CN111664778B - 使用差分磁场的外部场稳健角度感测 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁性角度传感器设备和一种用于操作这种设备的方法。磁性角度传感器设备包括围绕旋转轴线可旋转的轴；耦合到轴的磁性装置，其中磁性装置产生包括多个径向磁场的差分磁场；设置在差分磁场中并且被配置为基于差分磁场的第一径向磁场生成表示第一角度的第一信号的第一磁性角度传感器；设置在差分磁场中并且被配置为基于差分磁场的第二径向磁场生成表示第二角度的第二信号的第二磁性角度传感器；以及被配置为基于第一信号和第二信号确定组合旋转角度的组合电路。

Description

使用差分磁场的外部场稳健角度感测

相关申请的交叉引用

本申请是于2017年9月25日提交的美国专利申请序列号15/713，877的部分继续申请，其要求于2016年9月28日提交的德国专利申请No.10 2016118384.9的权益，其通过引用并入，如同完全阐述一样。

技术领域

本公开总体上涉及一种磁性角度传感器设备，并且更具体地涉及一种被配置为确定轴的旋转位置或运动的磁性角度传感器设备和一种操作方法。

背景技术

磁性角度传感器可以用于检测轴的旋转位置或运动。通常，永磁体附接到可旋转的轴，并且单个磁场传感器放置在旋转轴线上并且与磁体相邻。

已知解决方案的缺点在于它们对磁干扰非常敏感。例如，如果磁体在传感器元件处生成例如45mT的磁场，则例如总计3mT的磁干扰(在最坏的情况下，方向与轴线垂直并且与磁体的磁场正交)将导致总计3.8°(arctan(3/45)＝3.8°)的误差，这通常是不可接受的。

磁干扰场在车辆中是普遍的，使得磁角测量通常必须忍受恶劣环境。这在新的混合动力和电动车辆中尤其成问题，其中具有高电流的很多电线位于传感器***附近。因此，外部干扰磁场可以由车辆中的供电轨生成，其影响磁角测量的准确度。

发明内容

本文中提供的实施例涉及一种确定轴的旋转位置或运动的磁性角度传感器设备。

根据一个或多个实施例，磁性角度传感器设备包括围绕旋转轴线可旋转的轴；耦合到轴的磁性装置，其中磁性装置产生包括多个径向磁场的差分磁场；设置在差分磁场中并且被配置为基于差分磁场的第一径向磁场生成表示第一角度的第一信号的第一磁性角度传感器；设置在差分磁场中并且被配置为基于差分磁场的第二径向磁场生成表示第二角度的第二信号的第二磁性角度传感器；以及被配置为基于第一信号和第二信号确定组合旋转角度的组合电路。

根据一个或多个实施例，提供了一种用于使用磁性装置确定轴的组合旋转角度的方法，该磁性装置产生包括多个径向磁场的差分磁场。该方法包括由设置在差分磁场中的第一磁性角度传感器基于施加到第一磁性角度传感器的差分磁场的第一径向磁场生成表示第一角度的第一信号；由设置在差分磁场中的第二磁性角度传感器基于施加到第二磁性角度传感器的差分磁场的第二径向磁场生成表示第二角度的第二信号；以及基于第一信号和第二信号确定组合旋转角度。

根据一个或多个实施例，一种可直接加载到数字处理设备的存储器中的计算机程序产品，包括使数字处理设备能够执行本文中描述的一个或多个方法的软件代码部分。

根据一个或多个实施例，提供了一种计算机可读介质，例如任何类型的非暂态存储器，其具有适于使计算机***执行本文中描述的一种或多种方法的计算机可执行指令。

附图说明

参考附图示出并且说明实施例。附图用于说明书基本原理，从而只说明了用于理解基本原理所需的方面。附图不按比例绘制。在附图中，相同的附图标记指代相同的特征。

图1示出了包括围绕旋转轴线旋转的轴的传感器***的示例实施例，其中磁体附接到轴并且在布置在旋转轴线上的三个磁性角度传感器上方旋转；

图2示出了包括径向磁化磁体和磁性角度传感器的示意图，其示出了磁性目标场矢量和干扰场矢量；

图3示出了围绕旋转轴线可旋转地布置的径向磁化磁体；

图4示出了图3所示的磁体，其中两个角度传感器放置在旋转轴线上距磁体不同距离处；

图5从不同角度示出了图4所示的角度传感器，以指示由于干扰场而产生的旋转角度误差；

图6示出了双传感器封装件的示例布置；

图7示出了根据一个或多个实施例的双磁体***，其中两个角度传感器放置在旋转轴线上距两个径向磁化的磁体不同距离处；

图8A示出了根据一个或多个实施例的包括两个环形磁体的双磁体***，其被布置为根据参考图7描述的原理生成差分磁场；

图8B示出了根据一个或多个实施例的包括两个环形磁体的双磁体***，其被布置为根据参考图7描述的原理生成差分磁场；

图9示出了根据一个或多个实施例的包括平面径向磁体与环形磁体的组合的双磁体***，其被布置为根据参考图7描述的原理生成差分磁场；

图10示出了根据一个或多个实施例的被配置为根据参考图7描述的原理生成差分磁场的四极磁传感器装置；

图11示出了根据一个或多个实施例的被配置为根据参考图7描述的原理生成差分磁场的四极磁传感器装置；

图12示出了根据一个或多个实施例的被配置为根据参考图7描述的原理生成差分磁场的四极磁传感器装置；以及

图13示出了根据一个或多个实施例的被配置为根据参考图7描述的原理生成差分磁场的四极磁传感器装置。

具体实施方式

本文描述的示例具体涉及磁性角度传感器，其中永磁体被附接到可旋转的轴，磁场传感器放置在旋转轴线上并且与该磁体相邻。磁性角度传感器检测沿直径方向指向的可旋转磁场，并且据此推断轴的旋转位置。

可以使用各种传感器，例如各向异性磁电阻器(AMR)、巨磁电阻器(GMR)、隧道磁电阻器(TMR)、霍尔效应器件(例如霍尔板、垂直霍尔效应器件)或磁场效应晶体管(MAG-FET，例如，***漏极MAG-FET)。

本文中提供的实施例使用若干角度传感器，并且将这些角度传感器的输出进行组合，以推论出对于外部干扰场稳健的角度估计。

这在诸如交通工具或汽车的恶劣环境中是有利的，其中在这些恶劣环境中，由车辆中的供电轨产生的外部磁场会影响磁性角度测量的准确性。这在混合动力汽车或电动汽车中变得尤其成问题，混合动力汽车或电动汽车包括在传感器***附近或邻近处承载高电流的多根电缆。

图1示出了包括围绕旋转轴线旋转的轴的传感器***的示例实施例，其中磁体被附接到轴并且在布置在旋转轴线上的三个磁性角度传感器上方旋转。

图2示出了包括径向磁化磁体和磁性角度传感器的示意图，其示出了目标磁场矢量和干扰场矢量。具体地，图2示出了包括径向磁化磁体201和磁性角度传感器202的示意图。磁体201具有磁性目标场矢量203；此外，存在干扰场矢量204。干扰场矢量204与磁体201的目标场矢量203叠加，并且在磁性角度传感器202上生成角度误差。

