CN112601936B - 带有金属-铁氧体互补耦合器的轴端感应式角位置传感器 - Google Patents

Abstract

根据本公开的一个实施例，提供了一种感应式传感器组件。所述感应式传感器组件包括传感器组件和轴。所述传感器组件包括发射器线圈和两部分式接收器线圈。所述轴包括第一端。所述第一端包括第一平坦表面和第二平坦表面。所述第二平坦表面从第一平坦表面延伸。从所述第一平坦表面和第二平坦表面形成对象。当所述对象围绕轴心线移动时，所述第一平坦表面和第二平坦表面改变发射器线圈和两部分式接收器线圈之间的电感耦合。

Description

带有金属-铁氧体互补耦合器的轴端感应式角位置传感器

交叉引用

本实用新型专利申请要求于2018年8月24日提交的美国临时专利申请序列号62/722,404的优先权，其全部内容整体并入此文。

技术领域

本申请大体上涉及感应式角位置传感器，并且更具体地涉及轴端耦合器元件。

背景技术

已知在汽车应用中提供印刷在印刷电路板(“PCB”)上的感应式角位置传感器。感应式位置传感器包括由交流电源供电的发射线圈，以产生电磁载波通量。接收器线圈接收载波通量，并生成接收器信号。接收器信号随耦合器元件(例如转子)的位置而变化，耦合器元件(例如转子)被支撑成平行于发射器线圈和接收器线圈并与发射器线圈和接收器线圈紧密相邻。

耦合器元件与要测量其位置的零件一起移动。因此，单极感应式传感器最多可测量360度角，而多极感应式传感器只能测量360/n度，其中n等于极的数量。但是，单极感应式传感器没有像多极传感器那样的补偿机制。这样，单极传感器容易受到同心度误差或由于耦合器轴未对准而引起的误差的影响，这会引入明显的传感器输出误差。因此，在单极角传感器应用中，耦合器具有严格的同心度公差。

因此，在单极角传感器应用中，需要放松松弛的耦合器同心度公差。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种感应式传感器组件。该感应式传感器组件包括传感器组件和轴。该传感器组件包括发射器线圈和两部分式接收器线圈。该轴包括第一端。该第一端包括第一平坦表面和第二平坦表面。该第二平坦表面从第一平坦表面延伸。从该第一平坦表面和第二平坦表面形成的对象。当该对象围绕轴心线移动时，该第一平坦表面和第二平坦表面改变该发射器线圈和两部分式接收器线圈之间的电感耦合。

在另一个实施例中，提供了一种单极感应式传感器组件。该单极感应式传感器组件包括传感器组件和轴。该传感器组件包括发射器线圈和两部分式接收器线圈。该轴包括第一端。该第一端包括对象。该对象包括由金属材料形成的第一平坦表面以及由磁性材料层形成的第二平坦表面。该第二平坦表面从第一平坦表面延伸。当该对象围绕轴心线移动时，该第一平坦表面和第二平坦表面改变该发射器线圈和两部分式接收器线圈之间的电感耦合，从而具有多极感应式传感器组件的对称性。

