本发明专利技术涉及一种至少两个方向的磁位置传感器，所述磁位置传感器包括：至少一个磁化元件（1）和探测装置（6），所述探测装置（6）包括至少两个磁敏元件，所述磁敏元件基本上位于同一点并且其中的每一个测量由所述磁化元件（1）产生的磁场的一个分量，所述磁化元件（1）相对于所述磁敏元件可移动；以及至少一个处理电路，其能够根据磁场分量的代数组合进行角度和模的计算，并提供代表活动元件分别沿所述两个方向中的一个和另一个的位置的至少两个独立信号。根据本发明专利技术，按照所述磁化元件的尺度中的至少第一尺度，所述磁化元件（1）的磁化矢量相对于所述磁化元件对着所述探测装置（6）设置的的表面的法向矢量是可变的，以按照所述第一尺度确定所述探测装置（6）相对于所述磁化元件（1）的唯一位置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及非接触式磁位置传感器领域，其目的在于同时提供代表遵从两个方向(平移和平移、平移和旋转、旋转和旋转)的位置的两个独立的输出信号，。从磁场中检测位置的传感器具有多种优点-不存在与活动部件的机械接触，因此没有磨损，-对污垢不灵敏，、-生产成本低，-使用寿命长。大部分非接触式磁位置传感器都遵从单一方向(旋转或平移)，但出现越来越多必须使用依据两种方向的传感器(双向传感器)的应用，例如为了检测传动构件的位置，或者在通常为旋转和平移相结合的情况下。在这样的应用中，特别重要的是获得沿一种方向的位置信息，而该位置信息不依赖于沿另一方向的位置(独立的输出信号)。
技术介绍
大部分现有的双向传感器使用连接在简单或相对复杂的磁路上的永磁体，所述磁路由铁磁材料制成，用来引导和/或集中由一个或多个永磁体产生的磁通量，但其有损于传感器的成本和性能。因此，现有技术中已知有申请人提出的专利文献FR2786266，其涉及依据两个方向的位置传感器，但这种传感器中使用的磁体的体积和表面积限制了该传感器对较长行程的实际运用。所述传感器还由于铁磁定子导致较大的磁滞，并且传感器的测量取决于剩磁感应的变化，由此剩磁感应必须被补偿。此外，欧洲专利文献EP800055描述了线性和角位置传感器。由于是非线性的并且程度较弱，这些传感器供给的模拟信号很难被应用。这种传感器需要多个隔开的测量点，用来测量沿两个方向的相对位置。而且，需要使用导致磁滞的定子部件，而且敏感元件测量场幅度并因此对几何公差和温度敏感。专利文献US4639667或W09716736描述的传感器工作所依据的原理不能使其供给以两个尺度代表位置的线性且独立的信号。还存在仅把两个独立的单向传感器端对端地配置的双向传感器，例如专利文献WO2008138662和专利文献US6175233描述的各自测量单个方向的两个线性传感器。每个传感器都具有一个磁体和磁场检测元件，因此带来较大的体积且提高了实现成本。此外，这些传感器测量磁场幅度并且因此其本身对几何公差和温度较为敏感。还已知现有技术中的专利文献US7421923和US7293480是由变速杆啮合带动的速度检测传感器。这些专利提出的方案用于沿2种方向检测位置，但其使用磁体且还要使用与待检测档位同样多的、设置于一定空间中的霍尔传感器。因此需要安装传感器网络以辨别唯一的位置并获得速度的数字检测。传感器的倍增使这种方案的实施成本高昂，且不能提供即时地获知位置的方法。为了弥补上述的通过幅度测量检测位置所产生的问题，存在测量磁场的转动，也即是测量其方向而非幅度的位置传感器。然而，这种方式主要应用于单向而非双向传感器。现有技术中已知例如申请人提出的专利文献FR2898189和FR2909170所描述的传感器，其使用磁场方向而非幅度来检测磁体和磁敏探测装置之间的相对位置。这种方向测量对温度和机械间隙不敏感且不用安装铁磁部件，因此不存在磁滞。然而，通过根据两个磁场分量计算单个的幅度比，所述传感器仅能测量唯一的磁场方向，且因此仅能按照一种方向而非两个方向来获知活动磁体相对于磁敏探测装置的相对位置。同样，专利文献和专利申请US6731108、US6960974和W02004015375通过使用磁场方向仅能测量磁体相对于一个或多个磁敏元件的线性位移。然而，对于行程大于20-25_的实际应用，这些传感器需要有被设置在行程的不同部分上的多个探测装置，由此增加了传感器的成本而且需要对探测装置精确定位。然而，现有技术中还已知允许测量双向位置并使用旋转测量而非磁场幅度的技术方案，但其专门针对操纵杆(joysticks)应用的情况。因此，专利申请US20070242043或US20090062064描述了用于操纵杆的传感器，其包括沿厚度单向磁化的单个磁体，以及仅测量磁场的两个分量并由此仅能测量单个磁场方向(由两个磁场分量形成的角度)的探测装置。这种原理不能供给沿两个方向独立的线性信号。而且，操纵杆式的系统仅限于旋转而不能测量平移。此外，通过操纵杆系统可检测到的角度局限于三十度左右。