图1示出了包括围绕旋转轴线107旋转的轴108的示例布置。磁体109附接到轴108的底部，其中磁体在x方向上具有磁化110。三个角度传感器101、102和103布置在模具本体111内，该模具本体111布置在磁体109下方。磁体109与模具本体111之间的距离可以在1mm至3mm之间的范围内。角度传感器101至103中的每个分别包括传感器元件104至106。角度传感器101至103经由接合线115电连接到引线113a、113b，其中，模具本体111经由引线113a、113b连接到印刷电路板114。

磁性角度传感器101至103是“垂直角度传感器”类型，这表示这些传感器对轴的旋转角度做出响应，其中磁场分量影响与旋转轴线垂直的各个角度传感器的感应平面。磁性角度传感器101至103被布置为彼此堆叠，使得其传感器元件104至106的重心基本位于旋转轴线107上，并且它们位于距磁体109三个不同距离处(即，在不同的z位置处)。角度传感器101和角度传感器102由距离元件112分隔，其中角度传感器102位于芯片焊盘113c之上。角度传感器103安装在芯片焊盘113c下方，其中传感器元件105、106布置在角度传感器102、103的相对侧上。

角度传感器101检测角度

角度传感器101的传感器元件104处于轴向位置z₁。

角度传感器102检测角度

角度传感器102的传感器元件105处于轴向位置z₂。

角度传感器103检测角度

角度传感器103的传感器元件106处于轴向位置z₃。

注意，每个角度传感器101至103可以包括至少一个传感器元件104至106。

注意，每个角度传感器可以包括两个垂直霍尔器件(也称为垂直霍尔效应器件)。在示例实施例中，第一垂直霍尔器件被定向为使得其仅在第一方向上(例如，在x方向上，而在y方向和z方向上的磁场分量不由第一垂直霍尔器件检测)检测磁场分量。第二垂直霍尔器件被定向为使得其仅在与第一方向不同的第二方向上(例如，在y方向上，而在x方向和z方向上的磁场分量不由第二垂直霍尔器件检测)检测磁场分量。角度传感器确定与磁场B_x和B_y的arctan(反正切)(即arctan₂(B_x，B_y))相对应的信号。这等于具有消失的B_z分量的磁场与正x轴之间的角度。如果磁场的B_z分量被设置为零，则可以获得与z轴平行的、垂直于旋转轴线的磁场的投影。该投影也称为径向(diametric)磁场。

作为选择，每个角度传感器可以包括两个磁阻电阻器的惠斯登桥。一个桥提供与径向磁场和x轴之间角度的正弦成比例的信号。另一桥提供与该角度的余弦成比例的信号。角度传感器可以由此提供与该正弦和余弦的arctan(即arctan₂(cos，sin))相对应的信号。

每个桥包括惠斯登桥布置中的四个电阻器。在使用GMR或TMR的情况下，正弦桥的主对角线的电阻器包括在正y方向中被磁化的钉扎层。正弦桥的次对角线的电阻器包括在负y方向中被磁化的钉扎层。余弦桥的主对角线的电阻器包括在正x方向中被磁化的钉扎层，以及余弦桥的次对角线的电阻器包括在负x方向中被磁化的钉扎层。

在使用AMR传感器的情况下，桥的信号与cos

和sin

成比例，其中

是径向磁场分量与正x轴之间的角度。余弦桥的电阻显示沿主对角线在x方向上的电流，以及沿次对角线在y方向上的电流(正或负在这种情况下并不重要)。正弦桥的电阻器显示沿主对角线在x方向加上45度(顺时针方向)上的电流，以及沿次对角线在x方向减去45度(逆时针方向)上的电流。

由可旋转磁体109在旋转轴线107上轴向位置z₁处产生的径向磁场总计B₁，该径向磁场包括分量B_x1和B_y1(B_z分量是不相关的)。注意，“径向”是指磁场矢量在xy平面上的投影，即，没有z部分或没有显著的z部分的场矢量。

由可旋转磁体109在旋转轴线107上轴向位置z₂处产生的径向磁场总计k₂·B₁，该径向磁场包括分量k₂·B_x1和k₂·B_y1(B_z分量是不相关的)。

由可旋转磁体109在旋转轴线107上轴向位置z₃处产生的径向磁场总计k₃·B₁，该径向磁场包括分量k₃·B_x1和k₃·B_y1(B_z分量是不相关的)。

此外，可能存在均匀的干扰场Bd，其包括分量Bd_x和Bd_y(B_z分量是不相关的)。

以下适用：

因此，轴108的旋转位置

为：

将等式(1)与(B_x1+Bd_x)相乘，使得

将等式(2)与(k₂·B_x1+Bd_x)相乘，使得

将等式(3)与(k₃·　B_x1+Bd_x)相乘，使得

将等式(5)-(6)，得到

将等式(5)-(7)，得到

等式(4)可以变换为

其允许在等式(8)和(9)中替换B_y1，使得

将等式(10)和(11)左侧的Bd_x分离出来，使得

将等式(12)/(13)并针对tan

求解结果，使得

注意，arctan函数在360度内存在非单值性(ambiguity)。arctan函数仅在-90°至+90°之间变化。在所使用的示例中，优选-180°至+180°的范围。这可以经由函数arctan₂(x，y)来实现，该函数与在x≥0情况下的arctan(y/x)相同。但是，如果x＜0，则下述适用：

其以radians(rad)指示。因此，代替等式(14)，下述可以适用：

其中

应用于等式(14)右侧的arctan提供旋转角度

该计算的旋转角度

不再(显著地)受到干扰场的影响和/或恶化。角度传感器101至103在上述等式(14)中提供其待输入的数据。而且，使用数字k₂和k₃，其可以是可取决于位置z₂、z₃处的磁场强度与位置z₁处之比率的固定数。有利地，位置z₁、z₂和z₃位于旋转轴线107上。因此，基于***设计，传感器101至103沿z轴的位置是已知的。

在显著的轴向见隙情况下，这可能影响角度传感器101至103的场强，但是角度传感器102上的场强与角度传感器101上的场强的比率(即，k₂)和角度传感器103上的场强与角度传感器101上的场强的比率(即，k₃)的变化显著减少。

如果沿旋转轴线(即，z轴)的径向磁场B的绝对值的函数是关于z的线性函数，则即使在磁体109经历轴向移动的情况下，数字k₂和k₃也是常数。

可以选择利用提供这种线性关系的磁体。例如，可以在磁体的表面，特别是在面向角度传感器101至103的表面(在所有角度传感器位于磁体109同一侧的情况下)中，钻出小螺栓孔。

每个角度传感器101至103可以具有与旋转轴线107垂直的感应平面。在AMR、GMR、TMR或垂直霍尔角度传感器的情况下，感应平面可以与管芯的主表面(基本上)相同，该管芯的主表面容纳传感器元件。

