具有两个偏移布置的拾波线圈组件的感应角度传感器的制作方法

1.本文中说明的创新概念涉及一种感应角度传感器，并且特别是涉及一种在确定定子和转子之间的旋转角度时具有对系统误差带的集成式补偿的感应角度传感器。为此，感应角度传感器具有定子，该定子具有第一拾波线圈组件和基本上相同的第二拾波线圈组件，其中这两个拾波线圈组件以经定义的旋转角度相对于彼此偏移地被布置。


背景技术：

2.感应角度传感器通常具有定子和可以相对于定子旋转的转子。为了使转子可以相对于定子旋转，在转子和定子之间存在微小的气隙(所谓的airgap)。定子可以例如实施为印刷电路板，简称为pcb(英文：printed circuit board)。在定子上可以布置有励磁线圈。向励磁线圈馈入输入信号，例如交流信号。响应于此，励磁线圈产生与励磁线圈解耦的磁场。相对置的转子具有感应目标，磁场耦入到该感应目标中。响应于此，感应目标产生涡电流，该涡电流又产生与感应目标解耦的次级磁场。然后，次级磁场耦入到被布置在定子上的拾波线圈组件中。响应于此，拾波线圈组件产生代表定子和转子之间的角度的输出信号。
3.转子处的目标和定子处的拾波线圈是相互协调的。两者都具有相互协调的特定的对称性。即，目标和拾波线圈可以具有特定的对称形状。例如，类似于增量轮，目标可以具有齿和间隙的形状，并且拾波线圈可以例如具有对称的绕组。在本公开的范畴中，该对称性也被称为k重对称性。如果在本文中提到这种k重对称性，则其应被理解为旋转对称或回转对称的形式。例如，如果一个物体可以绕轴线旋转360
°
*n/k，使得该物体在旋转后看起来与旋转前相同(其中n为任意整数(integer))，则该物体具有k重对称性。另外，在本公开中，k重对称性的特征在于：在k重对称性的情况下，如果使线圈(或目标)旋转360
°
/k，则在线圈(或目标)中所感应的信号保持相同。
4.前述在拾波线圈组件中感应的输出信号可以是交流电压信号，该交流电压信号由高频hf载波分量和低频lf信号分量构成。然而，可能发生的是这种lf信号分量随着定子和转子之间的旋转角度不会以理想正弦形式变化。因此会出现系统误差，或者更确切地说是系统误差带，其会导致角度测量的精度上的系统偏差。系统误差表现在lf信号分量的小的谐波含量中，即其二次谐波、三次谐波、四次谐波等，其中主导基波(＝一次谐波)对应于旋转角度(或在目标的多重对称性k>1的情况下，对应于旋转角度的k倍)。
5.校正这种系统误差的一种可行方案在于：设置非常特殊的线圈几何形状并结合高精度制造的目标和精确已知的气隙，以便借此获得关于旋转角度的理想正弦信号。然而，为此需要复杂的线圈几何形状，这会导致生产成本增加。
6.校正该系统误差的另一可行方案在于：提供分别描述系统角度误差的相应的数学校正公式或相应的查找表。在这种情况下，这样的角度传感器可以首先计算旋转角度，然后从公式或表格中求取为此所存储的角度偏差或相应的校正系数，并且随后在考虑角度偏差或校正系数的情况下重新计算真实的旋转角度。然而，这仅适用于单个预先定义的气隙。一旦气隙例如由于装配中的公差而发生变化，则也必须相应地更改查找表或数学校正公式。
因此，对于这种系统必须预备用于角度误差的二维校正表格，该二维校正表格又取决于真实旋转角度和实际气隙。此外，气隙必须始终是非常精确地已知的，然而特别是在批量生产的角度传感器中通常不是精确地已知的。
7.因此，期望提供一种感应角度传感器，该感应角度传感器可以补偿或校正系统角度误差，并且仍然允许简单的线圈几何形状且不易受到干扰地对气隙波动做出响应，并且同时在此对于基本上任意设计的目标都可以提供精确的角度信号。


技术实现要素：

8.因此提出了一种具有根据本发明的特征的感应角度传感器。该感应角度传感器的实施方式和其他有利方面在相应的从属权利要求中给出。
9.在此说明的创新性感应角度传感器尤其具有定子和能够相对于其该定子绕旋转轴线旋转的转子，其中转子包括具有k重对称性的感应目标组件，并且其中定子包括具有k重对称性的第一拾波线圈组件以及具有k重对称性的第二拾波线圈组件。第一拾波线圈组件和第二拾波线圈组件分别围绕旋转轴线r被布置并且分别具有相同数量的拾波单线圈。第一拾波线圈组件的拾波单线圈相对于彼此绕旋转轴线r以旋转方式偏移了几何偏移角α，并且第二拾波线圈组件的拾波单线圈相对于彼此绕旋转轴线r以旋转方式偏移了相同的几何偏移角α。在拾波线圈组件具有偶数个拾波单线圈的情况下，偏移角α计算如下：
10.α＝360
°
/k/m/2。
11.在拾波线圈组件具有奇数个拾波单线圈的情况下，偏移角α计算如下：
12.α＝360
°
/k/m。
13.变量m表示每个拾波线圈组件中存在的拾波单线圈的数量。此外，角度传感器还具有组合装置，该组合装置被设计用于执行信号组合，其中将第一拾波线圈组件的信号与第二拾波线圈组件的信号组合，以基于此来求取定子和转子之间的、角度误差补偿后的旋转角度。另外，根据在此说明的创新概念，整个第一拾波线圈组件相对于整个第二拾波线圈组件绕旋转轴线r以旋转方式偏移了几何偏移角ρ。第一拾波线圈组件和第二拾波线圈组件分别具有相同数量的拾波单线圈。第一拾波线圈组件产生多个信号，这些信号中的至少两个信号在解调后在其一次谐波上具有360
°
/m的相移。第二拾波线圈组件产生相同数量的信号，其中在此同样至少两个信号在解调后在其一次谐波上具有360
°
/m的相移。
附图说明
14.在附图中示例性地示出一些实施例，并且在下文中解释这些实施例。其中：
15.图1a示出了根据一个实施例的具有单个拾波线圈组件的感应角度传感器的模型的示意性透视图，
16.图1b示出了根据一个实施例的相对于彼此偏移布置的两个拾波线圈组件的模型的示意性俯视图，
17.图1c示出了根据一个实施例的具有彼此偏移布置的两个拾波线圈组件的感应角度传感器的模型的示意性透视图，
18.图2a示出了根据一个实施例的无定向拾波单线圈的模型的示意性俯视图，
19.图2b示出了根据一个实施例的相对于彼此偏移布置的两个无定向拾波单线圈的
模型的示意性俯视图，
20.图3a示出了根据两个拾波线圈组件之间的偏移角ρ(rho)示出最大角度误差的曲线图，
21.图3b示出了根据本文所述的概念示出对系统角度误差的补偿的曲线图，
22.图4示出了根据一个实施例的两个非无定向拾波单线圈的模型的示意性俯视图，这两个非无定向拾波单线圈相对于彼此偏移布置并且电气地连接在一起。
23.图5示出了用于说明在未连接的组件中以及在互连的组件中的单个拾波单线圈的覆盖程度的图示，
24.图6a至图6c示出了用于说明拾波线圈表面的近似正弦形状的覆盖程度的图示，
25.图7示出了具有无定向拾波线圈的感应角度传感器的示意图，
26.图8示出了具有快速旋转目标的无定向线圈的m相系统随时间变化的信号曲线的图示，
27.图9示出了非无定向拾波线圈组件的模型的示意性俯视图，该非无定向拾波线圈组件具有彼此偏移布置的三个非无定向拾波单线圈，
28.图10示出了具有快速旋转目标的非无定向线圈的三相系统随时间变化的信号曲线的图示，
29.图11示出了非无定向拾波单线圈的模型的示意性俯视图及其在衬底的不同金属化层中的实现，
30.图12示出了嵌入塑料基质中的目标组件的俯视图，
31.图13示出了该目标组件的模型的示意性俯视图，并且
32.图14示出了系统角度误差带的曲线波形的图示。
具体实施方式
33.在下文中参考附图更详细地说明实施例，其中具有相同或相似功能的元件被设置有相同的附图标记。
34.如果在此提到k重对称性，则其应被理解为旋转对称或回转对称的形式。如果一个物体可以绕轴线旋转360
°
*n/k，使得该物体在旋转后看起来与旋转前相同(其中n为任意整数(integer))，则该物体具有k重对称性。另外，在本公开中，k重对称性的特征在于：在k重对称性的情况下，如果使线圈(或目标)旋转360
°
/k，则在线圈(或目标)中所感应的信号保持相同。
35.如果本文中指定了角度的值，则这些值也适用于
±
10％或
±1°
的公差范围内。这意味着，即使本文中提到的角度有在
±
10％或
±1°
的范围内的偏差，本文中说明的创新概念仍然可以提供令人满意的结果。
36.首先，为了引入在此所基于的问题，将讨论具有单个拾波线圈组件的感应角度传感器。图7示出了这种感应角度传感器700的示意图。
37.角度传感器700具有励磁线圈701和单个拾波线圈组件702，该单个拾波线圈组件702具有两个彼此偏移的拾波单线圈703、704。励磁线圈701和拾波线圈组件702通常布置在(在此未明确示出的)定子上。此外，角度传感器700还具有感应目标705。目标705通常布置在(在此未明确示出的)转子上。
38.目标705可以由导电材料制成，并且可以例如被设计成厚度为d的冲压金属成型件。代替实心(massiv)金属成型件，目标还可以被设计为转子线圈的形式。在这种情况下，转子线圈可以基本上具有金属成型件的几何形状，并且可以如被短路的线圈一样运行。
39.目标705可以具有k重对称性。在该示例中，目标705具有3重对称性，分别具有三个齿705a和三个间隙705b。在齿705a之间的间隙705b并不一定必须具有与齿705a本身相同的形状。齿705a在外半径处具有跨度s。
40.定子处的拾波单线圈703、704可以适于转子处的感应目标705。也就是说，拾波单线圈703、704可以具有与目标705的k重对称性匹配的k重对称性。在该示例中，这两个拾波单线圈703、704分别具有3重对称性，其中每两个相邻的绕组703a、703b共同属于一个拾波单线圈703。在此，每两个相邻的绕组703a、703b具有相反的定向，即它们分别沿彼此相反的方向缠绕，以补偿励磁线圈701的均匀外部磁场(干扰场)和对称干扰场。因此，这些拾波单线圈703、704也被称为无定向的。
