确定两个部件之间的相对角位置的方法和传感器系统及制造磁性元件的方法与流程
本发明涉及一种用于确定第一部件相对于第二部件围绕旋转轴线的相对角位置的方法，所述方法将有利地使用磁性位置传感器来实施。本发明还涉及一种用于前述方法以及用于前述传感器系统的磁性本体(magneticbody)的制造方法。
磁性传感器系统的技术优势是众所周知的。它们可以以相对低的成本生产，它们不经历明显的机械磨损，并且它们对水分和非磁性污垢(灰尘、油等)几乎不敏感。得益于这些优点，磁性传感器系统通常用于汽车应用中。
磁性角位置传感器系统包括：至少一个具有永久磁化的磁化本体；以及至少一个磁场测量单元(measurementcell)，传感器系统被设置为测量该测量单元相对于磁化本体围绕旋转轴线的相对位置。
在实际应用中，待被监控的机构包括可相对于彼此旋转移动的第一部件和第二部件。磁化本体被制成为紧固到第一部件，或集成在第一部件中，而一个或多个测量单元被制成为紧固到机构的第二部件，并且传感器系统允许确定所述机构的两个部件的相对位置。
在一些情况下，期望能够在角行程上测量相对位置。
通常，在汽车领域的应用中，所述传感器系统用于确定自动变速箱的控制杆的角位置。根据另一应用，所述传感器系统可以用于确定致动器(例如用于驻车制动致动器)的输出构件的角位置。本发明旨在解决与传感器系统的实际实施相关的问题，所述传感器系统通常旨在集成在具有有限可用体积的受限空间中，并且在传感器系统附近通常存在铁磁部件，这可能会降低确定角位置的准确性。
文献ep-2.212.652公开了一种方法，其中通过使用由磁化本体产生的磁场的径向分量与切向分量的组合来实施传感器系统。在该方法中，第一部件配备有磁化本体，该磁化本体呈围绕旋转轴线的圆柱形回转环的形状，并且在磁化本体的任何点处都具有这样的磁化强度，该磁化强度的磁化矢量：
-平行于磁化本体的固定磁化平面，并且
-在磁化平面中具有随磁化本体的点在磁化平面中沿着垂直于旋转轴线的方向的位置而变化的连续可变方向。
第二部件配备有：
-第一测量点处的第一测量单元，传送两个电信号，所述两个电信号分别代表磁场的主要分量(primarycomponent)和次要分量(secondarycomponent)，所述磁场由磁化本体在测量平面中在所考虑的单元的测量点处产生，
-第二测量点处的第二测量单元，传送两个电信号，所述两个电信号分别代表磁场的主要分量和次要分量，所述磁场由磁化本体在测量平面中在所考虑的单元的测量点处产生。
所述方法通过确定这样一角度来确定代表两个部件之间的相对角位置的值，所述角度的正切是由两个单元针对给定的相对角位置测量的所述分量的差分组成(differentialcomposition)的函数。
然而，在关于主轴线弯曲的磁体上实现用于该方法的操作所必需的磁化强度在工业环境中实施起来很复杂。
文献wo2007099238描述了一种使用沿着行程具有变化的磁化强度的传感器。然而，在具有刚性永磁体的旋转传感器的情况下，这种磁化强度需要具有复杂且通常难以实现的几何形状的磁化头。
在文献de102012111653、us6545463、ep0997706中提出了具有变化的磁化方向的其他解决方案，用于生产线性传感器。这些文献的教导不能直接转用到角位置传感器，因为难以实现建议的磁化强度并且传感器中的磁场可能太弱，尤其是对于廉价的永磁体(诸如铁氧体)而言。
us8022694提出了一种磁化强度和用于产生该磁化强度的磁化头。然而，该解决方案不允许优化在磁体的体积中获得的磁化角，另外，在该应用所需的厚度内，足够强大的磁体的磁化强度将需要非常大的电流以及因此甚至无法制造的昂贵电子装置。
申请人的文献ep2488830提出了一种用于角位置传感器的磁化本体，所述磁化本体的磁化角根据旋转位置而变化，但是磁化平面垂直于旋转轴线。
本发明旨在定义一种用于确定两个部件之间的相对角位置的方法，所述方法允许使用在工业规模上更易于制造的传感器系统。
为此目的，本发明提出了一种用于确定第一部件相对于第二部件在围绕旋转轴线的角行程上的相对角位置的方法，其中：
-所述第一部件配备有磁化本体，所述磁化本体呈围绕旋转轴线的弯曲角扇区(angularcurvedsector)的形状，所述角扇区(angularsector)包括围绕旋转轴线的若干个连续的角部分或单个角部分，磁化本体在所述磁化本体的至少一个角部分的任何点处都具有这样的磁化强度，所述磁化强度的磁化矢量：
■平行于磁化本体的所述角部分的固定磁化平面，并且
■在磁化平面中具有随磁化本体的点在磁化平面中沿着垂直于旋转轴线的方向的位置而变化的连续可变方向；
-所述第二部件在第一测量点处配备有至少第一测量单元，传送两个电信号，所述两个电信号分别代表磁场的主要分量和次要分量，所述磁场由磁化本体在测量平面中在所考虑的单元的测量点处产生，
-对于给定的相对角位置，所述方法确定随由测量单元测量的所述分量而变化的代表两个部件之间的相对角位置的值。
所述方法的特征为，磁化本体的磁化平面平行于旋转轴线。
基于根据本发明的方法的其他特征，单独地或组合地采取：
-磁化本体可以包括单个角部分，磁化本体则在磁化本体的任何点处都具有这样的磁化强度，所述磁化强度的磁化矢量：
■平行于磁化本体的单个固定磁化平面，并且
■在磁化平面中具有随磁化本体的点在磁化平面中沿着垂直于旋转轴线(a)的方向的位置而变化的连续可变方向。
-磁化平面可以垂直于源自旋转轴线的半径。所述磁化平面可以特别地垂直于源自旋转轴线且被包括在磁化本体围绕旋转轴线的角范围(angularextent)中的半径。所述磁化平面可以更特别地垂直于源自旋转轴线且沿着角行程或磁化本体的范围的二等分线定向的半径。
-磁化本体可以包括围绕旋转轴线彼此不同的至少第一角部分和至少第二角部分，则磁化本体具有磁化强度，所述磁化强度的磁化矢量：
■在磁化本体的第一角部分的任何点处，平行于第一固定磁化平面，
■在磁化本体的第二角部分的任何点处，平行于第二固定磁化平面，并且
■在所考虑的磁化平面中具有随磁化本体的所考虑的角部分的点在所考虑的磁化平面中沿着垂直于旋转轴线的方向的位置而变化的连续可变方向。
-对于每个角部分，磁化平面可以垂直于源自旋转轴线且被包括在所考虑的角部分的角范围中的半径。
-所述第二部件可以在第二测量点处配备有第二测量单元，传送两个电信号，所述两个电信号分别代表磁场的主要分量和次要分量，所述磁场由磁化本体在测量平面中在所考虑的单元的测量点处产生，并且对于给定的相对角位置，所述方法可以通过确定原始角度(rawangle)来确定代表两个部件之间的相对角位置的值，所述原始角度的正切是由两个单元测量的所述分量的差分组成的函数。