传感器元件104至106的位置由此可以被定义为角度传感器101至103的感应平面与旋转轴线107相交的相交点。

传感器元件104至106对磁场矢量到这些相交点处的感应平面中的投影做出响应。如果磁体109围绕旋转轴线107旋转，则该投影也旋转，这导致两个正交的磁场分量B_x，B_y；第三磁场分量B_z指向感应平面外，并且在这些类型的角度传感器的第一近似中可以忽略。

径向磁场强度可以表示为

这是场矢量到感应平面中的投影的强度。

关于本文使用的术语，轴向和横向可以区分如下：轴向沿旋转轴线107(z轴)；横向垂直于旋转轴线，即在xy平面中。因此，存在无数的横向和仅一个轴向。

作为选择，角度传感器101可以被布置在印刷电路板114的顶边上的第一封装中，并且角度传感器103可以被布置在印刷电路板114的底边上的第二封装中。角度传感器102可以被布置在第一封装内或第二封装内。

注意，可靠性的增加是该***的另一优点：该***允许获得旋转角度的三个估计，即

其可以被组合，例如用于比较的目的。例如，如果角度传感器之一产生与其他两个角度传感器检测到的旋转角度实质不同的旋转角度(例如，超过针对旋转角度之间变化的预定阈值)，则可以确定该角度传感器是有缺陷的传感器。例如可以作为警报来通知该缺陷，和/或有缺陷的角度的结果可以不再被使用；在这种示例场景下，来自其他两个(无缺陷)角度传感器的旋转角度可以被平均并用于进一步处理。

还有个优点在于，该***能够确定角度传感器101至103是否是单调分布的。在完美布置的角度传感器101至103和均匀磁性干扰场的情况下，

或者

适用(在360°取模的机制(modulo-360°-scheme)中)。如果角度传感器101至103不是单调分布的，则存在一些错误：或者角度传感器101至103发生故障，或者干扰场高度不均匀。

作为选择，该***可以仅在旋转角度

和

之间的差值高于预定阈值时检查单调性，该预定阈值可以大于预期的产生差额(production spread)。这避免了在不存在角度传感器不均匀分布的情况下对角度传感器不均匀分布进行检测。

通过在等式(12)、(13)和(6)、(7)中***旋转角度

***能够计算比率

和

可以使用等式(12)或等式(13)来基于旋转角度

和

计算Bd_x/B_x1。该结果可以被***等式(6)或等式(7)中以计算Bd_y/B_y1。

具体可以选择确定

其独立于旋转角度并且提供干扰场与目标场的比率(目标场：磁场)。

Bd_x/B_x1可以用于确定：

因此，Bd_y/B_y1可以用于确定

等式(16)和(17)可以组合以获得等式(15)，即对等式(16)和等式(17)二者求平方值以及继而将二者相加，随后从该加法中求根。可以将等式(15)提供的值与预定阈值进行比较，以指示干扰场是否在可接受的范围内。

因此，该***可以确定干扰与磁体的磁场相比的量。此比率可以与至少一个预定义的限度进行比较，以及如果干扰变得过大(干扰过大可能导致不可靠的结果或不准确的结果)，该***可能会发出警报。

根据示例，使用两个角度传感器来得出旋转/角度信息。然而，实施例不限于此，并且可以使用多于两个角度传感器，其中每个传感器生成用于得出最终测量的角度信息(即，组合旋转角度)。

磁体的磁场强烈取决于传感器到磁体的距离。图3示出了围绕旋转轴线302可旋转地布置的径向磁化磁体301。具有箭头304的椭圆指示磁体301围绕旋转轴线302的旋转。

磁性目标场由箭头303a至303e指示，其中径向磁场B的大小随到磁体301的距离d的增加而减小；这也由箭头303a至303e的长度减小来指示。换言之，箭头303a至303e的长度指示距磁体301轴向距离d处的径向磁场的强度。

图4示出了图3的磁体301和旋转轴线302，其中角度传感器401放置在旋转轴线302上距磁体301距离d₁处，以及角度传感器402放置在旋转轴线302距与磁体301距离d₂处。在该示例中，磁性传感器元件位于角度传感器401和402的顶部。

在存在均匀干扰场的情况下，角度传感器401和402可以归因于与磁体301相距的不同距离d₁和d₂而感测到不同的旋转角度，这些不同距离会导致磁场和干扰场的不同叠加。

注意，在图4中，示出了具有x-y-z轴的坐标系，其中旋转轴线302沿z轴，以及传感器401、402还被布置在xy平面中。

图5示出了角度传感器401和402，其中两个传感器都经历干扰场矢量503，假定干扰场矢量503对于角度传感器401、402二者来说具有相同的大小。对于角度传感器401：由于干扰场矢量503，磁体301的磁场矢量504被偏离到导致旋转角度误差506的结果磁场矢量505中。对于角度传感器402：由于干扰场矢量503，磁体301的磁场矢量507被偏离到导致旋转角度误差509的结果磁场矢量508中。

由于角度传感器401比角度传感器402更靠近磁体301，因此干扰场矢量503对磁场矢量507的影响大于对磁场矢量504的影响，这会导致旋转角度误差509大于旋转角度误差506。

基于该示例场景，实际旋转角度可以被确定或近似，甚至干扰场的大小可以被确定或近似。为了实现这一点，磁体301的磁场大小是已知的。

注意，图4中引入的坐标系图5中也被示出，以指示角度传感器401和402的定向。

通过这两个角度传感器获得的旋转角度的线性组合可以得到对于干扰稳健的旋转角度。

磁体301可以指向与0°(作为起始参考)相关联的方向。角度传感器401和402可以产生以下旋转角度：

其中：

α₁是由角度传感器401确定的旋转角度，

α₂是由角度传感器402确定的旋转角度，

Bd_n是与磁场垂直的径向干扰场分量，

Bd_p是与磁场平行的径向干扰场分量，

B₁是影响传感器401的磁体的径向场，以及

B₂是影响传感器402的磁体的径向场。

在干扰场B_d较小的情况下，下述适用：

旋转角度α_best-guess可以按如下被确定：

其中，c是补偿因子。

由于磁体指向此0°方向，所以旋转角度α_best-guess应为0°。

这得到：

可以使用算法来确定α_best-guess＝α₁+c·(α₁-α₂)。

该算法可以使用常数c，该常数c由最后一个等式给出，并且仅取决于磁体在两个角度传感器上的磁场比率。虽然公式是通过假定一个特定的旋转位置

推论的，但它适用于所有旋转位置。

B₁/B₂可以例如等于1.5。这得到c＝2和

α_best-guess＝α₁+2·(α₁-α₂)＝3α₁-2α₂。

图6示出了双传感器封装件的示例布置。顶层管芯(top die)601被布置在引线框600的顶部，其中绝缘胶605被布置在顶层管芯601和引线框600之间。顶层管芯601包括传感器元件602，并且顶层管芯601经由接合线603被电连接到引线框600。

底层管芯606被布置在引线框600的底部，其中绝缘胶609被布置在底层管芯606和引线框600之间。底层管芯606包括传感器元件607，并且底层管芯606经由接合线608被电连接到引线框600。在示例用例中，传感器元件602和607彼此间隔小于600μm。

