方案可包括放置在与磁体112径向地或轴向地间隔气隙距离的其他位置处的另外的传感器132。
图4是轴114在单次回转期间的角度特征的图，所述角度特征由系统110测量并且使用反正切(或atan2) (θ)函数计算。如在图4中可见，当轴转动360°时，特征在
Figure 685872DEST_PATH_IMAGE001
与
Figure 268032DEST_PATH_IMAGE002
之间波动。如果使用atan(θ)函数，则特征可被绘制为是从
Figure 82405DEST_PATH_IMAGE003
至
Figure 904867DEST_PATH_IMAGE004
。图5示出用于确定轴位置的过程(步骤145或146)。遵循步骤140和142，可通过测量磁场的大小(|B|)并使用查找表来确定角度
Figure 109583DEST_PATH_IMAGE005
来确定轴位置。当轴位置不是磁通量大小的线性函数时，这种方法可以是有用的。如步骤141和143A所示，轴位置还可基于atan2(θ)函数与磁场的Bx和By (和Bz，如果适用的话)分量的关系。第三种方法包括：基于磁场分量计算磁场的大小，并且根据磁场确定轴位置(步骤141、143B和144)。
图6是替代系统210的透视图。在图6所示的实施方案中，系统210包括两个同心环形磁体212，所述两个磁体212附接到轴214的端面表面230。两个磁体212都具有类似于磁体12和112的渐缩的几何形状。如图6所示，内部磁体212的第一端216与外部磁体212的第一端216偏离大约180°。然而，在其他实施方案中，根据感测应用和系统设计，第一端216可以是对齐的或者偏离0°至360°的任何增量。
图7是替代系统310的透视图。在图7所示的实施例中，系统310包括附接到轴314OD表面328的第一磁体312，以及附接到轴314的端面表面330的第二磁体312。如同磁体212一样，在这种情况下，第一端316彼此偏离大约90°。在其他实施方案中，第一端316可以是对齐的或者偏离0°至360°的任何增量。图7示出附接到轴OD表面328的磁体312，其中在第一端316附近，轴向厚度TA从OD表面320向ID表面322增大，而在第二端318附近，轴向厚度TA从OD表面320向ID表面322减小。在其他实施方案中，磁体312可像图3A的磁体112一样地被设计，并且反之亦然。
图8是替代系统410的前视图。在图8所示的实施方案中，系统410包括锯片形状的环形磁体412。磁体412包括重复的渐缩区段，每个区段具有第一端416和第二端418以及从第一端416向第二端418减小的径向厚度(图8中未标出)。一个区段的第二端418可邻接相邻区段的第一端416，或者这些区段可间隔开一段距离。尽管磁体412被示出为安装到轴414的端面430，但磁体412可安装到轴314上的其他位置，并且可包括多个磁体412。此外，根据系统设计和感测要求，磁体412可包括任何数量的区段。
本文讨论的磁体可由数种稀土和非稀土材料形成。实例包括钕、钐、铁、镍、钴及其合金，以及陶瓷、铁氧体和锰铋。所公开的磁体也可使用传统或增材制造技术形成。如果使用传统方法，那么可通过诸如烧结或结合等工艺来形成磁体，之后将其附接到轴。如果使用增材方法，那么可将磁体构建到轴上，并且可在后处理步骤中对磁体进行磁化。示例性增材制造技术可包括直写技术、粉床熔融、电子束熔化(EBM)和冷喷涂。本文设想到其他合适的传统和增材制造技术。
由于传统地制造的磁体是与轴分开的结构，因此存在磁体在旋转期间可能移位和/或可能与轴分开的风险。为了最小化这种风险，可在磁体周围安装诸如碳纤维带等保持结构，以防止从转子表面移开。替代方法可包括将转子机加工成包括切口，所述切口具有安装到轴的磁体表面的反向形状，这将增加磁体所结合到的轴表面区域的量，并且进一步将磁体固定到轴。
除以上讨论的实施方案之外，位置感测系统可包括三个或更多个磁体，所述磁体围绕轴安装、或安装到轴的端面、或两者的组合。第一端可以是对齐的或偏离0°与360°之间的任何增量。所公开环形磁体的替代实施方案还可包括一个磁体或具有不同形状的磁体的组合。
