磁阻在无触点位置传感器上的应用和相应的传感器制造技术

根据预定的应用，制造一导电体（１），其具有承受一永磁体（１１）的磁效应的磁感表面（１０），所述表面（１０）的面积根据其相对于磁体的相对位置而变化，所述磁体和磁感表面之间的相对位置是变化的，这引起该导电体的至少一个物理性质的改变，同时记录所述导电体的物理性质的变化，这种变化和磁体（１１）的位置有关。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及磁阻，在此也称作RMS(抗磁饱和)，用于传感器领域。更准确地，本专利技术在此涉及该磁阻在无触点位置传感器上的应用，以及传感器本身。在此通常涉及下列物理现象：一导电体，可以看到AC电流沿导电体外周分布。这种现象通常称作趋肤效应(skin effect)。所述导电外层(skin)的深度由下列公式所决定：δ=ρπμ0μrf]]>其中：δ是导电外层深度；ρ是导电体在欧姆信号强度计(ohms.meter)中的电阻系数；μ0是自由空间的导磁率(4π×10-7)；μr是在材料中的导磁率；以及f是频率(赫兹)。因此，频率f越大，导电外层深度越小。此外，导电体的电阻由下列公式给定：R=ρLA]]>其中：R是导电体的电阻(欧姆)；ρ是导电体在欧姆信号强度计(ohms.meter)中的电阻系数；L是导电体的长度(米)；以及A是导电体的横截面积。应当注意，在该趋肤效应现象中，当给定的导电体(其他东西也一-->样)的频率f增大、面积A减小时，所测定的电阻R因此显著增大。如果将一磁场用于一合适材料制成的导电体，则将改变该材料的导磁率(Mr)。这样具有将所述测定电阻R的降低与没有施加所述外界磁场的相同导电体进行比较的作用。这种现象已经被用来测量典型地具有很高的准确性的绝对磁场，同时已经研发了应用了磁阻原理尤其是特大的磁阻的传感器。它们以很高的频率(在特大磁阻的情况下大于1GHz)进行工作，特别地使用无定形材料形成作为传感元件的导电体。这里所产生的问题是如何扩展磁阻的应用领域，在上述物理现象的基础上，不必非常准确的测量所述磁场以及不必产生至今所需的高成本，特别是对上述传感器，尤其是它们的发展与特大磁场相关。在本文中此处提出将磁阻现象应用于无触点传感器上，具有以下特别的特点：a)提供一种导电体，其具有受一永磁体的磁效应作用的磁感表面，该表面的面积根据它相对于磁体的相对位置而改变；b)所述的磁体和导电体磁感表面之间的相对位置是变化的，这引起该导电体的至少一个物理性质的改变；和c)记录在步骤b)中获得的所述导电体的物理性质的变化，这种变化和磁体的位置有关。这样，可以应用磁阻现象，尤其是在汽车工业领域，那里的应用条件和已知的现有的传感器不同。优选地，在步骤b)和c)中，已记录的导电体发生变化的物理性质是该导电体的阻抗。特别地，所述电阻通过磁体和导电体磁感表面之间的相对位置而改变，记录该电阻是容易且低成本的程序，另外不必高精度的进行记录。因为选择使用磁阻来制造这样一种位置传感器是非常经济的，同时因为本方法的目的不会导致严格数量的测量，所以建议在步骤b)中导电体承受的AC电压在几千赫到至少一百兆赫之间变化。尽管通过应用如此范围的频率产生的效果比已知频率(特大磁场情况下大于1GHz)的情况要小，该效果仍然保持足够检测此处所述类型的传感器。-->关于得到导电体上可变的表面积，现在指出下列一个或其他变量被推荐：-或者，通过改变导电体的横截面获得该可变表面积；-或者，通过改变承受磁体磁效应的导电体的密度获得该可变表面积。所述术语“密度”应当理解为是工作时通过磁体看到的导电体区段(假定是不变的横截面)的长度。例如，磁体一起面向三个靠近的区段运动与相同磁体对于相同位移和相同长度的区段而言只对着两个较远隔开的区断相比，密度较高。因此，承受磁场作用的导电体的表面可以根据磁体的运动位置而改变，即使导电体的横截面保持不变。应当清楚所述磁体和导电体之间的相对位移可以特别是平移或转动。在后面的实例中，特别建议，满足低成本、有效性和可靠性的目标：-在步骤a)中，导电体缠绕成使得在外部周围它具有基本上沿着一个螺旋发展的一些区段；-在步骤b)中，施加在彼此相对的磁体和所述螺旋之间的相对转动。除了利用所述磁阻现象，本专利技术还应用于位置传感器，特别是机动车的位置传感器，包括：-一传导轨道区，具有对磁体的磁场敏感的表面、物理性质和终端；-一永磁体，用来在磁感表面产生所述的磁场；-一电源，产生AC电压穿过所述传导轨道区的终端；-位移装置，使磁体和磁感表面之间的相对位置发生变化；-记录装置，记录由所述相对位置产生的传导轨道区的至少一个物理性质的变化。已经指出，建议记录装置包括记录电阻或所述传导轨道区电阻的变化。为了达到低成本、可靠性和有效性的预期目的，也建议导电体包括或含有(至少在其磁感区域)一顺磁材料或铁磁材料。此外，为了进一步加强传感器的有效性，或其灵敏性，还建议：-->-磁体相对于磁感表面沿位移方向移动；和-传导轨道区具有，主要地或专有地，不与磁体位移的方向垂直的传导轨道部分。为了相似的目的，和补充地或可选择地，建议所提供的磁体具有聚集磁场的磁极片。在下面更加详细的描述中，由附图表示具体的实施例，其中：-图1表示根据本专利技术的无触点位置传感器的一个实例的示意图，是在所述磁阻基础上设计的；-图2表示带有磁极片的位置传感器的侧视图；以及-图3，4，5，6，7和8表示导电体(在上文也称作传导轨道区)的不同几何图。因此本方法的目的是具有不必进行精确数量测量(外部磁场的测量相当于GMI传感器的情况)的优点。在下文，还考虑在受到磁效应的敏感表面10中，导电体1的物理性质是处于刺激频率的该导电体的阻抗，特别是电阻R，其必须是变化的，以便允许应用磁阻(或RMS)现象。在明确处理附图前，还应当注意本专利技术的位置传感器，优选特别是在顺磁性材料或铁磁材料制造的导电体的电阻R变化的基础上，承受频率f的AC电压，通常如下所述：-一永磁体，产生已知的磁场，沿所述导电体的反向移动；-它“妨碍”和部分或全部地消除发生在其受影响区域的趋肤效应；-导电体的电阻R因此被改变；以及-测量所述电阻留出磁体被放置的位置。然而，对于给定的导电体，有可能只是它的形状，和承受磁体效应的表面区域，根据该磁体的位置而改变。这样，一线性导电体将在局部具有一电阻，其在永磁体产生的磁场效应下发生改变，但是从整体上看，它的电阻是不变的，即使它比没有磁体存在时测量的电阻小得多。通过用合适的材料制造导电体，并且用承受根据磁体位置而改变的磁体效应的表面区域，该磁体将屏蔽不同的区域，导电体的本文档来自技高网...