在这种双管芯设置中，磁性传感器元件602和607位于彼此顶部，以及两个传感器元件602、607位于彼此的正上方，使得如果芯片与旋转轴线正交，则它们都可以被放置在旋转轴线上。

微控制器(图6中未示出)可以被连接到引线框600(并且由此连接到传感器元件602和607)，以读取旋转角度并执行补偿从而确定本文提出的组合旋转角度。

有利的是，本方法允许针对干扰场稳健的旋转角度测量。

图6所示的装置可以用于放置在图4的磁体301下方。在这种情况下，角度传感器401对应于传感器元件602，并且角度传感器402对应于传感器元件607。具体地，可以选择将角度传感器401和402放置在印刷电路板(PCB)的单侧或相对边上，以增加角度传感器(和角度传感器元件)之间的距离。在这种情况下，角度传感器401和402可以具有自己的封装，以及角度传感器401和402中的每个可以包括至少一个角度传感器元件。封装可以被放置在印刷电路板的相对侧(类似于上面针对图1所描述)。

如果两个角度传感器都被集成在一个封装中，则也可以选择通过其中一个角度传感器来计算校正的旋转角度。例如，第一角度传感器可以用于在通过接合线或引线连接第一角度传感器和第二角度传感器的情况下，确定校正的旋转角度：因此，第一角度传感器从第二角度传感器获得数据，并且基于由第一角度传感器和第二角度传感器确定的数据来计算校正的(例如，补偿的)旋转角度。在这种场景下，可以提供微控制器，用于从第一传感器读取这种校正的旋转角度。

因此，该示例利用了来自磁体的径向场在距磁体不同的距离处会不同这一事实；将角度传感器放置在距磁体不同距离处将允许至少部分补偿磁性干扰场的稳健设置。

本文中提供的装置和方法可以具体基于以下实施例中的至少一个。具体地，可以利用以下实施例的以下特征的组合来达到期望的结果。该方法的特征可以与设备、装置或***的任何特征进行组合，反之亦然。

提供一种磁性角度传感器设备，包括：围绕旋转轴线可旋转的轴；磁场源，其中磁场源连接到轴；第一磁性角度传感器和第二磁性角度传感器，其中第一磁性角度传感器基于施加到第一磁性角度传感器的第一径向磁场生成表示第一角度的第一信号，其中第二磁性角度传感器基于施加到第二磁性角度传感器的第二径向磁场生成表示第二角度的第二信号，并且基于第一信号和第二信号确定组合旋转角度。

具体地，第一角度是基于两者都施加到第一磁性角度传感器的来自磁场源的第一径向磁场和干扰磁场的第一误差角，其中干扰磁场引起第一结果磁场矢量偏离第一目标磁场矢量第一误差角。类似地，第二角度是基于两者都施加到第二磁性角度传感器的来自磁场源的第二径向磁场和干扰磁场的第二误差角，其中干扰磁场引起第二结果磁场矢量偏离第二目标磁场矢量第二误差角。

在提供第三磁性角度传感器的情况下，第三磁性角度传感器被配置为基于两者都施加到第三磁性角度传感器的来自磁场源的第三径向磁场和干扰磁场生成表示第三误差角的第三信号，其中扰动磁场引起第三结果磁场矢量偏离第三目标磁场矢量第三误差角。第一目标磁场矢量、第二目标磁场矢量和第三目标磁场矢量可以在相同方向上取向。

组合电路(例如，组合逻辑、处理器和/或微控制器)可以可操作地连接到第一磁性角度传感器和第二磁性角度传感器，并且被配置为接收第一信号和第二信号，并且基于第一信号和第二信号确定组合旋转角度。具体地，组合电路被配置为分别从第一信号和第二信号确定第一误差角和第二误差角，并且基于第一误差角和第二误差角确定组合旋转角度。处理器可以被配置为生成表示组合旋转角度的测量信号。处理器可以使用表示组合旋转角度的测量信号进行进一步处理和/或可以将测量信号输出到另一设备。

磁场源具体地刚性地附接到轴。

每个磁性角度传感器可以是磁场角度传感器。

磁场是每个点处的矢量。该矢量可以分解成与旋转轴线平行的矢量和与旋转轴线正交的矢量。后者是径向磁场。

如果芯片的主表面垂直于旋转轴线定向，并且磁阻元件溅射到其主表面，则这些元件对径向磁场做出响应。相同的芯片可以包括垂直霍尔效应器件，其也对径向磁场分量做出响应。相反，如果霍尔板垂直于旋转轴线定向，则它们对轴向磁场分量做出响应。

实际上，归因于组装公差，芯片可能倾斜几度。如果芯片的主表面不完全垂直于旋转轴线，则其主表面上的磁阻元件主要对径向磁场分量做出响应，而且对轴向磁场分量有一点响应。只要主芯片表面的法线偏离旋转轴线的方向小于10°，磁阻元件仍然基本上看到径向磁场分量，以及只看到可忽略的轴向磁场分量。

作为选择，可以使用垂直霍尔效应器件，因为它们还主要检测径向磁场分量，即平行于主芯片表面的磁场分量，其基本上与旋转轴线正交。

所呈现的示例可以特别稳健地抵抗磁干扰场。然而，图3和4所示的磁场梯度太小而无法在一个封装件中具有两个管芯的集成应用中实现该解决方案。因此，使用产生更强磁场梯度的磁体装置可能是有益的。特别地，其他实施例提供了一种磁场布置，其产生的磁场梯度所具有的差分磁场比图3中产生的磁场梯度更强。

图7示出了根据一个或多个实施例的双磁体***700，其中两个角度传感器401和402放置在旋转轴线上距两个径向磁化的磁体301和701不同距离处。因此，两个磁体301和701是平面(盘)径向磁体。两个径向磁化的磁体301和701可以布置为彼此接近，使得它们形成包括由两个相反取向的偶极子构成的四个磁极的四极磁体装置。这样，两个径向磁化的磁体301和701在两个磁体之间的区域704中产生差分磁场。

通常，差分磁场是在沿场梯度的方向(例如，沿旋转轴线302的方向)间隔开的两个感测位置之间具有场差的场。具体地，差分磁场被定义为具有场梯度的场，该场梯度包括场方向改变或场取向改变，使得对于磁场内的至少两个不同位置，在两个不同位置中的至少一个处的场方向/取向彼此反平行。也就是说，场方向/取向朝向相反的方向。

两个角度传感器401和402放置在两个磁体301和701之间的区域704中。在一些示例中，两个磁体301和701之间的区域704可以被称为传感器腔体。

磁体301具有投影到x-y平面中的+x方向(即，正x方向)上的目标磁场矢量。磁体701具有投影到x-y平面中的-x方向(即，负x方向)上的目标磁场矢量。因此，磁体301和701的磁化彼此相反或反平行。另外，磁体301和701可以耦合到旋转轴，旋转轴的旋转轴线与旋转轴线302对齐。因此，如果磁体301和701围绕旋转轴线302旋转，则磁体的投影(即，磁场梯度)也在x-y平面内旋转。当磁体301和701旋转时，传感器401和402保持静止(即，旋转固定)并且检测旋转磁场。