41.无定向拾波线圈的特征尤其在于其具有偶数个绕组，其中偶数绕组沿第一缠绕方向(例如，沿顺时针方向)缠绕，并且分别位于这些偶数绕组之间的奇数绕组沿相反的第二缠绕方向(例如，沿逆时针方向)缠绕。这会使得在均匀干扰磁场的情况下无定向拾波单线圈的第一半提供第一信号，并且该无定向拾波单线圈的第二半提供第二信号，其中第二信号由于相反的缠绕方向而与第一信号反相。这在此示例中同样适用于在此所示的第二无定向拾波单线圈，该第二无定向拾波单线圈的第一半在此示例中提供第三信号，并且其第二半由于缠绕方向相反而提供反相的第四信号。基于这种反相的布置，可以归因于空间恒定干扰场的感应信号相互抵消。
42.关于在本公开中重要的k重对称性的定义，就此还应指出以下几点。如上文所述，图7中所示的拾波单线圈703、704中的每个拾波单线圈分别具有3重对称性。下面以单个拾波单线圈(例如，拾波单线圈703)为例来说明3重对称性。即，如果将在此所示的拾波单线圈703旋转360
°
/6＝60
°
，则虽然该拾波单线圈703的相应导体环或绕组将再次重合，但在这种情况下，每个单环或单绕组的定向(缠绕方向)是相反的。因此，拾波单线圈703必须旋转360
°
/3＝120
°
，以使得单绕组再次重合并且还具有相同的定向，使得拾波单线圈703相应地也再次提供相同的信号。因此，所示的两个拾波单线圈703、704具有3重对称性(即k＝3)，尽管它们在第一眼看上去好像具有6重对称性(即k＝6)。
43.拾波单线圈703、704中的每个拾波单线圈响应于从目标705发出的次级磁场而生成相应的输出信号。输出信号可以是输出电压信号。这些高频输出信号被调幅并随转子相对于定子的当前旋转位置而变化。这些调幅后的hf信号可以被解调。两个无定向拾波单线圈703、704的经解调的lf信号至少近似是正弦形的或余弦形的，同样又取决于转子相对于定子的旋转角度。因此，无定向拾波单线圈703、704有时也被称为正弦拾波线圈或余弦拾波线圈。在该示例中，正弦和余弦当然可以任意互换。
44.此外，第一拾波单线圈703和第二拾波单线圈704还以几何偏移角α彼此偏移地被布置。该偏移角α取决于拾波单线圈703、704的k重对称性的变量k和变量m。变量m表示拾波线圈组件702所具有的拾波单线圈703、704的数量。原则上，拾波单线圈703、704中的每个拾波单线圈可以分别产生所感应的输出信号。输出信号具有尤其是由偏移角α引起的相位偏移。因此，变量m还表征了每个拾波线圈组件可以产生的所感应的输出信号的数量。这也将
在下面更详细地讨论。
45.此外，相应的拾波单线圈703的绕组703a、703b还可以具有绕组角β。
46.励磁线圈701以及拾波单线圈703、704绕着共同的旋转轴线r旋转对称地布置。在此，励磁线圈701围绕拾波单线圈703、704以环形布置。
47.在此，应再次注意的是，在此所示的感应角度传感器700具有包括多个(在此为两个)拾波单线圈703、704的拾波线圈组件702，这些拾波单线圈相对于彼此绕旋转轴线r旋转了几何偏移角α。每个拾波单线圈703、704具有多个绕组703a、703b。
48.为了运行感应角度传感器700，励磁线圈701例如可以被施加有4mhz的频率的约1v的正弦电压。这会在励磁线圈701中产生交变磁场(初级磁场)，该交变磁场又会在目标705中产生涡电流。这些涡电流又会在其侧产生磁场(次级磁场)，该磁场耦入到拾波单线圈703、704中，并在拾波单线圈处产生相应的电压。相应的拾波单线圈703、704的电压被测量。由于电压值取决于转子相对于定子的位置，因此该电压值可以用作转子和定子之间的旋转角度的量度。其是调幅信号，即其在该情况下具有4mhz的载波频率，但是其幅度随转子相对于定子的位置而变化。
49.这将在下面参考图8更详细地解释。图8示出了具有偶数个拾波单线圈(在此m＝2)的拾波线圈组件的信号的示例性曲线图、或具有偶数m(在此m＝2)的m相系统的信号的示例性曲线图，也就是说，在时域中具有6重对称性，即k＝6。因此，此处的拾波线圈组件不是如图7所示的拾波线圈组件，因为图7所示的拾波线圈组件702为了清楚起见而具有3重对称性，即k＝3。然而，在以下对图8所示信号的说明中进行对照时，会偶尔参考图7中的装置及其附图标记。
50.如在图8中可以看到，在横坐标上绘制有时间，在此例如在0μs和18μs之间。曲线801表示目标705中的涡电流，该涡电流由励磁线圈701的磁场产生。曲线801以1mhz振荡并且具有恒定的幅度。另外，曲线801是零均值的。在该示例中，假定转子以360
°
/100μs的速度旋转，这对应于每分钟6*105转的非常高的旋转速度(这只是为了阐明曲线图中的信号)。
51.信号amu1(曲线802)以及amu2(曲线803)代表在两个拾波单线圈703、704中所感应的电压。电压amu1、amu2为调幅信号，其基本上是零均值的。在例如借助于相位相干解调器解调相应的调幅信号amu1、amu2之后，将获得这些信号amu1、amu2的相应的包络(即，调幅信号amu1、amu2的“上部”部分)。信号amu1的包络在此称为u1，并且信号amu2的包络在此称为u2。这意味着在解调之前获得调幅的高频hf信号amu1、amu2，并且在解调之后获得低频lf信号u1、u2。如上文所述，在lf信号u1、u2是零均值的之后，lf信号u1、u2就已经是杂散场鲁棒的，即无定向的，从而不需要例如通过减去信号分量进行的进一步信号修改。
52.从图8中可以看到，解调后的lf信号u1、u2至少近似是正弦形的或余弦形的，取决于转子相对于定子的旋转角度。然而，应明确的是，lf信号u1、u2与理想的正弦曲线具有小的偏差，这在现有技术中会导致系统角度误差，并且这将通过在此说明的创新概念在很大程度上被消除。
53.两个包络(即，解调后的lf信号u1、u2)可以例如借助于相位同步解调器来生成。然后，lf信号u1、u2可以与转子相对于定子的位置相关，从而可以基于解调后的lf信号u1、u2来确定转子位置。这可以通过计算两个彼此相位偏移的lf信号u1、u2的反正切来进行。作为反正切计算的结果将获得直线807。该直线807表示在此所示的电旋转角度，该电旋转角度
由曲线806表示。
54.因此，图8中所示的调幅后的hf信号amu1(曲线802)和amu2(曲线803)可以是在相对于彼此旋转了偏移角α的具有6重对称性(k＝6)的两个拾波单线圈703、704中产生的电压。由于旋转了偏移角α，两个解调后的lf信号u1(曲线804)和u2(曲线805)在所谓的电角域中彼此相位偏移90
°
。
55.就此应注意的是，在图8中示出了两个不同的相移。一方面，对于调幅后的hf信号amu1、amu2(参见曲线802、803)，相移是关于时间的相移。而另一方面，对于基带信号(即，解调后的lf信号u1、u2(参见曲线804、805))，相移是关于旋转角度的相移。因此，信号既随时间变化，又随定子和转子之间的旋转角度变化。如果在本公开中提到相移，则除非另有说明，否则该相移是关于旋转角度的相移。
56.图8所示的两个信号来自2相系统(m＝2)。所示的两个信号(即,两个调幅后的hf信号802、803或两个解调后的lf信号804、805)表明该2相系统具有两个拾波单线圈。拾波单线圈可以是无定向拾波单线圈，如在图7中示例性示出的。
57.如上文所述，变量m表示每个拾波线圈组件中存在的拾波单线圈的数量。在m为偶数时，可能适用例外情况。下面将参考图7中所示的装置以理论示例对此进行简要说明。
58.因此，在图7所示的示例中还可以添加两个附加的拾波单线圈703x、704x，其中第一附加拾波单线圈703x将相对于第一拾波单线圈703旋转60
°
，并且其中第二附加拾波单线圈704x将相对于第二拾波单线圈704旋转60
°
。然而，第一拾波单线圈703的按顺时针缠绕的绕组将直接与第一附加拾波单线圈703x的按逆时针缠绕的绕组相对置，即，第一附加拾波单线圈703x将产生如下的信号，该信号与由第一拾波单线圈703产生的信号仅在符号上不同。因此，这不会带来新的角度信息，从而可以省去附加的拾波单线圈703x。这适用于所有偶数m。因此，由于上面提到的原因，对于偶数m，可以使用m/2个拾波单线圈。在纯数理上，两个具有不同相位的线圈也足够了。也就是说，如果拾波线圈组件具有偶数个拾波单线圈，其中拾波单线圈的第一半(m/2)产生第一输出信号，并且其中拾波单线圈的第二半(m/2)产生与其反相的第二信号，则m个拾波单线圈中的一半(即，m/2)足以实施本文所述的创新概念。而所存在的拾波单线圈的另一半(m/2)将是“冗余”的。因此，在本技术的意义上，在此包括这种“冗余的”拾波单线圈的特殊情况，即，在这种情况下仅对所存在的拾波单线圈的一半进行计数。具体而言，这意味着在本文说明的公式中变量m由m/2代替。
59.因此，应注意的是，不仅图7所示的示例为2相系统，即m＝2，而且图8所示的信号同样由2相系统产生。然而，由于这两个2相系统具有不同的k重对称性(图7：3重对称性；图8：6重对称性)，因此图8中的信号的周期性不同于可以由图7中的装置产生的信号的周期性。
60.这又归因于以下事实：周期性与k重对称性的变量k有关。即，图8中所示的信号来自具有6重对称性的系统，即k＝6。可以看出，在此信号周期延伸60
°
，其计算为360
°
/k，其中k＝6。因此，所示的信号形状每60
°
重复一次，即，在360
°
的整转上总共重复六次。而图7所示的示例具有三重对称性，即k＝3。因此，以图7所示的装置产生的信号将具有360
°
/3＝120
°
的周期性。
61.此外，在图8中示出和讨论的波形还与电角域有关。电角域又必须与机械角域区分开。如果转子相对于定子实际上(即，在机械角域中)旋转360
