CN101592498B - 磁性角度-位置传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及安装在围绕旋转轴(X)可彼此相对旋转运动的两个承载元件(1，2)之间的角度位置磁性传感器，并包括确定工作区域(4)的界限的磁性部件(3)，在所述工作区域(4)中形成磁力线垂直于旋转轴(X)的磁场，还包括至少设有一个排列在磁性部件(3)的工作区域中的传感器(5)的感测部件，用于传递根据传感器(5)相对于工作区域中的磁力线的角度方向的信号(S)，其中所述磁性部件包括两块平行的磁性部分和两块垂直于所述磁性部分延伸并遮盖其末端的铁磁材料的细长极性部件。

Description

磁性角度-位置传感器
本申请是申请号为200580004213.0、国际申请日为2005年2月4日、发明名称为“磁性角度-位置传感器”的发明专利申请的分案申请。
本发明涉及磁性角度-位置传感器，特别是涉及用于调节废气循环系统的阀的磁性角度-位置传感器。
发明的背景
这样的阀包括两个安装成彼此相对旋转运动的承载元件，例如阀体和流量调节蝶形阀的轴(或阀控制轴)，加上安装于承载元件之间的磁性角度-位置传感器。该传感器首先包括确定工作区域界限的磁性部件，在工作区域中分布着具有垂直于旋转轴的磁力线的磁场，其次还包括至少具有一个在垂直于磁力线平面的平面内在工作区域中延伸的磁敏探头的检测器部件，以便提供作为探头相对于它相交的磁力线的角度方向的函数的电信号。
通常，期望获得传递线性信号的传感器。然而这个对于线性要求意味着必须对磁性部件给出复杂的结构，使得形成的信号对在工作区域中相对于其标称位置偏离的探头非常敏感。
发明目的
发明的目的是提供一种对相对于磁性部件的探头定位较不敏感的磁性角度-位置传感器。
发明简要
根据本发明，磁性部件包括两块平行的磁铁部分以及两块垂直于磁铁延伸并遮盖其末端的铁磁材料的细长磁极片。
这样的配置使得有可能在工作区域内建立具有从一个磁极片垂直于那里延伸到另一个磁极片的磁力线、使得磁力线全部彼此平行的大致均匀的磁场。
因而，无论探头在工作区域中在怎样的位置，探头都与都处于相同角度和都具有相同强度的磁力线相交，使得来自探头的信号与工作区域内探头的位置无关。从而与传感器相关联的部件的装配容差对传感器进行角度检测的质量没有影响。
此外，磁性部件的制作特别简单。
在本发明的变化实施例中，磁铁部分是条形磁铁。条形磁铁然后与磁极片合作以形成确定工作区域界限的磁框。
在本发明的另一个变化实施例中，磁性部件包括具有形成磁铁部分的凸边以及形成磁铁部件的底部的腹板的U形磁铁。
因此，磁铁部件采取了盘的形式，并且磁铁的底板有助于增加工作区域中的磁场强度，从而提高传感器的灵敏度。
根据本发明的一个特定方面，磁极片具有被削角的端部。因此，削边引导磁力线并限制在磁极片端部的磁损耗，由此也有可能增加磁场的强度并从而提高传感器的灵敏度。
根据本发明的另一个特定方面，传感器被用这样的方式连接到两个承载元件，使得探头在来自检测器的信号基本上为线性的检测范围内移动。从而，传感器获得大致线性的响应，而不必为磁极片提供特定的形状。
附图简述
根据参照附图中的图形所给出的以下描述能够更好地理解本发明，其中：
图1是本发明的磁性角度-位置传感器的分解透视图；
图2是在第一变化实施例中的角度-位置传感器的磁性部件的透视图；
图3是在第二变化实施例中的角度-位置传感器的磁性部件的分解透视图；
图4是在其中示出磁力线的磁性部件的平面图；以及
图5是根据作为传感器安装于其上的两个承载元件之间相对角度位置的函数的来自霍尔效应传感器的信号的变化所绘制的曲线图。
发明详细描述
参照图1，本发明的传感器按传统方式安装在包括第一承载元件1和第二承载元件2的装置中，该装置的元件围绕旋转轴X彼此相对旋转运动。第一承载元件由例如固定到控制轴10的端部的板1构成，控制轴10用于控制安装到阀体内枢轴的蝶形阀部件的位置，而第二承载元件是固定到阀体的板2。
磁性角度-位置传感器首先包括固定到第一承载元件1并在内部确定工作区域4的界限的磁性部件3，其次还有包括固定到第二承载元件2的磁敏探头5的检测器部件。作为示例，探头5是霍尔效应型，或者可以具有磁敏型性质。
在图1中，示出了在装配之前的元件1和2。在装配后，探头5在工作区域4内伸展。
自图2示出的第一变化实施例中，磁性部件3是用框的形式并包括平行布置以确定框的两侧界限的两块条形磁铁、以及垂直于条形磁铁6布置以确定框其它两侧界限的铁磁材料的两块磁极片。磁极片7遮盖条形磁铁6的端部并在框的转角具有削边11。
按此方式构成的磁框确定工作区域4的范围，其中建立了具有图4中用虚线画出的磁力线的磁场。在该图中，可以看到，从条形磁铁6端部逸散的磁力线被磁极片7的削边引导，并然后从沿垂直于那里的方向从一个磁极片延伸到另一个。在工作区域4中的磁场由此呈现出平行的磁力线并且其强度在整个工作区域4上面几乎为常数。
在另一个变化的实施例中，如图3所示，磁性部件3是用盘形的形式，首先包括带有凸边6’和腹板8的U形磁铁15，其次有延伸遮盖U形磁铁15端部的磁极片7。凸边6’起到类似于上述变化实施例中条形磁铁6的作用。如同上述实施例，磁极片在其诸端部呈现削边11，它们也呈现出底部削边12，使得磁极片具有遵循U形磁铁15轮廓的削边。
在该变化实施例中，磁力线在外观方面与图4中所示出的磁力线相同。仅有的差异在于另外的磁力线从腹板8的端部逸散并在从一个磁极片延伸到另一个之前平行于来自凸边6’的磁力线在磁极片7的削边12中过渡，从而有助于增加工作区域4中的磁力线强度。
确定磁性部件3的框或盘的界限的顶平面被设置成基本垂直于旋转轴X，使得磁力线垂直于旋转轴X延伸。在探头5处于装配好的位置时，它因此在垂直于磁力线平面的平面内在工作区域4中延伸。
使用产生均匀磁场的本发明的磁性部件呈现了几个优点：
这样的磁性部件特别容易制造。构成本发明磁性部件3的零件形状简单，并且能够被相互联接或安装在非磁性支撑件内；
此外，无论探头5是什么位置，探头5和相对于探头都处于相同角度并且强度相同的磁力线相交。这样的传感器不受两个旋转元件不对准的影响，或者不受相对于旋转轴X偏心放置的探头或磁性部件3的影响。这样的传感器也不受探头5深入工作区域4中的程度的影响，只要探头5全部陷于工作区域4内的磁场中。
图5示出了来自霍尔传感器作为围绕轴X(见图4)探头角度α的函数的正弦输出信号。探头5和磁性部件3较佳地是以这样的方式连接到承载元件3，使得在承载元件相对运动过程中，探头5在由探头5测得的磁场为零的位置的任一侧的35°的工作范围内相对于磁性部件3旋转。在这个范围内，来自探头5的信号S基本保持线性。
本发明不限于上述的特定实施例，而是一般来说覆盖根据权利要求书所确定的本发明范围内的任何变化。
特别是，尽管磁极片7被示为是削边的，由此有可能通过消除其中磁力线未用地通过的盲区来限制磁损耗，磁极片7可具有锐角转角。
尽管在本实施例中由单个探头5构成与磁性部件相关联的检测器部件，检测器部件可具有被重叠或被有角度地偏离的多个探头。