磁场梯度B随着距磁体301的距离d的增加而减小，直到由磁体301产生的磁场被由磁体701在磁场梯度交叉点702处产生的相反磁场无效。交叉点702是由磁体301和701产生的磁场相互抵消并且达到平衡的地方。因此，此时磁场梯度(即，场大小)为零。

从交叉点702，磁场梯度B随着距磁体701的距离的增加而增加，或者相反地随着从磁体701朝向交叉点702的距离的增加而减小。交叉点702可以精确地在磁体301和701之间居中，或者偏离中心一定距离，这取决于由磁体301和701产生的场强。

因此，差分目标磁场由箭头303a至303d、交叉点702和箭头703a至703d表示。径向磁场B的大小随着距磁体301的距离d的增加而减小，直到交叉点702，这也通过箭头303a至303d的长度减小来表示。换言之，箭头303a至303d的长度表示在距磁体301的轴向距离d处的差分径向磁场的强度。

类似地，径向磁场B的大小随着从交叉点702朝向磁体701的距离d的增加而增加；这一点也通过箭头703d至703a的长度增加来表示。换言之，箭头703a至703d的长度表示在距磁体301(或距磁体701)的轴向距离d处的差分径向磁场的强度。沿旋转轴线302对应于箭头303a至303d的位置或距离处的场方向与沿旋转轴线302对应于箭头703d至703a的位置或距离处的场方向不同并反平行。

根据该磁体装置，在放置角度传感器401和402的区域中实现了具有更强磁场梯度的磁场。

在存在均匀干扰场的情况下，角度传感器401和402可以感测由于它们与磁体301的距离d₁和d₂不同而产生的不同旋转角度，这导致来自磁体的磁场和干扰场的不同超位置。特别地，干扰场对旋转角度误差具有更大的影响，并且因此结果磁场矢量对应于相对于较强磁场的较弱磁场。因此，通过将角度传感器401和402放置在磁场的不同场大小梯度处，可以通过角度传感器401和402检测两个不同的旋转角度误差。

第一传感器401和第二传感器402的两个角度都可以由本文中描述的组合电路使用以通过以下等式计算校正角度α_corr：

α_corr＝α₁-(α₁-α₂)·c(18)，

其中α1是由角度传感器401确定的旋转角度；α2是由角度传感器402确定的旋转角度；并且c是补偿因子，其取决于传感器距离和距离上的磁场分布。

还有一种方法用于根据与正常操作中的每个传感器的场关系来优化补偿因子c以确定最终输出角度误差ε为零：

ε＝ε₁-(ε₁-ε₂)·c＝0 (19)，

其中ε1是对应于角度传感器401的角度误差，并且ε2是对应于角度传感器402的角度误差。每个传感器的角度误差ε1和ε2可以与干扰场大小Bd相对于操作目标场大小B₁和B₂相关，其中目标场大小B₁是传感器401处的磁场的场大小，并且目标场大小B₂是传感器401处的磁场的场大小：

在这种情况下，最佳补偿因子c可以通过以下等式确定：

因此，组合电路被配置为分别根据从第一传感器401接收的第一信号和从第二传感器402接收的第二信号确定第一误差角和第二误差角，并且基于第一误差角和第二误差角确定组合旋转角度。处理器可以被配置为生成表示组合旋转角度的测量信号。处理器可以使用表示组合旋转角度的测量信号进行进一步处理和/或可以将测量信号输出到另一设备。

图8A示出了根据一个或多个实施例的双磁体***800a，其被布置为根据参考图7描述的原理生成差分磁场并包括两个环形磁体301和701。特别地，双磁体***800a包括围绕旋转轴线302旋转的轴108。环形磁体301被附接到轴108的底部，并且磁体301沿x方向投射磁场。

磁体301和701被布置为使得它们形成四极磁性装置以在区域704内生成磁场(即，目标场)。

另外，双磁体***800a包括磁体耦合器结构801，磁体耦合器结构801将两个磁体301和701耦合在一起，但是彼此隔开预定距离。磁体耦合器结构801可以由不会干扰差分旋转磁场的非磁性材料制成，诸如塑料。作为耦合的结果，磁体301和701都随着轴108旋转而旋转，从而产生随着轴旋转而旋转的磁场梯度。

双磁体***800a还包括基板802，诸如印刷电路板，传感器401和402电耦合到基板。通过环形磁体701的开口***基板802，使得传感器401和402放置在区域704内的目标场内。因此，两个磁体301和701的形状使得角度传感器401和402能够穿过环形磁体的至少一个孔而连接。

两个角度传感器401和402放置在旋转轴线302上距两个径向磁化的磁体301和701不同距离处。基板802通过磁体701的保持的放置可以使得传感器401和402放置在距磁体301和701的不同距离处。因此，基于每个传感器距磁体301和701的距离，已知每个传感器位置处的目标场的大小。当磁体301和701旋转时，传感器401和402保持静止(即，旋转固定)并且检测旋转磁场。

图8B示出了根据一个或多个实施例的双磁体***800b，其被布置为根据参考图7描述的原理生成差分磁场并包括两个环形磁体301和701。特别地，双磁体***800b类似于图8A所示的双磁体***800a，除了传感器401和402放置在差分磁场(即，目标场)的相反取向的部分中。这里，相反取向的部分表示两个传感器位置处的磁性目标场矢量彼此反平行。结果，传感器401和402放置在目标场的不同磁性取向上。

在这种情况下，磁场梯度的相反取向的部分彼此相等但量值相反。然而，还可以将传感器401和402放置在磁场梯度的相反取向的部分中，这些部分在量值上彼此不相等。应当理解，传感器401和402可以以这种方式布置在本文所述的使用差分磁场的任何实施例中。

图9示出了根据一个或多个实施例的双磁体***900，其被布置为根据参考图7描述的原理生成差分磁场并包括平面径向磁体301与环形磁体701的组合。双磁体***900类似于图8A所示的双磁体***800，除了磁体301是径向磁化磁体。因此，平面径向磁体301与环形磁体701结合使用以生成磁场梯度。环形磁体701的形状能够使角度传感器401和402穿过其孔连接，使得传感器可以放置在目标场中。

图10示出了根据一个或多个实施例的四极磁传感器装置1000，其被配置为根据参考图7描述的原理生成差分磁场。特别地，磁体装置1001设置有磁化以形成四极，并且可以被称为径向四极磁体。磁体装置1001可以是单一整体结构的圆柱形磁体(即，它是一件式构件)。磁体装置1001耦合到轴108并且可以具有圆柱形状，其中一个端面1002闭合并且相对的端面1003开放以在磁体装置1001的内部区域处形成腔体704。因此，磁体装置1001可以是空心圆柱体，并且腔体704可以是从磁体1001的一个开口端面1003部分地穿过磁体朝向封闭端面1002延伸的孔。