-第一测量单元和第二测量单元可以被布置在第二部件上，使得第一测量单元和第二测量单元的主要测量轴线彼此平行，并且使得第一测量单元和第二测量单元的次要测量轴线彼此平行；
-对于给定的相对角位置，所述方法可通过确定原始角度来确定代表两个部件之间的相对角位置的值，所述原始角度的正切是由两个单元测量的一方面次要分量的差与另一方面主要分量的差之间的比率的函数。
-第一测量单元的第一测量点和第二单元的第二测量点可布置在距旋转轴线相等的距离处，并且可以被布置在以围绕旋转轴线的非零固定角度间隔的位置中。
-第一测量单元的第一测量点和第二单元的第二测量点可被布置在以围绕旋转轴线的非零固定角度且严格小于90度角(围绕旋转轴线，优选地小于30度角，更优选地小于或等于20度角)间隔的位置中。
-第一测量单元和第二测量单元可被布置在第二部件上，使得第一测量单元和第二测量单元的主要测量轴线或第一测量单元和第二测量单元的次要测量轴线沿着两个测量点之间的角偏差的二等分线的方向定向，所述测量点在垂直于旋转轴线的平面中围绕旋转轴线测量。
-第一测量单元的第一测量点以及在适当的情况下第二单元的第二测量点可以被布置在距旋转轴线的一距离(所述距离小于磁化本体的外圆柱表面的半径)处，同时沿着旋转轴线的方向从磁化本体偏移。
-磁化本体可以具有管状扇区(tubularsector)的节段的形状，所述形状是围绕主轴线旋转的圆柱形。
-磁化本体可以具有盘的角扇区的节段的形状，所述形状是围绕主旋转轴线旋转的圆柱形。
-磁化本体可以具有围绕旋转轴线成180度或更小角的角扇区的形状。
-所述测量单元的测量平面可以平行于旋转轴线。
本发明还涉及一种用于确定第一部件相对于第二部件在围绕旋转轴线的角行程上的相对角位置的传感器系统，所述系统包括：
-磁化本体，呈围绕平行于旋转轴线的主轴线的弯曲角扇区的形状，所述角扇区包括围绕主轴线的若干个连续的角部分或单个角部分，并且磁化本体在磁化本体的至少一个角部分的任何点处都具有这样的磁化强度，所述磁化强度的磁化矢量：
■平行于磁化本体的所述角部分的固定磁化平面，并且
■在磁化平面中具有随磁化本体的点在磁化平面中沿着垂直于旋转轴线的方向的位置而变化的连续可变方向；
-第一测量点处的第一测量单元，传送两个电信号，所述两个电信号分别代表磁场的主要分量和次要分量，所述磁场由磁化本体在测量平面中在所考虑的单元的测量点处产生，
-第二测量点处的第二测量单元，传送两个电信号，所述两个电信号分别代表磁场的主要分量和次要分量，所述磁场由磁化本体在测量平面中在所考虑的单元的测量点处产生。
所述传感器系统的特征为，磁化本体的磁化平面平行于旋转轴线。
基于根据本发明的系统的其他特征，单独地或组合地采取：
-磁化本体可以包括单个角部分，磁化本体在磁化本体的任何点处都具有这样的磁化强度，所述磁化强度的磁化矢量：
■平行于磁化本体的单个固定磁化平面，并且
■在磁化平面中具有随磁化本体的点在磁化平面中沿着垂直于主轴线的方向的位置而变化的连续可变方向。
-磁化平面可以垂直于源自主轴线的半径。所述磁化平面可以特别地垂直于源自旋转轴线且被包括在磁化本体围绕旋转轴线的角范围中的半径。所述磁化平面可以更特别地垂直于源自旋转轴线且沿着角行程或磁化本体的角范围的二等分线定向的半径。
-磁化本体可以包括围绕主轴线彼此不同的至少第一角部分和至少第二角部分，则磁化本体具有这样的磁化强度，所述磁化强度的磁化矢量：
■在磁化本体的第一角部分的任何点处，平行于第一固定磁化平面，
■在磁化本体的第二角部分的任何点处，平行于第二固定磁化平面，并且
■在所考虑的磁化平面中具有随磁化本体的所考虑的角部分的点在所考虑的磁化平面中沿着垂直于主轴线(a')的方向的位置而变化的连续可变方向。
-对于每个角部分，磁化平面可以特别地垂直于源自主轴线并且被包括在所考虑的角部分的角范围中的半径。
-所述系统可以包括在第二测量点处的第二测量单元，传送两个电信号，所述两个电信号分别代表磁场的主要分量和次要分量，所述磁场由磁化本体在测量平面中在所考虑的单元的测量点处产生，并且对于给定的相对角位置，所述传感器系统可以通过确定原始角度来确定代表两个部件之间的相对角位置的值，所述原始角度的正切是由两个单元测量的所述分量的差分组成的函数。
-第一测量单元和第二测量单元可以被布置成使得第一测量单元和第二测量单元的主要测量轴线彼此平行，并且使得第一测量单元和第二测量单元的次要测量轴线彼此平行。
-所述系统可以包括计算单元，所述计算单元被编程以便对于给定的相对角位置，通过确定原始角度来确定代表两个部件之间的相对角位置的值，所述原始角度的正切是由两个单元测量的一方面次要分量的差与另一方面主要分量的差之间的比率的函数。
-第一测量单元的第一测量点和第二单元的第二测量点可以被布置在距旋转轴线相等的距离处，并且被布置在以非零固定角度间隔的位置中。
-第一测量单元的第一测量点和第二单元的第二测量点可以被布置在围绕旋转轴线以非零固定角度且严格小于90度角(围绕旋转轴线，优选地小于30度角，更优选地小于或等于20度角)间隔的位置中。
-第一测量单元的第一测量点以及在适当的情况下第二单元的第二测量点可以被布置在距旋转轴线的一距离(所述距离小于磁化本体的外圆柱包络表面的半径)处，同时沿着旋转轴线(a)的方向从磁化本体偏移。
-第一测量单元和第二测量单元可以被布置成使得第一测量单元和第二测量单元的主要测量轴线或者第一测量单元和第二测量单元的次要测量轴线沿着两个测量点之间的角偏差的二等分线的方向定向，所述角偏差在垂直于旋转轴线的平面中围绕旋转轴线测量。
-磁化本体可以具有管状扇区的节段的形状，所述形状是围绕旋转轴线旋转的圆柱形，或者磁化本体可以具有盘的角扇区的节段的形状，所述形状是围绕旋转轴线旋转的圆柱形。
-磁化本体可以具有角扇区的形状，所述角扇区的角范围围绕旋转轴线大于60度角，优选地大于80度角，或者甚至等于360度角。
-磁化本体可以具有角扇区的形状，所述角扇区是围绕主轴线旋转的圆柱形。
-主轴线可以与旋转轴线重合。
-所述测量单元的测量平面可以平行于旋转轴线。
本发明还涉及一种用于制造磁化本体的方法，所述磁化本体用于系统，所述系统用于确定第一部件相对于第二部件围绕旋转轴线的相对角位置，所述方法包括：提供可磁化(magnetizable)材料本体，所述可磁化材料本体具有弯曲角扇区的形状并且具有围绕主轴线的角范围，并且所述角扇区包括围绕主轴线的若干个连续的角部分或单个角部分。
所述方法的特征为，所述方法包括，对于磁化本体的至少第一角部分：
-在可磁化材料本体的第一角部分附近，设置平行电导体的第一网络，所述第一网络包括若干个平行电导体的束，具有垂直于主轴线并且平行于第一准线半径(directrixradius)的定向，所述第一准线半径源自主轴线且被包括在磁化本体的所考虑的第一角部分的角范围中，所述束沿着垂直于其定向并垂直于主轴线的偏移方向彼此侧向偏移；