所公开磁性位置感测系统具有许多益处。环形磁铁的设计提供了唯一的磁通特征，这允许更准确地确定旋转主体的位置。所公开系统还允许确定旋转方向。所述系统是高度可定制的，因为环形磁体可由数种制造技术形成，并且各种系统部件可布置来适应空间、传感和其他要求。所公开系统可用于多种感测应用，包括航空、汽车以及涉及旋转部件的总体上任何应用。
可能实施方案的讨论
以下是本发明的可能实施方案的非排他性描述。
一种磁性位置感测系统包括至少一个环形磁体，所述至少一个环形磁体安装到旋转主体的表面。所述环形磁体包括第一端、第二端、内径表面和外径表面。所述内径表面和所述外径表面在其间限定径向厚度，并且所述径向厚度从所述第一端向所述第二端变化。
另外和/或可替代地，前一段所述的系统可任选地包括以下特征、构型和/或另外部件中的任何一项或多项：
所述至少一个环形磁体包括前表面和后表面，以及所述前表面与所述后表面之间的轴向厚度。
在邻近所述第一端的区域中，所述轴向厚度从所述外径表面向所述内径表面减小。
在邻近所述第二端的区域中，所述轴向厚度从所述外径表面向所述内径表面增大。
在邻近所述第一端的区域中，所述轴向厚度从所述外径表面向所述内径表面增大。
在邻近所述第二端的区域中，所述轴向厚度从所述外径表面向所述内径表面减小。
所述至少一个环形磁体包括多个区段，所述区段中的每一个具有第一端和第二端以及所述第一端与所述第二端之间的变化的径向厚度。
至少一个霍尔效应位置传感器位于所述环形磁体附近。
所述至少一个环形磁体由选自由以下各项组成的组的材料形成：稀土元素、非稀土元素及其组合。
所述至少一个环形磁体附接到所述旋转主体的外径表面。
所述至少一个环形磁体包括第一环形磁体和第二环形磁体，所述第二环形磁体附接到所述旋转主体的端面表面。
所述第一环形磁体的所述第一端与所述第二环形磁体的所述第一端偏离。
所述至少一个环形磁体附接到所述旋转主体的端面表面。
所述至少一个环形磁体包括第一环形磁体和第二环形磁体，所述第二环形磁体附接到所述旋转主体的所述端面表面并且同心地位于所述第一环形磁体内。
所述第一环形磁体的所述第一端与所述第二环形磁体的所述第一端偏离。
一种制造位置感测系统的方法包括将至少一个环形磁体定位在旋转主体的表面上。所述环形磁体包括第一端、第二端、内径表面和外径表面。所述内径表面和所述外径表面在其间限定径向厚度，并且所述径向厚度从所述第一端向所述第二端变化。
另外和/或可替代地，前一段所述的方法可任选地包括以下特征、构型和/或另外部件中的任何一项或多项：
所述方法包括将至少一个位置传感器定位在所述环形磁体附近。
所述至少一个环形磁体附接到所述旋转主体的外径表面和端面表面中的一个。
所述至少一个环形磁体包括第一环形磁体和第二环形磁体，它们各自附接到所述旋转主体的所述外径表面和所述端面表面中的一个。
一种估计旋转主体的位置的方法包括将至少一个环形磁体定位在旋转主体的表面上。所述环形磁体包括第一端、第二端、内径表面和外径表面。所述内径表面和所述外径表面在其间限定径向厚度，并且所述径向厚度从所述第一端向所述第二端变化。所述方法还包括使用放置在所述环形磁体附近的位置传感器来感测所述环形磁体的磁通密度。所述磁通密度对应于所述环形磁体的所述径向厚度。
另外和/或可替代地，前一段所述的方法可任选地包括以下特征、构型和/或另外部件中的任何一项或多项：
所述方法包括基于所感测磁通密度来计算所述旋转主体的所述位置。
虽然已经参考示例性实施方案描述了本发明，但是本领域的技术人员将理解，在不背离本发明的范围的情况下，可做出各种改变并可使用等效物来取代示例性实施方案的要素。另外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，可做出许多修改来使特定情况或材料适应于本发明的教义。因此，本发明不意图局限于所公开的特定实施方案，而是本发明将包括落在所附权利要求书的范围内的所有实施方案。