替代地，磁体装置1001可以包括两个磁体：位于放置在轴108的轴端处的磁体装置的封闭端处的径向盘形磁体1001a以及用于形成磁体装置的开口端部和腔体的径向环形磁体1001b。盘形磁体和环形磁体耦合在一起以形成具有腔体704的圆柱形磁体。

开口端面1003和腔体704能够使角度传感器401和402穿过开口连接，使得传感器可以放置在目标场中。

图11示出了根据一个或多个实施例的四极磁传感器装置1100，其被配置为根据参考图7描述的原理生成差分磁场。特别地，四极磁传感器装置1100类似于图10所示的四极磁传感器装置1000，除了基板802水平布置以跨越磁体装置1001的开口端面1003。磁体装置1001和基板802通过间隙彼此分开，使得在磁体装置1001旋转时，传感器401和402保持静止(即，旋转固定)，使得传感器401和402检测旋转磁场。

传感器401和402堆叠在基板802上并且在旋转轴线302上对齐。使用图1中描述的类似原理，传感器401和402可以通过使用非磁性距离元件(即，间隔件)1101和1102和/或模具本体进行堆叠。因此，传感器401和402可以放置在磁场的不同场大小梯度和/或不同磁性取向上。在这种情况下，传感器401和402放置在目标场的相等但相反大小的不同磁性取向上。然而，应当理解，传感器401和402可以放置在相同磁性取向的不同场大小的梯度中或不同磁性取向的不同场大小的梯度中。

图12示出了根据一个或多个实施例的四极磁传感器装置1200，其被配置为根据参考图7描述的原理生成差分磁场。特别地，四极磁传感器装置1200类似于图11所示的四极磁传感器装置1100，除了传感器401和402放置在磁场梯度的相同磁性取向中。

特别地，传感器402被放置成使其与磁体装置1001的开口端面在面内对齐(即，与磁体装置的外圆周对齐)。换言之，传感器402放置在腔体704的外边缘处以与目标场703a的外边缘对齐。磁体装置1001和基板802通过间隙彼此分开，使得当磁体装置1001旋转时，传感器封装保持静止(即，旋转固定)，使得传感器401和402检测旋转磁场。

传感器401和402布置在双传感器封装件中，如图6中类似描述的，使得传感器401布置在引线框600的一个边上并且传感器402布置在引线框600的相对边上。传感器401和402以及引线框600的一部分由模具本体111封装。

该设置具有以下益处：基于PCB的解决方案可以在轴的端部处使用，并且该设置的外侧上的场梯度可以用于外部场补偿。具有堆叠传感器装置的基板的取向也可以用在图8A、8B和9所示的实施例中。

图13示出了根据一个或多个实施例的四极磁传感器装置1300，其被配置为根据参考图7描述的原理生成差分磁场。特别地，四极磁传感器装置1300类似于图12所示的四极磁传感器装置1200，除了非磁性间隔件1301耦合到轴108和径向环形磁体1001b，并且***在其之间。不使用径向盘部分1001a。径向环形磁体1001b是在腔体704内产生磁场梯度的径向磁体四极环。

该设置具有以下益处：基于PCB的解决方案可以在轴的端部处使用，并且该设置的外侧上的场梯度可以用于外部场补偿。类似地，代替磁体装置1001的部分1001a，非磁性间隔件1301可以用在图10和11中。

鉴于上述情况，差分磁角测量装置和磁体用于在没有外部场干扰的情况下以高准确度实现外部场干扰抑制。

根据一个或多个实施例，第一磁性角度传感器确定/生成表示施加到第一磁性角度传感器的第一径向磁场与第一参考方向之间的第一角度的第一信号，并且第二磁性角度传感器确定/生成表示施加到第二磁性角度传感器的第二径向磁场与第二参考方向之间的第二角度的第二信号。

在一个实施例中，第一参考方向和第二参考方向相同。

在一个实施例中，磁性角度传感器设备包括第三磁性角度传感器，其中第三磁性角度传感器基于被施加到第三磁性角度传感器的第三径向磁场，确定/生成表示第三角度的第三信号，并且基于第一信号、第二信号和第三信号，确定组合旋转角度。

可以选择提供多于三个的磁性角度传感器，以确定组合旋转角度。

在一个实施例中，第三磁性角度传感器确定表示施加到第三磁性角度传感器的第三径向磁场与第三参考方向之间的第三角度的第三信号。

在一个实施例中，以下中的至少两个是相同的：第一参考方向；第二参考方向；以及第三参考方向。

在一个实施例中，磁场源包括至少一个永磁体。

在一个实施例中，磁性角度传感器位于距磁场源不同的z位置处，其中每个z位置(例如，距离)被定义为从磁性角度传感器的位置垂落投影到旋转轴线上的垂直位置。

磁场源具有与最近的磁性角度传感器的最小距离d_min。该磁性角度传感器与任何其他磁性角度传感器之间的距离可以特别地等于或大于1/5d_min。

在一个实施例中，每个磁性角度传感器包括至少一个磁性传感器元件，至少一个磁性传感器元件被基本上布置在旋转轴线上，或者特别地与旋转轴线间隔小于1mm。

可以选择，磁性角度传感器包括多个磁性传感器元件。由于不是所有的磁性传感器元件都可以被布置在相同的地点，所以磁性传感器元件可以被布置为与旋转轴线邻近，具体是围绕旋转轴线的对称格局中。还可以选择，在旋转轴线周围设置至少两个磁性传感器元件的稍微不对称的格局。在这种情况下，磁性角度传感器可以确定稍微偏离了旋转轴线例如0.1mm至0.2mm(例如，最高达0.2mm)的角度。然而，这样的定位也被术语“基本在旋转轴线上”所覆盖。

在一个实施例中，每个磁性角度传感器包括至少两个磁性传感器元件，其被布置为使得径向场矢量在旋转轴线上的角度被测量。

在一个实施例中，两个磁性角度传感器中的每个包括磁性传感器元件，其中每个磁性角度传感器的至少一个磁性传感器元件被布置在距磁场源不同的距离处。

因此，由磁场源提供的磁场可以对每个磁性角度传感器，即在磁性角度传感器的至少一个磁性传感器元件上，具有不同的影响。

在一个实施例中，任何信号包括两个信号分量，特别地，正弦信号分量和余弦信号分量。

例如，每个磁性角度传感器可以提供包括正弦信号分量和余弦信号分量的信号。

在一个实施例中，磁性角度传感器被布置为使得由磁场源引起的、作用在磁性角度传感器上的径向磁场强度互不相同。

注意，磁性角度传感器可以布置为使得由磁场源引起的、作用在磁性角度传感器上的径向磁场强度至少10％互不相同。

在一个实施例中，作用在磁性角度传感器上的径向磁场互相平行或互相反平行。

在一个实施例中，该设备还包括组合电路，其将由磁性角度传感器提供的信号进行组合以确定组合旋转角度。

组合电路可以与磁性角度传感器中的任一布置在一起，或者可以布置在外部。组合可以特别地由处理器或微控制器执行。

组合电路可以组合第一信号和第二信号或第一信号、第二信号和第三信号以推论出组合旋转角度。

组合旋转角度是指示轴的旋转位置的输出信号。

在一个实施例中，组合旋转角度确定为包括第一信号和第二信号的线性组合。

在一个实施例中，线性组合包括取决于磁场源的径向磁场映射到磁性角度传感器上的比率的系数。

在一个实施例中，线性组合包括仅取决于磁场源的径向磁场映射到磁性角度传感器的比率的系数。

在一个实施例中，组合旋转角度基于磁性角度传感器到磁场源的距离被确定。

例如，组合旋转角度基于在第二磁性角度传感器上的径向磁场与在第一磁性角度传感器上的径向磁场之间的比率和在第三磁性角度传感器上的径向磁场与在第一磁性角度传感器上的径向磁场之间的比率来被确定(在三个磁性角度传感器的情况下)。

