本發(fā)明涉及用于確定旋轉軸線的絕對角度位置的角度傳感器，特別是電動機的轉子的旋轉軸線的絕對角度位置，所述角度傳感器包括具有兩個可掃描的磁圖案的盤，以及靠近盤布置的兩個磁傳感器，以掃描兩個磁圖案。
背景技術：
：在de10038296a1和de102005042616a1中公開了用于確定旋轉軸線的絕對角度位置的角度傳感器。該角度傳感器包括具有兩個磁圖案的盤，該兩個磁圖案可由磁傳感器(例如霍爾傳感器)掃描。每個圖案包含均勻地分布在環(huán)中的阿基米德螺旋區(qū)段。兩個環(huán)中的螺旋區(qū)段的數量相差一。由于兩個環(huán)中的螺旋區(qū)段的數量僅相差一，這些已知的角度傳感器需要每個環(huán)中大量的螺旋區(qū)段，以便實現角度位置確定所需的精度。然而，環(huán)中的大量的螺旋區(qū)段意味著相鄰的螺旋區(qū)段之間的距離減小，這提高了生產成本，且使得測量容易受到外部磁雜散場的影響。技術實現要素：因此，本發(fā)明的目的是提供一種可以低成本生產的角度傳感器。該目的通過權利要求1所述的特征來實現。本發(fā)明的其它有利實施例在從屬權利要求中闡述。本發(fā)明的要點在于，如果兩個環(huán)中的一個環(huán)中的螺旋的數量n1與兩個環(huán)中的另一個環(huán)中的螺旋的數量n2是互質的，且數量n1不同于數量n2-1和n2+1，則環(huán)中的螺旋的數量可以顯著減少。本發(fā)明的角度傳感器可以在半導體基體上制造，這是特別具有成本效益的。此外，本發(fā)明的角度傳感器適用于中空軸應用，并且比上述已知的角度傳感器更不容易受到外部磁雜散場的影響。這使得本發(fā)明的角度傳感器在確定絕對角度位置時是磁性穩(wěn)健且精確的。附圖說明圖1示出了根據本發(fā)明的第一實施例的在角度傳感器中使用的盤的原理幾何結構；圖2a示出了螺旋的第一結構；圖2b示出了螺旋的第二結構；圖2c示出了螺旋的第三結構；圖2d示出了圖2c所示的盤的截面，其包含兩個磁傳感器；圖3示出了根據本發(fā)明的磁阻橋(用作磁傳感器)的四個磁阻層相對于在角度傳感器中使用的盤的半徑的取向；圖4a示出了磁阻橋的四個磁阻層相對于磁圖案的第一布置；圖4b示出了磁阻橋的四個磁阻層相對于磁圖案的第二布置；圖5示出了根據本發(fā)明第二實施例的在角度傳感器中使用的盤的原理幾何結構；圖6示出了根據本發(fā)明第三實施例的在角度傳感器中使用的盤的原理幾何結構。具體實施方式根據本發(fā)明的角度傳感器包括盤(其具有固定地附接到盤的一側的兩個可掃描的磁圖案)，以及相對于彼此固定地布置的兩個磁傳感器。盤和兩個磁傳感器關于盤的對稱軸線/旋轉軸線相對于彼此可旋轉。例如，當角度傳感器用于電動機中時，盤同心地固定至電動機的旋轉軸線，以便相對于兩個磁傳感器可旋轉，所述兩個磁傳感器經由支承件固定地布置在電動機的外殼上。兩個磁傳感器中的第一磁傳感器與兩個磁圖案中的第一磁圖案相關聯，面向第一磁圖案(的一部分)，以便能夠掃描/感測由第一磁圖案產生的磁場，且適配為：當第一磁圖案和第一磁傳感器相對于彼此旋轉時，輸出對應于所感測的磁場的第一電信號。兩個磁傳感器中的第二磁傳感器與兩個磁圖案中的第二磁圖案相關聯，面向第二磁圖案(的一部分)，以便能夠掃描/感測由第二磁圖案產生的磁場，且適配為：當第二磁圖案和第二磁傳感器相對于彼此旋轉時，輸出對應于所感測的磁場的第二電信號。磁阻傳感器(xmr傳感器)，優(yōu)選為各向異性磁阻橋(amr橋)，用于第一磁傳感器和/或第二磁傳感器?，F在參考圖1，示出了根據本發(fā)明第一實施例的在角度傳感器中使用的盤。圖1示出了盤100的原理幾何結構。如該圖所示，盤100在外(圓)周邊105與內(圓)周邊103之間延伸。