磁体传感器和铁磁极制造技术

本发明专利技术涉及一种磁性位置传感器，该磁性位置传感器包括至少一个磁敏元件，该至少一个磁敏元件能够相对于产生磁场的永磁体移动，该磁性位置传感器的磁体嵌入在由软铁磁材料制成的支撑件中，该支撑件具有位于所述磁体两侧上的两个极靴。的两个极靴。的两个极靴。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁体传感器和铁磁极
[0001]本专利技术涉及磁性位置传感器领域，该磁性位置传感器包括至少一个永磁体，并且用于检测磁敏探针前方的通道，用于磁体相对于探针的相对位移，根据目标应用，该相对位移是线性位移或角位移度，或甚至是多向位移。
[0002]这些传感器例如适用于监测和检测致动器的输出轴的角位置，该致动器诸如例如是用于机动车、卡车、运输工具、农业机械等的热力发动机控制应用的电动齿轮传动式马达。
[0003]由电动马达的集成电子器件返回到车辆的中央电子控制单元(ECU)的位置信息对于执行致动器的校准(确定在各个停止位置之间的有用行程)具有决定性作用；该位置信息也可用于改进控制或用于诊断目的。
[0004]对于这些应用，传感器必须采用数字传感器的形式，其位移可以达到360
°
，信号在20
°
至30
°
的范围内处于“ON(开启)”状态，在互补角度范围内处于“OFF(关闭)”状态，预期的开关容差为
±2°
。
[0005]另一种可能的集成是集成用于检测轴在几十毫米的行程上的线性位置的传感器，并且对此重要的是，一方面最大限度地减小获得足够磁场使得该磁场可由磁敏探针测量的所需磁体体积，并且另一方面精度通常小于+/
‑
1％。示例包括检测机动车辆转向齿条或离合器超过200mm的线性位移的情况。