Claims (13)

1.一种磁性位置感测系统，其包括：
至少一个环形磁体，所述至少一个环形磁体安装到旋转主体的表面，所述至少一个环形磁体包括：
第一端；
第二端；
内径表面；以及
外径表面；
其中所述内径表面和所述外径表面在其间限定径向厚度，所述径向厚度从所述第一端向所述第二端变化，并且
其中所述至少一个环形磁体包括第一环形磁体和第二环形磁体，其中所述第一环形磁体附接到所述旋转主体的外径表面，并且所述第二环形磁体附接到所述旋转主体的端面表面，并且其中，所述第一环形磁体是径向极化的，并且所述第二环形磁体是轴向极化的。
2.如权利要求1所述的系统，其中所述第一环形磁体和所述第二环形磁体中的至少一个还包括前表面和后表面，以及所述前表面与所述后表面之间的轴向厚度。
3.如权利要求2所述的系统，其中在邻近所述第一端的区域中，所述第一环形磁体和所述第二环形磁体中的至少一个的所述轴向厚度从所述外径表面向所述内径表面减小。
4.如权利要求2所述的系统，其中在邻近所述第二端的区域中，所述第一环形磁体和所述第二环形磁体中的至少一个的所述轴向厚度从所述外径表面向所述内径表面增大。
5.如权利要求2所述的系统，其中在邻近所述第一端的区域中，所述第一环形磁体和所述第二环形磁体中的至少一个的所述轴向厚度从所述外径表面向所述内径表面增大。
6.如权利要求2所述的系统，其中在邻近所述第二端的区域中，所述第一环形磁体和所述第二环形磁体中的至少一个的所述轴向厚度从所述外径表面向所述内径表面减小。
7.如权利要求1所述的系统，其中所述第一环形磁体和所述第二环形磁体中的至少一个包括多个区段，所述区段中的每一个具有第一端和第二端以及所述第一端与所述第二端之间的变化的径向厚度。
8.如权利要求1所述的系统，并且其还包括位于所述第一环形磁体和所述第二环形磁体中的至少一个附近的至少一个霍尔效应位置传感器。
9.如权利要求1所述的系统，其中所述第一环形磁体和所述第二环形磁体中的至少一个由选自由以下各项组成的组的材料形成：稀土元素、非稀土元素及其组合。
10.如权利要求1所述的系统，其中所述第一环形磁体的所述第一端与所述第二环形磁体的所述第一端偏离。
11.一种制造磁性位置感测系统的方法，所述方法包括：
将至少一个环形磁体定位在旋转主体的表面上，所述至少一个环形磁体包括：
第一端；
第二端；
内径表面；以及
外径表面；
其中所述内径表面和所述外径表面在其间限定径向厚度，所述径向厚度从所述第一端向所述第二端变化，并且
其中所述至少一个环形磁体包括第一环形磁体和第二环形磁体，其中所述第一环形磁体附接到所述旋转主体的外径表面，并且所述第二环形磁体附接到所述旋转主体的端面表面，并且其中，所述第一环形磁体是径向极化的，并且所述第二环形磁体是轴向极化的。
12.如权利要求11所述的方法，并且其还包括将至少一个位置传感器定位在所述第一环形磁体和所述第二环形磁体中的至少一个附近。
13.一种估计旋转主体的位置的方法，所述方法包括：
将至少一个环形磁体定位在旋转主体的表面上，所述至少一个环形磁体包括：
第一端；
第二端；
内径表面；以及
外径表面；
其中所述内径表面和所述外径表面在其间限定径向厚度，所述径向厚度从所述第一端向所述第二端变化，其中所述至少一个环形磁体包括第一环形磁体和第二环形磁体，其中所述第一环形磁体附接到所述旋转主体的外径表面，并且所述第二环形磁体附接到所述旋转主体的端面表面，并且其中，所述第一环形磁体是径向极化的，并且所述第二环形磁体是轴向极化的；
使用放置在所述第一环形磁体和所述第二环形磁体中的至少一个附近的至少一个位置传感器来感测所述第一环形磁体和所述第二环形磁体中的所述至少一个的磁通密度，所述磁通密度对应于所述第一环形磁体和所述第二环形磁体中的所述至少一个的所述径向厚度；以及
基于所感测磁通密度来计算所述旋转主体的所述位置。
CN201810763593.5A 2017-07-13 2018-07-12 用于转子位置估计的环形磁体 Active CN109256905B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/648,717 US10389195B2 (en) 2017-07-13 2017-07-13 Annular magnets for rotor position estimation
US15/648717 2017-07-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109256905A CN109256905A (zh) 2019-01-22
CN109256905B true CN109256905B (zh) 2022-04-05