-电流在电导体的束中的流动，相对于磁化本体限定在固定参考系中的电流流动方向，在同一束的所有导体中都相同，而在两个相邻束中相反，因此形成一个或若干个输出束和一个或若干个输入束，在所述输出束中电流沿着第一方向流动，在所述输入束中电流沿着与第一方向相反的第二方向流动，束中流动的电流能够在网络周围和可磁化材料本体中生成适于将可磁化材料本体磁化的磁化磁场。
基于根据本发明的方法的其他特征，单独地或组合地采取：
-平行电导体的第一网络可以面对可磁化材料本体的第一部分延伸，所述第一部分是覆盖可磁化材料本体的角范围的单个部分。
-第一准线半径可以沿着可磁化材料本体的角范围的二等分线定向。
-平行电导体的第一网络可以面对可磁化材料本体的第一部分延伸，并且平行电导体的第二网络可以面对可磁化材料本体的不同于第一部分的第二部分延伸，第二网络的平行电导体的束沿着第二定向而定向，所述第二定向垂直于主轴线并且平行于第二准线半径，所述第二准线半径源自主轴线并且被包括在所考虑的第二角部分的角范围中。
-束的电导体可以由导线的至少一个绕组的节段形成，至少输出束的导体、连接节段、输入束的导体、另一连接节段和输出束的另一导体沿着其相互重复地跟随。
从以下参考附图给出的描述中得出了各种其他特征，这些附图以非限制性示例的方式示出了本发明的目标的实施例：
-图1a是示出用于实施本发明并且包括单个测量单元的传感器系统的一个实施例的示意性立体图；
-图1b是与图1a相似的视图，示出了用于实施本发明并且包括两个测量单元的传感器系统的一个实施例；
-图2a是图1b的系统在垂直于旋转轴线的平面中沿着旋转轴线的方向在称为磁化本体相对于测量单元的参考位置的位置中的示意性俯视图；
-图2b是与图2a相似的视图，针对磁化本体相对于测量单元的任何位置；
-图3是图1b的系统沿着垂直于旋转轴线的半径方向的示意性正视图；
-图4是图1b的系统沿着包含旋转轴线的平面的示意性截面图；
-图5是图1b的系统沿着垂直于旋转轴线的半径方向的与图3相似的示意性正视图，更具体地示出了磁化本体的磁化强度；
-图5a是图5的一部分的放大图；
-图6是沿着旋转轴线的方向的与图2a相似的示意性俯视图，示出了用于制造用于实施本发明的传感器系统的磁化本体的磁化方法；
-图7是沿着垂直于旋转轴线的半径方向的示意性正视图，示出了用于制造用于实施本发明的传感器系统的磁化本体的磁化方法；
-图8示出了根据本发明的方法的步骤；
-图9示出了磁化本体的一种变型；
-图10和图11是与图7相似的视图，示出了用于制造用于实施本发明的传感器系统的磁化本体的磁化头的变型；
-图12a和图12b示出了对于具有单个测量单元的配置，通过模拟获得的结果，分别示出了一方面磁场的分量by和bz，以及另一方面原始角度或磁角，所述原始角度或磁角可以从随着两个部件的角位置而变化的这些分量中推导出；
-图13a和图13b示出了对于具有两个测量单元的配置，通过模拟获得的结果，分别示出了两个测量点的每个处的磁场的一方面代表第一分量的差的值，以及另一方面代表第二分量的差的值，以及另一方面原始角度或磁角，所述原始角度或磁角可以从随两个部件的角位置而变化的这些分量中推导出；以及
-图14示出了本发明的一种变型，以获得包括彼此不同的第一角部分和第二角部分的磁化本体，第一角部分和第二角部分中的每个具有其各自的磁化平面。
附图示出了磁性位置传感器系统1的实施例，所述磁性位置传感器系统允许实施根据本发明的用于确定相对角位置的方法。
在这些第一实施例中，传感器系统1被设计为确定两个部件14、16的相对位置，这两个部件可能一方面沿着旋转移动轴线a相对于彼此移动。在示例中，没有其他相对位移轴线。认为这两个部件14、16沿相对于旋转轴线a的径向方向没有相对移动。因此，传感器系统1可以例如用于检测自动变速箱控制杆的位置，所述传感器系统例如被布置在杆的铰链轴处。
传感器系统1一方面包括具有永久磁化强度
提供传感器1以确定磁化本体10相对于一测量单元或相对于多个测量单元11、12围绕旋转轴线a的相对角位置。因此，可以在正交参考系
磁化本体10具有呈围绕主轴线a'的弯曲角扇区形状的几何形状，在传感器系统中所述主轴线优选地平行于旋转轴线a。优选地，主轴线a'与旋转轴线a重合。
在所示的示例中，磁化本体10具有呈角扇区形状的几何形状，该几何形状是围绕主轴线a'的圆柱形，也就是说，由平行于主轴线a'的直线母线，追随闭合曲线，在围绕主轴线a'的角扇区中形成的体积。更具体地，在所示示例的情况下，可以规定，磁化本体10具有呈角扇区形状的几何形状，该几何形状是围绕主轴线a'旋转的圆柱形。在一些示例中，磁化本体10更具体地具有管状扇区的节段的形状，该形状是围绕主轴线a'旋转的圆柱形。磁化本体也可以具有盘的角扇区的节段的形状，该形状是围绕主旋转轴线a'旋转的圆柱形，因此呈“饼形图的一部分”的形式。
在所示的示例中，磁化本体10具有围绕主轴线a'小于360度角的范围。然后，呈现“环扇区(annularsector)”几何形状，其具有管状扇区的节段的形状，该形状是围绕主轴线a'旋转的圆柱形，其由平行于主轴线a'的两个侧面9围绕主轴线a'成角地界定。磁化本体10的角范围优选地大于相对角行程，期望沿着所述相对角行程能够确定两个部件14、16的位置。然而，在一些情况下，可以具有角范围小于或等于相对角行程的磁化本体。在一些示出的示例中，磁化本体10呈管状节段的形状，该形状是围绕主轴线a'旋转的圆柱形，具有包括在70度至100度角范围内的角范围。然而，角扇区可以具有包括围绕主轴线a'在20度至120度角的范围内的角范围，甚至大于120度角的角范围，直到接近或等于180度角。
图9示出了磁化本体10的几何形状的另一可能示例。在这种情况下，在俯视图中，磁化本体具有中心部分13，具有与图1至图4的磁化本体相同的几何形状，即，围绕主轴线a'旋转的圆柱形的几何形状。然而，在该变型中，该中心部分13在其角范围的每端处通过直线端部节段15延伸，所述直线端部节段，通过从中心部分13的角端开始在中心部分13的延伸部上围绕主轴线a'切向地延伸，而在任一侧上使其延伸。在示例中，这些直线端部节段具有与中心部分相同的部段。在该示例中，直线端部节段15的边缘被倒角为具有四分之一圆倒角。总体上，该磁化本体10也具有围绕其主轴线a'的弯曲角扇区的形状。
在所示的示例中，磁化本体10被制成在整个角范围上延伸的一部件。然而，它可以由若干个磁化本体元件制成，这些磁化本体元件沿着角范围并排设置。