技术介绍

[0006]现有技术提出了许多利用接触(对摩擦磨损敏感的电位计)或使用光学技术(对污垢和灰尘敏感)的“低成本”解决方案。
[0007]然而，对于必须满足高要求级别(很长的使用寿命、振动、高热振幅)的应用，这些解决方案并不合适，并且优选的是包括激励固定敏感元件的可移动元件的磁性解决方案。
[0008]例如，专利申请US20190078910描述了一种车辆元件致动器，该车辆元件致动器包括壳体、位于该壳体中的致动器马达和位于该壳体中的可旋转输出齿轮轴组件，该可旋转输出齿轮轴组件包括可旋转输出轴和齿轮。输出齿轮包括限定在该齿轮中、具有磁通量特征的至少一个中断部。位置传感器(例如包括具有集成磁体的霍尔效应位置传感器)感测输出齿轮上的所述中断部的磁通量特征，以用于感测和确定输出齿轮轴组件的位置。这些中断部可以具有相同或不同的尺寸/构型，并且彼此等距或不等距地间隔开。这些中断部可以是狭槽或突起或具有可由位置传感器感测的独特磁通量特征的任何其他特征部。
[0009]在减速齿轮的输出轮上使用中断部并不完全令人满意，因为中断部的边界可能随时间和温度而变化，并导致非期望的开关。此外，这些技术中的固有困难在于当它们被非常大的角度(例如，340
°
)包围时能够检测小角度(例如，20
°
)，同时在传感器经受气隙容差时保证这些小角度的良好精度。
[0010]专利US20190140524描述了一种旋转位置传感器，该旋转位置传感器包括可旋转的图案化环形磁体，在一个实施方式中，该环形磁体安装在致动器的输出轴上，并且包括多对北极和南极部分，这些部分以交替关系围绕环形磁体的圆周延伸，并且限定在环形磁体
上以预定距离间隔开的多个周向延伸的磁场开关点，这些磁场开关点对应于适于由开关(诸如霍尔效应开关)感测的环形磁体的多个唯一预定位置。在一个实施方式中，环形磁体包括多对北极和南极部分以及位于该环形磁体上的开关点，这些开关点具有分别对应于待感测的多个预定环形磁体位置的不同预定长度和预定位置。
[0011]在输出轮上使用多极环形磁体导致相对较高的成本。
[0012]通常，现有技术的这些解决方案极大地限制了致动器的拓扑结构和减速齿轮的装配，只允许支撑磁性目标的输出轮定位在支撑磁敏元件的印刷电路的附近。这些解决方案对于印刷电路也是限制性的，该印刷电路必须覆盖承载用于测量轴向分量的磁体的输出轮：因此该印刷电路极大地限制了待插入的引导元件的可用空间。
[0013]事实证明，实现第二种解决方案是很复杂的。事实上，必须集成用于引导和集中磁通量的铁磁部件，这些铁磁部件体积庞大。此外，它需要大的磁体体积，因为这些磁体由完整的环组成。
[0014]在现有技术中还已知欧洲专利EP1989505B1，其描述了使用至少一个永磁体和至少一个磁敏元件的具有旋转、线性或曲线位移的磁性传感器，该至少一个永磁体和至少一个磁敏元件可相对于彼此移动。磁体在由磁体的位移方向和法线方向限定的表面上表现出沿着磁体的所述位移方向线性变化的磁化方向，在旋转传感器的情况下不包括径向磁化。因此，永磁体产生磁场，一方面在该磁体的表面处测量的该磁场的法向分量(Y)以及另一方面切向分量(X)和横向分量(Z)中的至少一者周期性地变化，法向分量(Y)和横向分量(Z)以相同相位变化，而切向分量(X)相移四分之一周期。
[0015]后一种解决方案具有相关性和高效性，但其需要相当大的(从而成本高的)磁体体积，因为它必须覆盖必须测量的行程的大约一倍并且旋转磁化难以执行。
[0016]本专利技术所提供的解决方案
[0017]为了解决这些缺点，本专利技术在其最一般的意义上涉及具有权利要求1所述的特征的磁性传感器。
[0018]这种磁性传感器适用于使用铁磁极减少必要的磁体体积的应用，这种磁性传感器显著降低成本，并且表现出相对于气隙变化的不敏感性，这种气隙变化在生产线中可能由于制造离差或者在传感器的寿命期间由于磨损而发生。
[0019]有利地，该磁性位置传感器包括：
[0020]○
磁化结构，该磁化结构设置有永磁体和支撑件，该永磁体产生磁场，该支撑件由软铁磁材料制成，所述永磁体嵌入在所述支撑件中，所述支撑件具有位于所述永磁体的两侧上的两个极靴，
[0021]○
至少一个磁敏元件，该至少一个磁敏元件能够沿着测量路径相对于嵌入在该支撑件中的所述永磁体移动，
[0022]所述永磁体和所述两个极靴分别具有前表面，在沿着该测量路径位移期间，所述前表面全部定位成与该至少一个磁敏元件相对，其特征在于，在沿着该测量路径位移期间，所述前表面依次定位成与该磁敏元件相对，并且其特征在于，下述两项之间的比率在0.7与1.3之间：
[0023]○
该永磁体的该前表面与该磁敏元件的中心之间的最小距离；与
[0024]○
该极靴的该前表面中的一个前表面或另一前表面与该磁敏元件的该中心之间的
最小距离。
[0025]根据第一变型，在沿着该测量路径位移期间，所述前表面依次定位成与该磁敏元件相对，并且与该磁敏元件相对的前表面和该磁敏元件的该中心之间的该最小距离相对于其平均值的变化小于50％。
[0026]根据一个变型，该磁性位置传感器是这样的，使得下述两项之间的比率均在0.7与1.3之间：
[0027]○
一方面，在沿着该测量路径位移期间，该磁体的该前表面与该至少一个磁敏元件之间的最小距离；与
[0028]○
另一方面，在沿着该测量路径位移期间，所述极靴的所述前本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种磁性位置传感器，所述磁性位置传感器包括：
●
磁化结构(1)，所述磁化结构设置有永磁体(10)和支撑件(20)，所述永磁体(10)产生磁场，所述支撑件(20)由软铁磁材料制成，所述永磁体(10)嵌入在所述支撑件(20)中，所述支撑件(20)具有位于所述永磁体(10)的两侧上的两个极靴(21，22)，
●
至少一个磁敏元件(30)，所述至少一个磁敏元件能够沿着测量路径(2)相对于所述永磁体(10)移动，其特征在于：所述永磁体(10)和所述两个极靴(21，22)分别具有前表面(15，24，25)，在沿着所述测量路径(2)移动期间，所述前表面均定位成与所述至少一个磁敏元件(30)相对，并且，在沿着所述测量路径(2)移动期间，所述前表面(15，24，25)依次定位成与所述磁敏元件(30)相对，并且，下述两项之间的比率在0.7与1.3之间：
‑
所述永磁体(10)的所述前表面(15)与所述磁敏元件(30)的中心之间的最小距离；与
‑
所述极靴(21，22)的所述前表面(24，25)中的一个前表面或另一前表面与所述磁敏元件(30)的所述中心之间的最小距离。2.根据权利要求1所述的磁性位置传感器，其特征在于，在沿着所述测量路径(2)位移期间，所述前表面(15，24，25)依次定位成与所述磁敏元件(30)相对，并且，与所述磁敏元件(30)相对的前表面(15，24，25)和所述磁敏元件(30)的所述中心之间的所述最小距离相对于其平均值的变化小于50％。3.根据权利要求1所述的磁性位置传感器，其特征在于，下述两项之间的比率均在0.7与1.3之间：
‑
一方面，在沿着所述测量路径(2)位移期间，所述永磁体的所述前表面(15)与所述至少一个磁敏元件(30)之间的所述最小距离；与
‑
另一方面，在沿着所述测量路径(2)位移期间，所述极靴(21，22)的所述前表面(24，25)中的一个前表面或另一前表面与所述至少一个磁敏元件(30)之间的所述最小距离。4.根据权利要求2所述的磁性位置传感器，其特征在于，所述比率均在0.9与1.1之间。5.根据权利要求1所述的磁性位置传感器，其特征在于，在所述极靴(21，22)和所述永磁体(10)之间形成有凹部(34，35)，使得这些前表面(15，24，25)不连续。6.根据权利要求1所述的磁性位置传感器，其特征在于，所述测量路径(2)位于一平面中，并且，在与该平面...

【专利技术属性】
技术研发人员：D，
申请(专利权)人：动磁科技公司，
类型：发明
国别省市：