根据下面的详细描述，结合附图，将更充分地理解本文所描述的实施例所提供的这些和附加特征。

附图简要说明

当结合以下详细描述阅读时，将参考附图，其中贯穿若干视图相同的附图标记指代相同的部分，其中：

图1A示意性地描绘了根据本文中示出和描述的一个或多个实施例的单极传感器组件的透视图；

图1B示意性地描绘了根据本文中示出和描述的一个或多个实施例的环境中图1A的传感器组件的分解图；

图1C示意性地描绘了根据本文中示出和描述的一个或多个实施例的图1A的传感器组件的传感器的单独仰视图；

图1D示意性地描绘了根据本文中示出和描述的一个或多个实施例的图1C的传感器的第一接收器线圈的单独俯视图；

图1E示意性地描绘了根据本文中示出和描述的一个或多个实施例的图1C的传感器的第二接收器线圈的单独俯视图；

图1F示意性地描绘了根据本文中示出和描述的一个或多个实施例的从线1F-1F截取的图1AC的传感器的截面图；

图2A示意性地描绘了XY偏移量的单极平均线性偏差图；以及

图2B示意性地描绘了XY偏移量的单极平均线性百分比图。

具体描述

在此描述的实施例针对一种单极感应式位置传感器组件。该组件包括发射器线圈、两部分式接收器线圈以及轴端。发射器线圈是具有外径的圆形。两部分式接收器线圈位于印刷电路板的至少两层之间，并从中心轴径向延伸至发射器线圈的外径内。轴端是被配置为绕两部分式接收器线圈的中心轴移动的对象。该对象包括第一平坦表面和从第一平坦表面延伸的第二平坦表面。该第一平坦表面是被配置为形成涡流板的金属材料。该第二平坦表面为磁性材料层。在一些实施例中，磁性材料层是软磁性材料，例如铁氧体。当该对象绕中心轴移动时，第一平坦表面和第二平坦表面会改变发射器线圈和两部分式接收器线圈之间的电感耦合，从而使单极传感器结构中具有多极感应式传感器组件的对称性。

现在参考图1A-1F，示意性地示出了传感器组件10。该传感器组件10是单极的，并且包括传感器12和轴16的第一端14。应当理解，仅示出了轴16的一部分，并且轴可以是任何宽度、直径、半径和/或类似的。该传感器12包括发射器线圈18、两部分式接收器线圈20，并且在一些实施例中包括印刷电路板(PCB)35。该发射器线圈18可以是常规圆形线圈设计中的一个或多个回路，或者可以使用其他配置。该发射器线圈18具有预定的内径22和预定的外径24。该发射器线圈18(其也可以称为激励器线圈)可以由交流电源供电。当被电能激励时，该发射器线圈18辐射电磁辐射。在该发射器线圈18与任何其他邻近的线圈之间存在电感耦合，这在该线圈中感应出信号。该发射器线圈18和两部分式接收器线圈20之间的电感耦合在接收器线圈中产生接收器信号。

该两部分式接收器线圈20包括第一接收器线圈26、第二接收器线圈28和中心区域30。该中心区域30还包括中心轴线32。该第一接收器线圈26可以包括多个c形线圈或月牙形线圈26a，并且该第二接收器线圈28可以包括多个c形线圈或月牙形线圈28a。在一些实施例中，该多个月牙形线圈26a中的每个和该多个月牙形线圈28a中的每个是一对线圈、迹线等。在其他实施例中，该多个月牙形线圈26a中的每个和该多个月牙形线圈28a中的每个是单个的或具有两个以上的线圈、迹线等。正如本文中进一步详细描述的，该第一接收器线圈26的多个月牙形线圈26a可以在轴向方向或垂直方向上(即，在正/负Z方向上)与第二接收器线圈28的多个月牙形线圈28a在PCB 35的不同层上。在一些实施例中，该月牙形线圈26a和月牙形线圈28a为恒定半径。在其他实施例中，该月牙形线圈26a和月牙形线圈28a主要是恒定半径。在其他实施例中，该月牙形线圈26a和月牙形线圈28a具有恒定的半径部分。

该第一接收器线圈26的多个月牙形线圈26a从中心区域30至少部分地径向向外延伸，并且在实施例中，绕中心轴线32延伸。连接接头34a可以设置在第一接收器线圈26的多个月牙形线圈26a的每个第一端36处和/或第二端38处。在一些实施例中，该第一端36的每个连接接头34a可以是L形的，使得该连接接头限定中心区域的圆周。应当理解，连接接头34a的数量可以取决于线圈的数量，因此，本文所述的实施例是其非限制性示例。