內周邊103和外周邊105相對于盤100的中點104同心地布置。第一磁圖案101和第二磁圖案102固定地形成在盤100的側面上。第一磁圖案101包含數量為n1的第一螺旋部分111，其規(guī)則地分布在包圍第一磁圖案101的第一環(huán)中，且第二磁圖案102包含數量為n2的第二螺旋部分112，其規(guī)則地分布在包圍第二磁圖案102的第二環(huán)中。第一環(huán)和第二環(huán)相對于盤100的中心點/中點104同心地布置。第一環(huán)圍繞第二環(huán)。第一螺旋部分111的數量n1不同于第二螺旋部分112的數量n2。優(yōu)選地，第一磁圖案101(即外部磁圖案)的第一螺旋部分111的數量n1大于第二磁圖案102(即內部磁圖案)的第二螺旋部分112的數量n2。根據本發(fā)明，數量n1和n2是互質的，其中數量n1不同于n2-1和n2+1。除了1以外，沒有數可以同時整除n1和n2。具體地，對于圖1中的盤，n1等于9，且n2等于7。雖然未在圖1中明確地示出，但第一磁圖案101和第二磁圖案102的每個螺旋部分在盤100的徑向方向上示出非零的寬度；并且屬于相同磁圖案的所有螺旋在盤100的徑向方向上具有(基本上)相同的寬度。在圖1中，僅示出了螺旋的引導，例如，螺旋的邊界線或螺旋的中間。第一磁圖案101的螺旋部分111是根據以下等式的阿基米德螺旋部分：其中且i＝1，2，...n1，r和是極坐標系的極坐標，其包含盤100的中點作為原點，c1是螺旋部分111的間距(pitch)，且是相應的螺旋的起始角。類似的是，第二磁圖案102的螺旋部分112是根據以下等式的阿基米德螺旋部分：其中且j＝1，2，...n2，c2是螺旋部分112的間距，且是相應的螺旋的起始角。然而，本發(fā)明并不強制第一磁圖案和/或第二磁圖案的螺旋部分是阿基米德螺旋。本發(fā)明還可應用于使用具有磁圖案的盤的角度傳感器，所述磁圖案的螺旋部分具有圓漸開線的形式。第一磁圖案101的螺旋部分(在下文中簡稱為“螺旋”)在與盤100的對稱軸線/旋轉軸線(基本上)平行的方向上被磁化。第一磁圖案101的相鄰的螺旋的磁化彼此相差至少第一預定量，使得：當沿著垂直于螺旋111的方向從一個螺旋至另一個螺旋時，由第一磁圖案101的螺旋111產生的磁場在兩個不同的預定值之間交替。類似的是，第二磁圖案102的螺旋112部分在與盤100的軸線(基本上)平行的方向上被磁化。第二磁圖案102的相鄰的螺旋的磁化彼此相差至少第二預定量，使得：當沿著垂直于螺旋112的方向從一個螺旋至另一個螺旋時，由第二磁圖案102的螺旋112產生的磁場在兩個不同的預定值之間交替。優(yōu)選地，第一磁圖案和/或第二磁圖案的相鄰的螺旋顯示不同的磁極。在這樣的磁配置中，磁傳感器可以高精度地檢測磁場的變化。盡管在圖1中，盤100在盤100的同一側上包含第一磁圖案101和第二磁圖案102，但這對于本發(fā)明不是強制性的。此外，本發(fā)明還可應用于類似的傳感器，其所使用的盤在盤的一側上具有第一磁圖案，且在盤的另一側上具有第二磁圖案。圖2a、圖2b和圖2c中的任意一個示出了可以在根據本發(fā)明的角度傳感器中使用的盤上實現的螺旋的結構。這些圖中所示的螺旋的磁化可以通過例如以下方式來實現：被磁化的模制形式、通過線圈磁化的雙極磁軌、磁記錄頭或印刷方法。圖2a所示的盤由兩個磁化盤半部211和212形成。盤半部212在其一側上示出凸起201和202，其形狀對應于符合上述等式的阿基米德螺旋或圓漸開線。盤半部212的另一側與盤半部211的一側組合/結合，使得組合盤在上側(包括凸起)示出一個磁極(例如n極)，且在下側示出另一個磁極(例如s極)。由于該結構，在組合盤包含凸起的上側上的磁場，根據凸起(的形狀)而調制/變化。