°
，则转子总共k次扫过具有k重对称性的拾波单线圈的绕组。因此，这种具有k重对称性的拾波单线圈也相应地提供k个周
期，于是这又将对应于电角域。也就是说，电角域对应于机械角域的k倍。
62.根据在此说明的创新概念的感应角度传感器可以输出电角度，因为如果在目标705的例如三个齿隙周期上再增加旋转7
°
，则感应角度传感器将输出7
°
而不是3*360
°
7
°
(特别是在电路无电流且在最后才接通电路的情况下旋转目标时)。只要在本公开中提及角度或旋转角度，除非明确提及机械角度，否则该角度始终关于电角度。
63.因此，在此处参考图8讨论的具有6重对称性的拾波单线圈的示例中，电角域对应于机械角域的六倍。如图8所示，hf信号或电压amu1、amu2在此并不总是同相的，而这次涉及关于时间的相移。仅当lf信号u1和u2具有相同的符号时，hf信号或电压amu1、amu2才同相。否则它们具有180
°
的相移。此外，根据法拉第感应定律，它们相对于目标中的电流有90
°
的相移。
64.因此，在本公开中说明的电旋转角对应于实际机械旋转角的k倍。因此，在图8中仅示出了360
°
的k倍部分，即360
°
/6＝60
°
。然后信号重复k次，从而电旋转角也重复k次，即，在此每60
°
重复一次。因此，对于在机械角域中360
°
的完整旋转，电角度结果不是明确的。然而，对此存在补偿的可能性，但这不再是在此说明的创新概念的主题。
65.如上简明所述，根据本文所述的创新概念，拾波线圈组件702的拾波单线圈703、704相对于彼此偏移或旋转几何偏移角α。在此，偏移角α的确定取决于拾波单线圈703、704的k重对称性的数目k以及取决于前面讨论的变量m，该变量m表示拾波线圈组件的拾波单线圈的数量以及可以借助于拾波单线圈产生的彼此相位偏移的信号的数量。图7所示的示例是具有3重对称性的2相系统，即，m＝2且k＝3。在此，相应的拾波单线圈703、704之间的偏移角α确定如下：
66.α＝360
°
/k/m/2
67.上式适用于具有偶数个拾波单线圈的拾波线圈组件。因此，在图7的示例中，拾波单线圈703、704将相对于彼此旋转α＝360
°
/k/m/2＝360
°
/3/2/2＝30
°
。而在图8的示例中(k＝6)，拾波单线圈703、704将相对于彼此旋转α＝360
°
/k/m/2＝360
°
/6/2/2＝15
°
。
68.在具有奇数个拾波单线圈的拾波线圈组件中，偏移角α的计算公式如下：
69.α＝360
°
/k/m
70.除了到目前为止讨论的无定向拾波线圈组件的实施方式之外，还存在不具有这种无定向特性的拾波单线圈。对此，最简单的示例是具有三个拾波单线圈的拾波线圈组件。
71.图9示出了这种非无定向拾波单线圈901、902、903的示例。拾波单线圈901、902、903也可以被称为u线圈、v线圈和w线圈，并且它们可以具有基本上相同的形状。在此可以看出，拾波单线圈901、902、903具有单个绕组。也就是说，不同于无定向拾波单线圈，在此所示的非无定向拾波单线圈901、902、903不具有缠绕方向相反的交替的绕组。因此，非无定向拾波单线圈901、902、903本身不是杂散场鲁棒的。
72.然而，拾波单线圈901、902、903可以与用于信号处理的电路连接。电路可以计算线圈对之差，例如u
‑
v、v
‑
w、w
‑
u，以补偿作用在所有拾波单线圈901、902、903上的均匀杂散场。
73.由于非无定向拾波单线圈901、902、903不具有反向缠绕的绕组，因此拾波单线圈901、902、903中的每个拾波单线圈分别提供单个信号。具有奇数m的角度传感器也具有奇数个非无定向拾波单线圈，即，不存在会产生附加的反相信号的其他非无定向拾波单线圈。
74.然而，在具有偶数m的拾波线圈组件中，这又可能会表现不同。正如上面已关于本
文所包括的“冗余”拾波单线圈的特殊情况所描述的，对于m＝2还可以设想四个这样的非无定向拾波单线圈，但是它们不是旋转360
°
/6/3＝20
°
(对于k＝6)，而是旋转360
°
/6/4＝15
°
。于是，第一拾波单线圈在第三拾波单线圈具有最小信号的目标位置中将具有最大信号，即，信号将偏移180
°
的(电)相位，使得第三拾波单线圈和第四拾波单线圈又将是“冗余的”或多余的。因此，该示例是具有偶数m和“冗余的”一半的拾波线圈组件，即，所存在的非无定向拾波单线圈的一半(m/2)就是足够的，而所存在的非无定向拾波单线圈的另一半(m/2)将是冗余的(在此：m＝2和四个拾波单线圈，其中四个拾波单线圈中的两个拾波单线圈是冗余的，从而在确定变量m时可以忽略不计)。
75.在图9所示的具有奇数m(在此：m＝3)的拾波线圈组件的示例中，三个拾波单线圈901、902、903总共产生三个信号，其中这些信号彼此相位偏移。
76.如果转子以恒定转速旋转，则在三个拾波单线圈901、902、903的每个拾波单线圈中都会产生近似正弦形的hf信号，其中在这里所描述的示例中这些信号彼此间具有360
°
/m＝360
°
/3＝120
°
的相移。如果转子旋转360
°
(机械旋转角度)，则包络(即，解调后的lf信号)具有k个周期。这意味着，如果由信号比率计算反正切值，则结果将变化k*360
°
，从而总计得出1080
°
(电角度)。
77.图10在时域中示出了具有三个拾波单线圈的这种拾波线圈组件的信号的曲线图。在此同样又在横坐标上绘制了0μs至18μs之间的时间。曲线910表示目标中由励磁线圈产生的涡电流。曲线以1mhz振荡，是零均值的并且具有恒定的幅度。在该示例中，转子再次以360
°
/100μs的角速度旋转，这对应于6*105转的非常高的转数。
78.调幅后的hf信号amu、amv、amw是在三个拾波单线圈901、902、903中分别感应出的电压。三个拾波单线圈901、902、903可以如目标一样具有相同的形状，例如具有6重(k＝6)对称性，并且三个拾波单线圈901、902、903可以被布置为相对于彼此旋转几何偏移角α。在此，几何偏移角α的确定也同样取决于系统的k重对称性的数目k以及每个拾波线圈组件中存在的拾波单线圈的数量m或每个拾波线圈组件中产生的彼此相位偏移的不同信号的数量m。在该示例中，三个拾波单线圈901、902、903(m＝3)分别具有6重对称性，即k＝6。因此，每两个相邻的拾波单线圈都彼此偏移α＝360
°
/k/m＝360
°
/6/3＝20
°
。也就是说，第二拾波单线圈902相对于第一拾波单线圈901旋转20
°
，并且第三拾波单线圈903相对于第二拾波单线圈902旋转20
°
。因此，第三拾波单线圈903相对于第一拾波单线圈901总共旋转40
°
。
79.这确保了相应的拾波单线圈901、902、903的相应信号u、v、w彼此相位偏移120
°
，即在电角域中，其中在此电角度也同样对应于机械角度的k倍。就此应注意的是，在此也同样涉及两个不同的相移。一方面，对于调幅后的hf信号amu、amv、amw(参见图10中的曲线911、912、913)，相移是关于时间的相移。而另一方面，对于基带信号(即，解调后的lf信号u、v、w(参见图10中的曲线921、922、923))，相移是关于旋转角度的相移。
80.在参考图9和图10讨论的非无定向线圈中，hf信号(即，电压amu(911)、amv(912)和amw(913))都是同相的，但根据法拉第感应定律相对于目标中的感应电流有90
°
的相移。此外，hf信号(即，电压amu(911)、amv(912)和amw(913))是被调幅的，即，hf信号具有幅度随转子相对于定子的位置而变化的载波频率。
81.其中所包含的幅度信息可以被解调，从而得到包络(的正的上部)，即，解调后的lf信号u(921)、v(922)和w(923)。解调后的lf信号u(921)、v(922)和w(923)具有非零均值。因
此，它们可以从非同步解调中获得，这又比同步解调简单，尽管同步解调也有效。
82.所有解调后的lf信号u(921)、v(922)和w(923)均具有相同的平均值。可以借助于信号的相减(例如，u
‑
v、v
‑
w、w
‑
u)来消除该平均值，从而仅保留信号u、v、w相对于旋转角度的近似正弦的变化。
83.如上文所述，hf信号amu、amv、amw不是杂散场鲁棒的，即，它们是非无定向的。这意味着，周围的外部磁通量变化会向信号amu、amv、amw增加不期望有的感应电压。然而，由于拾波单线圈901、902、903基本相同并且相对于彼此旋转了偏移角α，因此在所有三个拾波单线圈901、902、903中同时且以相同程度出现均匀干扰场。因此，均匀干扰场在lf信号u、v、w的相减中也通过(u
‑
v、v
‑
w、w
‑
u)被消除。备选地，也可以使调幅后的hf信号amu、amv、amw先彼此相减(amu
‑
amv、amv
‑
amw、amw
‑
amu)，然后可以对这些差进行解调。在图8和图10所示的曲线图中示出了lf信号u、v、w的求差方法。在实践中，hf信号amu、amv、amw的求差方法可能更实用。
84.到目前为止所述的系统具有系统角度误差，该系统角度误差可能会导致在确定旋转角度时测量不准确。为了解释该系统角度误差，可以参考图11。
85.纯粹为了清楚起见，图11示出了前面参考图9讨论的感应角度传感器的示例的单个拾波单线圈901，该感应角度传感器具有包括三个拾波单线圈(即m＝3)和k＝6重对称性。绕组的相应的一半(蓝线)可以被设计为基板(例如pcb(印刷电路板))上的导体迹线931的形式，其中这些导体迹线931可以被设计在基板中的第一金属化层中。绕组的相应的另一半(红线)可以被设计为基板(例如pcb(印刷电路板))上的导体迹线932的形式，其中这些导体迹线932可以被设计在基板中不同的第二金属化层中。第一金属化层可以布置在基板的第一主侧(例如，上侧)上，并且第二金属化层可以布置在基板的相对置的第二主侧(例如，下侧)上。