在图1a或图1b的示例中，磁化本体10被布置在轴14上，与轴的纵向端部相距一定距离，因此，轴14的节段位于磁化本体10的每一侧上。然而，可以提供这样一种构造，其中磁化本体被布置在轴端处，在其纵向端部处。在这种情况下，磁化本体可以具有盘或角盘扇区的几何形状。
当然，磁化本体10相对于旋转轴线a沿着径向方向具有厚度。在一些应用中，该厚度可以被包括在2毫米至20毫米的范围内，甚至被包括在3毫米至15毫米的范围内，甚至被包括在5毫米至12毫米的范围内。
磁化本体10具有前包络面3，在图1a至图1b所示的示例中，所述前包络面是磁化本体的旋转的外圆柱形表面。通常，特别是对于用于测量变速杆的角位置的应用，磁化本体可以具有与前包络面3的半径对应的外半径，所述外半径可以被包括在10毫米至45毫米的范围内。对于其他应用，可以实现更大或更小的直径。
磁化本体10在轴向上由两个端面5、7界定。优选地，这些端面中的至少一个(这里例如将被任意地认为是上表面5的平坦表面)是沿着垂直于主轴线a'的平面延伸的平坦表面，因此，在传感器系统1中，垂直于旋转轴线a。在所示的示例中，磁化本体10的两个相对的上端面5和下端面7是平坦表面，每个平坦表面均包含在垂直于主轴线a'的平面中。
磁化本体10在其两个端面5、7之间的轴向尺寸例如被包括在2毫米至12毫米的范围内。
在所述方法中，优选地，磁化本体10被布置成使得其主轴线a'与第一部件14和第二部件16之间的相对移动的旋转轴线a重合。然而，这两个轴线之间的径向偏移是可能的，无论是自发的还是由于安装误差而导致的，例如由于机构的组成部分或其组件的几何公差。
在一方面测量单元11、12与另一方面磁化本体10之间的相对位移期间，测量单元11、12面对磁化本体10的端面5、7之一相对移动。在该示例中，是上端面5。在该示例中，在磁化本体10与测量单元11、12之间的相对位移期间，沿着旋转轴线a的轴向方向，测量单元11、12与磁化本体10的端面5之间的气隙距离“e”保持恒定。然而，不排除气隙距离在操作区域范围的至少一部分上可能变化。
使用传感器系统1进行的相对角位置确定是针对测量单元11、12与磁化本体10之间的任何相对角位置进行的，该相对角位置在围绕旋转轴线a的两个不同的极端相对角位置之间变化，其围绕旋转轴线a的角偏差确定了相对角行程。
图1a至图13b的示例考虑了包括单个角部分的具有角扇区的形状的磁化本体，围绕主轴线a'覆盖磁化本体10的整个角范围，并且在磁化本体10的该整个角范围上具有同一磁化平面。
在这种情况下，如图5中更特别地示出的，在磁化本体10的任何磁化点处，构成磁化本体10的材料的磁化矢量
-平行于磁化本体的固定磁化平面pm，该磁化平面pm平行于磁化本体的主轴线a'，因此，在传感器系统1中，平行于旋转轴线a，并且
-在磁化平面pm中具有随磁化本体的考虑点p在磁化平面pm中垂直于主轴线的方向y上的位置而变化的连续可变方向。
磁化平面pm是相对于磁化本体的固定平面。在图1a至图13b所示的示例中，磁化平面pm垂直于磁体的角范围的二等分线。更一般地，磁化平面pm可以垂直于源自磁化本体10的角扇区的主轴线a'的半径，该半径被包括在磁化本体围绕轴主轴线a'的角范围中。源自主轴线a'的该半径可以被包括在围绕磁体的角范围的二等分线的定向的有限范围内，磁化平面pm可以垂直于所述主轴线。该有限范围是例如以磁体的角范围的二等分线的定向为中心的15度角的范围。
在传感器系统的应用中，可以规定，磁化平面优选地垂直于源自旋转轴线a并且沿着磁化本体的角范围的二等分线定向的半径。更一般地，磁化平面pm可以垂直于源自旋转轴线的半径，该半径被包括在磁化本体围绕旋转轴线的角范围中。
图14的示例考虑了具有角扇区形状的磁化本体，其包括围绕主轴线a'彼此不同的至少第一角部分10.1和至少第二角部分10.2，每个角部分均具有其自己的磁化平面pm1、pm2。
在这种情况下，磁化本体具有磁化强度，所述磁化强度的磁化矢量：
○在磁化本体10的第一角部分10.1的任何点处，平行于第一固定磁化平面pm1；
○在磁化本体的第二角部分的任何点处，平行于第二固定磁化平面pm2；并且
○在所考虑的磁化平面中具有随磁化本体的所考虑的角部分的点沿着垂直于主轴线a'的方向的位置而变化的连续可变方向。
在这种情况下，则认为磁化本体的不同角部分各自对应于相关联的磁化平面。
可以规定，对于每个角部分，磁化平面pm垂直于源自主轴线a'且被包括在所考虑的角部分的角范围中的半径。
通过规定磁化矢量平行于固定磁化平面，可以理解，在磁化本体或磁化本体的相关联的环形部分的每个点处，磁化矢量平行于该平面。因此，磁化平面是理论平面，其对于磁化本体或磁化本体的相关联的环形部分的所有点指示该矢量的定向。在磁场领域(特别是磁化本体的磁化强度领域)中，必须参照常规技术来解释平行性的概念。一方面，已知磁化强度受到边缘效应的影响，所述边缘效应可以局部地改变磁化本体的外表面附近的磁化强度。在这些点上，磁化矢量与作为理论平面的磁化平面可能不严格平行。同样，已知磁性材料的均质性缺陷会局部影响磁化强度。因此，必须将磁化平面理解为代表磁化本体或磁化本体的相关联的环形部分的每个点处的磁化强度，作为整体考虑，同时主要考虑不受边缘效应或明显不期望的均质性缺陷影响的点，因此特别是在磁化本体或磁化本体的相关联的环形部分的核心处的点。
所示出的示例已经示出了磁化平面严格平行于旋转轴线a和/或主轴线a'的情况。可以理解的是，这里还必须参照磁场领域(特别是磁化本体的磁化强度领域)中的常规技术来评估磁化平面相对于旋转轴线a和/或主轴线a'严格平行或平行的概念。还应与现有技术进行比较而评估，在现有技术中，磁化平面垂直于旋转轴线a和/或主轴线a'。还必须参照本发明的优点和益处进行评估，特别是磁化本体的制造简单性，以及如以下将看到的，由这样的磁化本体制成的传感器系统相对于旋转轴线a和/或主轴线a'沿着径向的紧凑性。
另外，在本发明的意义内，如果磁化平面与旋转轴线a和/或主轴线a'形成小于5度的角，则将认为所述磁化平面严格平行于所考虑的轴线。如果磁化平面与旋转轴线a和/或主轴线a'形成小于30度(优选地小于20度)的倾斜角，则将认为所述磁化平面平行于所考虑的轴线。在这些条件下，将认为，磁化本体的磁化平面pm、pm1、pm2平行于旋转轴线a和/或主轴线a'。
对于以下描述，可以定义正交参考系
-原点0'是主轴线a'的点，优选地是磁化本体10沿着主轴线a'的方向的中心，
-基矢量
-基矢量
该参考系与磁化本体10相关，因此基矢量
为了方便起见，更特别地描述了这样的情况，其中磁化本体对于其整个角范围包括单个磁化平面，并且其中该磁化平面垂直于磁化本体10围绕主轴线a'的角范围的二等分线。在这种情况下，有利的是，可以将磁化本体10围绕主轴线a'的角范围的二等分线的方向作为基矢量
