CN110678716A - 用于校正磁体相对于gmr传感器的位置的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于校正磁体相对于GMR传感器的位置的方法，其中，借助评估单元(21)由通过固定在驱动单元(14)的转子(17)上的磁体(18)产生的可变磁场得出转子的位置。在可以实现GMR传感器(20)的高精度信号输出的方法中，由通过磁体展开的磁场的磁总矢量的方向和/或转动推导出GMR传感器(20)的最佳工作区域，这通过借助第二磁场传感器在通过磁总矢量展开的平面中测量磁场强度实现。

Description

用于校正磁体相对于GMR传感器的位置的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于校正磁体相对于GMR传感器的位置的方法，其中，借助评估单元由通过固定在驱动单元的转子上的磁体产生的可变磁场得出转子的位置。
背景技术
在现代化的机动车、尤其轿车中越来越多地使用自动离合器。在此使用的离合器应用在液压离合器系统中，在离合器系统中，电液式致动器经由液压管路与离合器连接，电液式致动器通过纯电式的换向电动机驱动。为了正确换向，电动机具有传感器，传感器探测电动机在致动器运行期间的位置。为此必须使用多圈传感器，因为需要电动机转动多于一圈，以确定致动器的移动路程。GMR传感器也属于这种多圈传感器。在使用这种GMR传感器时，电动机的磁回路必须如此设计，使得磁场始终位于用于传感器的特定工作区域中。但是这不能由GMR传感器自身确定。GMR传感器的最佳工作区域非常窄。若磁场太弱，则磁体的极转变部不继续转动，因此传感器计数出现错误。也就是说，即使磁体运动，也没有计转数。在相反的情况下，若磁场太强，则即使然磁体不转动，也产生极转变部。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于校正磁体相对于GMR传感器的位置的方法，在该方法中，校正GMR传感器的最佳工作区域。
根据本发明，该技术问题通过以下方式解决：由通过磁体展开的磁场的磁总矢量的方向和/或转动推导出GMR传感器的最佳工作区域，这通过借助第二磁场传感器在通过磁总矢量展开的平面中测量磁场强度实现。通过由第二磁场传感器测量磁场强度可简单确定，磁体是否位于对于GMR传感器最佳的工作区域中。
有利地，使用霍尔效应传感器作为第二磁场传感器，其检测区域垂直于转子的旋转轴线。由此确保，确实在通过磁总矢量展开的平面中可靠地确定场强。
在一种设计方案中，在通过第二磁场传感器测量场强时，如此调节转子上的磁体的位置，直至通过第二磁场传感器得到GMR传感器的磁场强度的最佳工作区域。在此，待测量的物理变量可简单地设定成通量密度的形式，并且可取消在磁体和GMR传感器之间的几何间距的确定，其仅近似地相当于磁场。因此无需考虑磁体的场强误差。
在一种实施方式中，磁体相对于GMR传感器的校正在制造驱动元件的生产线末端处进行。通过在生产线末端处的一次性测量，磁体可靠地相对于GMR传感器定位，从而GMR传感器始终在最佳的工作区域中工作。
本发明的改进方案涉及用于校正磁体相对于GMR传感器的位置的装置，该装置包括布置在驱动单元的转子上的磁体，该磁体与GMR传感器作用式连接，其中，GMR传感器与评估电路共同地构造在支承板上。在该装置中，确保由磁体展开的磁场始终位于GMR传感器的特定工作区域中，用于检测通过磁体产生的可变磁场的场强的垂直霍尔效应传感器是评估电路的组成部分。因为该霍尔效应传感器与评估电路共同地在一个制造工艺中制成，霍尔效应传感器的集成几乎是不影响成本的，因为霍尔效应传感器可在与构造成ASIC的评估电路的剩余部分的相同工艺中制成。通过使用垂直霍尔效应传感器确保了，垂直霍尔效应传感器实际上在与GMR传感器相同的平面中运行，因此探测相同的场强变化。
有利地，垂直霍尔效应传感器构造在评估电路的半导体层内。在此，取消安装单独的霍尔效应传感器。
在一种设计方案中，垂直霍尔效应传感器的检测区域对准磁场的磁总矢量运动的平面。由此，霍尔效应传感器始终精确地在与GMR传感器相同的平面中测量，由此确保可靠地确定出现的磁场强度。
在一种实施方式中，GMR传感器构造成多圈传感器。这具有的优点是，即使在电动机的转子转动多圈时，也能可靠地确定其位置以移动致动器。
附图说明
本发明有多种实施方式。根据在附图中示出的图示详细阐述其中一个。
其中示出：
图1示出了用于操作自动的摩擦离合器的离合器操作系统的简化示意图，
图2示出了电动机的旋转部件的原理图，
图3示出了具有传感磁环的电动机的转子的局部，
图4示出了GMR传感器的原理图。
具体实施方式
在图1中简化地示出了用于自动离合器的离合器操作系统1。离合器操作系统1在机动车的驱动系中被配备给摩擦离合器2并且包括主动缸3，主动缸经由也称为压力管路的液压管路4与从动缸5连接。在从动缸5中，从动活塞6可来回运动，从动活塞经由操作机构7且在中间连接轴承8的情况下操作摩擦离合器2。主动缸3可经由连接口与补偿容器9连接。主动活塞10可轴向运动地支承在主动缸3中。活塞杆11从主动活塞10伸出，活塞杆在主动缸3的纵向延伸中可与主动活塞10一起平移运动。主动缸3的活塞杆11经由螺杆12与电动机式的伺服驱动装置13耦合。电动机式的伺服驱动装置13包括构造成直流换向电动机的电动机14和评估电路15。螺杆12将电动机14的旋转运动转变成活塞杆11以及主动活塞10的纵向运动。摩擦离合器2因此通过电动机14、螺杆12、主动缸3和从动缸5自动地操作。在电动机式的伺服驱动装置13中集成有感应机构16。
具有感应机构16的电动机14的旋转部件的原理图在图2中示出。在此，电动机式的伺服驱动装置13具有转子17，其中，将电动机14的轴看作转子17。借助感应机构16确定电动机14的转子17的角位置以正确设定离合器2的位置。转子17在前侧具有磁体18，而在与磁体18相对置的电路板19上固定有传感机构16。传感机构16包括GMR传感器20和GMR传感器的评估电路21。GMR传感器基于以下效应工作，在该效应下基于巨磁阻测量磁场。该效应使得电阻与磁性层的相反磁化方向的结构相关联。该磁效应在沿相反方向磁化时比沿相同方向磁化时明显更高。
图3示出了电动机14的转子17的局部，转子在其圆周上具有磁体18，磁体构造成传感磁环22。在此，传感磁环22是质量体并且包括预先给定数量的磁极N或S，磁极彼此排列地分布在360°上。传感磁环22抗旋转地与转子17连接，而探测由传感磁环22构建的磁场的感应机构16与传感磁环22相对地布置，或者固定在电动机14的未详细示出的定子上。
如由示出了传感机构16的俯视图的图4可知，传感机构16原理上由两个部件构成：一个是用作GMR传感器20的螺旋形的GMR电桥和构造成ASIC的评估电路21，在评估电路中对由GMR传感器20输出的信号进行信号预处理。因为两个结构元件20、21位于壳体中的电路板19上，两个结构元件20、21之间的误差非常小。这意味着，两个结构元件在运行时近似检测相同的磁场或检测具有恒定差的磁场，在确定电动机14的位置时可算出该恒定的差。
在评估电路21的半导体拓扑结构中额外地集成有未详细示出的垂直霍尔效应传感器。借助霍尔效应传感器连续地测量由随转子17转动的传感磁环22产生的磁场强度，霍尔效应传感器例如作为Allegro、Micronas和Frauenhofer的垂直霍尔效应传感器或作为Melexis公司的3D霍尔提供。这种垂直霍尔传感器具有检测区域，该检测区域与GMR传感器的检测区域相同并且测定磁场的磁总矢量的方向或转动发生改变的平面。
为了此时可靠地相对于GMR传感器20安装传感磁环22，在用于制造离合器操作系统的生产线末端工艺中借助霍尔效应传感器且使传感磁环22运动，其中，变化的磁场强度连续地通过霍尔效应传感器测量。在此，将由霍尔效应传感器测得的磁场强度与用于相应的GMR传感器20的特定磁场强度相比较。用于GMR传感器20的特定磁场强度例如可在15mT至35mT之间的范围中或在20mT和40mT之间的范围中。若传感磁环22到达如此的位置，即在该位置上霍尔效应传感器的显示场强在GMR传感器20的特定区域内，则认定GMR传感器20可在其本身特定的工作区域中运行。
基于该解决方案，在安装传感磁环22和GMR传感器20时可不考虑磁体的结构和几何误差，因为霍尔效应传感器精确地给出：GMR传感器20何时位于其最佳运行点。
附图标记列表
1 离合器操作系统
2 摩擦离合器
3 主动缸
4 液压管路
5 从动缸
6 从动活塞
7 操作机构
8 轴承
9 补偿容器
10 从动活塞
11 活塞杆
12 螺杆
13 伺服驱动装置
14 电动机
15 评估电路
16 传感机构
17 转子
18 磁体
19 电路板
20 GMR传感器
21 评估电路
22 传感磁环

