有集成的粗略感测元件4和5以及精细传感器拾取线圈6和7的步进电机31的前面视图。精细传感器拾取线圈6和7可以是高分辨率位置传感器。粗略感测元件4和5的摆放使得它们横跨在定子I的后侧处的外部磁回路并且几乎到转子32之间，其中每个粗略感测元件的内部末端和转子32的面之间仅有一个小的间隙。
[0050]精细传感器拾取线圈6响应来源于定子相绕组A 35的通量变化。通量被精细传感器拾取线圈6以微分的方式感测，而来源于定子相绕组B 36的通量被精细传感器拾取线圈7感测。尽管定子相绕组35和36为了易于图示说明而被示为2匝绕组，但是要理解这些定子相绕组可以具有更多的匝并且可以消耗围绕每个定子极(诸如定子极件8)的空间中的大部分。
[0051]图3从图1的步进电机31的后侧等距视图示出具有粗略感测元件4和5以及精细传感器拾取线圈6和7两者的定子I。通过围绕每个定子极件8的各种定子相绕组35和36的电流被调制以在转子32和定子I之间产生相对运动。转子32及其各种部件在该视图中被隐藏以使得定子I的可见性可以更好并且可以定位粗略感测元件4和5以及精细传感器拾取线圈6和7。
[0052]图3A提供以与图3中的方位相同的方位示出的粗略感测元件4和5的方位的更清楚的视图。粗略感测元件4和粗略感测元件5可以耦合到非易失性计数器41。非易失性计数器41可以从主电源42、备用电源43、由粗略感测元件4和5产生的能量或者它们的组合供电。
[0053]图3B示出被调适来与微步进优化步进电机一起使用的精细传感器拾取线圈6和7的简化视图。精细位置感测线圈7感测图3的邻接的定子极件8上的来源于图1的定子相绕组A 35的通量的一部分。精细位置感测线圈6以相似的方式感测来自定子相绕组B 36的一部分。指出，从该视角来看的面向上和右手的视图对应于图1的后侧视图和图2的底侧视图。
[0054]图4A示出转子32的侧视图，转子32包括转子轴3、高磁导率软磁上转子极帽2、轴向极化的转子磁体10以及高磁导率软磁下转子极帽11。例如，转子磁体10可以包括永久磁体。
[0055]图4B示出转子32的3维视图。该视图示出相对于下转子极帽11中的转子齿13的、上转子极帽2中的转子齿12和间隙14之间的对齐，这些被定位为使得一个转子极帽的齿与另一转子极帽中的间隙对齐，反之亦然。
[0056]图4C示出图4A的转子32的剖开视俯视图。转子磁体10夹在上转子极帽2和下转子极帽11之间。上转子极帽2的转子齿12偏移以便出现在下转子极帽11的转子齿13之间。
[0057]图5示出精细传感器拾取线圈6的更详细的视图。精细传感器拾取线圈7可以具有类似的设计和布局。为了清楚起见，仅示出了精细传感器拾取线圈6的单匝。然而，精细传感器拾取线圈6可以具有多匝。如图5中所示的精细传感器拾取线圈6已经针对有微步进能力的步进电机(诸如图1的步进电机31)进行了优化，但是设计可以针对其他电机类型变化。步进电机31包括图1的定子极件8，其具有图1的定子极齿9，定子极齿9具有的节距分别地不同于图4C的转子极帽2和图4C的转子极帽11的、图4C的转子齿12和图4C的转子齿13的节距。定子极齿之间的这个节距变化的意图是最小化随着图1的转子32相对于图1的定子I旋转、定子I和转子32之间的磁阻路径的总体变化，以便减小齿槽效应并且最小化转矩波动。图5中所示的精细传感器拾取线圈6利用定子极齿9相对于在定子极件8的中心线的左边和右边两处的相邻的上转子极帽2的转子齿12的节距的差异。精细传感器拾取线圈6还感测定子极件8的定子极齿9和下转子极帽11的转子齿13之间的互补对齐。从图5中所示的精细传感器拾取线圈6的角度来看，精细传感器拾取线圈6的左上环路15和右下环路18彼此同相，并且与精细传感器拾取线圈6的右上环路16和左下环路17的定相方式(phasing sense)相反。尽管精细传感器拾取线圈的这个特定版本是针对微步进步进电机例示说明的，但是精细传感器拾取线圈的替代实施方式要被认为是在本发明的范围内。精细传感器拾取线圈可以被部署在每相的一个或更多个定子极件上。与多个相的这样的使用可以用于最小化电机构造变化和跳动的影响。
[0058]图6示出粗略感测元件4的详细视图，粗略感测元件4在一个实施方案中包括大型巴克豪森跳变(LBJ)粗略感测元件。图3A的粗略感测元件5可以具有与粗略感测元件4相同的这个设计。如图6所示，粗略感测元件4包括通量聚焦器20，诸如通量收集器。通量聚焦器20由相对高磁导率的软磁材料构成。通量聚焦器20根据转子齿离通量聚焦器20的面的相对间隔来收集来自图4C的转子极帽2和图4C的转子极帽11这两个相邻的转子极帽的、图4C的转子齿12和图4C的转子齿13的通量。这样的相对间隔随着图1的转子32旋转而周期性地变化。高磁导率材料提供供微分通量流到粗略感测元件4的第二粗略传感器端帽22的低磁阻路径。类似地，粗略感测元件4的返回通量聚焦器19 (诸如通量收集器)形成从粗略感测元件4的第一粗略传感器端帽21到定子I的后体的低磁阻路径。所得的磁场被外加于粗略感测元件4的整个粗略传感器33上。粗略传感器33的感测线圈23在代表性视图中被示出。感测线圈23通常可以由几千匝的非常精细的导线构成。