组合旋转角度可以特别地基于磁性角度传感器与磁场源相距的距离被间接地确定。

根据一个或多个实施例，磁性角度传感器中的至少两个位于两个不同的基板上，至少一个基底的主表面垂直于或者基本垂直于旋转轴线。

在一个实施例中，至少两个基板位于轴的旋转轴线上。

在一个实施例中，至少两个基板被附接到单个引线框。

根据一个或多个实施例，磁性角度传感器中的至少两个位于相同的基板上，并且该基板的主表面与轴的旋转轴线正交或基本正交。

根据一个或多个实施例，每个磁性角度传感器包括以下传感器元件的组中的至少一个：各向异性磁电阻(AMR)；巨磁电阻(GMR)；隧道磁电阻(TMR)；垂直霍尔效应器件；霍尔板；和/或MAG-FET。

磁性角度传感器可以是不同的技术(即，不同类型的传感器)，以增加***的稳健性和多样性。例如，角度传感器之一可以是TMR，另一角度传感器可以是AMR或垂直霍尔传感器。使用不同的技术可以降低在极端条件下两个角度传感器都失效的风险。

根据一个或多个实施例，提供了一种用于确定轴的组合旋转角度的方法，其中轴围绕旋转轴线可旋转地布置，并且其中磁场源连接到轴。该方法包括：由第一磁性角度传感器基于来自施加到第一磁性角度传感器的磁场源的第一径向磁场确定表示第一角度的第一信号；由第二磁性角度传感器基于来自施加到第二磁性角度传感器的磁场源的第二径向磁场确定表示第二角度的第二信号；以及基于第一信号和第二信号确定组合旋转角度。

在一个实施例中，该方法还包括由第三磁性角度传感器基于从磁场源施加到第三磁性角度传感器的第三径向磁场，确定表示第三角度的第三信号；并且基于第一信号、第二信号和第三信号，确定组合旋转角度。

此外，提供了一种计算机程序产品，其可直接加载到数字处理设备的存储器中，包括使得数字处理设备能够执行本文中描述的一个或多个方法的软件代码部分。

此外，提供了一种计算机可读介质，其具有适于引起计算机***执行本文中描述的一种或多种方法的计算机可执行指令。

在一个或多个示例中，本文描述的功能可以至少部分地在诸如专用硬件部件或处理器的硬件中实施。更普遍地，这些技术可以在硬件、处理器、软件、固件或其任何组合中实施。如果在软件中实施，则这些功能可以作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过其传送，并且由基于硬件的处理单元执行。计算机可读介质可以包括计算机可读存储介质，其对应于诸如数据存储介质的有形介质或包括支持将计算机程序从一个地方传送(例如根据通信协议)到另一地方的任何介质的通信介质。以这种方式，计算机可读介质通常可以对应于(1)非瞬态的有形计算机可读存储介质或(2)诸如信号或载波的通信介质。数据存储介质可以是可由一个或多个计算机或一个或多个处理器访问、以取回用于实施本公开中描述的技术的指令、代码和/或数据结构的任何可用介质。计算机程序产品可以包括计算机可读介质。

作为示例而非限制，这样的计算机可读存储介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其他光盘存储器、磁盘存储器或其他磁性存储设备、闪存或任何可以用于以指令或数据结构的形式存储期望的程序代码并且可由计算机访问的其他介质。而且，任何连接被适当地称为计算机可读介质，即，计算机可读传输介质。例如，如果使用同轴电缆、光纤电缆、双绞线、数字用户线(DSL)或无线技术(诸如，红外线、无线电和微波)从网站、服务器或其他远程源发送指令，则同轴电缆、光纤电缆、双绞线、DSL或无线技术(诸如，红外线、无线电和微波)都被包含在介质的定义中。然而，应当理解，计算机可读存储介质和数据存储介质不包括连接、载波、信号或其他瞬态介质，而是替代地指向非瞬态有形存储介质。如本文所使用的，磁盘和盘包括紧凑盘(CD)、激光盘、光盘、数字通用盘(DVD)、软盘和蓝光盘，其中磁盘通常以磁性方式再现数据，而盘通过激光在光学上再现数据。以上的组合也应包括在计算机可读介质的范围内。

指令可以由一个或多个处理器执行，诸如一个或多个中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)或其他等效的集成或离散逻辑电路。因此，本文所使用的术语“处理器”可以指适于实施本文所描述技术的任何前述结构或任何其他结构。此外，在一些方面，本文所描述的功能性可以提供在配置用于编码和解码的专用硬件和/或软件模块内或并入组合编解码器内。而且，这些技术可以在一个或多个电路或逻辑元件中完整实施。

本公开的技术可以在各种设备或装置中实施，包括无线手机、集成电路(IC)或IC集(例如，芯片集)。在本公开中描述了各种部件、模块或单元，以强调配置用于执行所公开技术的设备的功能方面，但不一定必须由不同硬件单元实施。相反，如上所述，各种单元可以被组合在单个硬件单元中，或者由包括如上所述的一个或多个处理器的互操作硬件单元的集合、结合适当的软件和/或固件提供。

尽管已经公开了本发明的各种示例实施例，但是对于本领域技术人员显而易见的是，可以进行各种改变和修改，其将在不脱离本发明的精神和范围的情况下实现本发明的一些优点。对于本领域技术人员显而易见的是，可以适当地替代执行相同功能的其他部件。应该指出，即使在没有明确提及的情况下，参考特定附图说明的特征也可以与其他附图的特征相结合。此外，本发明的方法可以使用适当的处理器指令，在所有软件实施方式中实现，或在利用实现相同结果的硬件逻辑和软件逻辑的组合的混合实现中实现。对本发明构思的这种修改旨在由所附权利要求涵盖。

Claims (20)

1.一种磁性角度传感器设备，包括：

围绕旋转轴线可旋转的轴；

耦合到所述轴的磁性装置，其中所述磁性装置产生包括沿所述旋转轴线装置的多个径向磁场的磁场，其中所述多个径向磁场中的每个径向磁场具有不同的磁场梯度，并且其中所述多个径向磁场包括场方向变化，使得所述多个径向磁场中的至少第一种径向磁场具有第一场方向并且所述多个径向磁场中的至少第二种径向磁场具有与所述第一场方向相反的第二场方向；

