角度位置传感器制造技术

本实用新型专利技术揭露了一种角度位置传感器，包括转子芯；定子芯，围绕上述转子芯同轴而设，其中上述转子芯与定子芯之间形成有均匀分布的环状第一气隙，将该第一气隙沿转子芯径向方向的尺寸称为第一气隙的宽度，则所述第一气隙的宽度与转子芯直径大小之比大于或等于１∶５。可见本实用新型专利技术利用硬磁体与转子芯的组合来替代现有技术中环形磁铁的设计方案，在较宽范围内获得了良好的线性度。与现有技术相比，易于装配，且无需加工难度较大的环形磁铁，降低了成本，简化了工艺。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种传感器装置，特别是涉及一种线性范围广且线性度良好的角度位置传感器装置。
技术介绍
角度位置传感器作为一种重要的传感器装置，在汽车以及其它机电控制领域中具有广泛的应用，而其线性范围与线性度的改进一直是其领域技术人员所致力研究的课题。比较常见的一种角度位置传感器是利用磁感应元件来检测磁场变化，进而转变为与角度位置相对应的电信号输出。为了提高其输出相对于被测物体转动角度的线性度以及扩大线性范围，其领域技术人员进行了大量的研究，获得了各种磁路设计方案。例如，于1999年1月19日公开的美国专利说明书US-5861745A便揭示了一种角度测量装置，其利用径向充磁的环形磁铁与被测物体一起转动来获得大于180°的完全线性范围。然而，在这种方案中，所需的线性范围越广，使用的环形磁铁就越大，如此，增加了原材料的成本；同时，》兹^^材料较其它金属材料的加工难度更高，尤其是此方案中采用了相对复杂的环形磁铁，其在加工与定位时精度较难保证，增加了生产过程中的工艺成本。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种角度位置传感器，使其在保证良好线性度的同时具备更为简单的制造工艺与更为低廉的生产成本。为了解决以上技术问题，本技术提供一种角度位置传感器，包括转子芯；定子芯，围绕上述转子芯同轴而设，其中上述转子芯与定子芯之间形成有均匀分布的环状第一气隙，将该第一气隙沿转子芯径向方向的尺寸称为第一气隙的宽度，则所述第一气隙的宽度与转子芯直径大小之比大于或等于1: 5。4进一步的，所述转子芯内具有第二气隙，且该第二气隙内设有硬磁体；所述定子芯内具有第三气隙，且该第三气隙内设有磁通量传感元件。进一步的，所述第二气隙沿转子芯某一直径方向上成直线型设计，且将所述第二气隙沿该直径方向上的尺寸称为其长度，将所述第二气隙沿转子芯径向方向的尺寸称为其的宽度。进一步的，所述第二气隙的长度与宽度之比大于或等于5: 1。进一步的，所述第二气隙内充满硬》兹体。进一步的，所述第一气隙的宽度与第二气隙宽度之比大于或等于2: 1。进一步的，所述第二气隙平行于上述直径且位于直径的一侧。进一步的，所述第二气隙包括第一部分与第二部分，其平行于上述直径且位于该直径的两侧。进一步的，上述第一部分与第二部分内分别设有硬磁体，且所述硬磁体的磁极^L置方向一致。进一步的，所述第二气隙位于上述直径所在处。进一步的，所述第二气隙内对称于转子芯轴心设有两个硬磁体，且该两个硬》兹体的磁极设置方向 一致。进一步的，所述第二气隙中间设有一个硬磁体。进一步的，所述第二气隙包括三个部分，均匀分布于转子芯的三个径向方向，且其中两个部分内分别设有第一硬磁体与第二硬磁体。进一步的，所述第 一硬磁体与第二硬磁体的磁极设置方向相反。进一步的，所述第二气隙位于转子芯某一直径处，且成梭形设计。进一步的，所述转子芯包括多个转子部，且相邻两转子部之间形成有上述第二气隙。进一步的，所述定子芯包括多个定子部，且相邻两定子部之间形成有上述第三气隙。进一步的，所述转子芯与定子芯由软磁材料制成。综上所述，本技术利用硬磁体与转子芯的组合来替代现有技术中环形磁铁的设计方案，在较宽范围内获得了良好的线性度。与现有技术相比，易于装配，且无需加工难度较大的环形磁铁，降低了成本，简化了工艺。且通过改变气隙与硬磁体的尺寸，可在较宽范围内使磁通量传感元件处的磁通量密度关于旋转角度成线性关系，从而获得了较广的线性范围与较佳的线性度，且增加了转子芯与定子芯构造的灵活性。