86.导体迹线931、932可以借助于穿过基板的贯通孔(过孔)933彼此接触。拾波单线圈901可以借助于合适的连接线与传感器电路连接，该传感器电路处理拾波单线圈901的感应信号。连接线可以例如在连接点934处与导体迹线931、932连接，在该连接点934处导体迹线931、932不借助于过孔彼此连接。
87.为了进一步说明，现在将再次参考图9，其中示出了在整个拾波线圈组件900中的三个这样的拾波单线圈901、902、903。然而，在此不同的颜色并不表示不同的金属化层，而是表示不同的拾波单线圈901、902、903。另外，对于拾波单线圈901、902、903中的每个拾波单线圈示出了前文所述的连接线941、942、943。
88.如上文所述，在该示例中，拾波单线圈901、902、903被布置为彼此偏移几何偏移角α＝360
°
/k/m＝360
°
/6/3＝20
°
。拾波单线圈901、902、903在此也实现为导体迹线的形式，导体迹线被设计在不同的金属化层(例如，上侧与下侧)中。如上所述，由于单个拾波单线圈的导体迹线借助于过孔在两个金属化层之间交替，因此在图11中所示的每第二个导体迹线都实施在不同的金属化层中。这意味着虽然各个拾波单线圈901、902、903相对于彼此旋转偏移角α＝20
°
，但是，各个拾波单线圈901、902、903分别具有彼此仅间隔10
°
的径向区段。这意味着，在单个金属化层中，径向区段以20
°
的间距布置，这对于本文中说明的创新概念又很重要。
89.转子或安装在转子上的目标也可以具有相匹配的k重对称性。因此，在该示例中，
目标也可以具有6重对称性。图12和图13示出了具有感应目标951的示例性转子950。图12示出了嵌入在塑料基质中的铜目标的实际实施方式。目标951可以由诸如铜片的冲压金属片制成。然而，目标951也可以被设计为pcb上的导体迹线。图13示出了目标951的建模曲线图。细线在此仅示意性地示出，并且基本上象征着在其他情况下为实心的铜线圈的中性纤维。
90.如果感应角度传感器的所有线圈都无错误地且精确地(即，没有明显的公差偏差地)被处理和安装，则系统(即，感应角度传感器)通常仍然具有系统角度误差dphi。
91.该系统角度误差dphi可以通过反正切来计算。作为示例是具有三个非无定向拾波单线圈u、v、w(m＝3)的拾波线圈组件，其中拾波单线圈u、v、w具有6重对称性(k＝6)。因此，首先在电角域中的、转子和定子之间的旋转角度phi'可以计算如下：
92.phi
‘
＝arctan2(sqrt(3)*(u
‑
v)；
‑
2*w u v)，
93.其中arctan2(x；y)提供了在向量和正x轴之间的角度，其中向量具有x分量x和y分量y。目标可以被固定在轴上。该轴的旋转位置以及目标相对于定子处的拾波单线圈的旋转位置可以在机械角域中表示为phi'＝phi*k。因此，机械域中的角度误差dphi可以根据以下公式计算：
94.dphi＝(mod(phi
’‑
k*phi 180
°
；360
°
)
‑
180
°
)/k
95.电域中的旋转角度phi'在本文中也被称为电角度，并且表示在360
°
的完整机械旋转或实际旋转期间的信号的k个周期，其中k在此同样描述了k重对称性的变量。在机械域中的旋转角度phi描述了实际的机械旋转角度，即360
°
的实际旋转，并且在本文中也被称为机械角度。
96.图14示出了在气隙为ag＝2mm的情况下具有三个拾波单线圈u、v、w(m＝3)和6重对称性的拾波线圈组件中的这种系统角度误差的非限制性示例。气隙ag是目标和拾波线圈组件之间的轴向距离。
97.在图14中可以看出，系统角度误差dphi具有近似正弦形状。在该示例中，角度误差dphi的平均值约为
‑
0.5
°
，而这在本文所述的创新概念的上下文中最初是无关紧要的。然而可以看出，角度误差dphi在平均值附近波动，即在该示例中以约
±
0.2
°
波动。围绕角度误差dphi的平均值的这种波动也被称为系统误差带。随着气隙变大，该误差带的幅度将变小。而随着气隙变小，误差带会急剧增大。
98.然而，利用本文所述的角度传感器可以实现的是：尽管气隙很小，但是仍可以将系统误差带(不是dphi的平均值)保持得尽可能小。在该上下文中，“尽可能小”意味着系统角度误差dphi被补偿为使得该系统角度误差dphi仅对角度测量产生无法察觉的影响。虽然dphi的平均值可以随气隙而变化——例如当电路板很厚时会发生由于气隙而导致的这种变化——但恒定的平均值是无关紧要的，因为平均值可以在安装系统时被测量，从而对于系统而言是已知的。然而，平均值不应(随温度或气隙)改变。
99.图1a示出了感应角度传感器100的一个实施例。根据本文所述的创新概念，角度传感器100具有第一拾波线圈组件110和第二拾波线圈组件。然而，为了清楚起见，在此暂且尚未示出第二拾波线圈组件。
100.图1a示出了布置在此处未示出的转子上的目标101的3d模型。第一拾波线圈组件110布置在同样在此未明确示出的定子上。在该非限制性实施例中，拾波线圈组件110具有三个非无定向拾波单线圈111、112、113。但是，本文所说明的概念当然还适用于如前文所述
的无定向拾波线圈组件。
101.在此示出的非无定向拾波线圈组件110提供了彼此相位偏移的三个信号，这三个信号在该情况下来自三个拾波单线圈111、112、113。因此，在此涉及m＝3的m相系统，即，3相系统。
102.围绕共同的旋转轴线r布置具有拾波线圈组件110的定子和具有目标101的转子。拾波线圈组件110和目标101均可以围绕旋转轴线r同心地布置。目标101和拾波线圈组件110之间的轴向距离描述了气隙，该气隙也被称为气隙ag。
103.目标101和拾波线圈组件110具有k重对称性，其中k＝6，即，在该非限制性实施例中，目标101和拾波线圈组件110具有6重对称性。然而，在此说明的创新概念可以应用于具有任意k重对称性的系统(即，感应角度传感器)。
104.在此示例性示出的具有奇数m(在此m＝3)的拾波线圈组件110的拾波单线圈111、112、113围绕旋转轴线r相对于彼此旋转偏移几何偏移角α＝360
°
/k/m。对于在此所示的具有三个拾波单线圈111、112、113和6重对称性的拾波线圈组件，这意味着：α＝360
°
/6/3＝20
°
。
105.现在图1b以定子的俯视图示出了3d模型，该定子除了上述第一拾波线圈组件110之外现在还附加地具有第二拾波线圈组件120。纯粹为了清楚起见，在此仅示出了两个拾波线圈组件110、120及其相应的拾波单线圈。两个拾波线圈组件110、120可以基本相同，即，它们可以具有基本上相同的几何形状以及带有相同数量的绕组和相同造型的、相同数量的拾波单线圈。
106.因此，第一拾波线圈组件110具有奇数m个拾波单线圈，即上述三个拾波单线圈111、112、113。每两个相邻的拾波单线圈111、112、113具有几何偏移角α＝360
°
/k/m。这同样适用于第二拾波线圈组件120。第二拾波线圈组件120同样具有奇数m个拾波单线圈，即，三个拾波单线圈121、122、123。每两个相邻的拾波单线圈121、122、123具有几何偏移角α＝360
°
/k/m。在该示例中，每两个相邻的拾波单线圈(围绕旋转轴线r)相对于彼此旋转了20
°
。
107.然而，根据本文所述的创新概念还存在以下事实：相应的拾波线圈组件110、120整体上相对于彼此旋转了另一几何偏移角ρ(rho)。也就是说，具有相应的拾波单线圈111、112、113的第一拾波线圈组件110相对于具有相应的拾波单线圈121、122、123的第二拾波线圈组件120(围绕旋转轴线r)旋转了角度ρ。根据一个实施例，几何偏移角可以例如是ρ≤α(对于奇数m，α＝360
°
/k/m；或者对于偶数m，α＝360
°
/k/m/2)。
108.几何偏移角ρ可以根据拾波线圈组件110、120的拾波单线圈111、112、113、121、122、123的信号的信号评估类型而变化。根据本文所述的创新概念，组合装置130可以被设计为执行信号组合，其中可以将第一拾波线圈组件110的信号与第二拾波线圈组件120的信号组合，以便基于此求取定子和转子之间的、角度误差补偿后的旋转角度phi'。在一些实施例中，在此提到的信号例如可以是所感应的输出信号或所谓的感应信号域中的感应信号。在其他实施例中，在此提到的信号例如可以是所谓的角度信号域中的旋转角度信号。
109.取决于执行哪种类型的信号处理，即，在哪个域中处理哪种类型的信号，两个拾波线圈组件110、120的偏移角ρ相对于彼此变化。这可以利用校正系数n/4来考虑。通常，在考虑到在此提到的校正系数的情况下，几何偏移角ρ可以例如是ρ＝α*n/4，其中n是大于1的整数。在此，对于具有奇数m的拾波线圈组件110、120仍然适用：ρ＝360
°
/k/m*n/4，而对于具有
偶数m的拾波线圈组件110、120适用的是：ρ＝360
°
/k/m/2*n/4。
110.根据可考虑的非限制性实施例可以有n＝2。这例如可以是如下情况：信号组合包括首先对于在拾波线圈组件110、120中所感应的输出信号分别求取特定于相应的拾波线圈组件110、120的单旋转角度信号phi1'、phi2'，然后将这些单旋转角度信号phi1'、phi2'相互组合，以便基于单旋转角度信号phi1'、phi2'的这种组合来求取定子和转子之间的、角度误差补偿后的旋转角度phi'。因此，在该实施方式中，信号组合包含角度或角度信号的组合，其中适用n＝2的校正系数。因此，在这种情况下，拾波线圈组件110、120可以相对于彼此偏移或旋转偏移角ρ＝α*n/4＝α*2/4＝α/2。