這意味著在對應于凸起的區(qū)域中的磁感b與對應于(相鄰的)凸起之間的區(qū)域的磁感相差一預定量。凸起201產生第一磁圖案101，且凸起202產生第二磁圖案102。在圖2b所示的盤中，螺旋(221-224)由附接/結合到載體盤215的一個(上部)側面的磁化層(或軌道)形成。優(yōu)選地，層/軌道顯示(基本上)均勻的磁化。對應于相鄰的螺旋的磁化層顯示不同的磁極。在圖2b中，“白色螺旋”顯示s極。螺旋的形狀對應于符合上述等式的阿基米德螺旋或圓漸開線。螺旋221和223形成/對應于第一磁圖案101，且螺旋222和224形成/對應于第二磁圖案102。此外，圖2b示出了對應于第一磁圖案101的第一磁傳感器231和對應于第二磁圖案102的第二磁傳感器232。在圖2c所示的盤中，形成螺旋241-244的磁化的層/軌道被集成到載體盤235的一個(上部)側面/表面中，并且不從盤的側面伸出。通過集成在載體盤235中，螺旋被保護，且螺旋和磁傳感器之間的(不期望的)撞擊不會發(fā)生。如圖2c所示，對應于相鄰的螺旋的磁化的層/軌道顯示不同的磁極，且螺旋的形狀對應于符合上述等式的阿基米德螺旋或圓漸開線。螺旋241和243對應于第一磁圖案101，且螺旋242和244對應于第二磁圖案102。在圖2b和圖2c中，對應于第一磁圖案101的螺旋都具有相同的寬度，而與它們的磁化無關。類似的是，對應于第二磁圖案102的螺旋也都具有相同的寬度，而與它們的磁化無關。優(yōu)選地，對應于第一磁圖案101的螺旋和對應于第二磁圖案102的螺旋兩者都具有相同的寬度，而與它們的磁化無關。此外，圖2b和圖2c示出了：第一磁圖案101的相鄰的螺旋直接彼此相鄰，并且第二磁圖案102的相鄰的螺旋直接彼此相鄰。這意味著在兩個相鄰的螺旋之間不存在非磁化區(qū)域。圖2d示出了圖2c的截面的放大圖，其包含第一磁傳感器231和第二磁傳感器232。優(yōu)選地，這些傳感器是各向異性磁阻橋(amr橋)。第一磁傳感器231對應于第一磁圖案，且靠近/相對于第一磁圖案布置，以便在包含第一磁圖案的盤的完全的機械旋轉期間檢測磁感應矢量的n1個完整旋轉，其中n1是形成第一磁圖案的螺旋的數量。類似的是，第二磁傳感器232對應于第二磁圖案，且靠近/相對于第二磁圖案布置，以便在包含(第一磁圖案和)第二磁圖案的盤的完全的機械旋轉期間檢測磁感應矢量的n2個完整旋轉，其中n2是形成第二磁圖案的螺旋的數量。換而言之，磁圖案及其相關的磁傳感器布置為使得，在磁盤的完全機械旋轉期間，磁傳感器經過(穿過)相應的磁圖案的每個螺旋。第一磁傳感器和第二磁傳感器中的每一個適配為響應于檢測到的磁感應來輸出余弦信號和正弦信號。余弦信號和正弦信號中的每一個包含對應于由相應的磁傳感器檢測到的磁感應的旋轉數的周期數。此外，根據本發(fā)明的角度傳感器包含處理單元(未在圖中示出)，例如數字信號處理器(dsp)，適配為基于由第一磁傳感器231輸出的余弦信號和正弦信號來確定第一反正切信號，基于由第二磁傳感器232輸出的余弦信號和正弦信號來確定第二反正切信號，以及基于第一反正切信號和第二反正切信號來確定對應于盤的絕對角度位置的信號。由于數量n1和n2是互質的，盤的絕對角度位置由該信號唯一地確定。圖3示出了磁阻橋231的四個磁阻層相對于根據本發(fā)明的角度傳感器中使用的盤100的半徑的取向。該圖示出了磁阻橋231的四個磁阻層在方向307上對準，方向307垂直于相應的磁圖案的任意螺旋的切線309，從而與盤100的半徑形成角度γ。具有附圖標記308的角度γ由下述公式得出：γ＝arctan(r/c)，r是橋231相對于盤100的原點104的徑向位置，且c是相應的螺旋的間距。