[发明专利]特别是设计成用于检测转向柱中的扭转的位置传感器

说明书

本发明涉及一种位置传感器，该位置传感器特别地设计成用于检测转向柱中的扭转，该位置传感器由包括多个磁体的第一磁化磁性转子结构件(100)和限定其中定位有至少一个磁敏元件(300、301、302)的至少一个气隙的两个通量收集部件(210、220)构成，该位置传感器限定成使得每个收集部件(210、220)均具有至少一个初级收集区(211、221)，所述至少一个初级收集区延伸有具有至少一个次级收集区(214、215、224、225)的至少一个延伸部(216、219、226、229)，其中，所述次级收集区(214、215、224、225)以形成所述气隙的两个极的平坦底板结束，并且所述气隙的横向中间平面(350)与所述延伸部(216、219、226、229)的至少一个延伸部相交。

技术领域

本发明涉及位置或扭矩磁性传感器领域，该位置或扭矩磁性传感器包括磁化部分，该磁化部分可相对于用于朝向其中容纳有磁敏探针例如霍尔探针的气隙收集磁通量的结构件移动。相对移位可以是旋转的或线性的，或者甚至可以沿着任何轨迹。这种传感器特别地用于汽车领域，例如用以检测轴的位置或包括扭转轴的转向柱的位置，或者用于自动机械领域。

磁敏探针灵敏度的提高和使用这种传感器的环境中的电磁干扰源的增加导致由这种传感器递送的电信号的可靠性问题不断增加。事实上，该信号不仅是由传感器的磁化部分产生的磁场的图像，而且也是来自外部干扰源的所有磁场和电磁场的图像。

本发明的目的是减少这种干扰的影响。

现有技术

为了防止磁性传感器检测由外部磁场引起的磁通量从而妨碍精确检测，专利DE102012014208提出了一种扭矩传感器，其用于检测在由第一轴元件和第二轴元件形成的旋转元件中产生的扭矩，第一轴元件和第二轴元件两者经由扭力杆连接。

专利申请JP2009020064也是已知的，其旨在提供一种尺寸减小并且效率显著提高的扭矩传感器。该扭矩传感器包括：第一轴和第二轴，第一轴和第二轴经由连接轴同轴连接；环形永磁体，该环形永磁体固定至第二轴并且在周向上磁化有若干极；传感器磁轭，该传感器磁轭固定至第一轴并且与永磁体形成磁路；集磁器磁轭，该集磁器磁轭沿轴向方向安置在传感器磁轭的相对于永磁体的另一侧部上，并且与永磁体和传感器磁轭形成磁路；以及磁通量传感器，其用于检测由传感器磁轭和集磁器磁轭引起的磁通量。扭矩传感器基于来自磁通量传感器的输出而检测施加至第一轴和第二轴中的一者的扭矩。传感器磁轭由布置在同一平面上或基本上布置在同一平面上的多个爪极构成，并且这些爪极中的至少一些爪极彼此分开形成。

现有技术的缺点

可以设想的解决方案包括通过增加磁体的尺寸或磁体的剩磁(Br)来增加有用磁场，使得有可能在一定程度上削弱干扰的影响，但代价是传感器的紧凑性的损失和成本的增加。

添加位于探针附近的屏蔽或构造围绕传感器的盒子也是一种已知的技术，但其涉及额外的部件，这些部件通常体积庞大，或者甚至因高渗透率而由昂贵的材料制成。该技术通常还伴随着因泄漏路径的产生而造成的有用磁场的损失。

包括提供额外的磁屏蔽件的解决方案并不令人满意，因为这些解决方案导致相比于普通传感器包括更多数目的部件的传感器，并且导致更高的制造和组装成本。

本发明提供的解决方案

为了应对这些缺点，本发明并不是在如本领域技术人员所做的那样针对外部干扰场建立磁屏蔽，而是在每个磁通量收集结构件上为该干扰场建立两个收集区，分别称为初级收集区和次级收集区，这两个收集区以与测量气隙相关的特定方式布置。

本发明的原理实际上包括将收集场带入测量气隙中，但是是沿两个不同的流动方向，最终使得可以消除干扰场的整体分量。从这个视角来看，优先地但非限制性地寻求在初级收集区收集与在次级收集区一样多的干扰场，并且由于这两个区的相对定位而在气隙处相对于彼此反转这两个场，同时使该气隙中的有用通量最大化。