附图说明图1为本技术实施例一所提供的角度位置传感器的结构示意图；图2为图1中转子芯1与第一气隙3的截面放大示意图；图3为本技术实施例一所提供的角度位置传感器的磁场分布图；图4为本技术实施例二所提供的角度位置传感器的结构示意图；图5为本技术实施例三所提供的角度位置传感器的结构示意图；图6为本技术实施例四所提供的角度位置传感器的结构示意图；图7为本技术实施例五所提供的角度位置传感器的结构示意图；图8为本技术实施例六所提供的角度位置传感器的结构示意图；图9为根据本技术一实施例所获得的磁感应强度与旋转角度的关系示意图。具体实施方式为使本技术的目的、特征更明显易懂，以下结合附图对本技术的具体实施方式作进一步的说明。实施例一请参考图1，其为本技术实施例一所提供的角度位置传感器的结构示意图。如图所示，该角度位置传感器包括转子芯1与围绕该转子芯1同轴而设的定子芯2，且转子芯1与定子芯2之间形成有第一气隙3。其中，转子芯l内具有第二气隙10,以于其内设置硬磁体12，使得该硬磁体12与转子芯1、定子芯2共同构成磁路。同时，定子芯2内形成有第三气隙20，磁通量传感元件4设置于其中，以测量磁通量并将其转换为电信号。在此种磁路设计的情况下，硬磁体12与转子芯1、定子芯2共同构成磁路，而使得转子芯1外部磁场的分布情况与采用环形磁铁构成磁路的效果相近。进一步研究发现，第一气隙3相对于转子芯1的大小将影响磁场分布情况，即影响角度位置传感器的线性范围与线性度，下面结合图2啦文详细的说明。请参考图2，其为图1中转子芯1与第一气隙3的截面放大示意图。如图，该第一气隙3为均勻分布的环状气隙，且将其沿转子芯1任一径向方向的尺寸称为第一气隙的宽度H，其往往决定了第一气隙3的大小(不考虑转子芯1的厚度)；且图中示出转子芯的某一直径D,其往往决定了转子芯1的大小(不考虑转子芯l的厚度)。经研究发现，在第一气隙的宽度H与转子芯直径D之比大于或等于l: 5的情况下转子芯l外部磁场的分布情况已能满足需要，即在较宽的范围内获得了良好的线性度。进一步研究发现，随着以上比例的增大，角度位置传感器的线性度更优，但是4场强度会变弱，故在实际应用中，本领域技术人员可根据需求加以设置，通常这个比例小于l: 1。请参考图3，其示出了以上实施例中角度位置传感器的磁场分布图。从图中可以看出，经过以上设置，通过第三气隙20 (即磁通量传感元件4 (参见图1)所在处)的磁力线分布均匀(如虚线圆内所示)。则且当转子芯1随被测物体转动时，转子芯1相对于定子芯2转动，硬磁体12也随转子芯1共同转动；从而通过磁通量传感元件4的磁通量随之增加或减少，且在一定旋转角度范围内，该磁通量的改变强度与转子芯1相对于定子芯2的转动角度基本成线性关系。通常，转子芯1与定子芯2由多块软磁材料构成，以便于在其间形成气隙。例如，在本实施例中，转子芯1由两块软磁材料构成，如此设计较为简单，当然也可以选用三块或更多，只要其外部磁场分布满足要求即可。具体请参考图1。转子芯1由两个转子部11与13构成，其间形成第二气隙10,且在第二气隙10内填充硬》兹体12。而定子芯2在本实施例中采用了三块软磁材料，即由三个定子部21、 23、 25构成，从而于相邻两定子部之间形成第三气隙20，磁通量传感元件4便固定于该第三气隙20中。同样，定子部的个数也不限定于此，其可为两个或多于三个，从而相应的放置两个或更多个磁通量传感元件4，其视需要而定，并不影响本技术的实质。另外，在以上描述中已经说明在合理的设置了第一气隙的宽度H相对于转子芯直径D的比例的情况下，》兹通量传感元件4所在处的磁力线分布均匀，使得角度位置传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种角度位置传感器，其特征是，包括：　转子芯；　定子芯，围绕上述转子芯同轴而设，　其中上述转子芯与定子芯之间形成有均匀分布的环状第一气隙，将该第一气隙沿转子芯径向方向的尺寸称为第一气隙的宽度，则所述第一气隙的宽度与转子芯直径大小之比大于或等于１∶５。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王春健，张舜，陈雁，
申请(专利权)人：联合汽车电子有限公司，
类型：实用新型
国别省市：31[]