用于确定磁体位置的设备、方法和系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115876065A(43)申请公布日2023.03.31(21)申请号202211192172.4(22)申请日2022.09.28(30)优先权数据21200020.22021.09.29EP63/249,7312021.09.29US(71)申请人迈来芯电子科技有限公司地址瑞士伯韦(72)发明人J·范奥尔斯特J·德戈伊斯N·恰尔内茨基(74)专利代理机构上海专利商标事务所有限公司31100专利代理师黄嵩泉(51)Int.Cl.G01B7/00(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图9页(54)发明名称用于确定磁体位置的设备、方法和系统(57)摘要本发明涉及用于确定磁体位置的设备、方法和系统。一种用于确定磁体的二维位置的位置传感器设备，该磁体是在平面中可移动的并且该磁体产生磁场；该位置传感器设备包括：半导体衬底，该半导体衬底包括多个磁传感器，该多个磁传感器被配置成用于在单个位置处确定三个正交磁场分量(Bx、By、Bz)；并且其中，半导体衬底进一步包括处理电路，该处理电路被配置成用于基于所述三个正交磁场分量来确定所述二维位置(R,θ；X,Y)。包括这样的位置设备的控制棒组件。确定所述二维位置的方法。CN115876065ACN115876065A权利要求书1/2页1.一种用于确定磁体的二维位置(R,θ；X,Y)的位置传感器设备，所述磁体是在平面中可移动的并且所述磁体产生磁场；所述位置传感器设备包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括多个磁传感器，所述多个磁传感器被配置成用于在单个位置处确定三个正交磁场分量(Bx、By、Bz)；并且其中所述半导体衬底进一步包括处理电路，所述处理电路被配置成用于基于所述三个正交磁场分量(Bx、By、Bz)确定所述二维位置(R,θ；X,Y)。2.如权利要求1所述的位置传感器设备，其特征在于，所述多个磁传感器元件包括四个水平霍尔元件，所述四个水平霍尔元件被布置在虚拟圆上、在集成磁通量集中器IMC外周附近。3.如权利要求1所述的位置传感器设备，其特征在于，所述多个磁传感器元件包括一个水平霍尔元件，所述一个水平霍尔元件具有在被取向为垂直于所述半导体衬底的第一方向(Z)上的最大灵敏度轴；并且所述多个磁传感器元件包括具有在平行于所述半导体衬底的第二方向(X)上的最大灵敏度轴的两个垂直霍尔元件；并且所述多个磁传感器元件包括具有按平行于所述半导体表面且垂直于所述第二方向(X)的第三方向(Y)取向的最大灵敏度轴的两个垂直霍尔元件。4.如权利要求1所述的位置传感器设备，其特征在于，所述二维位置被确定为距预定义位置的横向距离(R)；以及关于预定义方向(X)的方位角(θ)；并且其中所述距离(R)被确定为第一分子和第一分母之比的第一函数，并且以下选项中的至少一个：i)其中所述第一分子和所述第一分母中的每一者都是至少一个磁场分量(Bx、By、Bz)的函数或表达式；ii)其中所述第一分子是平面内磁场分量(Bx、By)的函数，并且所述分母是平面外磁场分量(Bz)的函数；iii)其中所述第一分子是所述平面内磁场分量(Bx、By)的平方和的函数，并且所述分母是所述平面外磁场分量(Bz)的函数；并且其中所述方位角(θ)被确定为第二分子和第二分母之比的第二函数，并且以下选项中的至少一个：iv)其中所述第二分子和所述第二分母中的每一者都是至少一个平面内磁场分量(Bx、By)的函数或表达式；v)其中所述第二分子是所述平面内磁场分量(Bx、By)中的一个平面内磁场分量(Bx)，并且所述第二分母是所述平面内磁场分量(Bx、By)中的另一个平面内磁场分量(By)。5.如权利要求1所述的位置传感器设备，其特征在于，所述二维位置被确定为距预定义位置的横向距离(R)；以及关于预定义方向(X)的方位角(θ)；其中所述距离(R)是根据以下公式确定的：R＝K5*atan2[√(sqr(Bx)+sqr(By)),K2*(Bz‑K3)]，其中K2、K3、K5是预定义常数；并且其中所述方位角(θ)是根据以下公式确定的：θ＝atan2(By,Bx)。6.如权利要求1所述的位置传感器设备，其特征在于，所述二维位置被确定为距预定义位置的横向距离(R)；以及关于预定义方向(X)的方位角(θ)；2CN115876065A权利要求书2/2页其中所述距离(R)是根据以下公式确定的：R＝K1*arccos(K2*(Bz‑K3))，其中K1、K2、K3是预定义常数；并且其中所述方位角(θ)是根据以下公式确定的：θ＝atan2(By,Bx)。7.如权利要求1所述的位置传感器设备，其特征在于，所述磁体是两极轴向磁化的圆柱形磁体。8.如权利要求7所述的位置传感器设备，其特征在于，所述磁体能在平面中横向地移动或移位，并且