位置检测器制造技术

用于检测平移和／或旋转运动的位置检测器，具有至少一个激励磁铁（ＥＭ）、仅有的唯一一个铁磁元件（ＦＥ）、至少一个感应线圈（ＳＰ或ＳＰ１）、以及至少一个用于确定关于激励磁铁（ＥＭ）的极性和位置的信息的附加传感器元件（ＳＥ），其中确定激励磁铁（ＥＭ）的运动方向所需的全部信息可在仅有的铁磁元件（ＦＥ）被触发的时刻（Ｔｓ）得到。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种通过使用铁磁元件来检测平移运动和/或旋转运动的位置检测器。这种类型的铁磁元件可以是US 4363013中所述的脉冲线运动检测器的形式，也可以是DE 4107847C1和DE 2817169 C2中所述的Wiegand传感器的形式。在上述这些情况下，例如，铁磁材料的脉冲线由传感器线圈所环绕。所述铁磁材料中的磁性区域--也称作磁畴或“Weiss”区域--最开始是以随机方式定向的，但是在外力的作用下，这些磁性区域可能会定向到一个单畴(single domain)内。当以特定方向和强度施加一个外部磁场时，该区域将立即倒向或“翻转”(flips)。这样一来，在所述的传感器线圈中将产生一个可作为输出信号的电压脉冲。在已知的一种旋转角度传感器的设计中(参见如EP 0724712B1)，转换及重置磁铁将传导过这些脉冲线，其中一些磁铁将分布在圆周的周围，这样，极性相反的磁场相继穿透每个脉冲线。对每个脉冲线的所有磁畴进行反复磁化的结果是，在所述传感器线圈中生成一个周期、幅度及极性确定的电压脉冲。电子计数电路对这些电压脉冲进行评估。所述的重置磁铁将产生极性相反的磁场，该磁场将脉冲线的磁畴恢复到原始状态，以使所考虑的脉冲线准备好触发新的脉冲。这种操作模式被称为是“不对称的”。在对称模式下，在所述重置过程中，也产生了可被评估的脉冲。如在前面提及的EP 0724712 B1中所描述的，需要将至少两个上述的传感器沿着运动方向分布在圆周的周围，这样不仅能够确定旋转轴的每次完整的旋转，还能够在考虑设置过程与重置过程之间有区别的位置差的情况下，确定旋转的方向，其中所产生的电压脉冲可以唯一地对应于旋转轴的相应角度位置。由于需要将至少两个传感器分布在圆周的周围，而且脉冲线传感器需要有确定的尺寸，因此创建这样的系统是非常麻烦的。这意味着，实现一个小直径的旋转计数器是不可能的。并且，这些传感器也相当昂贵。已知也可以使用仅包含一个传感器的上述类型的位置检测器来确定旋转轴的旋转及其旋转方向。在这种情况下，传感器被设计为Wiegand线，所述的Wiegand线与所述旋转轴部分的移动方向之间成一定的角度，并且对着Wiegand线有一个确定的磁极；这样，所述的Wiegand线就能够产生与方向相关的脉冲(对比前面提到的DE2817169 C2)。这种结构的缺点在于，虽然可以识别出旋转的方向，但预先确定的极化意味着只能检测出由所述极化预先确定的旋转方向。也就是说，仅能确定一个旋转方向。因此为了能够确定旋转轴的两个旋转方向，需要至少两个这样的传感器及其相应的评估电路。另外，由于运动方向和传感器定向之间的角度起到决定性的作用，因此在某些特定的条件下，这种结构具有能量产出非常低的缺点。因而，这种类型的结构在没有外部能源的情况下将很难工作。本专利技术的目的在于提供一种对上述解决方案的修正。由于在铁磁材料中，具有不同磁化方向的相邻原子之间磁矩的交互作用非常强，因此所述磁矩在较小的空间区域内，即所谓的Weiss区域内相互对齐。这些区域由称作“布洛赫壁”的过渡层彼此分隔。已经发现，磁化方向一致的永久单畴可以通过例如机械扩展铁磁线的方法获得。当这种类型的磁畴被引入到具有确定场强和方向的外部磁场中时，该磁畴不会整体反转；相反，它的单元磁铁开始从确定的起始位置反转——最好是从所述铁磁线的一端开始反转——并且这种反转将沿着朝向外部磁场的方向以多米诺方式进行下去。虽然以这种方式导入到铁磁元件中的反向波具有有限的速度，但这一速度足以与激励磁铁的速度相比了，因此可以说该磁畴是“瞬时翻转”的。通过利用上述物理关系，对于在这里所讨论的包含至少一个激励磁铁的此类位置检测器来说，根据本专利技术，通过使用一种位置检测器来解决前面提到的任务，该位置监测器具有单个铁磁元件、至少一个感应线圈、以及至少一个用于确定关于激励磁铁的极性和位置的信息的附加传感器元件，其中在触发所述单个铁磁元件时可获得的信息组就是用于确定激励磁铁的运动方向所需的全部信息。在本专利技术的一个非常简单的变型中，利用穿过铁磁元件的布洛赫壁效应，能够通过确定铁磁元件反复磁化的触发方向，来检测所述激励磁铁的位置。这种反复磁化可以从该元件两个末端表面中的任意一个表面开始。但所述反复磁化的触发方向不应当与所述反复磁化自身的方向相混淆，所述反复磁化自身的方向可以通过Weiss区域将要“翻转”到的磁极或者从该磁极“翻转”的磁极来描述。在这种情况下，所述的反复磁化方向具有使所讨论的区域与激励磁铁的触发磁极极性相同的效果。当单元磁铁以连续旋转轴的形式翻转到外部磁场的方向上时，所述单元磁铁所产生的动能将大到足以从对应于所述铁磁元件的线圈获得信号脉冲所需的电能、以及计数电路和霍尔传感器所需的能量。一旦获知了激励磁铁EM当前的位置和极性，就可以考虑它们与最近存储的位置和极性值之间的关系。这一关系提供了确定激励磁铁EM及与其永久连接的旋转轴的运动方向所需的全部信息。为了更清楚地理解本专利技术，下面以旋转计数器为基础进行说明。在以一个激励磁铁和旋转半圈的分辨率为特征的通常情况下，所述的旋转计数器系统完全可以通过激励磁铁的四个基本状态来描述，这些状态可以结合最新存储的磁铁数据，通过各种形式进行组合，即Z1.)参考线右侧的北极，Z2.)参考线左侧的北极，Z3.)参考线右侧的南极，以及Z4.)参考线左侧的南极。根据本专利技术，当仅使用一个脉冲线及一个感应线圈时，这四种状态可以通过多种方式相互组合，以形成三组、每组两个状态的组合。在实际情况中所出现的组合将依赖于所述反复磁化被触发的方向。第一组定义了反复磁化的两个触发方向；参见附图说明图1，2和3。a.)参考线L右侧的北极或参考线L左侧的南极(Z1或Z4)；b.)参考线L左侧的北极或参考线L右侧的南极(Z2或Z3)。在这里，激励磁铁EM的位置可以通过使用另外的传感器元件，例如第二感应线圈或霍尔传感器，测量反复磁化被触发的方向来确定。当在铁磁体元件FE上提供第二线圈SP2时，直接完成所述测量。而当使用霍尔传感器HS时，间接地进行所述测量。当使用霍尔传感器HS时，所检测的激励磁铁EM的极性是不相关的(irrelevant)。唯一重要的是该激励磁铁是否被激励。通过使用铁磁元件FE的感应线圈SP1或SP来测量反复磁化方向，总可以从电压脉冲的极性中得出激励磁铁EM的极性。第二组仅定义了反复磁化的一个触发方向；参见图4。a.)参考线L右侧的北极或参考线L左侧的北极(Z1或Z2)；b.)参考线L右侧的南极或参考线L左侧的南极(Z3或Z4)。在这种情况下，激励磁铁EM的位置总是可以通过霍尔传感器，即通过判断激励磁铁是否被激励的方式直接确定。激励磁铁EM的极性可以通过使用感应线圈SP测量反复磁化方向来独立地确定。第三组未定义的反复磁化触发方向；参考图5。a.)参考线L右上方的北极或参考线L右下方的南极(Z1或Z2)；b.)参考线L右下方的北极或参考线L右上方的南极(Z4或Z3)。相关极性作为霍尔传感器HS的位置的函数来分析，即所述位置在右侧(如图5所示)或左侧。这里激励磁铁EM的极性可以通过霍尔传感器HS直接给出。现在激励磁铁EM的位置(上方或下方的北极或南极)可以通过测量反复磁化方向来间接确定。上述所有解决方案在数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：瓦尔特·梅纳特，托马斯·泰尔，
申请(专利权)人：瓦尔特·梅纳特，托马斯·泰尔，
类型：发明
国别省市：