111.根据另一可考虑的非限制性实施例可以有n＝3。这例如可以是如下情况：信号组合包括首先将在拾波线圈组件110、120中分别感应的输出信号相互组合，然后基于所感应的输出信号的这种组合求取定子和转子之间的、角度误差补偿后的旋转角度phi'。因此，在该实施方式中，信号组合包括所感应的输出信号的组合，其中适用n＝3的校正系数。因此，在这种情况下，拾波线圈组件110、120可以相对于彼此偏移或旋转偏移角ρ＝α*n/4＝α*3/4。
112.因此，如果将所感应的输出信号相互组合并且在此之后计算角度，则适用n＝3。然而，如果从所感应的输出信号中首先计算出两个角度，然后再将这两个角度组合，则适用n＝2。角度最初也可以是角度信号。因此，在此定义了感应信号域和角度信号域。感应信号域包括可以在拾波单线圈处以及可能的前置放大器、滤波器、解调器、模数转换器后量取的电压。此外，必要时还可以添加信号(零点校正)、将整个信号相乘(幅度归一化)、以及计算信号的线性组合(正交误差校正)。然后，利用至少两个信号计算至少一个角度(大多数情况下利用计算反正切的cordic算法)。在此，在角度信号域和感应信号域之间的边界可以定义如下：如果将直接地或通过组合从拾波单线圈得到的所有信号乘以0.9到1.1之间的单个任意数字，若这些信号在感应信号范围内，则输出角度将保持不变——若这些信号在角度信号范围内，则输出角度将以此数字变化。(采用接近于1的数字是因为较大的数字可能会导致运算器逻辑溢出或者可能会使电路在调制限制内运行)。
113.此外，在该实施例中，两个拾波线圈组件110、120还彼此电气耦连，从而形成一个或多个拾波单线圈对。在这样的拾波单线圈对中，第一拾波线圈组件110的每个拾波单线圈分别与第二拾波线圈组件120的一个拾波单线圈电气连接。在此处图1b所示的示例中，电气连接是串联电路，即，拾波单线圈对中的相应的拾波单线圈彼此串联连接。同样hia可以考虑并联连接。
114.在此处图1b所示的非限制性实施例中，两个拾波线圈组件110、120被连接在一起构成多个拾波线圈对，并且相对于彼此旋转偏移角ρ＝15
°
。因此，相应的拾波单线圈也相对于彼此旋转角度ρ(在此为15
°
)。也就是说，第一拾波线圈组件110的第一拾波单线圈111相对于第二拾波线圈组件120的第一拾波单线圈121旋转了15
°
，第一拾波线圈组件110的第二拾波单线圈112相对于第二拾波线圈组件120的第二拾波单线圈122旋转了15
°
，并且第一拾波线圈组件110的第三拾波单线圈113相对于第二拾波线圈组件120的第三拾波单线圈123旋转了15
°
。
115.整个拾波线圈组件110、120相对于彼此旋转的几何偏移角ρ可以在特定限制内变化。只要在此提及几何偏移角ρ的量，则这些量还适用于
±
10％或
±1°
的公差范围。这意味
着，即使在此提到的角度有在
±
10％或
±1°
的范围内的偏差，本文说明的创新概念仍然始终可以提供令人满意的结果。
116.图1c示出了根据本文所述的创新概念的感应角度传感器100的3d模型。示意性地示出了目标101以及前述相对于彼此旋转了几何偏移角ρ＝α*n/4的拾波线圈组件110、120。在此，拾波线圈组件110、120也互连成多个拾波线圈对。在此示例中，信号组合包括所感应的输出信号的组合，即适用ρ＝3/4*α。
117.因此，本文所述的创新概念规定：提供至少一个第二拾波线圈组件120，其可以与现有的第一拾波线圈组件110基本相同，但在此相对于第一拾波线圈组件110旋转了几何偏移角ρ＝α*n/4。第二拾波线圈组件120可以类似于第一拾波线圈组件110具有先前讨论的系统角度误差dphi或相应的角度误差带。然而，由于相对于第一拾波线圈组件110的旋转布置，第二拾波线圈组件120的系统角度误差的曲线将沿水平轴线移动相同的偏移角ρ(参见图14)。因此，第二拾波线圈组件120的角度误差带的曲线将相对于第一拾波线圈组件110的角度误差带的曲线移动为使得在第一拾波线圈组件110的角度误差带的曲线具有最小值的地方，第二拾波线圈组件120的角度误差带的曲线具有最大值，反之亦然。
118.如上文所述，本文说明的感应角度传感器100具有组合装置130(参见图1c)。组合装置130可以被设计为将第一拾波线圈组件110的信号与第二拾波线圈组件120的信号适当地组合，并基于此来求取定子和转子之间的、角度误差补偿后的旋转角度phi'。这意味着，所求取的旋转角度被校正或补偿，校正或补偿的量是在此所述的系统角度误差dphi或相应角度误差带的波动或平均值偏差。角度误差补偿后的旋转角度可以是机械旋转角度phi或电旋转角度phi'，其中两个旋转角度可以根据phi'＝phi*k相互转换。然而，只要在此提到旋转角度，则除非直接提及机械旋转度角phi，否则总是指电旋转角度phi'。
119.如同样在上文简要描述的，在组合两个拾波线圈组件110、120的信号以计算旋转角度时可以区分：是否将拾波线圈组件110、120的所感应的输出信号(感应信号域)彼此组合，或者是否首先从所感应的输出信号中计算出两个角度然后再将这两个角度组合。因此，信号的计算可以有所不同，这将在下面更详细地解释。
120.首先，所提到的信号可以是先前参考图8和图10讨论的调幅后的hf信号amu1(802)、amu2(803)或amu(911)、amv(912)、amw(913)。这意味着，可以在将调幅后的hf信号amu1(802)、amu2(803)或amu(911)、amv(912)、amw(913)解调之前，计算或求取角度误差补偿后的旋转角度phi'。
121.但是，根据另一实施例，还可以在将hf信号amu1(802)、amu2(803)或amu(911)、amv(912)、amw(913)解调之后，计算或求取角度误差补偿后的旋转角度phi'。这意味着，可以首先将调幅后的hf信号amu1(802)、amu2(803)或amu(911)、amv(912)、amw(913)解调，以便获得先前参考图8和图10讨论的解调后的lf信号u1(804)、u2(805)或u(921)、v(922)、w(923)。然后，可以基于解调后的lf信号u1(804)、u2(805)或u(921)、v(922)、w(923)的组合来计算或求取角度误差补偿后的旋转角度phi'。
122.所提及的信号组合例如可以是在第一拾波线圈组件110的信号和第二拾波线圈组件120的信号之间求平均值。
123.根据可考虑的实施例，可以分别评估拾波线圈组件110、120的相应的单独的信号。为此，组合装置130可以例如被设计为计算借助于第一拾波线圈组件110求取的第一(电)旋
转角度phi1'。此外，组合装置130还可以被设计为计算借助于第二拾波线圈组件120求取的第二(电)旋转角度phi2'。然后，组合装置130可以求出这两个旋转角度信号phi1'、phi2'的平均值mw，例如mw＝(phi1' phi2')/2。组合装置130还可以在考虑偏移角ρ的情况下求出这两个旋转角度信号phi1'、phi2'的平均值mw，例如mw＝(phi1' phi2'
‑
ρ)/2。忽略偏移角ρ仅会使0
°
参考角移动，从而在大多数情况下是无关紧要的。
124.在实践中，还可以考虑0
°‑
360
°
的允许角度范围，其中在下文的符号中phi_new'对应于在电域中的角度误差补偿后的旋转角度：
125.phi_new’＝mod((phi1’ phi2
’‑
10
°
)/2 180
°
；360
°
)
‑
180
°
126.或者
127.phi_new’＝mod((phi1’ phi2
’‑
10
°
)/2；360
°
)
128.在以上公式中，作为非限制性示例给出了几何偏移角ρ＝10
°
。这是因为信号组合包括：首先对于在拾波线圈组件110、120中所感应的输出信号分别求取特定于相应的拾波线圈组件110、120的单旋转角度信号phi1'、phi2'，然后将这些单旋转角度信号phi1'、phi2'相互组合，即，可以使用校正系数n＝2，其中适用(在此对于k＝6、m＝3和n＝2)：ρ＝α*n/4或ρ＝360
°
/k/m*n/4＝360
°
/k/m*2/4＝10
°
。上面的第一个公式将0
°
到360
°
的角度映射到 180
°
和
‑
180
°
之间的区间中。第二个公式将0
°
到360
°
的角度映射到0
°
和360
°
之间的区间中。对第一拾波线圈组件110和第二拾波线圈组件120的两个旋转角度信号phi1'和phi2'求平均值消除了角度误差(参见图14)，并提供了非常精确的结果来计算转子和定子之间的、角度误差补偿后的旋转角度。求平均值几乎完全消除了角度误差带。
129.上式中给出的角度误差补偿后的旋转角度phi_new'是在电域中给出的。当然在此也同样适用的是，角度误差补偿后的旋转角度可以根据下式转化到机械域中：
130.phi_new
‘
＝phi_new*k
131.在这里给出的符号中，phi_new'对应于本文另外描述的角度误差补偿后的电旋转角度phi'，并且角度phi_new对应于本文另外描述的角度误差补偿后的机械旋转角度phi。
132.角度误差补偿后的旋转角度phi的求取可以根据本文说明的创新概念以不同的方式进行。因此，下面将说明用于求取角度误差补偿后的旋转角度phi的一些可考虑的实施例。