【技术保护点】
在无触点位置传感器上磁阻的应用，其中：ａ）生产一导电体（１），具有受一永磁体（１１）的磁效应作用的磁感表面（１０），该表面的面积根据它相对于磁体的相对位置而改变；ｂ）所述磁体和导电体磁感表面之间的相对位置是变化的，这引起该导 电体的至少一个物理性质（Ｒ）的改变；和ｃ）对在步骤ｂ）中获得的所述导电体的物理性质的变化进行记录，这种变化和磁体（１１）的位置关联。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2005-2-8 05012361.在无触点位置传感器上磁阻的应用，其中：
a)生产一导电体(1)，具有受一永磁体(11)的磁效应作用的磁
感表面(10)，该表面的面积根据它相对于磁体的相对位置而改变；
b)所述磁体和导电体磁感表面之间的相对位置是变化的，这引起
该导电体的至少一个物理性质(R)的改变；和
c)对在步骤b)中获得的所述导电体的物理性质的变化进行记录，
这种变化和磁体(11)的位置关联。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，在步骤b)和c)中，
变化和被记录的所述导电体的物理性质是该导电体的阻抗。
3.如权利要求1或权利要求2所述的应用，其特征在于，在步骤b)
中，导电体(1)受一AC电压作用，该电压在几千赫到至少大约一百兆
赫之间变化。
4.如上述任一权利要求所述的应用，其特征在于，在步骤a)中，
所述表面(10)的面积通过改变导电体(1)的横截面而改变。
5.如权利要求1至3中任一项所述的应用，其特征在于，在步骤a)
中，所述表面的面积通过改变受磁体磁效应作用的导电体(1)的密度
而改变。
6.如上述任一权利要求所述的应用，其特征在于：
-在步骤a)中，导电体缠绕为使得在外部周围具有区段(30a，
30b；31a，31b)，它...

【专利技术属性】
技术研发人员：E瑟弗尔，
申请(专利权)人：法国欧陆汽车公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]