在一些实施例中，该第二端38的每个连接接头34a可以是L形的，使得连接接头限定了外部区域。该外部区域的圆周可以与发射器线圈18的外径24相邻。在实施例中，该第一端36的每个连接接头34a可以布置成使得连接接头34a可以朝向中心区域30定位而第二端38的连接接头34a可以沿远离中心区域30的方向定位。在一些实施例中，该第一接收器线圈26的多个月牙形线圈26a还包括在第一端36和第二端38之间的附加或补充的连接接头34b。在一些实施例中，该附加或补充的连接接头34b可以沿着多个月牙形线圈26a中的至少一个的半径。连接接头34b可以设置在弯曲部分40的一点处。该弯曲部分40可以朝向和/或远离中心区域30钩住或弯曲。在实施例中，该第一接收器线圈26的多个月牙形线圈26a在形状上是对称的。在其他实施例中，该第一接收器线圈26的多个月牙形线圈26a是不对称的。

该第二接收器线圈28的多个月牙形线圈28a从中心区域30至少部分地径向向外延伸，并且在一些实施例中绕着中心轴线32延伸。连接接头40a可以设置在每个第一端44处，并且连接接头42a可以设置在第二接收器线圈28的多个月牙形线圈28b的第二端46处。在一些实施例中，该第一端44的每个连接接头40a可以是L形的。应当理解，连接接头40a的数量可以取决于线圈的数量，因此，本文所述的实施例是其非限制性示例。

应当理解的是，布置在第一接收器线圈26的多个月牙形线圈26a的每个第一端36处的连接接头34a和布置在第二接收器线圈28的多个月牙形线圈28a的每个第一端44处的连接接头40a在轴向方向或在垂直方向(即，在正/负Z方向上)对准，从而彼此通信地耦合。在实施例中，连接接头34a和连接接头40a的联接限定了中心区域30的圆周。

在一些实施例中，该第二端部46的每个连接接头42a可以是L形的，以使连接接头定义外部区域。该外部区域的圆周可以与发射器线圈18的外径24相邻。在实施例中，该第一端44的每个连接接头40a和第二端46的每个连接接头42s可以布置成使得连接接头40a朝向中心区域30定位。在一些实施例中，该第二接收器线圈28的多个月牙形线圈28b还包括在第一端44和第二端46之间的附加或补充的连接接头42b。在一些实施例中，该附加或补充的连接接头42b可以沿着多个月牙形线圈28a中的至少一个的半径。该连接接头42b可以设置在弯曲部分48的一点处。该弯曲部分48可以朝向和/或远离中心区域30弯曲。在实施例中，该第二接收器线圈28的多个月牙形线圈28a在形状上是对称的。在其他实施例中，该第二接收器线圈28的多个月牙形线圈28a是不对称的。

该第一接收器线圈26的多个月牙形线圈26a和第二接收器线圈28的多个月牙形线圈28a在相反的方向上相对地缠绕和/或偏置，使得这些线圈相对地面向中心区域30周围，这最能在图1D-1E中示出。应当理解，该第一接收器线圈26和第二接收器线圈28可以使用等式

度被相同地偏置，其中N等于极的数量。在该示例中，并且不作为限制，存在一个极，因此该第一接收器线圈26和第二接收器线圈28偏置90度。这样，该第一接收器线圈26的多个月牙形线圈26a和第二接收器线圈28的多个月牙形线圈28a彼此偏置，使得第一接收器线圈26的连接接头34a、34b与第二接收器线圈28的连接接头42a、42b对准。在一些实施例中，第一接收器线圈26的连接接头34a、34b与第二接收器线圈28的连接接头42a、42b的对应关系允许与传感器12进行通信。

例如，术语“接收器信号”通常可以用于指代在接收器线圈中感应的信号，并且还指代基于在两部分式接收器线圈20中感应的信号的任何条件信号。在以下讨论的示例中，由两部分式接收器线圈20提供单个接收器信号，该单个接收器信号包括来自形成在第一接收器线圈26和第二接收器线圈28回路结构中的第一信号和第二信号的贡献。即，该第一接收器线圈26和第二接收器线圈28分别提供第一信号和第二信号。该接收器信号则是第一信号和第二信号的某种组合。