磁化矢量
优选地，在磁化本体10围绕主轴线a'的角部分的范围内，对应于所考虑的磁化平面，定向矢量
优选地，对于磁化本体的包含在平面pmi中的所考虑的角部分的点，磁化矢量
在一些实施例中，磁化矢量的方向随磁化本体中所考虑的点沿着基矢量
在图5和图5a的情况下，如果ts指变化的空间周期，也就是说，两个点(其磁化矢量具有相同的方向)沿着基矢量
优选地，特别是通过实施以下将描述的磁化方法，磁化矢量
对于磁化本体在全部其角范围中包括单一磁化平面的情况，在与磁化本体10相关的参考系
在实际实现中，函数ayz(y)可以是非线性的，并且还可以用于：
-管理由磁体产生的磁场的边缘效应；
-施加传感器系统的期望的线性或(与之相反)非线性响应。
实际上，还提出了一种用于制造用于系统的磁化本体的方法，所述系统用于确定相对角位置，特别是用于实施根据本发明的方法。
在该方法中，提供了具有如上定义的形状的可磁化材料本体。可磁化材料特别是铁磁材料，特别是硬铁磁、亚铁磁或反铁磁材料，其能够在受控的磁化之后形成永磁体。这样的材料包括合金，例如钕、铁和硼的合金(nd2fe14b)，钐和钴的合金(smco5和sm2co17)，铁素体，以及alnico。
首先需要关注的是，磁化本体在其整个角范围中包括单一磁化平面的情况。为了实施所述方法，如图6和图7所示，在可磁化材料本体10的附近设置有平行电导体22的网络20，所述网络包括平行电导体的若干束24，每个束沿着垂直于主轴线a'的轴线定向。在垂直于主轴线a的平面中，电导体(在下文中被称为磁化导体22)的定向优选地被包括在一角范围内，所述角范围由源自主轴线a'并围绕主轴线a'穿过磁化本体的角端(因此，在所示的示例中，穿过侧面9)的两个半径r1和r2限定。
磁化导体22的定向将确定磁化本体10相对于测量单元10、11的优选相对角位置，由传感器系统1获得的角位置的精度在理论上是最好的那个。该位置对应于磁化本体10上由源自主轴线a'的半径限定并具有磁化导体22的定向的角位置。移动远离参考位置会增加降低测量精度的风险。为了在传感器系统1的整个角行程上获得最佳精度，可感兴趣的是，优选的角位置被布置在角行程的一半处。在这种情况下，可以规定，磁化导体的定向对应于磁化本体10的角范围的二等分线的定向，或者至少其被包括在围绕二等分线的定向的有限范围内。该有限范围是例如以二等分线的定向为中心的15度角的范围。
在与磁体相关的参考系中，“磁化导体22的束24”是指一组磁化导体，其中，在给定时间电流沿同一方向流动，并且该组磁化导体不会被电流沿另一方向流动的磁化导体22分隔开。束24可以包括单个磁化导体22，或者优选地，包括若干个磁化导体22，例如，一束24包括4个至40个范围内的磁化导体22。不同的束24可以包括不同数量的磁化导体22。
在束24中，一些磁化导体22或所有磁化导体22可以彼此邻接。在这种情况下，可以规定，磁化导体22例如通过绝缘套彼此电绝缘。相反，束24的一个或若干个磁化导体22可以与同一束24的其他磁化导体横向间隔开，或者所有磁化导体22可以彼此间隔开。束24可以包括围绕该束的磁化导体22的外包络部(envelope，封套)，所述外包络部例如由电绝缘材料制成。
在图6和图7的示例中，已经示出了四个束24。在两个束24中，电流根据磁化导体的定向沿着第一方向流动，而在另外两个束中，电流沿着与第一方向相反的第二方向流动。
优选地，磁化导体22由线或杆组成，所述线或杆由根据定向而延伸的导电材料(例如铜)制成。
束24沿着偏移方向彼此侧向偏移，所述偏移方向垂直于它们的定向并且垂直于主轴线a'。该偏移方向平行于要创建的磁化平面。在图7、图10和图11所示的示例中，束24沿着偏移方向对准。然而，一些束24可以另外地沿着垂直于要创建的磁化平面的方向与其他束偏移。它们优选地被设置在可磁化材料本体的紧邻附近，优选地位于测量单元11、12将要设置在传感器系统1中所面对的端面(因此在图示中是上端面5)的紧邻附近。
通常，束被设置在距端面小于10mm或距端面小于5mm处。
所述方法自然地涉及电流在磁化导体22的束中的流动，该电流的流动方向在给定时间(例如电流强度最大的时间)在同一束24的所有磁化导体22中是相同的，并且在两个相邻束24中是相反的。
因此，通过该电流的流动，可以区分一个或若干个输出束24和一个或若干个输入束24，所述一个或若干输出束形成一组输出束，其中，在给定时间(例如电流强度最大的时间)，电流沿着第一方向流动，所述一个或若干个输入束形成一组输入束，其中，在相同的给定时间，电流沿着与第一方向相反的第二方向流动。
以这种方式，在束24中流动的电流能够在网络20周围并且因此在可磁化材料本体中产生适于使可磁化材料本体磁化的磁化磁场。特别地，该电流必须具有最大的足够强度值。通过使束24垂直于主轴线a'设置，并且通过使输出束和输入束交替，可以产生适于对由可磁化材料制成的本体赋予如上所述的磁化强度的磁场。
特别地，由磁化导体的网络产生的磁场优选地能够使可磁化材料在其任何点处均磁性饱和。一旦被如此磁化，由可磁化材料制成的本体可以用作根据本发明的方法和传感器系统1中的磁性材料本体10。
为此，特别地可以调整以下参数：
-束中以及因此导体中的电流强度，特别是考虑到最大强度；
-导体束密度；
-束以及束中的导体的相对定位；
-每个束中导体的数量；
-束相对于可磁化材料本体(特别是相对于磁体的前包络面3，以及相对于上端面)沿着主轴线方向的间距；
-等。
在图7的示例中，导体的网络包括交替设置的两个输出束和两个输入束。在由磁化本体10的侧面9限定的界限内，第一输出束和第一输入束对称地设置在磁化本体的包含主轴线a'的对称平面的任一侧上。在由磁化本体的侧面9限定的界限外，第二输出束和第二输入束对称地设置在磁化本体的包含主轴线a'的对称平面的任一侧上。
在图10的示例中，导体的网络仅包括一个输出束和一个输入束，该输出束和输入束对称地设置在磁化本体的包含主轴线a'的对称平面的任一侧上。在示例中，它们被设置在由磁化本体的侧面9限定的界限内。
在图11的示例中，导体的网络包括一个输出束和两个输入束。相反配置是可能的，即，可有一个输入束和两个输出束。单个束(这里是输出束)被设置在磁化本体的包含主轴线a'的对称平面上。沿同一方向的两个束(这里是两个输入束)对称地设置在磁化本体的包含主轴线a'的对称平面的任一侧上。在示例中，它们被设置在由磁化本体的侧面9限定的界限处。
应注意的是，不同的束24不必包括相同数量的导体。例如，当移动远离磁化本体的包含主轴线a'的对称平面时，每个束24中导体的数量可以减少。
一方面在输出束组24中，另一方面在输入束组24中，可以规定，若干束24或所有束24被并联地供电。同样地，在给定的束24中，可以规定，若干磁化导体22或所有磁化导体22被并联地供电。