Claims (5)

1.一种阀，包括阀体、用于控制安装到所述阀体内的枢轴的蝶形阀部件的位置的控制轴（10）、以及安装在围绕旋转轴可彼此相对旋转运动的两个承载元件之间的磁性角度-位置传感器，所述传感器首先包括确定工作区域的界限的磁性部件，在所述工作区域中分布着具有垂直于所述旋转轴的磁力线的磁场，其次还包括至少包含一个在所述磁性部件的工作区域中延伸的探头的检测器部件，以便提供作为所述探头相对于所述工作区域中的磁力线的角度方向的函数的信号，其中所述磁性部件包括两块平行的磁铁部分和两块垂直于所述磁铁部分延伸并遮盖其末端的铁磁材料的细长磁极片，所述磁性部件（3）固定到所述两个承载元件中的第一承载元件，所述第一承载元件固定到所述控制轴（10）的端部，并且所述探头（5）固定到所述两个承载元件中的第二承载元件，所述第二承载元件是固定到所述阀体的板（2），其中所述磁铁部分是条形磁铁（6），并且其中所述磁极片（7）具有削角的端部（11），其中所述探头和/或所述磁性部件能相对于所述旋转轴偏心放置，以使得所述传感器对相对于所述磁性部件的探头定位不敏感。
2.如权利要求1所述的阀，其特征在于，所述磁性部件包括具有形成磁铁部分的凸边（6’）以及形成所述磁性部件（3）的底部的腹板（8）的U形磁铁（15）。
3.如权利要求2所述的阀，其特征在于，所述磁极片（7）具有遵循所述U形磁铁轮廓的削角的边（11，12）。
4.如权利要求1所述的阀，其特征在于，所述传感器被用这样的方式连接到两个承载元件（1，2），使得探头（5）在来自检测器（5）的信号（S）基本上为线性的检测范围内移动。
5.如权利要求4所述的阀，其特征在于，所述检测范围在由探头（5）测得的磁场为零的位置的任一侧的35°的范围内延伸。
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