转轴角度位置感测装置的制作方法

本申请涉及角度传感，具体涉及一种转轴角度位置感测装置。

背景技术：

1、角度传感技术在工业自动化、汽车电子、及其人及消费电子等领域具有广泛应用，其核心要求是实现高精度、高可靠性及低成本的位置测量。目前，市场上主流的角度传感方案主要包括基于传统圆形磁环的磁编码器、多集磁环方案以及光学编码器等，但这些方案均存在一定的技术局限性和行业痛点。

2、首先，传统圆形磁环方案采用轴对称结构的永磁体，其磁场分布呈中心对称形式。当与霍尔效应传感器配合使用时，传感器输出的信号理论上应为理想的正弦和余弦波形。然而，由于磁环材料不均匀、充磁偏差以及环境磁场干扰等因素，实际输出的信号往往存在较大的谐波失真(通常超过5％)，导致角度解算时出现显著误差，难以满足高精度应用场景的需求。

3、其次，多极磁环方案通过增加磁极对数以提高角度测量的分辨率与精度。但该方案对磁环与传感器之间的相对位置要求极为苛刻，装配容差通常需小于0.1毫米，否则会导致信号质量严重下降。这一严格的装配要求大幅增加了制造与组装的难度，降低了生产良率，限制了其在大规模量产中的应用。

4、再者，光学编码器虽具有较高的精度和分辨率，但其抗污染能力较差，灰尘、油污等环境污染物易导致信号衰减或失效，因此在工业现场等恶劣环境中可靠性不足。此外，光学编码器的结构复杂、成本高昂，其价格通常可达传统磁编码器的三倍左右，不利于成本敏感型应用的推广。

5、综上所述，现有角度传感技术在不同程度上存在信号质量差、装配难度大、环境适应性弱或成本过高的问题。因此，亟需一种新型的角度位置测量装置，能够在有限空间内实现高精度、高可靠性且具备较大装配容差的传感方案，以满足日益增长的应用需求。

技术实现思路

1、本申请提供一种转轴角度位置感测装置，能够在有限空间内实现高精度、高可靠性且具备较大装配容差。

2、本申请的一种实施例中提供一种转轴角度位置感测装置，包括：霍尔效应感测部件，设置于转轴的第一转动件上；磁环，设置于转轴的第二转动件上；第二转动件与第一转动件转动连接，以使第一转动件能够相对第二转动件转动；磁环包括第一弧形磁体和第二弧形磁体，第一弧形磁体和第二弧形磁体首尾相连；第一弧形磁体首尾之间的距离小于第一弧形磁体所在环形的直径，第二弧形磁体首尾之间的距离小于第二弧形磁体所在环形的直径；当第一转动件相对第二转动件转动时，磁环产生的磁场发生变化，霍尔效应感测部件随着磁场的变化而产生电信号，电信号指示第一转动件的角度位置。

3、一种实施例中，第一弧形磁体和第二弧形磁体一体成型。

4、一种实施例中，磁环为轴对称结构，且对称轴包括两条，两条对称轴相互垂直，其中一条对称轴与第一弧形磁体的首尾连线重合。

5、一种实施例中，第一弧形磁体所在的环形的外环半径为8mm、内环半径为5mm，第一弧形磁体所在环形和第二弧形磁体所在环形的圆心距为1mm，且磁环在垂直于两条对称轴所构成的平面的方向上的尺寸为2mm。

6、一种实施例中，将转轴角度位置感测装置应用于转轴，第一转动件相对第二转动件转动任意角度位置时，霍尔效应感测部件平行或垂直于两条对称轴所构成的平面布置。

7、一种实施例中，霍尔效应感测部件与磁环的两条对称轴所构成的平面的距离为6mm±0.5mm。

8、一种实施例中，磁环的充磁方向朝向两条对称轴的交点。

9、一种实施例中，霍尔效应感测部件和磁环的数量各1个。

10、一种实施例中，霍尔效应感测部件为3d霍尔芯片，3d霍尔芯片为在单颗芯片上集成三个正交的霍尔传感单元，以同时输出三个正交轴向的磁场数据。

11、本申请提供一种转轴角度位置感测装置，包括霍尔效应感测部件和磁环，其中，磁环包括第一弧形磁体和第二弧形磁体，第一弧形磁体和第二弧形磁体首尾相连，第一弧形磁体首尾之间的距离小于第一弧形磁体所在环形的直径，第二弧形磁体首尾之间的距离小于第二弧形磁体所在环形的直径。在需要检测转轴的转动角度位置时，将霍尔效应感测部件设置于第一转动件上，将磁环设置于转轴的第二转动件上，当第一转动件相对于第二转动件转动时，磁环产生的磁场发生变化，霍尔效应感测部件随着磁场的变化而产生电信号，电信号指示第一转动件的角度位置。本申请的转轴角度位置感测装置产生的电信号与第一转动件相对第二转动件的旋转角度拟合之后呈单调映射，且能够在有限空间内实现高精度、高可靠性且具备较大装配容差。

1.一种转轴角度位置感测装置, 其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的转轴角度位置感测装置，其特征在于，所述磁环的对称轴包括两条，两条所述对称轴相互垂直，其中一条所述对称轴与所述第一弧形磁体的首尾连线重合。

3.如权利要求2所述的转轴角度位置感测装置，其特征在于，所述第一弧形磁体所在的环形的外环半径为8mm、内环半径为5mm，所述第一弧形磁体所在环形和所述第二弧形磁体所在环形的圆心距为1mm，且所述磁环在垂直于两条对称轴所构成的平面的方向上的尺寸为2mm。

4.如权利要求2所述的转轴角度位置感测装置，其特征在于，将所述转轴角度位置感测装置应用于转轴，所述第一转动件相对所述第二转动件转动任意角度位置时，所述霍尔效应感测部件平行或垂直于两条所述对称轴所构成的平面布置。

5.如权利要求4所述的转轴角度位置感测装置，其特征在于，所述霍尔效应感测部件与所述磁环的两条所述对称轴所构成的平面的距离为6mm±0.5mm。

6.如权利要求2所述的转轴角度位置感测装置，其特征在于，所述磁环的充磁方向朝向两条对称轴的交点。

7.如权利要求1所述的转轴角度位置感测装置，其特征在于，所述霍尔效应感测部件和所述磁环的数量各1个。

8.如权利要求1-7任一项所述的转轴角度位置感测装置，其特征在于，所述霍尔效应感测部件为3d霍尔芯片，所述3d霍尔芯片为在单颗芯片上集成三个正交的霍尔传感单元，以同时输出三个正交轴向的磁场数据。