如果超过该角度，则磁体将远离探测装置，探测装置不再能探测到足够的磁场以推导出位置。因此，为了实现用于大于40度角行程的实际应用，传感器需要由有设置在行程的不同部分上的多个探测装置，这增加了传感器的成本。现有技术中还有用于测量两个旋转角的Melexis应用指南，(http://ww.melexis.com/Sensor ICs Hall effect/Triaxis Hall ICs/MLX90333648. aspx),其中介绍了两个操纵杆配置。第一种配置方案是双极磁体的旋转中心与测量中心混合，这需要体积大且机械机构复杂的系统，不便整合到应用中。第二种配置方案是磁体的旋转中心位于磁体后部(磁体位于其旋转中心和磁敏元件之间)。在该情况下，三个磁场分量被用来确定两个旋转角。所使用的磁体是直径相当小的圆柱体，该圆柱体沿其厚度在幅度和方向上具有恒定的磁化。也就是在所述磁体任何点上的磁体磁化都具有相同的模，且垂直于磁体的上表面和下表面。这种非常特别的配置仅用于测量两个角度并且用于较小的行程(三十多度)。实际上，为了能够以所使用的算法来检测磁体旋转，必须使磁体的直径非常小(理论上是带有放射状磁化的点磁体)，这意味着一使磁体发生较小的转动，磁体就会远离磁敏元件，并且在探测装置的磁敏元件处磁场变得太小而无法精确检测磁体的旋转。这就是为什么这种类型的系统需要有较大剩磁(典型地Br>l. 2T)并且较厚(厚度>10mm)的原因，正是因此而使其成本高昂且难以磁化，并且具有较大的轴向厚度(通常>10mm)从而产生体积问题。此外，按照这种方法，平坦磁体的表面和测量点之间的机械间隙会根据磁体的旋转发生改变，从而造成对线性的损害，而且需要比必要的间隙更大的间隙来避免磁体边缘与探测装置支架碰撞。为了避免所述问题，理想的是使用直径非常小的磁体，但这会带来上面提到的问题。
技术实现思路
因此，在此给出的本专利技术尤其以简单和有效的方式提出弥补以上揭示的双向传感器问题(有限行程、仅能测量旋转、具有强剩磁的厚磁体、体积大且成本高……)。特别地，我们提出按照任意两个方向(平移-平移，平移-旋转或旋转-旋转)的绝对位置传感器，所述传感器能测量磁化元件和磁敏探测装置之间的相对位移，其中磁敏探测装置能测量基本位于同一点的至少两个磁场分量，其对行程没有高低限制，且优选地测量磁场的方向而非其幅度。更确切地，我们提出一种至少两个方向的磁位置传感器，包括至少一个磁化元件(I)和探测装置(6 )，所述探测装置(6 )包括至少两个磁敏元件(2 )和(3 )，所述磁敏元件(2 )和(3)基本上位于同一点并且其中的每一个测量由所述磁化兀件(I)产生的磁场的一个分量，所述磁化元件(I)相对于所述磁敏元件(2 )和(3 )可移动；以及至少一个处理电路(5 )，其能够根据磁场分量的代数组合进行角度和模计算，并提供代表活动元件分别沿所述两个方向中的一个方向和另一个方向的位置的至少两个独立信号，其特征在于，沿着朝向所述探测装置(6)设置的所述磁化元件的至少第一尺度，按照所述磁化元件的尺度中的至少第一尺度，所述磁化元件(I)的磁化矢量相对于所述磁本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.06 FR 09053561.一种至少两个方向的磁位置传感器，包括至少一个磁化元件(I)和探测装置(6)，所述探测装置(6 )包括至少两个磁敏元件(2 )和(3 )，所述磁敏元件(2 )和(3 )基本上位于同一点并且其中的每一个测量由所述磁化兀件(I)产生的磁场的一个分量，所述磁化兀件(I)相对于所述磁敏元件(2)和(3)可移动；以及至少一个处理电路(5)，其能够根据磁场分量的代数组合进行角度和模的计算，并提供代表活动元件分别沿所述两个方向中的一个方向和另一个方向的位置的至少两个独立信号， 其特征在于，按照所述磁化元件的尺度中的至少第一尺度，所述磁化元件(I)的磁化矢量相对于所述磁化元件对着所述探测装置(6)设置的的表面的法向矢量是可变的，以按照所述第一尺度确定所述探测装置(6)相对于所述磁化元件(I)的唯一位置。2.按照权利要求I所述的磁位置传感器，其特征在于，所述磁化元件的所述磁化矢量的方向按照所述磁化元件的至少一个尺度可变。3.按照权利要求2所述的磁位置传感器，其特征在于，所述磁化矢量的方向在被测行程上具有多个周期。4.按照上述权利要求中至少一项所述的磁位置传感器，其特征在于，所述磁化元件的尺度之一沿所述两个方向中的至少一个方向可变，弓I起所述法向矢量的方向的变化。5.按照权利要求4所述的磁位置传感器，其特征在于，所述尺度按照不连续函数改变。...
【专利技术属性】
技术研发人员：杰拉尔德·马松，蒂里·多格，
申请(专利权)人：移动磁体技术公司，
类型：发明
国别省市：
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