[0059]图6A在剖开视图中示出粗略传感器33。图6A中还示出了第一粗略传感器端帽21和第二粗略传感器端帽22。第一粗略传感器端帽21和第二粗略传感器端帽22中的每个的内部被挖空以帮助屏蔽形成粗略传感器33的一部分的大型巴克豪森(LBJ)元件25(诸如大型巴克豪森跳变传感器)的末端。LBJ元件25的这种屏蔽已经表明，当LBJ元件25的部分突然逆转它们的磁极化时，提高感测线圈23所感测的脉冲的强度。在实施方案中，LBJ元件25由嵌入在玻璃护套中以帮助保护与矩形磁滞相关联的双磁性的磁微导线构成。在替代实施方案中，可以使用其他阶跃响应(step response)磁导线，包括Wiegand导线感测元件和单一巴克豪森跳变元件。可以由玻璃构成的保护管24用于机械地使LBJ元件25与外部机械应变隔离，因为外部应变将改变LBJ元件25的磁性。保护管24还用作感测线圈23的绕组基底。LBJ元件25保持在一种状态下被极化，直到跨它的场足以当磁极性迅速逆转时逆转其极性。逆转速度基本上独立于所施加的磁场的变化速度，使得该传感器相对速度无关。极性的逆转引起来自感测线圈23的强的窄脉冲。Wiegand导线元件的效果表现类似于微导线LJB元件，但是内部细节略有不同。
[0060]图7A至图7D示出包括随着转子递增旋转的精细传感器拾取线圈6和7以及粗略感测元件4和5两者的步进电机。转子32和定子I上所示的箭头仅作为参考包括在内以帮助在该图序列内指示旋转。这样的箭头在步进电机31中实际上不存在。
[0061]图 7A:0 度
[0062]图7A对应于针对集成电机-位置传感器40的、转子32相对于定子I的O度旋转。如图7A所示，在转子32旋转O度的情况下，上转子极帽2的转子齿12与相B定子极件39的相邻定子极齿9的耦合和平衡对齐最大化。转子32和相B定子极件39的定子极齿9的对称布置生成通过精细传感器拾取线圈7的同相部分和反相部分的平衡通量路径，导致当作为斩波驱动的一部分、定子相绕组B 36被施加脉冲时，精细传感器拾取线圈7的输出为零。精细传感器拾取线圈7的所得输出在图12中被表示为F2，当转子32相对于定子I的旋转为O度时，F2的值为零。
[0063]相位A定子极件26具有与相A定子极件26的三个逆时针定子极齿的最大不平衡齿交互，相A定子极件26的所述三个逆时针定子极齿主要与上转子极帽2的转子齿12耦合，而相A定子极件26的三个顺时针定子极齿主要耦合到下转子极帽11的转子齿13。该转子位置通过由斩波驱动对定子相绕组A 35施加脉冲而引起通过精细传感器拾取线圈6的彼此同相的环路15和18的大部分通量变化，从而生成与定子相绕组A 35的脉冲施加同相的输出。相对于定子I的这个转子角度生成精细传感器拾取线圈6的最大输出。该输出在图12中用迹线Fl表示，迹线Fl示出转子32相对于定子I的旋转为O度时输出最大。
[0064]粗略感测元件5与下转子极帽11的转子齿13对齐，因此耦合到与转子磁体10的下侧的极性相应的磁场。该场在图12中被表示为PHI1，并且在O度具有负值。负方位是要表示下转子极帽11，但是转子磁体10事实上可以在任一方向上被极化，只要极化已知即可。
[0065]粗略感测元件4的通量聚焦器20与下转子极帽11的转子齿13对齐，因此耦合到转子齿13。该通量状态在图12中被示为PHI2，并且在O度旋转角度被示为负。
[0066]图 7B:0.9 度
[0067]图7B对应于针对集成电机-位置传感器40的、转子32的0.9度机械逆时针旋转，其中定子I保持静止。这对应于一半步长或45度电角度旋转。相A定子极件26的定子极齿9和相B定子极件39的定子极齿9都不在相对于它们最近的转子齿12和13的平衡的最大通量对齐位置上。这在0.9度旋转生成图12中的Fl所表示的关于精细传感器拾取线圈6的减小的值以及图12中的F2所表示的关于精细传感器拾取线圈7的负运转输出。当转子32在该位置上时，粗略感测元件4的通量聚焦器20相等地分别耦合到上转子极帽2的转子齿12和下转子极帽11的转子齿13。这是生成粗略感测元件4的输出脉冲的大致触发点。该触发在图12中在Cl上在0.9度转子角度处被表示为脉冲。粗略感测元件5的通量聚焦器38保持主要耦合到下转子极帽11的转子齿13。因为与最后位置相比，跨粗略感测元件5外加的磁场没有变化，所以在图12中在C2处不存在输出脉冲。
[0068]图 7C:1.8 度
[0069]图7C对应于针对集成电机-位置传感器40的、转子32的1.8度机械逆时针旋转，其中定子I保持静止。