[发明专利]具有场方向测量和磁通量收集器的磁位置传感器

说明书

技术领域

本发明涉及模拟非接触直线或旋转式位置磁传感器的领域。

从磁场方向监测位置的模拟传感器具有几个优势：

-与移动部件无机械接触，且因而无磨损；

-对污物不敏感；

-降低的生产成本；

-长寿命周期；

-对温度不敏感；

-对于永磁体的几何公差和定位降低的敏感性。

例如，与通过测量磁场的单一分量幅值来测量位置的传感器相反，借由磁场方向来测量位置的非接触位置传感器对于在永磁体的磁属性的温度影响不敏感。磁场方向的测量通过随温度相同变化的磁场的至少两个分量的比来实现。因此，该比的计算使得可能克服由温度引起的偏差。

背景技术

在测量磁场方向的旋转式传感器领域，存在使用永磁体和至少两个磁敏感构件的旋转式传感器，在该永磁体的旋转轴的尖端要测量位置，且磁敏感构件测量在移动轴的旋转轴线上的磁场方向。

然而，这些装置受限制，尤其是在测量穿过传感器自身的轴的位移时，因为在该情形中，不可能将磁敏感构件放置在系统的旋转轴线上。在直线传感器的情形中，存在使用轴向磁化盘磁体和测量磁场方向的至少两个磁敏感构件的结构，但是这些传感器的直线形成被限制在低至大约20mm，因为当要测量的行程增大时，用于测量磁场方向的两个部件的幅值太小。

从本申请人专利FR2893410的现有技术已知，使用由大致直径相反磁化环磁体所产生的磁感应强度的两个分量，这在靠近磁体的中位平面的单一且相同位置来测量。计算两个感应强度分量(径向和切向分量)的比的反正切使得可能得到磁场的角度位置，然而，有必要预先施加在这两个分量之间的校正因子，事实上在该传感器中，磁感应强度的两个分量的幅值是大致不同的。

通常，该比在1.5至4的范围内变化，但是磁体直径越大，该比越增大。该比的增大主要是因为切向分量减少。对于大直径磁体，切向分量的幅值使得其可与磁敏感构件不相容，该磁敏感构件常规用于这类传感器，且因此不再令人满意地保证磁体角度位置的测量。类似地，切向分量的小幅值使得传感器对于可施加到传感器上的磁破坏敏感。

该校正因子还可导致测量精度的问题，该因子越大，误差将越大。此外，得到在计算位置(反正切)之前两个分量之间的幅值比的必要性导致该系统与一些类型的磁敏感构件(例如，磁控电阻器)不相容。

此外，存在基于例如在专利EP1532425B1中描述的磁控电阻器的用于飞轮角度传感器的旋转计数的解决方案，其需要两个分量之间的比低于1.5并且两个分量的幅值接近200G。

这也从如图1a所述的专利US0208727的相关技术已知。该文献描述了以360°旋转的位置传感器，并且使用角度偏移90°的两个磁敏感探针A4、A5以及4个铁磁件A10，以便确定大致直径相反磁化盘磁体A2的角度位置。对于磁体A2所产生的磁感应强度幅值敏感的两个磁敏感构件A4、A5定位在4个铁磁件A10所限定的2个气隙中，铁磁件A10允许铁磁场分量的幅值相等。在该结构中，铁磁件的容量十分重要且这种传感器的结构是困难的，因为其需要精确地定位这些铁磁件A10。这导致重要的制造成本。

从专利文献US 2002/0179825和US 5,942,895的相关技术中也获知，所述文献分别描述了角度位置磁传感器和配置有选机的磁传感器，所述选机配置成将测量限制在被测磁场的一个分量。同时，这些文献的教导不允许从具有沿着其位移方向连续变化的磁化方向的磁体监测可靠位置、甚至不能回应上述提及的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题的全部或一部分，这借由磁通量收集器在单一且相同点测量磁感应强度的两个分量并且协调磁感应强度的两个分量幅值来实现，以便使得在磁感应强度的该两个分量之间的幅值比接近1。这种幅值比使得可能使用磁敏感构件的更大选择(霍尔效应探针，AMR…)。

在第一配置中，传感器包括大致直径相反磁化的环磁体、能够在单一且相同点测量磁感应强度的两个分量的监测元件以及两个磁通量收集器，所述磁通量收集器定位在磁体的外周边上。磁感应强度的两个分量在相对于收集器下面部的轴向偏移平面内测量。磁通量收集器可直接模制到传感器外壳中。

在另一配置中，磁通量收集器被折曲并且直接固定在支承监测元件的印刷电路上。

根据另一替代方式，收集器结合如在申请人的专利申请FR2898189中描述的非接触的角度或直线位置磁传感器，所述文献以引用的方式全文结合到本文。

所述替代方式不是限制性的。例如，收集器可结合非接触的绝对旋转计数磁系统。