然而，优选地，将规定，包括输出束和输入束的若干束24或所有束24被串联地电连接。将规定，包括输出磁化导体和输入磁化导体的若干磁化导体22或所有磁化导体22被串联地电连接，以形成一个或若干磁化线圈。
因此，可以规定，束的磁化导体22由用于导线的至少一个线圈绕组的节段形成，至少一个输出束的磁化导体22、连接节段、输入束的磁化导体22、另一连接节段和的输出束的另一磁化导体22沿着其相互重复地跟随。因此，在网络内，可以将所有磁化导体22组合在一起成为单一线圈绕组、两个线圈绕组或超过两个的线圈绕组。
在另一实施例(未示出)中，导体的网络可以由栅格形成，所述栅格包括位于由可磁化材料制成的本体的一侧上的与第一电势连接的第一杆，以及位于由可磁化材料制成的本体的另一侧上的与第二电势连接的第二杆。网络的每个导体然后可以采取线性节段的形式，其长度将对应于杆之间的距离，每个导体在两个杆之间延伸并且通过其两端分别连接到第一连接杆和第二连接杆。
磁化导体22具有根据其定向的长度，该长度在两个供电头之间延伸，所述供电头例如可以各自由绕组的框架内的连接节段构成，或由栅格形成的束的框架内的连接杆构成。在供电头中，电流可以沿着横向于或基本上横向于导体定向的方向流动。期望限制这些电流的磁影响，以限制对可磁化材料本体的磁化的干扰，因此期望磁化导体具有足够的长度以实现该目的。因此，根据磁化导体22的定向，磁化导体22将具有大于可磁化材料本体的范围的长度。
图14示意性地示出了一种用于制造磁化本体的方法，所述磁化本体包括围绕主轴线a'彼此不同的第一角部分10.1和至少第二角部分10.2，磁化本体具有磁化强度，所述磁化强度的磁化矢量为使得：
-在磁化本体10的第一角部分10.1的任何点处，磁化矢量平行于第一固定磁化平面pm1，
-在磁化本体的第二角部分10.2的任何点处，磁化矢量平行于第二固定磁化平面pm2，并且
-在所考虑的磁化平面pm1、pm2中磁化矢量具有随所考虑的角部分的磁化本体的点在所考虑的磁化平面中沿着垂直于主轴线a'的方向的位置而变化的连续可变方向。
为此，所述方法提供了平行电导体的第一网络20.1，所述第一网络面对可磁化材料本体的第一部分延伸。第一网络包括平行电导体22的若干个束24.1，所述束具有垂直于主轴线a'并且平行于第一准线半径的定向x1，所述第一准线半径源自主轴线a'，并且被包括在磁化本体的所考虑的第一角部分10.1的角范围中。
该第一网络包括至少一个输出束和至少一个输入束。
还提供了平行电导体的第二网络20.2，所述第二网络面对可磁化材料本体的与第一部分不同的第二部分延伸。第二网络20.2的平行电导体22的束24.2沿着第二定向x2定向，所述第二定向垂直于主轴线(a')并且平行于第二准线半径，所述第二准线半径源自主轴线(a')并且被包括在所考虑的第二角部分10.2的角范围中。
第二网络具有至少一个输出束和至少一个输入束。
通过在两个角部分中产生不同的磁化平面，可以在传感器系统1的整个角行程上获得最佳精度，特别是对于具有大角范围的磁化本体的传感器系统。为了进一步优化精度，可以规定，每个网络20.1、20.2中的磁化导体的定向对应于磁化本体10的相应角部分10.1、10.2的角范围的二等分线的定向，或者至少其被包括在围绕二等分线的定向的有限范围内。该有限范围是例如以二等分线的定向为中心的15度角的范围。
当然，具有若干个磁化平面的原理(如上面参照图14所述，对于两个不同的角部分具有两个不同的磁化平面)，可以变化为具有三个、四个或更多个不同的磁化平面以用于同样多的角部分。
如上所述，在所示的示例中，传感器系统1可以包括单个测量单元，或可以包括至少两个测量单元。在存在两个测量单元的情况下，第一单元11和第二单元12的测量点c1和c2优选地被布置在垂直于旋转轴线a的同一平面中，相对于磁化本体10的上端面5沿着旋转轴线a的方向轴向偏移。在传感器系统1中，单元11或这两个测量单元11、12中的每个在相应的测量点c1、c2处确定代表由磁化本体10在这些测量点c1、c2处产生的磁场b的定向的值。每个测量单元11、12传送至少两个电信号(例如数字和/或模拟信号)，分别代表矢量的主要分量和次要分量(所述矢量代表由磁化本体10在所考虑的单元的测量点处感应的磁场b)，所述主要分量和次要分量分别沿着主要测量轴线ap1、ap2和沿着次要测量轴线as1、as2，主要测量轴线和次要测量轴线彼此正交并包含在与旋转轴线a平行的平面中。当然，本发明涵盖了可以实现具有更高容量的测量单元的实施例，例如，传递超过两个的信号和/或信号代表矢量的例如超过两个分量，所述矢量代表由磁化本体10在所考虑的单元的测量点处感应的磁场b。
在下面将更详细描述的示例中，对于相对角位置的确定，将可以仅使用分别代表矢量的主要分量和次要分量的两个电信号，所述矢量代表由磁化本体10在所考虑的单元的测量点处感应的磁场b，即使所使用的单元能够给出三个分量也是如此。因此，这两个分量为每个单元定义了一个二维测量平面。
在包括单个测量单元11的示例性实施例中，如图1a所示，主要测量轴线ap1优选地平行于旋转轴线a，并且垂直于径向基矢量
在图1b所示的包括两个单元11、12的示例性实施例中，两个测量单元11、12的测量平面彼此平行，甚至重合。为此，两个测量单元11、12的主要测量轴线ap1、ap2被选择为包含在与旋转轴线a平行的同一平面中，因此与由基矢量
此外，在两个示例中，对于第一部件14与第二部件16之间的参考位置(也就是说，对于磁化本体10和电池11、12之间的参考位置)，测量单元或测量单元11、12中每个的测量平面可以平行于磁化本体10的磁化平面。该参考位置优选地被包括在第一部件14与第二部件16之间的角行程中，也就是说，被包括在磁化本体10与单元11、12之间的相对角行程中。
在图1a所示的包括单个单元11的示例性实施例中，在使用上述磁化方法的情况下，已经规定参考位置(对于所述参考位置，单元的测量平面严格平行于磁化平面)对应于这样的位置：在磁化本体的磁化期间，测量单元10被设置为面对由电导体的定向确定的优选位置。在图1b所示的包括两个单元11、12的示例性实施例中，在使用上述磁化方法的情况下，已经规定参考位置(对于所述参考位置，单元的测量平面严格平行于磁化平面)对应于这样的位置：在磁化本体的磁化期间，测量单元10、11相对于由电导体的定向确定的优选位置对称地设置。
在这两个示出的示例中，该参考位置(对于所述参考位置，单元的测量平面严格平行于磁化平面)被设置在角行程的一半处。在图2a中更具体地示出了对于包括两个单元11、12的示例性实施例，可以规定，该参考位置被包括在围绕角行程的二等分线的有限范围内。该有限范围是例如以二等分线的定向为中心的15度角的范围。在其他变型中，该参考位置可以对应于角行程的一端。