133.根据这种类型的第一实施例，感应角度传感器100可以具有两个拾波线圈组件110、120，它们可以彼此电气分离。组合装置130可以具有第一电路，该第一电路与第一拾波线圈组件110连接并且被设计为计算上述第一角度信号phi1'。此外，组合装置130还可以具有第二电路，该第二电路与第二拾波线圈组件120连接并且被设计为计算第二角度信号phi2'。此外，组合装置130还可以具有第三电路(或微处理器)，该第三电路被设计为将第一角度信号phi1'和第二角度信号phi2'相互组合，以便基于此来求取定子和转子之间的、角度误差补偿后的旋转角度phi_new'或phi_new。这可以利用数字代码或者利用在电压域或电流域中的模拟信号来进行。
134.根据这种类型的第二实施例，可以基本上采用上述第一实施例的概念。但仅使用单个电路。于是，该单个电路可以既与第一拾波线圈组件110连接，又与第二拾波线圈组件120连接，并不一定永久连接也可以暂时连接，例如通过使用时分多路复用方法。因此，例如控制装置可以具有单个电路，该单个电路被设计为通过使用时分多路复用方法来确定第一
角度信号phi1'和第二角度信号phi2'。在此，在第一时间间隔中，单个电路可以基于第一拾波线圈组件110的信号(调幅后的hf信号或解调后的lf信号)来计算第一角度信号phi1'的至少一个信号分量，并且在不同的第二时间间隔中，单个电路可以基于第二拾波线圈组件120的信号(调幅后的hf信号或解调后的lf信号)来计算第二角度信号phi2'的至少一个信号分量。在此，组合装置130还可以考虑到：例如由于不同的采样时间，phi2'对应于比phi1'晚的转子位置。
135.根据这种类型的第三实施例，如上所述，两个拾波线圈组件110、120可以在串联或并联连接的意义上电气连接成多个拾波单线圈对。在此，拾波线圈组件110、120的相应的拾波单线圈111、112、113；121、122、123特别是可以彼此连接。因此，例如，第一拾波线圈组件110的第一拾波单线圈111(u1)可以与第二拾波线圈组件120的第一拾波单线圈121(u2)电气连接。另外，第一拾波线圈组件110的第二拾波单线圈112(v1)可以与第二拾波线圈组件120的第二拾波单线圈122(v2)电气连接。此外，第一拾波线圈组件110的第三拾波单线圈113(w1)可以与第二拾波线圈组件120的第三拾波单线圈123(w2)电气连接。因此，两个被连接在一起的单个拾波线圈组件110、120基本上形成一个被连接在一起的拾波线圈组件。相应的拾波单线圈110、120的电气连接可以以串联连接或并联连接的形式进行。
136.因此，每两个彼此互连的拾波单线圈可以形成拾波线圈对。也就是说，第一拾波线圈组件110的第一拾波单线圈111(u1)和与其(串联或并联)连接的、第二拾波线圈组件120的第一拾波单线圈121(u2)一起形成第一拾波线圈对u＝u1 u2。第一拾波线圈组件110的第二拾波单线圈112(v1)和与其(串联或并联)连接的、第二拾波线圈组件120的第二拾波单线圈122(v2)一起形成第二拾波线圈对v＝v1 v2。第一拾波线圈组件110的第三拾波单线圈113(w1)和与其(串联或并联)连接的、第二拾波线圈组件120的第三拾波单线圈123(w2)一起形成第三拾波线圈对w＝w1 w2。
137.由于两个拾波线圈组件110、120相对于彼此旋转了几何偏移角ρ(rho)，因此，拾波线圈对u、v、w的分别彼此互连的拾波单线圈u1、u2；v1、v2；w1、w2也分别相对于彼此偏移了偏移角ρ。
138.因此，更概括而言，该第三实施例提出了如下的感应角度传感器100，其中第一拾波线圈组件110和第二拾波线圈组件120彼此电气耦连并形成一个或多个拾波单线圈对u、v、w。在此，在每个拾波单线圈对u、v、w中，第一拾波线圈组件110的拾波单线圈中的一个拾波单线圈(例如111(u1))分别与相对于其偏移了几何偏移角ρ的、第二拾波线圈组件120的拾波单线圈(例如121(u2))以串联或并联的方式连接在一起。
139.特别是在串联连接的情况下，分别彼此连接的拾波单线圈的单信号相加成一个共同的信号。即，每个拾波线圈对u、v、w提供一个信号，该信号对应于在该拾波线圈对u、v、w中分别连接在一起的拾波单线圈的两个单信号之和。因此，例如第一拾波线圈对u提供了如下信号，该信号由第一拾波线圈组件110的第一拾波单线圈111(u1)的信号和与该第一拾波单线圈111(u1)互连的、第二拾波线圈组件120的第一拾波单线圈121(u2)的信号构成。第二拾波线圈对v提供了如下信号，该信号由第一拾波线圈组件110的第二拾波单线圈112(v1)的信号和与该第二拾波单线圈112(v1)互连的、第二拾波线圈组件120的第二拾波单线圈122(v2)的信号构成。第三拾波线圈对w提供了如下信号，该信号由第一拾波线圈组件110的第三拾波单线圈113(w1)的信号和与该第三拾波单线圈113(w1)互连的、第二拾波线圈组件
120的第三拾波单线圈123(w2)的信号构成。
140.组合装置130可以被设计为将一个或多个拾波单线圈对u、v、w的信号彼此组合，以便基于此求取定子和转子之间的、角度误差补偿后的旋转角度phi'。在此，又可以涉及调幅后的hf信号或解调后的lf信号，即，角度误差补偿后的旋转角度phi'的求取可以在解调前或解调后进行。
141.在本文中，拾波单线圈u、v、w的信号也被称为拾波线圈对信号。前文提到的拾波线圈对信号的组合例如可以是求平均值。例如，组合装置130可以具有单个电路，该单个电路被设计为从调幅后的hf信号或解调后的lf信号中求平均值。也就是说，作为前述对两个角度信号phi1'、phi2'求平均值的备选方案或附加方案，组合装置130的单个电路可以求出每个拾波线圈对的调幅后的hf信号的平均值或每个拾波线圈对的解调后的lf信号的平均值，并基于此求取角度误差补偿后的旋转角度phi'。
142.在特定限制内，是在信号的组合(求平均值)之前进行信号的解调还是先进行hf信号的组合(求平均值)然后再进行信号的解调，这是无关紧要的。如果角度是信号的线性函数，则无论是求角度的平均值还是求信号的平均值，都将得到相同的结果。然而，角度是信号的非线性函数(由于arctan2函数)。因此，从严格的数学意义上讲，对信号求平均值与对角度求平均值将是不同的。然而，对于小于几度的小的角度误差而言，可以在预定的旋转位置处将所有数学计算规则线性化，这得到线性化的关系。这意味着，在此说明的一种方法(例如对角度(phi1'、phi2')求平均值可以替换为在此说明的相应另一种方法(例如对信号(lf信号或hf信号)求平均值)。然而，在实践中可能偶尔会发现，这两种方法所需要的、两个拾波线圈组件110、120相对于彼此偏移的几何偏移角ρ是不同的。
143.先前描述的每两个拾波单线圈111、112、113；121、122、123分别互连成一个拾波单线圈对u、v、w基本等同于单个拾波线圈组件的如下设计，该设计同样具有相应的(在此为三个)拾波单线圈对u、v、w。因此，在该第三实施例中，单个电路就足以用于求平均值。
144.因此，以这种方式互连的单个拾波线圈组件例如可以具有第一拾波单线圈对u，该第一拾波单线圈对u例如具有由第一拾波线圈组件110和第二拾波线圈组件120的两个第一拾波单线圈111、121构成的串联电路。此外，互连的拾波线圈组件还可以具有第二拾波单线圈对v，该第二拾波单线圈对v例如具有由第一拾波线圈组件110和第二拾波线圈组件120的两个第二拾波单线圈112、122构成的串联电路。此外，互连的拾波线圈组件还可以具有第三拾波单线圈对w，该第三拾波单线圈对w例如具有由第一拾波线圈组件110和第二拾波线圈组件120的两个第三拾波单线圈113、123构成的串联电路。因此，在互连的拾波线圈组件中，例如互连的拾波单线圈u、v、w分别围绕旋转轴线r两次(即以相同方向，例如以顺时针方向)，而每个拾波线圈对u、v、w的相应的拾波单线圈111、112、113；121、122、123分别围绕旋转轴线r仅一次。该第三实施例的优点在于，将两个拾波线圈组件110、120连接在一起构成单个被连接在一起的拾波线圈组件实现了较大的感应信号摆幅和较小的误差，其由于拾波单线圈111、112、113；121、122、123和组合装置130之间的连接线由不可避免的不对称性引起。
145.根据可考虑的第四实施例，如在上文简要描述的，拾波单线圈111、112、113；121、122、123可以分别以并联方式连接在一起。也就是说，第一拾波线圈组件110的第一拾波单线圈111可以与第二拾波线圈组件120的第一拾波单线圈121并联连接。第一拾波线圈组件
110的第二拾波单线圈112可以与第二拾波线圈组件120的第二拾波单线圈122并联连接。并且第一拾波线圈组件110的第三拾波单线圈113可以与第二拾波线圈组件120的第三拾波单线圈123并联连接。
146.根据可考虑的第五实施例，拾波单线圈111、112、113；121、122、123可以分开使用，即，它们没有在串联或并联连接的意义上电气连接成多个拾波单线圈对。因此，拾波单线圈没有被连接在一起构成拾波单线圈对。因此，例如将具有相对于彼此偏转地布置的两个拾波线圈组件110、120，这两个拾波线圈组件110、120分别具有三个拾波单线圈111、112、113、121、122、123，从而总共有六个拾波单线圈，其中每两个拾波单线圈可以在芯片中进行电组合，使得之后又获得三个线圈信号(m＝3)。未彼此互连的拾波单线圈111、112、113；121、122、123可以分别连接到各自的电路。也就是说，第一拾波线圈组件110的第一拾波单线圈111可以与第一电路连接，以便处理第一拾波线圈组件110的第一拾波单线圈111的输出信号(例如u1)。第二拾波线圈组件120的第一拾波单线圈121可以与不同的第二电路连接，以便处理第二拾波线圈组件120的第一拾波单线圈121的输出信号(例如u2)。然后，两个电路的输出信号可以在电子域中彼此组合，例如通过将相应的输出电压或输出电流相加或求平均值(可选地在前置放大器级之后和/或在解调级之后)。电路可以例如具有前置放大器或跨导级，例如以ota(跨导运算放大器)的形式，该ota将输入电压转换为输出电流。同样在该第五实施例中，信号的组合(求平均值)可以在hf域或lf域中进行，即在解调前或解调后。
147.也就是说，在该实施方式中，角度传感器100具有与拾波单线圈111、112、113；121、122、123的数量相对应的特定数量的电路(在此为6个)。因此，在该非限制性示例中，例如对于六个拾波单线圈111、112、113；121、122、123，将存在六个电路。可选地，拾波单线圈的相应的输出信号(u1、u2；v1、v2；w1、w2)可以在放大和/或解调之后相互组合，即，信号u1与信号u2组合，信号v1与信号v2组合，并且信号w1与信号w2组合。
148.因此，组合装置130被设计为将第一拾波线圈组件110的第一拾波单线圈111的输出信号u1与第二拾波线圈组件110的第一拾波单线圈121的输出信号u2组合，并且将第一拾波线圈组件110的第二拾波单线圈112的输出信号v1与第二拾波线圈组件120的第二拾波单线圈122的输出信号v2组合，并且将第一拾波线圈组件110的第三拾波单线圈113的输出信号w1与第二拾波线圈组件120的第三拾波单线圈123的输出信号w2组合。于是，作为结果将获得组合后的三个线圈信号u、v、w，这三个线圈信号可以用于求取定子和转子之间的、角度误差补偿后的旋转角度phi'。
149.更概括而言，在该第五实施例中，组合装置130可以具有第一电路和第二电路。第一电路可以与第一拾波线圈组件110的拾波单线圈111连接，并且第一电路可以被设计为处理该拾波单线圈111的信号(hf信号或lf信号)并产生第一单线圈输出信号(例如ota的第一输出电流信号)。第二电路可以与第二拾波线圈组件120的拾波单线圈121连接，并且第二电路可以被设计为处理该拾波单线圈121的信号(hf信号或lf信号)并产生第二单线圈输出信号(例如ota的第一输出电流信号)。组合装置130可以被设计为将拾波线圈组件110、120的相应的第一单线圈输出信号和第二单线圈输出信号(hf信号或lf信号)分别彼此组合(例如求平均值)，以便基于此求取定子和转子之间的、角度误差补偿后的旋转角度phi'。
150.上述第三实施例是有利的，因为该实施例需要最少的电子资源，例如仅需要一个芯片。原则上，所有电路始终可以集成在一个芯片上。尽管如此，与先前的实施例相比，根据
上述第五实施例的系统在芯片上需要明显更少的电路(例如更少的放大器、更少的焊盘、对于每个焊盘更少的保护线路，例如esd保护等)。然而，出于冗余的原因，可能期望将电路分布在两个芯片上，例如如果一个芯片坏了，则第二个芯片可以继续工作。
151.上述第一实施例是有利的，因为该实施例非常可靠，因为其隐含地具有冗余。该实施例具有两个完全独立的拾波线圈组件110、120，这两个拾波线圈组件分别与其自己的电路连接。两个旋转角度phi1
′
、phi2
′
的组合(例如求平均值)可以在随后的级(例如微处理器)中进行。此外，该处理电路(例如微处理器)还可以将两个角度phi1
′
和phi2
′
相互比较。如果偏差明显大于期望的角度误差dphi，则组合装置130可以发出警报，因为此时拾波线圈组件110、120中的一个拾波线圈组件或者电路中的一个电路可能有故障。
152.上述第二实施例是第一实施例和第三实施例的一种混合系统。第二实施例虽然同样具有两个拾波线圈组件110、120，但仅具有一个电路。因此，该第二实施例在拾波线圈组件110、120方面是冗余的，但在传感器系统或电路方面不是冗余的。由于两个拾波线圈组件110、120在不同的时间被扫描，因此该第二实施例特别适合于低转速。
153.可考虑的是，定子具有单个基板(例如pcb)，该基板可以同时用于本文所述的所有实施例。这提供了用于感应角度传感器100的、非常通用的定子。在pcb上可以有足够的空间来将拾波线圈组件110、120都放置在pcb上而没有任何问题。如在本文中已通过示例所述，对于具有三个拾波单线圈(m＝3)和六重对称性(k＝6)的拾波线圈组件，每个拾波线圈组件110、120的拾波单线圈111、112、113；121、122、123相对于彼此偏移了偏移角α＝360
°
/k/m＝20
°
。因此，相应的拾波线圈组件110、120的相应的拾波单线圈111、112、113；121、122、123的径向区段在单个金属化层中相对于彼此分别间隔开20
°
。因此，例如整个第一拾波线圈组件110可以相对于第二拾波线圈组件120偏转为使得第一拾波线圈组件110的拾波单线圈111、112、113的径向区段分别被布置在第二拾波线圈组件120的拾波单线圈121、122、123的径向区段之间的中部，即，两个拾波线圈组件110、120之间的几何偏移角在这种情况下是ρ＝α*n/4＝360
°
/k/m*n/4，其中n＝2，即ρ＝α/2＝10
°
。系数n＝2特别是适用于如下情况：首先从拾波单线圈111、112、113；121、122、123的所感应的输出信号中计算两个角度，然后再将这两个角度组合。
154.在将拾波单线圈111、112、113；121、122、123的所感应的输出信号相互组合然后才计算角度的情况中，可以使用系数n＝3。于是，在此示例(k＝6；m＝3)中，偏移角将是ρ＝15
°
。
155.通常完全可行的是，两个拾波线圈组件110、120旋转几何偏移角ρ＝α*n/4，其中n是大于1的整数(integer)。也就是说，变量n也可以具有除在此仅示例性所述的n＝2或n＝3之外的其他值。
156.例如，变量n的值可以在n＝1和n＝10之间，或者在n＝1和n＝5之间，或者在n＝1和n＝3之间。例如，变量n所具有的值可以使得产生角度ρ(rho)，在该角度ρ下第一拾波线圈组件110的拾波单线圈111、112、113的径向区段分别被布置在第二拾波线圈组件120的拾波单线圈121、122、123的径向区段之间。
157.到目前为止所述的非限制性实施例基本上涉及具有奇数个拾波单线圈111、112、113、121、122、123(m＝3)和6重对称性(k＝6)以及非无定向拾波单线圈的拾波线圈组件110、120，其中拾波线圈组件110、120例如可以相对于彼此旋转ρ＝10
°
。为了求取角度误差
补偿后的旋转角度phi，可以使用相应拾波线圈组件110、120的各个角度信号phi1'、phi2'，其中例如可以对两个角度信号phi1'、phi2'求平均值。
158.然而，本文所述的概念以及本文中关于非无定向拾波单线圈所述的所有内容还可以用于分别具有两个拾波单线圈(cos线圈、sin线圈)的无定向拾波线圈组件。
159.图2a示出了单个余弦线圈或拾波单线圈111的示意图。图2b示出了无定向拾波线圈组件110，该无定向拾波线圈组件110具有第一拾波单线圈(cos线圈)111和相对于其旋转了偏移角α的第二拾波单线圈(sin线圈)112。
160.图2a和图2b示出了具有两个拾波单线圈111、112(m＝2)的拾波线圈组件的示例，这两个拾波单线圈111、112属于具有三重对称性(k＝3)的目标，即所示拾波单线圈111、112分别具有3重对称性，即k＝3。如本文已经描述的，拾波单线圈111、112的每两个相邻的绕组分别具有相反的缠绕方向(参见所示的箭头)，以便提供杂散场鲁棒的(即，无定向的)线圈系统。因此，在此示出的拾波单线圈111、112是无定向拾波单线圈。两个拾波单线圈111、112的信号在此彼此相位偏移90
°
。
161.在图2a中，径向区段111
r1
(蓝色)被设计在第一金属化平面或金属化层中，并且径向区段111
r2
(橙色)被设计在不同的第二金属化平面或金属化层中。这两个金属化层借助于贯通孔(过孔)相互连接。拾波单线圈111具有六个绕组，这六个绕组以环形的布置方式围绕旋转轴线r布置。在此，每第二个绕组的缠绕方向改变，即，每两个相邻的绕组具有相反的缠绕方向(参见箭头)。因此，箭头在第一绕组中指向顺时针方向，并且在相邻的第二绕组中指向逆时针方向，然后在下一相邻的第三绕组中重新指向顺时针方向，在下一相邻的第四绕组中重新指向逆时针方向，依此类推。
162.图2a示出了完整的无定向拾波线圈组件110，其具有前述第一拾波单线圈111(例如cos线圈)和附加的第二拾波单线圈112(例如sin线圈)。第一拾波单线圈111以实线示出，并且第二拾波单线圈112以虚线示出。在此，相应的拾波单线圈111、112的绕组也如先前参考图2a所述的在两个金属化层之间交替。
163.第一拾波单线圈111(cos线圈)可以与第二拾波单线圈112(sin线圈)相同。这两个拾波单线圈111、112可以绕旋转轴线r相对于彼此旋转几何偏移角α＝360
°
/k/m/2(此公式适用于所有具有偶数个拾波单线圈的拾波线圈组件)。因此，在该示例(m＝2、k＝3)中，两个拾波单线圈111、112例如可以相对于彼此旋转α＝360
°
/3/2/2＝30
°
。
164.根据本文所述的创新概念，现在可以设置第二无定向拾波线圈组件120。为了清楚起见，在此未明确示出该第二无定向拾波线圈组件120。该第二无定向拾波线圈组件120可以与先前参考图2a所述的拾波线圈组件110基本相同。也就是说，第二拾波线圈组件120也可以具有第一无定向拾波单线圈121和相对于其旋转了偏移角α＝360
°
/k/m/2的第二无定向拾波单线圈122。这些拾波单线圈121、122由于其信号形状也同样可以被称为余弦线圈或正弦线圈。
165.为了更好的区分，第一拾波线圈组件110的拾波单线圈111、112也称为cos1线圈和sin1线圈，而附加的第二拾波线圈组件120的拾波单线圈121、122也称为cos2线圈和sin2线圈。