例如，该第一接收器线圈26和第二接收器线圈28结构可以被配置为生成反相的信号，接收器信号是第一信号和第二信号的组合，并且因此当第一信号和第二信号具有相似的大小时接收器信号具有最小值。该接收器信号也可以称为差分信号，因为接收器信号的大小是在第一接收器线圈26中感应的第一信号大小与在第二接收器线圈28中感应的第二信号大小之差。

在本发明的其他示例中，该接收器线圈可以将来自分离的回路结构的分离的第一信号和第二信号提供给电子电路以进行处理。

该两部分式接收器线圈20的第一接收器线圈26和第二接收器线圈28结构可以被配置为针对通过该两部分式接收器线圈20为给定的磁通量变化提供相反极性的第一电压和第二电压。该两部分式接收器线圈20可以被配置成使得在没有耦合器元件的情况下第一信号和第二信号趋于彼此抵消。耦合器元件还可以具有零位置，在该位置中耦合器元件均等地阻止向第一接收器线圈26和第二接收器线圈28的磁通传输，从而第一信号和第二信号有效地相互抵消。当耦合器元件相对于初始位置在第一方向上移动时，其阻挡感应第二信号的更多磁通量，而同时阻挡感应第一信号的更少磁通量。因此，第一信号的大小增加，则第二信号的大小减少，并且接收器信号的大小增加。耦合器元件还可以沿第二方向移动，其中第二信号的大小增大，而第一信号的大小减小。

该第一接收器线圈26和第二接收器线圈28可以沿轴向方向或垂直方向(即，沿正/负Z方向)定位在PCB 35的不同层中，使得从轴16的第一端14产生距离或气隙上的差异。应当理解，该第一接收器线圈26的多个月牙形线圈26a和第二接收器线圈28的多个月牙形线圈28a的深度是基于气隙或距离所需的信号强度使用轴16的第一端14的关系来选择。也就是说，该第一接收器线圈26的多个月牙形线圈26a中的每一个都在PCB 35的一层中，并且第二接收器线圈28的多个月牙形线圈28a的每一个都在PCB 35的另一层中或者与第一接收器线圈26的多个月牙形线圈26a不同的PCB 35的层中。在一些实施例中，该第一接收器线圈26和第二接收器线圈28可以位于相邻的位置，或邻接的层。在其他实施例中，该第一接收器线圈26和第二接收器线圈28可以位于被另一层隔开或分离的层中，该另一层可能未被占用或可能包含其他线圈(即，发射器线圈等的一部分)。

如此，该第一接收器线圈26的部分在第一接收器线圈26的搭接部分下方与第二接收器线圈28的部分和第二接收器线圈28的部分重叠，这最能在本实施例的图1A-1B中示出且最能在图1F的横截面视图中示出。这样，应当理解的是，重叠部分不与线圈的上方和/或下方的路径连接，并且该线圈结构允许从不同的距离或气隙感测轴16的第一端14，并允许第一接收器线圈26和第二接收器线圈28用作独立线圈。在其他实施例中，该第一接收器线圈26和第二接收器线圈28的部分设置在PCB 35的同一层内，从而在竖直方向(即，在正/负Z方向)上具有相同的深度或具有在轴16的第一端14处的气隙。

还应当理解，该第一接收器线圈26的多个月牙形线圈26a和第二接收器线圈28的多个月牙形线圈28s被描绘为每个具有四个线圈，但这是非限制性的示例，并且两部分式的接收线圈20可以具有更多或更少。另外，应当理解，第一接收器线圈26中可以有比第二接收器线圈28中更多的月牙形线圈26a，反之亦然。此外，应当理解，该第一接收器线圈26的多个月牙形线圈26a和第二接收器线圈28的多个月牙形线圈28a可以与发送器线圈18共面或者可以在与彼此和/或发射线圈18平行的平面中。