在包括单个单元11的示例性实施例中，第一测量单元11的第一测量点c1被布置在距旋转轴线a的距离r处。优选地对于传感器系统的整个角行程，该距离使得测量点c1被布置为面对磁化本体的上端面5。
在包括两个单元11、12的示例性实施例中，第一测量单元11的第一测量点c1和第二测量单元的第二测量点c2被布置在距旋转轴线a的相等距离r处。优选地对于传感器系统的整个角行程，该距离使得测量点c1和c2也被布置为面对磁化本体的上端面5。
因此，在两种情况下，都可以将测量单元的测量点设置在距旋转轴线a的距离r处，所述距离小于磁化本体的前包络面3的半径，该半径形成磁化本体的外半径。
这种布置是特别有利的，因为它允许限制传感器系统沿着径向方向相对于旋转轴线a的空间要求。
有利地，在两个单元的系统中，如所示出的，两个测量点可以被布置在围绕旋转轴线a以非零固定角2δ(所述非零固定角严格小于90度角)隔开的位置中。优选地，该间隔角2δ被包括在1.5度至30度角的范围内，对应于两个测量点之间的距离，所述距离例如被包括在1mm与5mm之间。第一单元11和第二单元12的测量点c1和c2是不同的点，它们围绕旋转轴线a彼此间隔开。两个测量点之间的最小距离必须使得由磁化本体在这两个点处产生的磁场的代表值相差一偏差，所述偏差大于测量单元的分辨力(resolvingpower)。换言之，由于第一测量单元和第二测量单元在这两个点上各自的测量结果，因此第一测量单元和第二测量单元不得传递代表磁场的矢量的相同值。
此外，在该示例中，第一测量单元11和第二测量单元12优选地被布置在第二部件16上，使得第一测量单元11和第二测量单元12的主要测量轴线ap1、ap2彼此平行，并且使得第一测量单元11和第二测量单元的次要测量轴线as1、as2彼此平行。换言之，这两个测量单元11、12(特别是它们的测量元件)彼此平行地布置。优选地，对于每个单元，主要测量轴线ap1、ap2或次要测量轴线as1、as2之一平行于旋转轴线a。
在所示的示例中，第一测量单元11和第二测量单元12的主要测量轴线ap1、ap2以相同的方式矢量地定向，并且第一测量单元和第二测量单元的次要测量轴线as1、as2也以相同的方式矢量地定向。换言之，这两个测量单元11、12(特别是它们的磁敏元件)以相同的方式布置。然而，第一测量单元11和第二测量单元12的主要测量轴线ap1、ap2和/或第一测量单元和第二测量单元的次要测量轴线as1、as2可以沿着同一方向的两个相反路径矢量地定向。然而，在这种情况下，将有必要在相同的矢量基上以相同的方式来表示主要分量和次要分量的代数值，因此要考虑由单元传递的两个代数值之一的相反值。
如在包括两个单元11、12的所示示例性实施例中，第一测量单元11和第二测量单元12可以被布置在第二部件16上，使得第一测量单元和第二测量单元的主要测量轴线或者第一测量单元和第二测量单元的次要测量轴线为：
-垂直于两个测量点c1、c2之间的在垂直于旋转轴线a的平面中围绕旋转轴线a测量的角偏差的二等分线方向定向，
-垂直于旋转轴线a定向。
因此，如图2b中更详细所示，可以规定，第一测量单元11和第二测量单元12被布置在第二部件16上，以使得第一测量单元11和第二测量单元12的主要测量轴线ap1、ap2定向为：
-垂直于两个测量点c1、c2之间的角偏差2δ的二等分线方向，所述角偏差在垂直于旋转轴线a的平面中围绕旋转轴线测量，以及
-垂直于旋转轴线a。
因此，图2至图4示出了第一测量单元和第二测量单元的主要测量轴线ap1、ap2通过相对于基矢量
存在许多可商购的允许获得这些测量值的单元。
因此，可在本发明中使用的单元的示例可以实现部件“mlx90365triaxis位置传感器ic”，其由melexisnv(迈来芯)公司,rozendaalstraat12,b-8900ieper,belgium(比利时乐普市柔森达尔12号)销售，并且在以下文献中对其进行了具体描述：“mlx90365triaxis位置传感器ic数据”，修订号为5.8，日期为11.01.2016。也可以使用同一制造商的其他参考，诸如参考mlx90333或mlx90364。
该类型的测量单元11、12通过使得集成电路的数量最小化并通过减少部件数量(已知每个部件都会引入与安装不确定性相关的公差)来简化生产，确保了在单个点处的磁场测量。取决于由传感器传递的位置测量的空间分辨率，可评估单个点处测量的概念。每个测量单元11、12例如可以包括通常由至少两个磁敏元件组成的磁敏单元，所述磁敏元件彼此非常接近直到被认为在同一点处，并且其输出可能被测量单元的计算单元使用。非常常见地，磁敏单元和计算单元是同一电子部件的部分，这允许降低成本并提高传感器的可靠性。可以设想将两个测量单元11、12集成到同一电子部件中，所述电子部件可以包括两个单元共同的计算单元。然而，在本发明的框架内，可以规定，两个单元配备有用于将信息传递给远程计算单元的通信单元，所述通信单元例如容纳在电子控制单元(ecu)或计算机中。
利用这种类型的单元，在每个测量点c1、c2处，可以获得代表在正交参考系中由磁化本体10产生的磁场b的矢量的至少两个分量by、bz。两个参考系具有分别在所考虑的测量点c1、c2处的不同原点，但是具有相同的基矢量。自然地，单元沿着主要测量轴线ap1和沿着次要测量轴线as1传递代表磁场b的矢量的分量的电信号。第一单元11特别地允许在测量平面中，沿着主要测量轴线ap1获得代表点c1处的磁场b的矢量的第一主要分量by1，以及沿着次要测量轴线as1获得代表在点c1处由磁化本体产生的磁场b的矢量的第一次要分量bz1。第二单元12特别地允许在测量平面中，沿着主要测量轴线ap2获得代表在点c2处的磁场b的矢量的第二主要分量by2，沿着次要测量轴线as2获得代表在点c2处由磁化本体产生的磁场b的矢量的第二次要分量bz2。通过简单的三角运算，这些分量可以分别在参考系
将注意的是，如果测量平面不严格平行于磁化平面，则单元将以投影方式进行测量。由于磁化本体相对于单元的相对旋转，发现该平行性的缺乏。该平行性的缺乏也可能是由于测量平面与磁化平面之间围绕一轴线的倾斜而导致的，所述轴线垂直于旋转轴线和/或主轴线a'并且垂直于源自该轴线的半径。该倾斜等于测量平面和磁化平面相对于旋转轴线和/或主轴线a'的倾斜差异。在本发明中，如果倾斜差异小于30度角，优选地小于20度角，则该倾斜差异几乎没有影响。在这种情况下，可以认为测量平面和磁化平面是平行的。在本发明中，如果倾斜差异小于5度角，则该倾斜差异将是可忽略的，在这种情况下，可以认为测量平面和磁化平面严格平行。
