[实用新型]一种双Z轴磁电阻角度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及磁性传感器领域，特别涉及一种双Z轴磁电阻角度传感器。

背景技术

磁电阻传感器和永磁码盘构成的磁电阻角度传感器可以应用于磁编码器以及旋转位置传感器等领域，通常情况下，对于磁电阻传感器如TMR， GMR等，采用的是平面X-Y类型的磁电阻角度传感器芯片，通过对同一芯片上X、Y方向磁场分量的测量并对X磁场分量和Y磁场分量夹角进行计算，实现对永磁码盘旋转角度的测量，但其主要存在如下问题：

1）X-Y类型的磁电阻角度传感器芯片，和圆形永磁码盘一起来测量角度位置时，芯片测量平面位于在平行于圆形永磁码盘旋转平面区域位置上方，其测量的敏感磁场来自于圆形永磁码盘在圆形永磁码盘旋转面区域上方的分布磁场，因此X-Y磁电阻角度传感器芯片的安装空间和磁场均匀区受到限制，空间灵活性较差。

2）X-Y 类型的磁电阻角度传感器芯片的圆形永磁码盘在旋转平面上方的旋转磁场分布容易受到附近磁体如软磁材料或者永磁体的干扰，而使得角度测量区域发生改变，不能正确得到测量角度，稳定性较差。

发明内容

针对以上问题，本实用新型提出了一种双Z轴磁电阻角度传感器，来取代X-Y磁电阻角度传感器，通过测量圆形永磁码盘边缘外侧所产生的径向旋转磁场来取代位于圆形永磁码盘旋转平面上方的旋转磁场，并采用两个相差90度相位的分立的Z轴磁电阻传感器芯片来取代单一X-Y磁电阻传感器芯片，由于两个Z轴磁电阻传感器芯片位于圆形永磁码盘边缘外侧，所以其安装空间灵活性大大增加。

本实用新型所提出的一种双Z轴磁电阻角度传感器，包括一个圆形永磁码盘,两个Z轴磁电阻传感器芯片和PCB，所述圆形永磁码盘附着在一个旋转轴上，且所述旋转轴围绕所述圆形永磁码盘中心轴线旋转；所述两个Z轴磁电阻传感器芯片均包括衬底以及位于其上的至少一个Z轴磁电阻传感器，所述Z轴磁电阻传感器的磁场敏感方向垂直于所述衬底所在平面；所述两个Z轴磁电阻传感器芯片位于所述PCB上，且所述两个Z轴磁电阻传感器芯片的磁场敏感方向和所述圆形永磁码盘的中心轴线两两正交，且所述两个Z轴磁电阻传感器芯片与所述圆形永磁码盘中心轴线保持相同距离r+Det,其中r为所述圆形永磁码盘半径，所述Det>0；所述圆形永磁码盘旋转时，所述两个Z轴磁电阻传感器芯片分别将所圆形永磁码盘所产生的两个正交磁场信号转变成两个电压信号输出，从而根据所述两个电压信号，计算出所述圆形永磁码盘的0-360度旋转角度。

优选的，所述圆形永磁码盘磁化方向为平行于过直径的方向。

优选的，所述Det距离为0-2r。

优选的，所述Z轴磁电阻传感器包括磁电阻传感单元和通量集中器，所述通量集中器为长条形，其长轴平行于Y轴方向，短轴平行于X轴方向，所述磁电阻传感单元敏感方向平行于X轴方向,且电连接成包括至少两个桥臂的磁电阻桥，其中，每个所述桥臂为一个或多个磁电阻传感单元电连接而成的两端口结构，且所述桥臂中的磁电阻传感单元沿着平行于Y轴方向排列成多个磁电阻列，所述磁电阻桥为推挽式桥，其中，推臂和挽臂分别位于所述通量集中器上方或下方Y轴中心线的不同侧，且到各自对应的所述Y轴中心线的距离相等。

优选的，所述通量集中器为包含Ni、Fe、Co元素中的一种或多种元素的软磁合金材料。

优选的，所述磁电阻传感单元为GMR或TMR磁电阻传感单元。

优选的，所述Z轴磁电阻传感器包含N+2（N>0的整数）个通量集中器，且所述磁电阻列对应于中间N个通量集中器。

优选的，所述Z轴磁电阻传感器包含1个通量集中器，所述磁电阻列对应于所述1个通量集中器。

优选的，所述Z轴磁电阻传感器包含2个通量集中器，所述磁电阻列分别对应于所述2个通量集中器中的Y轴中心线不同侧的位置，且距离对应通量集中器的Y轴中心线相同距离。

优选的，所述Z轴磁电阻传感器中相邻两个所述通量集中器之间的间距S不小于所述通量集中器的宽度Lx。

优选的，所述Z轴磁电阻传感器中相邻两个所述通量集中器之间的间距S>2Lx，所述Lx为所述通量集中器的宽度。

优选的，所述Z轴磁电阻传感器的所述磁电阻单元列与所述通量集中器的上方或下方边缘的间距越小，或者所述通量集中器的厚度Lz越大，或者所述通量集中器的宽度Lx越小，所述z轴磁电阻传感器的灵敏度越高。

优选的，所述Z轴磁电阻传感器的推挽式电桥为半桥、全桥或者准桥结构中的一种。

优选的，所述两个Z轴磁电阻传感器具有相同的磁场灵敏度。

附图说明