仍参考图1A-1F，正如本文中更详细讨论的，该发射器线圈18、第一接收器线圈26和第二接收器线圈28可以印刷在PCB 35、电路板等的不同层上和/或之内。该PCB 35可以是圆形的以匹配轴16的第一端14，或者可以是任何形状，例如适合包装约束的形状和/或类似形状(即正方形、矩形，椭圆形等)。此外，该发射器线圈18、第一接收器线圈26和第二接收器线圈28可以分层在PCB 35的不同层内，可以具有连接线圈的迹线，该线圈可以包括迹线等等。

参照图1F，将描述从线1F-1F截取的图1C的传感器组件10的横截面视图。如上所述，该第一接收器线圈26可以设置在PCB 35的特定层或一组层内，而第二接收器线圈28可以设置在PCB 35的另一特定层或一组层内。另外，该发射器线圈18可以设置在PCB 35的特定层或一组层内。例如但不限于，如上所述，第一接收器线圈26位于第一层35a中，且第二接收器线圈28位于第二层35b中，使得每一个都占据PCB 35的单独的层。此外，发射器线圈18被示出为位于第三层35c和第四层35d中，使得每个都占据PCB 35的单独的层。应当理解，这仅仅是示例而不是限制如本文所讨论和描述的发射器线圈18或两部分式接收器线圈20。因此，还应当理解，PCB 35的每一层可以具有不同的线圈。此外，应当理解，该两部分式接收器线圈20相对于轴16在轴向或垂直方向(即，在正/负Z方向上)上在发送器线圈18上方。应当理解，PCB 35可以具有四层以上，并且某些层可以不被线圈等占用。

回到图1A-1C，将描述轴16的第一端14。该轴16可以是具有第一端14和相对的第二端(未示出)的细长构件。应当理解，该第二端可以附接到设备(未示出)，使得第二端相对于传感器组件10围绕轴心线50(即，线性地、曲线形地、椭圆形地等)旋转或移动。

该第一端14从轴16一体地形成。也就是说，第一端14是轴16，但是结合了几何差异，如本文中更详细地讨论的那样，以在底表面54中形成对象15，该对象15包括第一平坦表面部分56和第二平坦表面部分58。也就是说，轴16的第一端14是对象15或者是耦合器元件，其被配置为改变发射器线圈18和两部分式接收器线圈20之间的电感耦合。这样，第一端14包括圆柱形外表面52和底表面54。在实施例中，该底表面54包括第一平坦表面部分56和第二平坦表面部分58。该第一平坦表面部分56为金属材料。在一些实施例中，金属材料是与轴16相同的材料。在其他实施例中，使用本领域技术人员所理解的适当或常规方法，例如焊缝、焊接、士兵、熔化极氩弧焊、钨极氩弧焊等将金属材料添加到第一端14。应当理解，在任一实施例中，该第一平坦表面部分56是涡流板。

该第二平坦表面部分58可以由磁性材料层制成或制成。在这些实施例中，该磁性材料层可以是软磁性材料，例如铁氧体。在其他实施例中，适于具有感应涡流的磁特性的材料可以是除铁氧体之外的其他材料，例如稀土磁性材料、铝、铁、钴、镍和/或类似物。应当理解，如本领域技术人员所理解的，磁性材料层是使用常规技术添加的。这样，该磁性层沿着底表面54形成片。此外，应当理解，该磁性材料层的厚度可以基于磁性材料的类型、在轴16的第一端14和传感器12之间的气帽等而改变。

这样，因为轴16的第一端14的底表面54具有紧邻发射线圈18和两部分式的接收线圈20的金属表面，所以传感器组件10可以是紧凑的。此外，由于这种结构，由于法拉第定律会产生涡流。这些涡流在与源场相反的方向上产生磁场，从而导致整个场衰减。因此，减小了耦合因数或从发射器线圈18产生的穿过两部分式接收器线圈20的通量。此外，沿与源场相反的方向的磁场会产生同心度误差，这反过来会在传感器组件输出曲线中产生偏差或线性误差。