在本发明的框架内，提供确定代表两个部件14、16之间围绕旋转轴线(a)在角行程上的相对角位置的值。该角位置可以由相关于第一部件14的径向基矢量
如图8所示，因此应理解，根据本发明的方法100包括为第一部件14配备磁化本体10的步骤110，如上所述。
这里更具体地描述实现两个单元的差分方法。
所述方法包括步骤120，根据上述方式，在第一测量点c1处为第二部件16配备第一测量单元11，并且在第二测量点c2处为第二部件配备第二测量单元12。
在所述方法中，每个测量单元传递130至少两个电信号，所述至少两个电信号分别代表矢量的主要分量by1、by2和次要分量bz1、bz2，所述矢量代表由磁化本体10在所考虑的单元的测量点c1、c2处分别沿着主要测量轴线ap1、ap2和沿着次要测量轴线as1、as2产生的磁场b(1)、b(2)，所述主要测量轴线和次要测量轴线形成平行于旋转轴线a的测量平面。
在所述方法中，第一测量单元11和第二测量单元12可以被布置在第二部件16上，使得第一测量单元和第二测量单元的主要测量轴线ap1、ap2彼此平行(优选地以相同方式矢量地定向)，并且使得第一测量单元和第二测量单元的次要测量轴线as1、as2彼此平行(优选地以相同方式矢量地定向)。换言之，两个单元的测量平面是平行的。如果不是这种情况，则将操作参考系的变化以将部件表示在同一参考中。
通过利用如上所述的具有两个测量单元的传感器系统1，将有利地实施所述方法的上述步骤。
在步骤150中，所述方法通过确定140原始角度“gamma(伽马)”来确定代表两个部件之间的相对角位置θ的值，所述原始角度的正切是由单元确定的所述分量by1、by2、bz1、bz2的差分组成的函数。该原始角度“gamma”等于或代表由磁化本体在测量点处产生的磁场矢量的角度的定向。该原始角度有时被称为“磁角”。差分组成可以特别是一方面代表可能加权的第一分量by1、by2的差的值与另一方面代表可能加权的第二分量bz1、bz2的差的值之间的代数比率。
根据差分方法的一个实施例，计算原始角度，所述原始角度的正切是对于给定的相对角位置由两个单元11、12测量的一方面次要分量的差与另一方面主要分量的差之间的比率的函数。
因此，所述方法包括一个或多个计算步骤，所述一个或多个计算步骤可以在计算单元中实施，该计算单元被集成到传感器系统1中，或者是远程的，例如在电子控制单元或计算机中。计算单元通常包括一个或若干个存储模块、至少一个处理器、数据输入/输出模块以及可能的通信模块。所述方法的计算步骤通常由包含相应指令并存储在存储模块中的计算机程序实施。
因此，在该示例中，提供了计算一值δby，该值代表分别在点c1和c2处测量的第一主要分量by1与第二主要分量by2之间的差。通常，该差值可以以函数(例如线性或仿射函数)的形式编写：
δby＝fy(by1-by2)
例如，其可以具有：
δby＝ay*(by1-by2)+cy
以最简单的方式，其可以具有：
δby＝by1-by2(1)
同样，提供了计算一值δbz，该值代表分别在点c1和c2处测量的第一次要分量bz1与第二次要分量bz2之间的差。通常，该差值可以以函数(例如线性或仿射函数)的形式编写：
δbz＝fz(bz1-bz2)
例如，其可以具有：
δbz＝az*(bz1-bz2)+cy
以最简单的方式，其可以具有：
δbz＝bz1-bz2(2)
在这种情况下，本发明提供了将原始角度gamma确定为圆弧，其正切代表一方面次要分量的差与另一方面主要分量的差之间的比率，该比率可以是比率δbz/δbz，或反比率δby/δbz。取决于选择的比率，将获得原始角度gamma或其余角(90°-gamma)，从中可以轻松返回到所期望的原始角度。
因此，该原始角度gamma的值可以以函数的形式编写：
gamma＝arctan{f[δbz/δby]}或gamma＝arctan{f[δby/δbz]}
即，例如：
gamma＝arctan{f[fz(bz1-bz2)/fy(by1-by2)]}
在该等式中，函数f可以被认为是测量值的滤波函数。以最简单的方式，其可以具有：
gamma＝arctan{kyzx[(bz1-bz2)/(by1-by2)]}(3)
其中，kxy是单元的测量平面中的磁场的角的理论计算值，其等于1，但是有时使用另一个值来补偿测量偏差是有利的。
在具有单个单元的一个实施例中，可以非常容易地获得原始角度，例如以以下形式：
gamma＝arctan{kyzx[(bz1-bz2)/(by1-by2)]}
原始角度对应于测量点处的磁场定向，或代表测量点处的磁场定向。由于如上所述磁化本体的磁化强度是变化的事实，因此由磁化本体在磁化本体外部产生的磁场也具有变化的定向。通过确保在两个部件14、16的相对角行程上测量点处的磁场矢量的定向在小于360度角的范围上变化，可以确定原始角度与两个部件间的相对角位置之间的关系，如果可能的话，可以是一对一的关系。该关系可以例如通过计算、通过模拟或通过学习来确定。
为了说明图5中所示的传感器的操作，在图12a、图12b以及图13a和图13b中示出了可以用这种传感器获得的信号。这些结果是通过模拟获得的。
这些图分别示出了对于具有一个测量单元的配置和对于具有两个测量单元的配置，对于具有以下参数的角位置传感器，在65度行程上的简单场信号和差分场信号：
-本体的内部半径：15.5mm
-磁化的外部半径：21.5mm
-测量半径：18.5mm
-磁化的角范围：78°
-磁体的厚度：4mm
-测量气隙：1.7mm。
图12a表示由测量单元在旋转行程中间的一点处测量的信号by和bz。图12b表示通过从图12a中的信号计算比率by/bz的反正切而获得的角度。
图13a表示从c1和c2点处的磁场分量获得的差分信号by2-by1和bz2-bz1，c1点和c2点在切线方向上在旋转行程中间的任一侧上(也就是说在图2a和图2b的位置中)分别相距0.95mm。图13b表示通过从图13a中的信号计算差分信号的比率(bz2-bz1)/(by2-by1)的反正切而获得的角度。
基于测量实现单个单元的优点是简单并且通常需要较少的努力来具有足够的测量场(磁场)。
基于以差分模式操作的两个单元的方法的优点是，相对于外部磁场更为强健(robust稳定)，然而，可能难以获得足够的测量信号(磁场差)。
本发明允许在传感器的行程上获得变化的磁场，这增加了传感器的精度，并且通常提供了使用差分方法的可能性。
本发明不限于所描述和表示的示例，因为可以在不脱离其框架的情况下进行各种修改。
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