Claims (9)

1.用于校正磁体相对于GMR传感器的位置的方法，其中，借助评估单元(21)由通过固定在驱动单元(14)的转子(17)上的磁体(18)产生的可变磁场得出所述转子(17)的位置，其特征在于，由通过所述磁体(18)展开的磁场的磁总矢量的方向和/或转动推导出所述GMR传感器(20)的最佳工作区域，这通过借助第二磁场传感器在通过所述磁总矢量展开的平面中测量磁场强度实现。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用霍尔效应传感器作为第二磁场传感器，其检测区域垂直于所述转子(17)的旋转轴线。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在通过所述第二磁场传感器测量场强时，如此调节所述转子(17)上的磁体(18)的位置，直至通过所述第二磁场传感器得到所述GMR传感器(20)的磁场强度的最佳工作区域。
4.根据权利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，所述最佳的工作区域根据所述GMR传感器(20)所设计针对的场强区域确定。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于，所述磁体(18)相对于所述GMR传感器(20)的校正在制造所述驱动元件(14)的生产线末端处进行。
6.用于校正磁体相对于GMR传感器的位置的装置，所述装置包括布置在驱动单元(14)的转子(17)上的磁体(18)，所述磁体与所述GMR传感器(20)作用式连接，其中，所述GMR传感器(20)与评估电路(21)共同地构造在支承板(19)上，其特征在于，用于检测通过所述磁体(18)产生的可变磁场的场强的垂直霍尔效应传感器是所述评估电路(21)的组成部分。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述垂直霍尔效应传感器构造在所述评估电路(21)的半导体层内。
8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，所述霍尔效应传感器的检测区域对准所述磁场的磁总矢量运动的平面。
9.根据权利要求6、7或8所述的装置，其特征在于，所述GMR传感器(20)构造成多圈传感器。
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