应当理解，该第二平坦表面部分58从第一平坦表面部分56延伸以形成对象15。在一些实施例中，该第二平坦表面部分58邻接第一平坦表面部分56。在一些实施例中，该第二平坦表面部分58从底表面54以与第一平坦表面部分56不同的垂直深度(即，在正/负Z方向上)延伸。也就是说，在一些实施例中，该第一平坦表面部分56与轴的第一端14一体形成并且该第二平坦表面部分58作为薄层添加到底表面54，从而在该第一平坦表面部分56和该第二平坦表面部分58之间在竖直方向(即，相对于传感器12在正/负Z方向上)上具有高度或深度差。

在一些实施例中，该第一平坦表面部分56和第二平坦表面部分58均是半月形或半圆形，其半径部分由圆柱形外表面52的曲率形成，并且线性部分沿轴16的中点和沿底表面54彼此邻接形成直边缘60。该直边缘60是材料从金属材料变为磁性材料层的地方，反之亦然。该直边缘60在圆柱形外表面52之间延伸，这形成了直边缘60的一对边缘66a、66b。该直边缘60和底表面54可以是耦合器对象的一部分。应当理解，在一些实施例中，该圆柱形外表面52可以被铣削、加工和/或类似处理，使得对象耦合器的尺寸减小，从而该直边缘60的一对边缘66a、66b在本实施例中将更在内侧。这最能在图1B中示出，在单极传感器结构中，边缘66a、66b和圆柱形外表面52可位于发射器线圈18上方，而该直边缘60横穿两部分式接收器线圈20并在发射器线圈18的至少一部分上延伸。

在其他实施例中，可以对圆柱形外表面52进行铣削、机械加工等以结合几何差异，例如在圆柱形外表面中形成平坦部分，这形成下凹部分。即，可以通过从轴心线50沿径向去除圆柱形外表面来形成平坦部分。该下凹部分具有空洞或缺少轴材料。即，从轴心线50沿径向在圆柱形外表面中形成平坦部分刮除了或去除了圆柱形外表面的一部分和底表面54的一部分，使得第一端14的圆柱形外表面52和底表面54的部分被去除，从而在竖直方向上(即，在正/负Z方向上)在两个不同的高度处形成两个不同的平坦部分，同时与轴心线50同轴延伸的壁朝向第二端(未示出)并终止于下凹表面的上端。也就是说，该下凹表面是与底表面54间隔开的第二平坦表面。该下凹部分可以使用本领域技术人员所熟知的常规技术用磁性材料层填充。此外，应当理解，该磁性材料层的厚度可以基于磁性材料的类型、轴16的第一端14与传感器12之间的气帽等而改变。

该平坦部分(即，一个具有金属材料而另一个具有磁性材料层)形成笔直边缘60，如上所述，在该笔直边缘60中材料以精确的方式从金属材料变为磁性材料层，反之亦然。

如上所述，对象15改变了发射器线圈18与两部分式接收器线圈20之间的电感耦合。应当理解，对象15不必位于发射器线圈18与两部分式接收器线圈20之间，尽管这可能是一种方便的配置。此外，对象15不需要修改发射器线圈18和两部分式接收器线圈之间的总磁通量耦合，而可以仅修改通量耦合的空间分布。

如上所述，对象是由轴16的第一端14形成的，并且轴16的第二端可以被附接到可移动物体或以其他方式机械地耦接到可移动物体，从而其旋转位置是该可移动物体的位置的函数。例如，轴16的第一端14绕轴心线50旋转或移动。在一些实施例中，轴心线50与中心轴线32同轴地对准。笔直边缘60在离发射线圈18和两部分式接收线圈20一定距离处旋转或移动。第一端14的圆柱形外表面52的笔直边缘60和底表面54的旋转或运动由传感器12检测。