Family

ID=62778809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810763593.5A Active CN109256905B (zh) 2017-07-13 2018-07-12 用于转子位置估计的环形磁体

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10389195B2 (zh)
EP (1) EP3431932B1 (zh)
JP (1) JP7122182B2 (zh)
CN (1) CN109256905B (zh)
CA (1) CA3010080A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019215134A1 (de) * 2019-10-01 2021-04-01 Robert Bosch Gmbh Geber für Wegaufnehmer und Fertigungsverfahren für einen Geber und Wegaufnehmer mit einem Geber
JP6824483B1 (ja) * 2020-03-10 2021-02-03 三菱電機株式会社 磁気式リニア位置検出器
CN111693073B (zh) * 2020-06-28 2022-01-25 哈尔滨理工大学 一种双向冗余磁电编码器及其冗余检测方法
DE102022203623A1 (de) * 2022-04-11 2023-10-12 Zf Friedrichshafen Ag Verfahren zum Herstellen eines magnetischen oder magnetisierbaren Bauteils, magnetisches oder magnetisierbares Bauteil, Sensorsystem, Aktorsystem und Fahrzeug

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0626808A (ja) * 1992-07-09 1994-02-04 Ebara Corp センサターゲット
US6305234B1 (en) * 2000-01-27 2001-10-23 Edward L. Thies Absolute encoder
WO2005061996A1 (en) * 2003-12-12 2005-07-07 Honeywell International Inc. Magnetic position sensor
DE102007020158A1 (de) * 2006-04-27 2007-12-13 Hirschmann Automotive Gmbh Drehwinkelsensor auf magnetosensitiver Basis
CN102055295A (zh) * 2009-11-09 2011-05-11 爱三工业株式会社 旋转角度传感器
CN104048594A (zh) * 2013-03-14 2014-09-17 森萨塔科技公司 磁角度位置传感器
CN105612406A (zh) * 2013-10-18 2016-05-25 泰科电子日本合同会社 位置检测传感器，以及内燃机的节流装置
CN106787277A (zh) * 2017-02-27 2017-05-31 深圳市道通智能航空技术有限公司 电机、云台及无人机

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3112464A (en) 1963-11-26 Figure
EP0795463A4 (en) * 1995-10-17 2000-01-12 Seiko Epson Corp MEASURING DEVICE, AUXILIARY DRIVE SYSTEM WITH SUCH MEASURING DEVICE AND ZERO POINT ADJUSTMENT DEVICE FOR A TORQUE SENSOR FOR THE AUXILIARY DRIVE SYSTEM
SE9702162D0 (sv) * 1997-06-05 1997-06-05 Skf Ab Device for determining a momentary angular position
US6124709A (en) * 1998-06-05 2000-09-26 Cts Corporation Magnetic position sensor having a variable width magnet mounted into a rotating disk and a hall effect sensor
KR20010072038A (ko) * 1998-07-24 2001-07-31 추후보정 변위 검출 장치
JP4549548B2 (ja) * 2000-09-18 2010-09-22 三菱電機株式会社 回転位置検出装置
JP2009254021A (ja) 2008-04-01 2009-10-29 Asmo Co Ltd 電動機
WO2014059280A2 (en) 2012-10-12 2014-04-17 Neodymium Energy Llc Devices and methods for mechanically coupling magnetic field induced motion
KR102158101B1 (ko) * 2014-01-29 2020-09-21 엘지이노텍 주식회사 센서 모듈, 및 이를 포함하는 모터
JP2016151539A (ja) * 2015-02-19 2016-08-22 日本電産サンキョー株式会社 磁気式回転検出装置およびモータ
DE102015104795B4 (de) 2015-03-27 2019-06-19 Windhorst Beteiligungsgesellschaft Mbh Axial mehrpolig magnetisierter Magnet, Vorrichtung mit axial mehrpolig magnetisierten Magneten, Verwendung der Vorrichtung zur Drehwinkelerkennung und Verwendung der Vorrichtung zur elektrischen Kommutierung bei Elektromotoren
US9628001B2 (en) 2015-05-19 2017-04-18 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for measurement and control of linear actuator