第一磁性角度传感器，在沿所述旋转轴线的第一位置处设置在所述磁场中，并且被配置为基于所述磁场的第一径向磁场生成表示第一角度的第一信号；

第二磁性角度传感器，在沿所述旋转轴线的第二位置处设置在所述磁场中，并且被配置为基于所述磁场的第二径向磁场生成表示第二角度的第二信号；以及

组合电路，被配置为基于所述第一信号和所述第二信号确定组合旋转角度。

2.根据权利要求1所述的磁性角度传感器设备，其中所述磁性装置是限定腔体的四极磁体装置，在所述腔体中产生所述磁场，并且所述第一磁性角度传感器和所述第二磁性角度传感器装置在所述腔体内。

3.根据权利要求2所述的磁性角度传感器设备，其中所述第一磁性角度传感器和所述第二磁性角度传感器装置在所述旋转轴线的延伸部上，并且在沿所述旋转轴线延伸的方向上分开一距离。

4.根据权利要求2所述的磁性角度传感器设备，其中所述第一磁性角度传感器的每个磁性传感器元件与所述旋转轴线横向间隔小于1mm，并且所述第二磁性角度传感器的每个磁性传感器元件与所述旋转轴线横向间隔小于1mm。

5.根据权利要求2所述的磁性角度传感器设备，其中所述磁性装置包括限定所述腔体的环形磁体。

6.根据权利要求5所述的磁性角度传感器设备，其中所述磁性装置包括***在所述环形磁体与所述轴之间并且耦合到所述环形磁体和所述轴的盘形磁体。

7.根据权利要求5所述的磁性角度传感器设备，其中所述磁性装置包括***在所述环形磁体与所述轴之间并且耦合到所述环形磁体和所述轴的另外的环形磁体。

8.根据权利要求2所述的磁性角度传感器设备，其中所述磁性装置包括圆柱形磁体，所述圆柱形磁体具有限定所述腔体的孔，所述孔沿所述旋转轴线从所述圆柱形磁体的第一端朝向所述圆柱形磁体的第二端部分地延伸。

9.根据权利要求1所述的磁性角度传感器设备，其中所述多个径向磁场包括具有第一磁方向的第一部分和具有与所述第一磁方向相反的第二磁方向的第二部分。

10.根据权利要求9所述的磁性角度传感器设备，其中所述第一磁性角度传感器和所述第二磁性角度传感器装置在所述多个径向磁场的所述第一部分中，并且所述第一径向磁场和所述第二径向磁场是所述第一部分的不同的场大小梯度。

11.根据权利要求9所述的磁性角度传感器设备，其中所述第一磁性角度传感器装置在所述多个径向磁场的所述第一部分中，并且所述第二磁性角度传感器装置在所述多个径向磁场的所述第二部分中，其中所述第一径向磁场和所述第二径向磁场是相等但相反的场大小梯度。

12.根据权利要求9所述的磁性角度传感器设备，其中所述第一磁性角度传感器装置在所述多个径向磁场的所述第一部分中，并且所述第二磁性角度传感器装置在所述多个径向磁场的所述第二部分中，其中所述第一径向磁场和所述第二径向磁场是不同的场大小梯度。

13.根据权利要求1所述的磁性角度传感器设备，还包括：

***在所述轴与所述磁性装置之间并且耦合到所述轴和所述磁性装置的非磁性间隔件，

其中所述磁性装置是限定腔体的环形磁体，在所述腔体中产生所述磁场，其中所述环形磁体包括耦合到所述非磁性间隔件的第一端，并且所述腔体沿所述旋转轴线从所述非磁性间隔件延伸到所述环形磁体的第二端，以及

其中所述第二磁性角度传感器与所述环形磁体的第二端在面内对齐。

14.根据权利要求13所述的磁性角度传感器设备，还包括：

引线框，所述第一磁性角度传感器和所述第二磁性角度传感器设置在所述引线框上，

其中所述第一磁性角度传感器设置在所述引线框的第一边上，并且所述第二磁性角度传感器设置在所述引线框的与所述第一边相对的第二边上。

15.根据权利要求14所述的磁性角度传感器设备，还包括：

电路基板，耦合到所述环形磁体的第二端并且封闭所述腔体，

其中所述引线框设置在所述电路基板上并且位于所述腔体内。

16.根据权利要求1所述的磁性角度传感器设备，其中：

所述第一角度是基于都施加到所述第一磁性角度传感器的所述第一径向磁场和干扰磁场的第一误差角，其中所述干扰磁场引起第一结果磁场矢量偏离第一目标磁场矢量所述第一误差角，以及

所述第二角度是基于都施加到所述第二磁性角度传感器的所述第二径向磁场和所述干扰磁场的第二误差角，其中所述干扰磁场引起第二结果磁场矢量偏离第二目标磁场矢量所述第二误差角。

17.根据权利要求16所述的磁性角度传感器设备，其中所述组合电路被配置为确定所述第一误差角和所述第二误差角，并且基于所述第一误差角和所述第二误差角确定所述组合旋转角度。

18.根据权利要求16所述的磁性角度传感器设备，其中：

所述第一磁性角度传感器生成所述第一信号，所述第一信号表示施加到所述第一磁性角度传感器的所述第一径向磁场与第一参考方向之间的第一误差角，以及

所述第二磁性角度传感器生成所述第二信号，所述第二信号表示施加到所述第二磁性角度传感器的所述第二径向磁场与第二参考方向之间的第二误差角。

19.一种用于确定轴的组合旋转角度的方法，其中所述轴被布置为围绕旋转轴线旋转，并且耦合到所述轴的磁性装置产生包括沿所述旋转轴线装置的多个径向磁场的磁场，其中所述多个径向磁场中的每个径向磁场具有不同的磁场梯度，并且其中所述多个径向磁场包括场方向变化，使得所述多个径向磁场中的至少第一种径向磁场具有第一场方向并且所述多个径向磁场中的至少第二种径向磁场具有与所述第一场方向相反的第二场方向，所述方法包括：

由在沿所述旋转轴线的第一位置处设置在所述磁场中的第一磁性角度传感器基于所述磁场的第一径向磁场生成表示第一角度的第一信号；

由在沿所述旋转轴线的第二位置处设置在所述磁场中的第二磁性角度传感器基于所述磁场的第二径向磁场生成表示第二角度的第二信号；以及

基于所述第一信号和所述第二信号确定组合旋转角度。

20.根据权利要求19所述的方法，其中：

所述第一角度是基于都施加到所述第一磁性角度传感器的所述第一径向磁场和干扰磁场的第一误差角，其中所述干扰磁场引起第一结果磁场矢量偏离第一目标磁场矢量所述第一误差角，

所述第二角度是基于都施加到所述第二磁性角度传感器的所述第二径向磁场和干扰磁场的第二误差角，其中所述干扰磁场引起第二结果磁场矢量偏离第二目标磁场矢量所述第二误差角，以及

所述组合旋转角度是基于所述第一误差角和所述第二误差角而确定的。

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