166.两个拾波线圈组件110、120可以相对于彼此旋转几何偏移角ρ(rho)。偏移角ρ例如可以是ρ＝α*n/4或ρ＝360
°
/k/m/2*n/4，其中在此示例(k＝3；m＝2)中，如果信号组合包括：
首先对于在拾波线圈组件110、120中所感应的输出信号分别求取特定于相应的拾波线圈组件110、120的单旋转角度信号phi1
′
、phi2
′
，然后将这些单旋转角度信号phi1
′
、phi2
′
彼此组合，则可以有n＝2。然而，如果信号组合包括：首先将在拾波线圈组件110、120中分别感应出的输出信号彼此组合，然后基于所感应的输出信号的这种组合来求取定子和转子之间的、角度误差补偿后的旋转角度phi
′
，则可以适用n＝3。在前一种情况下(即，将角度信号组合且n＝2)，两个拾波线圈组件110、120之间的偏移角是ρ＝15
°
，即，第一拾波线圈组件110将相对于第二拾波线圈组件120旋转15
°
。在后一种情况下(即，将所感应的输出信号组合且n＝3)，偏移角例如是ρ＝22.5
°
，即，第一拾波线圈组件110将相对于第二拾波线圈组件120旋转22.5
°
。
167.在这样的无定向拾波线圈系统中，组合装置130还可以被设计为将第一拾波线圈组件110的信号和第二拾波线圈组件120的信号彼此组合(例如求平均值)，以便基于此求取角度误差补偿后的旋转角度phi。信号可以是上述角度信号phi1
′
、phi2
′
或调幅后的hf信号，或者是解调后的lf信号。
168.在上述五个不同的实施方式中的一个实施方式中同样可以设计无定向拾波线圈系统。拾波单线圈111、112；121、122特别是可以被连接在一起构成拾波线圈对cos、sin，例如以串联或并联的形式。例如，sin1线圈和sin2线圈可以被连接在一起构成第一拾波线圈对sin，并且cos1线圈和cos2线圈可以被连接在一起构成第二拾波线圈对cos。
169.为了证明本文所述的创新概念，开发了数学模型，该数学模型将在下面参考图3a至图6c更详细地被解释。旨在说明可以如何确定两个(相同)拾波线圈组件110、120的几何偏移角ρ(rho)，以便在确定转子和定子之间的旋转角度phi时确保尽可能最佳的精度，即使得尽可能最佳地补偿角度误差带(参见图14)。
170.为了完整起见，应事先提到的是，可以从常规角度传感器系统的系统角度误差曲线的周期性中导出偏移角ρ(rho)(在此，rho例如是最大值和最小值之间的角间距)。备选地，可以通过计算或测量所产生的系统角度误差来求取角度ρ(rho)(类似于图3a中的图示)。
171.为此，下面将假设感应角度传感器100，其具有分别包括三个拾波单线圈111、112、113；121、122、123或u1、v1、w1；u2、v2、w2(即m＝3)的两个非无定向拾波线圈组件110、120以及对应的目标，其中拾波线圈组件110、120和目标分别具有6重对称性(即k＝6)。第一拾波线圈组件110的拾波单线圈u1、v1、w1可以以上述方式(参见先前讨论的第三实施例)分别与第二拾波线圈组件120的对应拾波单线圈u2、v2、w2以串联连接或并联连接的方式彼此分别连接成拾波线圈对u、v、w。因此，分别被连接在一起构成拾波线圈对的拾波单线圈的信号相加成共同的线圈对信号。备选地，拾波单线圈的信号可以被电组合(参见上面讨论的第五实施例)。
172.图1a已经示出了具有m＝3的这种线圈系统，然而为了清楚起见，仅示出了单个拾波线圈组件110。所示的拾波单线圈111(u1)、112(v1)、113(w1)在此仅示意性地示出为闭合绕组。然而，实际上拾波单线圈111、112、113在某个点处是打开的，以便提供电端子，可以在该电端子处量取信号。在此未示出励磁线圈。励磁线圈将以环形方式围绕拾波线圈组件110布置，并且与拾波线圈组件110布置在同一金属化平面中。
173.根据本文所述的创新概念，现在可以提供基本相同的第二拾波线圈组件120(参见
图1b、图1c)。该第二拾波线圈组件120同样可以具有三个拾波单线圈121(u2)、122(v2)、123(w2)(m＝3)，并且被布置为相对于第一拾波线圈组件110绕旋转轴线r旋转了几何偏移角ρ(rho)。根据本文所述的公式，在该示例(k＝6；m＝3；n＝3)中，可以将偏移角ρ计算为：ρ＝α*n/4＝360
°
/k/m*n/4＝360
°
/6/3*3/4＝15
°
。在此处讨论的模型计算中，偏移角ρ在2
°
和18
°
之间变化。
174.在拾波单线圈u1、v1、w1；u2、v2、w2中所感应的信号被提取并组合，例如通过应用求平均值。为了进行模型计算，首先(在数学上)对调幅后的hf信号进行解调，然后将lf信号相加(u1 u2；v1 v2；w1 w2)。然后，对于转子和定子之间的所有旋转位置计算角度信号phi1
′
、phi2
′
和角度误差带。最后，获取一整周旋转上的最大角度误差，并相对于两个拾波线圈组件110、120的偏移角(角位移)进行绘制。在图3a和图3b中示出了相应的曲线图。
175.图3a在三个不同的气隙下示出了三个不同的曲线。曲线301是对于1mm的气隙计算的，曲线302是对于2mm的气隙计算的，并且曲线303是对于3mm的气隙计算的。可以看出，最大角度误差ae在小气隙的情况下急剧增大。此外还可以看出，最大角度误差ae在几何偏移角ρ(rho)约为15
°
时变得非常小，即与气隙无关。其原因在于，角度误差可以在频谱上被分解并且本文所述的创新概念消除了三次谐波。在此出乎意料的是，更高次谐波显然小得多，因此残留误差急剧下降。
176.因此可以求取在第一拾波线圈组件110和(相同的)第二拾波线圈组件120之间的最佳几何偏移角ρ(rho)，以获得尽可能小的系统角度误差。此外，该最佳几何偏移角ρ(rho)与转子或目标无关，这是本概念的一个很大的优点。也就是说，本文所述的创新概念适用于几乎所有类型和形式的转子或目标，例如具有6重对称性(k＝6)的转子或目标。
177.图3b示出了根据本文所述创新概念的角度误差补偿的结果。可以看出，在气隙为3mm的情况下，系统角度误差带从最初的
±
0.2
°
(参见图14)减小到
±
0.02
°
。这对应于角度误差减少10倍。
178.此外还应提到的是，在图3b所示的曲线图中，拾波线圈组件110、120被建模为相对于彼此偏移ρ＝16
°
，即，所建模的偏移角ρ与所计算的(最佳)偏移角ρ＝15
°
(见上文)有1
°
的偏差。可以看出，尽管存在偏移角ρ的这种偏差，但角度传感器100仍提供了非常好且可复现的结果。
179.在该示例中，原始拾波线圈组件具有360
°
/6＝60
°
的周期性，即，拾波线圈的“齿”的大小为30
°
，并且拾波线圈的“间隙”的大小同样为30
°
。在此示出的优化结果意味着，(相同的)第二拾波线圈组件必须旋转半个齿(30
°
/2＝15
°
)，以便尽可能最佳地补偿系统角度误差。
180.如果现在将该发现例如应用于图11所示的拾波单线圈901(u1)，则这意味着，可以添加(相同的)第二拾波线圈组件120的(相同的)第二拾波单线圈121(u2)，其相对于所示拾波单线圈901(u1)旋转了15
°
。图4示出了这种布置方式的示意图。此外还可以看出，两个拾波单线圈901(u1)、121(u2)串联连接(参见上面讨论的第三实施例)。因此，基本上得到组合的或被连接在一起的单个拾波单线圈u(其中u＝u1 u2)。
181.如在图4中的上部可以看到，线圈的几何形状在此处略有变化，以便可以将两个拾波单线圈901(u1)、121(u2)互连。下面将参照图5简要说明拾波单线圈901(u1)、121(u2)的互连的效果。
182.图5以其绕组的展开图示出了两个拾波单线圈901(u1)、121(u2)的示意图。展开的绕组可以在(psi，r)平面上绘制，其中在横坐标上绘制了方位角位置并且在纵坐标上绘制了径向位置。在图中上部示出了第一拾波单线圈901(u1)。在中间示出了第二拾波单线圈121(u2)。可以看出，相应的拾波单线圈901(u1)、121(u2)的各个绕组彼此间分别偏移了30
°
，并且两个拾波单线圈901(u1)、121(u2)相对于彼此偏移了15
°
。
183.两个拾波单线圈901(u1)、121(u2)中的每个拾波单线圈均在相应的(以浅灰色示出的)函数(6个齿、6个间隙)下收集磁通量。如上文所述，第二拾波单线圈121(u2)相对于第一拾波单线圈901(u1)在方位角方向(psi方向)上偏移了15
°
。如果将第二拾波单线圈121(u2)的磁通量与第一拾波单线圈901(u1)的磁通量相加，则得到磁通量加倍的重叠区域。这在图5的下部图示中示出。重叠区域(深灰色)标有“x2”，以表示双倍的磁通量。在图5所示的图示中可以看出，两个拾波单线圈901(u1)、121(u2)的组合使得用于收集磁通量的权重看起来近似正弦形状。
184.图6a、图6b和图6c示出了这种正弦形状的曲线。图6a示出了第一拾波单线圈901(u1)的磁通密度，图6b示出了第二拾波单线圈121(u2)的磁通密度，并且图6c示出了这两个拾波单线圈901(u1)、121(u2)重叠的结果。
185.上述实施例仅是对本文所述创新概念的原理的说明。应理解的是，本文所述布置方式和细节的修改和变化对于本领域其他技术人员将是显而易见的。因此，意图是本文所述的概念仅受限于所附权利要求的保护范围，而不受限于本文参照对实施例的描述和说明所呈现的具体细节。
186.尽管一些方面是结合装置来说明的，但应理解的是，这些方面也代表了对相应方法的说明，从而装置的模块或组件也可以被理解为相应的方法步骤或方法步骤的特征。与此类似，结合方法步骤或作为方法步骤所说明的方面也表示对相应装置的相应模块或细节或特征的说明。