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0626808A (ja) * 1992-07-09 1994-02-04 Ebara Corp センサターゲット
US6305234B1 (en) * 2000-01-27 2001-10-23 Edward L. Thies Absolute encoder
WO2005061996A1 (en) * 2003-12-12 2005-07-07 Honeywell International Inc. Magnetic position sensor
DE102007020158A1 (de) * 2006-04-27 2007-12-13 Hirschmann Automotive Gmbh Drehwinkelsensor auf magnetosensitiver Basis
CN102055295A (zh) * 2009-11-09 2011-05-11 爱三工业株式会社 旋转角度传感器
CN104048594A (zh) * 2013-03-14 2014-09-17 森萨塔科技公司 磁角度位置传感器
CN105612406A (zh) * 2013-10-18 2016-05-25 泰科电子日本合同会社 位置检测传感器，以及内燃机的节流装置
CN106787277A (zh) * 2017-02-27 2017-05-31 深圳市道通智能航空技术有限公司 电机、云台及无人机

Also Published As

Publication number Publication date
CN109256905A (zh) 2019-01-22
JP7122182B2 (ja) 2022-08-19
EP3431932A1 (en) 2019-01-23
JP2019020402A (ja) 2019-02-07
US20190020234A1 (en) 2019-01-17
US10389195B2 (en) 2019-08-20
EP3431932B1 (en) 2020-02-26
CA3010080A1 (en) 2019-01-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109256905B (zh) 用于转子位置估计的环形磁体
US9618365B2 (en) Angle sensor system having a magnetic sensor
JP5079816B2 (ja) 好ましくは擬似正弦的に変化する磁石外形を有する磁気式位置センサ
KR102444618B1 (ko) 각이동센서를 포함한 베어링
US7639004B2 (en) Apparatus for sensing angular displacement between first and second rotating shafts including flux collectors
EP1130362A2 (en) Magnetic encoder and method of manufacturing same
JP5131537B2 (ja) 角度検出装置
JP2022164765A (ja) 磁気エンコーダおよびその製造方法
CN106568542B (zh) 扭矩传感器组件的磁性支承结构
JP5151958B2 (ja) 位置検出装置およびそれを備えた回転直動モータ
US8547083B2 (en) Apparatus for determination of the axial position of the armature of a linear motor
JP2008151628A (ja) 回転センサ
JP6937128B2 (ja) 磁気エンコーダおよびその製造方法
KR20140135623A (ko) 회전 각도 검출기
EP0947804A1 (en) Rotational position sensor
CN113607194B (zh) 磁编码器
EP3059564B1 (en) Axial flux focusing small diameter low cost torque sensor
EP4130681B1 (en) Absolute magnetic encoder and setting method
JP7682709B2 (ja) 角度検出装置
CN102084221A (zh) 磁式位置传感器
CN111693910B (zh) 用于确定旋转构件的至少一个旋转参数的系统
CN111630350B (zh) 旋转角度检测装置
WO2015033538A1 (ja) 回転検出センサ及びその製造方法
CN118119825B (zh) 转速检测器
JP6041959B1 (ja) 磁気検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant