具有线性磁通密度的磁体制造技术

本发明专利技术涉及一种具有线性磁通密度的磁体，该磁体磁通密度线性地变化。尤指一种具有线性磁通密度的磁体，通过改变其磁体的形状和磁化模式，使用磁通传感器可以精确测量出与相对磁体线性变化的位移成比例的位移，因而使得磁通密度对应于位移线性地（或直线地）变化。本发明专利技术磁体配置成矩状形状或梯形形状，以便通过使用磁通传感器更精确地测量与相对磁体线性变化的位移成比例的位移，同时也使得磁通密度值对应于矩形形状或梯形形状的磁化模式线性地（直线地）变化。

【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具有线性磁通密度的磁体，该磁体磁通密度线性地变化。 尤指一种具有线性磁通密度的磁体，通过改变磁体的形状和磁化模式，使用磁 通传感器更精确地测量与相对磁体线性变化的位移成比例的位移，同时也使磁 通密度对应于位移线性地(或直线地)变化。
技术介绍
磁体是具有磁力并能吸附铁粉的物体。术语永磁体意指具有强磁力的 磁体，其产品用于工业中。永磁体通常被称为磁体。磁体能够吸附放置于其周围的铁片。受磁力作用的空间称为磁场。也就是 说，磁体产生磁场。磁场的形状可以通过由铁粉得到的磁场图案而确定。如果 在磁体上放置一张厚的白纸，再将铁粉均匀撒在白纸上，就可以看到磁场图案。将小磁针放置在所述图案上时，小磁针指向磁力线方向。磁力线从磁体的N极 指向磁体的S极。两磁极之间的力遵循库仑定律，其中力与两磁极之间的距离的平方成反比， 与磁极强度成正比。磁极强度和两磁极之间的距离的乘积定义为磁矩。磁极 实质上由一对具有相同强度的N极和S极构成，因而磁距不应视为磁极强度而 应视为一个基本物理量。磁矩是一个从S极指向N极的矢量。计算两个磁距之 间的力时，力与距离的四次方成反比。因此，两个磁体之间的吸引力随两个磁 体彼此接近而增大，随两个磁体彼此距离增大而快速减小。通过改变磁畴的形状、配置和方向实现磁化。上述各特征几乎不变的物体 一旦被磁化，即使磁场减小到0也不会恢复到初始状态，因而仍保留有磁矩。 这种具有大剩余磁化强度的物体是永磁体。术语磁通量意指在垂直于磁通密度或磁感应方向上的截面积分得到的量。磁通量的单位在CGS单位系统中是麦克斯韦(Maxwells), Mx,而在MKS 单位系统或SI单位系统中是韦伯(Webers), Wb。当通过线圈的磁通量随时间 变化时，在线圈的两端感应出与变化率成比例的电压(法拉第电磁感应定律)。 电压的方向与阻止电流引起的磁场变化方向相同。这称为楞次定律。磁通量 由通过永磁体或线圈的电流而产生。对应于检测磁场的各方法已经有不同类型的传感器，最广为人知的传感器 是霍尔传感器。霍尔传感器以下述方式工作，即当电流流过半导体器件(霍尔 器件)的电极时沿垂直于半导体器件(霍尔器件)的方向施加磁场，在垂直于 电流和磁场的方向上即可产生电势。最简单的用于测距的仪器是使用永磁体和传感器来检测磁通量的仪器。该 仪器能测量随相对于永磁体的距离变化而变化的磁通密度，并根据传感器产生 的电势来测量距离。然而，由于永磁体产生的磁通密度不是随距离而线性产生，因此需要在仪 器中提供用于非线性补偿的程序或电路以使该仪器用作传感器来有效地测量距 离。因此，该仪器仅当满足此条件时才可以起精确测量距离的作用。此外，为 了补偿取决于距离的单一磁场产生的非线性磁通密度的分布，已经对通过不同 类型的磁体与多个磁体的结合使用来获得具有线性磁通密度的结构开展了广泛 的研究。近来，已经研究出了不同类型的非接触式距离测量仪器，每一仪器在线性 范围或者在角度范围内，都可以检测物体的绝对位置，并测量线性位移和角位 移。现有多种非接触方式的检测测量位置的方案。尽管使用滑动电阻或电位计 的仪器是最典型的，但其可靠性不能令人满意。尽管光学定位器具有用于读取 光学范围如狭缝范围的光学传感器，但其结构更加复杂。此外，尽管记录在磁 介质上的磁范围被磁传感器读取，其结构依然复杂，而且不能检测绝对位置。也就是说，只有两个任意点之间的距离可以测量。本专利技术提供一种具有线性磁通密度的磁体，通过此种磁体可以检测到待检测物体的绝对位置，而且此 种磁体结构非常简单、测量范围大、可靠性高。传统的仪器设计为在磁传感器14相对永磁体12并沿永磁体12的极轴方向移动时测量距离。图l是用于检测位置的传统的仪器(下文称位置探测仪)的透视图。图中，永磁体12与磁传感器14相对设置。在这种情况下，永磁体 12和磁传感器14之间的距离L可能变化。也就是说，允许两个元件相对移动。 磁传感器14相对于永磁体12沿着永磁体12的极轴方向移动。从永磁体12产 生的磁场被磁传感器14中的敏感磁感应器件检测到，距离L由从磁传感器14 输出的显示信号显示并检测。然而，在上述描述的结构中，具有高度线性特性 曲线的有效距离非常短。此外，如图2所示，闭合磁路28包括U形磁轭22、永磁体24和具有磁阻 感应元件如Barber电极型元件的磁传感器26。磁传感器26相对于永磁体24沿 着垂直于永磁体24的极轴方向移动。然而，在上述结构中，也难以得到精确的 线性特性曲线
技术实现思路
技术问题因而，需要一种具有线性磁通密度的磁体，通过改变磁体的形状和磁化模 式，可以使用磁通传感器更精确地测量与相对磁体线性变化的位移成比例的位 移，同时也使得磁通密度对应于位移线性地(或直线地)变化。技术方案为了解决上述问题，本专利技术的一个目的在于提供一种具有线性磁通密度的 磁体，通过改变磁体的形状和磁化模式，可以使用磁通传感器更精确地测量与 相对磁体线性变化的位移成比例的位移，同时也使得磁通密度对应所述位移线 性地(或直线地)变化。本专利技术通过使用这样一种结构，不再需要典型的误差校正过程，即将磁通 密度的非线性变化转换为线性变化的复杂过程，消除了在误差修正过程中产生 的位置相关误差。该结构通过对磁体形状、磁化强度以及磁化范围的改变使从 磁极表面发出的磁通密度线性变化，并可通过一传感器测量磁极表面发出的线 性磁通密度。其中传感器位于远离磁极表面一预先设定的距离处，与磁极表面 平行，并且在平行磁极表面的方向移动。这样就可以根据传感器产生的电压精 确测量绝对距离。因而， 一种更加精确的使用磁体的位置传感器能够得以实施。附图说明图1为传统的位置检测仪的透视图2为传统的使用U形磁轭的位置检测仪的透视图3为典型磁体的形状和磁化模式的示意图4为典型磁体的磁通密度沿平行极轴方向变化的曲线图5为有效使用区间中呈现线性的曲线图13为典型磁体的形状和磁化模式的示意图7为典型磁体中的磁通密度沿垂直极轴的方向变化的曲线图16为本专利技术的磁体的形状和磁化模式的示意图9为本专利技术的磁通密度变化曲线图10为本专利技术的另一实施例的磁体形状和磁化模式示意图11为本专利技术的另一实施例的磁通密度变化曲线图12为本专利技术的图11中的画圈部分A的放大视图13为本专利技术的取决于磁通密度的边界变化示意图14和15为使用磁显示器得到的、测量位置处磁体的磁通量分布的照片；和图16为本专利技术的三角形和矩形(Rectangular )磁体的磁通密度变化曲线图。实施本专利技术的最佳方式本专利技术提供一种具有线性磁通密度的磁体，该磁体被用于测量距离的传感器，其中该磁体被配置成矩形(Rectangular)形状，并且磁体的N极和S极以 正弦波的形式从矩形(Rectangular)形状磁体的边缘处沿对角线方向被磁化。具体实施例方式根据本专利技术的优选实施例将参考下面的附图描述如下。图1为传统的位置检测仪的透视图，图2为传统的使用U形磁轭的位置检 测仪的透视图，图3为典型磁体的形状和磁化模式的示意图，图4为典型磁体 的磁通密度沿平行极轴方向变化的曲线图，图5为有效使用区间中呈现线性的 曲线图，图13为典型磁体的形状和磁化模式的示意图，图7为典型磁体中的磁 通密度沿垂直极轴的方向变化的曲线图，图13为本专利技术的磁体的形状和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有线性磁通密度的磁体，所述磁体被用于测量距离的传感器中，其特征在于：所述磁体被配置成具有矩形形状，所述磁体的Ｎ极和Ｓ极以正弦波的形式从所述具有矩形形状的磁体的边缘沿着对角线方向被磁化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2006-1-10 10-2006-00027671、一种具有线性磁通密度的磁体，所述磁体被用于测量距离的传感器中，其特征在于所述磁体被配置成具有矩形形状，所述磁体的N极和S极以正弦波的形式从所述具有矩形形状的磁体的边缘沿着对角线方向被磁化。2、 如权利要求1所述的磁体，其特征在于构成所述磁体的N极或S极 根据沿直线变化的距离的变化而产生线性磁通密度，所述直线相距所述磁体的 N极或S极的表面一预定距离并与所述磁体的N极或S极的表面平行。3、 如权利要求2所述的磁体，其特征在于所述磁通密度由构成所述磁体 的N极或S极产生，并随所述磁体的N极或S极的表面线性地变化。4、 如权利要求1-3中任一所述的磁体，其特征在于所述磁通密度由构成 所述磁体的N极或S极产生，由基于沿直线变化的距离的传感器测量，所述直 线相距所述磁体的N极或S极的表面一预定距离，并与所述磁体的N极或S 极的表面平行，所述磁通密度随距...

【专利技术属性】
技术研发人员：金时焕，
申请(专利权)人：株庆东NETWORK，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]