如上所述，该两部分式接收器线圈20的结构可以使得在两部分式接收器线圈20的输出端产生电压，该电压取决于对象的位置。对象15可以具有相对于两部分式接收器线圈20的初始位置，在该位置上接收器信号是最小的。当对象从初始位置移动时，其改变了发射器线圈18与第一接收器线圈26和第二接收器线圈28结构之间的电感耦合。在一些实施例中，对象的初始配置，第一信号和第二信号具有相似的幅度并且具有相反的相位，因此它们趋于彼此抵消。随着对象的移动，发射器线圈18与第一接收器线圈26之间的电感耦合增加，同时发射器线圈18与第二接收器线圈28之间的电感耦合减小，而通常在单极感应式传感器中发现的同心度误差是松弛的。随着第一信号和第二信号之间的幅度差增大，接收器信号增大。这样，传感器12的结构以及沿着第一端的底表面54排列的第一平坦表面部分56和第二平坦表面部分58，实现了多极感应式传感器组件的对称性。

还应当理解，形成在轴16的第一端14中的对象15的几何结构和传感器组件10的结构校正了到信号处理器70的非正弦输入信号。即，传感器组件10当检测到形成在轴16的第一端14中的对象时在极坐标系中以以下参数方程式的形式产生正弦曲线：

其中a为转子的平均半径；b为a与转子最大半径之差；且t为从0到360度变化的参数化参数。

此外，应当理解，该传感器结构允许在线圈形状中包括高阶几何谐波，以进一步改善传感器线性误差。这样，线圈正弦曲线将变为以下参数化方程式：

其中a为转子的平均半径；b为a与转子的最大半径之差；b3为线圈形状；且t为从0到360度变化的参数化参数。

应当理解的是，具有金属部分和磁性部分的底表面54与由轴16的第一端14形成的对象15的组合在整个场中具有对称性，该对称性以前仅在多极耦合器中实现。即，第二平坦表面部分58使在发射器线圈18与两部分式接收器线圈20之间的电感耦合中产生的磁通量偏转，使得第二平坦表面部分58的磁性材料引起几何对称，从而减小和/或消除与X和Y偏移量有关的误差，这将在下面更详细地描述。

现参考图2A，示出了具有XY偏移量比较的单极线性度偏差。纵坐标71表示单极线性度偏差，横坐标72表示度数。如图2A所示，XY偏移比较包括8个曲线，x＝-1mm、具有铁氧体的曲线74表示当轴沿负X方向偏移1mm时的线性度，x＝1mm、具有铁氧体的曲线76表示当轴沿正X方向偏移1mm时的线性度，y＝-1mm、具有铁氧体的曲线78表示当轴沿负Y方向偏移1mm时的线性度，y＝1mm、具有铁氧体的曲线80表示当轴沿正Y方向偏移1mm时的线性度，x＝-1mm、无铁氧体的曲线82表示当轴沿负X方向偏移1mm时的线性度，x＝1mm、无铁氧体的曲线84表示当轴沿正X方向偏移1mm时的线性度，y＝-1mm、无铁氧体的曲线86表示当轴沿负Y方向偏移1mm时的线性度，y＝1mm、无铁氧体的曲线88表示当轴沿正Y方向偏移1mm时的线性度。

图2A示出了铁氧体材料66通过引入几何对称性而显著降低了平均线性度误差，这与无铁氧体曲线相反，在无铁氧体曲线中由于轴的偏移仍然存在几何不对称性。这样，该单极传感器组件改善了机械顺应性并且可以忍受机械同心度误差。