圖4a和圖4b所示的amr橋231和232中的每一個包含四個磁阻結構/層416-419。圖4a和圖4b示出了這四個磁阻層相對于盤100的磁圖案的螺旋的布置。磁阻層416和418適配為響應于檢測到的磁場產生余弦信號，且磁阻層417和419適配為響應于檢測到的磁場產生正弦信號。圖4a示出了盤100和amr橋231沿垂直于螺旋243的切線的線的橫截面。根據該圖所示的布置，amr橋231布置為使得：包含四個磁阻層416-419的表面的平面平行于盤100。另外，該圖示出了amr橋231的寬度d(其基本上由四個磁阻層416-419的大小確定)匹配螺旋241-243中的任意一個的寬度。磁圖案的螺旋的寬度也表示為極間距。圖4b示出了在包括四個磁阻層416-419的平面中沿著垂直于螺旋243的切線的線的盤100的橫截面。根據該圖所示的布置，amr橋231布置為使得：包含四個磁阻層416-419的表面的平面垂直于盤100。另外，圖4b示出了四個磁阻層416-419在垂直于任一螺旋的切線的方向上對齊，且amr橋231的寬度d等于螺旋241-243中的任意一個的寬度。圖4a和圖4b中所示的布置是特別有利的，這是由于它們不受外部磁雜散場的影響。圖5示出了根據本發(fā)明第二實施例的在角度傳感器中使用的盤500的原理幾何結構。盤500與第一實施例的盤100的不同在點于，其還在盤500的包含第一磁圖案101和第二磁圖案102的側面上包括圓形磁結構550。圓形磁結構550具有圓形磁化，其圍繞盤500的中點/中心點104同心地布置，并且圍繞第一磁圖案101和第二磁圖案102。n1是第一磁圖案101的螺旋的數量，且n2是第二磁圖案102的螺旋的數量。在本發(fā)明的第二實施例中，數量n1和n2是互質的，其中數量n1不同于n2-1和n2+1。具體地，對于圖5中的盤，n1等于9，且n2等于7。根據本發(fā)明的第二實施例的角度傳感器還包括第三磁傳感器(未在圖6中示出)，以感測由圓形磁結構550產生的磁場。通過感測圓形磁結構550的磁場，第二實施例能夠確定圓形磁結構550的位置，從而執(zhí)行偏心誤差校正。圖6示出了根據本發(fā)明的第三實施例的在角度傳感器中使用的盤600的原理幾何結構。盤600與第一實施例的盤100的不同點在于，內部磁圖案的螺旋602的旋轉方向與外部磁圖案的螺旋111的旋轉方向相反。n1是外部磁圖案的螺旋111的數量，且n2是內部磁圖案的螺旋602的數量。另外，在本發(fā)明的第三實施例中，數量n1和n2是互質的，其中數量n1不同于n2-1和n2+1。具體地，對于圖6中的盤，n1等于9，且n2等于7。在圖2a、圖2b和圖2c中所示的螺旋的任一結構可以實現在根據本發(fā)明的第二實施例和第三實施例的角度傳感器的盤上。根據本發(fā)明的角度傳感器可應用于例如電機反饋系統、著陸空氣制動器、起動器發(fā)電機、電動機和轉向角中。附圖標記附圖標記說明100，500，600盤101第一磁圖案102第二磁圖案103內周邊104中心(中點)105外周邊111第一螺旋部分(的中心線)112第二螺旋部分(的中心線)201第一凸起202第二凸起211下部盤部件212上部盤部件215，235載體盤221，222磁化的螺旋部分，n極，位于載體盤的側面上223，224磁化的螺旋部分，s極，位于載體盤的側面上241，242磁化的螺旋部分，n極，位于載體盤的側面上242，244磁化的螺旋部分，s極，位于載體盤的側面上231，232第一磁傳感器和第二磁傳感器(amr橋)306盤的半徑307螺旋的切線的垂直線308螺旋的垂線與盤的半徑之間的角度γ309磁圖案的螺旋的切線416，418產生正弦信號的amr橋的磁阻層/結構417，419產生余弦信號的amr橋的磁阻層/結構磁阻當前第1頁12