现参考图2B，示出了具有XY偏移量比较的单极线性度误差。纵坐标90表示单极线性度误差，横坐标92表示度数。如图2B中所示，XY偏移比较包括8个曲线，x＝-1mm、具有铁氧体的曲线94表示当轴沿负X方向偏移1mm时的线性度，x＝1mm、具有铁氧体的曲线96表示当轴沿正X方向偏移1mm时的线性度，y＝-1mm、具有铁氧体的曲线98表示当轴沿负Y方向偏移1mm时的线性度，y＝1mm、具有铁氧体的曲线100表示当轴沿正Y方向偏移1mm时的线性度，x＝-1mm、无铁氧体的曲线102表示当轴沿负X方向偏移1mm时的线性度，x＝1mm、无铁氧体的曲线104表示当轴沿正X方向偏移1mm时的线性度，y＝-1mm、无铁氧体的曲线106表示当轴沿负Y方向偏移1mm时的线性度，并且y＝1mm、无铁氧体的曲线108表示当轴沿正Y方向偏移1mm时的线性度。

图2B示出了铁氧体材料66通过引入几何对称性而显著降低了线性度误差百分比，这与无铁氧体材料曲线相反，在无铁氧体材料曲线中由于轴的偏移仍然存在几何不对称性。

应当理解，上述实施例将对象结合为具有金属部分和磁性部分的耦合器元件，使得单极传感器结构具有多极感应式传感器组件的对称性。也就是说，由于与单极感应式位置传感器相关的线性度和同心度误差，本文所述的对象加强了施加的场，使得金属部分和磁性部分共同在仅在多极耦合器中可见的场中形成了对称性，并且共同改善了线性度和同心度误差。

所要求的为。

Claims (14)

1.一种感应式传感器组件，包括：

具有发射器线圈和接收器线圈的传感器组件；

轴，其包括：

具有第一平坦表面和第二平坦表面的第一端，所述第二平坦表面从第一平坦表面延伸，所述第一平坦表面为金属材料且所述第二平坦表面为磁性材料层，以及

由所述第一平坦表面和所述第二平坦表面形成的对象，

其中当所述对象围绕轴心线移动时，所述第一平坦表面和所述第二平坦表面改变所述发射器线圈和所述接收器线圈之间的电感耦合。

2.根据权利要求1所述的感应式传感器组件，其中所述感应式传感器组件为单极传感器组件。

3.根据权利要求1所述的感应式传感器组件，其中所述第一平坦表面的金属材料被配置为形成涡流板，所述涡流板被配置为阻挡所述发射器线圈和所述接收器线圈之间的磁通量。

4.根据权利要求1所述的感应式传感器组件，其中所述磁性材料层为软磁性材料。

5.根据权利要求4所述的感应式传感器组件，其中所述软磁性材料层为铁氧体。

6.根据权利要求1所述的感应式传感器组件，其中所述第一平坦表面为半月形，并且所述第二平坦表面为半月形。

7.根据权利要求1所述的感应式传感器组件，其中所述接收器线圈为两部分式接收器线圈。

8.根据权利要求1所述的感应式传感器组件，其中所述对象具有笔直边缘。

9.一种单极感应式传感器组件，包括：

具有发射器线圈和两部分式接收器线圈的传感器组件；

轴，其包括：

第一端，

布置在所述第一端内的对象，所述对象包括：

由金属材料形成的第一平坦表面，以及

从所述第一平坦表面延伸的第二平坦表面，所述第二平坦表面由磁性材料层形成，

其中当所述对象围绕轴心线移动时，所述第一平坦表面和所述第二平坦表面改变所述发射器线圈和所述两部分式接收器线圈之间的电感耦合，从而具有多极感应式传感器组件的对称性。

10.根据权利要求9所述的单极感应式传感器组件，其中所述第一平坦表面的金属材料被配置为形成涡流板，所述涡流板被配置为阻挡所述发射器线圈与所述两部分式接收器线圈之间的磁通量。

11.根据权利要求9所述的单极感应式传感器组件，其中所述磁性材料层为软磁性材料。

12.根据权利要求11所述的单极感应式传感器组件，其中所述软磁性材料层为铁氧体。

13.根据权利要求11所述的单极感应式传感器组件，其中所述第一平坦表面为半月形，并且所述第二平坦表面为半月形。

14.根据权利要求9所述的单极感应式传感器组件，其中所述对象具有笔直边缘。

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