CN111323053A - 具有多极磁体的差动角度传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种角度传感器，其用于检测机动车辆马达中的旋转可动元件的角位置。该角度传感器包括对磁场敏感的两个探针，每个探针能够检测由固定在可动元件上的轴向通量式多极磁体(1)在旋转时产生的磁场的变化，以进行差分测量。根据本发明，角度传感器包括磁性元件(2)，所述多极磁体(1)搁置在所述磁性元件上，所述磁性元件(2)由磁性材料构成，以便集成磁体正面的磁场，并增加磁体(1)中的磁感应。
Description
技术领域
本发明涉及一种角度传感器，其用于检测机动车辆马达中的旋转可动元件的角位置。
背景技术
这种角度传感器用于车辆马达的构件中，例如电动节气门控制器(ETC)或气体再循环阀(EGR)，以例如检测和/或精确控制活门的角度位置。其他应用也是可行的。
角度传感器通常包括磁体和磁性探针。磁体具有交替的南北磁极。固定在可动元件上的磁体的旋转导致磁场变化。
磁探针对磁场的方向和幅度敏感，并根据该磁场的角度传递电信号。
在车辆马达中，角度传感器被放置在靠近产生强磁场的马达的电气构件或元件附近，例如交流发电机、马达或用于混合动力车辆的高强度电缆。
但是，这种寄生磁场的存在会叠加在磁体的磁场上，从而干扰了由磁探针实现的测量。
车辆制造商要求，当角度传感器暴露于寄生磁场中时，角度传感器的测量值不得偏离极限值。
例如，电动节气门控制器(ETC)的制造商要求，当电动节气门控制器(ETC)暴露于亥姆霍兹线圈内部的4000A/m的均匀磁场时，角度测量偏差应小于0.35度。
因此，有必要使用具有强磁场且无不可逆通量损失的多极磁体。
但是，这些磁体的制造方法，尤其是已知的磁化强度，不允许获得具有最佳磁场的磁体。
实际上，常规地，为了磁化磁体，将具有四个线圈的磁化器头放置在磁体前面。
如果磁体的直径较小，则线圈应较小。另外，由稀土组成的磁体需要大量能量才能饱和。
如果磁体很小，很难、甚至不可能达到饱和。例如，对于外直径为14mm、高度为3.5mm的磁环，仅磁体上表面的前1.5mm处于饱和状态。
结果，由磁体产生的合成磁场没有被优化，并且可能发生不可逆的通量损失。
已知使用包括与两个霍尔效应探针结合的轴向磁通量式磁体的角度传感器来执行差分测量，从而减小了寄生磁场对角度测量的影响。磁场基本上平行于磁体的主轴。
作为示例，在文献EP0363512中描述了用于形成差分传感器的霍尔效应探针的实施方式。
发明内容
因此，本发明旨在通过提供一种用于车辆马达的对外部寄生磁场不敏感的角度传感器来克服现有技术的这些缺点，从而提供更可靠的角度测量。
本发明涉及一种角度传感器，该角度传感器用于检测机动车辆马达中的旋转可动元件的角位置。
该角度传感器包括对磁场敏感的两个探针，每个探针能够检测由固定在可动元件上的轴向通量式多极磁体在旋转时产生的磁场的变化，以进行差分测量。
根据本发明，角度传感器包括磁性元件，多极磁体放置在该磁性元件上。磁性元件由磁性材料制成，其允许此种磁体正面的磁场并增强磁体中的磁感应。
多极磁体和磁性元件具有柱形形状。
磁性元件和多极磁体被容纳在形成于支撑件中的腔中。磁性元件和多极磁体通过界定腔的锁定边界部保持在腔中。支撑件意于固定在马达的可动元件上。
磁性元件定位于多极磁体和支撑件之间。磁性元件包括与多极磁体的内轴向面接触的第一面和与支撑件的接触面接触的第二面。
对磁场敏感的探针是霍尔效应探针。
对磁场敏感的两个探针与多极磁体的外轴向面相对地定位。
因此，本发明提供了一种用于车辆马达的角度传感器，该角度传感器对由产生强磁场的马达的电气构件或元件的接近引起的外部寄生磁场不敏感，例如交流发电机、马达或用于混合动力车辆的高强度电缆。
本发明提供了可靠的角度测量。
位于霍尔效应探针前面的轴向磁场得到了增强。
可替代地，对于相同的磁场值，本发明使得可以在角度传感器中使用厚度更小的多极磁体，从而降低了成本。
减小磁体的厚度还允许在磁体的磁化过程中更容易使磁体饱和。
磁性元件还在磁化过程中充当磁通量集中器，这使得可以磁化磁体直到饱和。
在使用角度传感器期间，磁性元件增强了磁场，因此减少了由于磁体老化而引起的不可逆磁场损失。
本发明可以用于各种形式的磁体和磁化。
附图说明
将参考附图更详细地描述本发明的特征，在附图中：
图1是根据现有技术的安装在支撑件中的磁体的示意图；
图2是多极磁体的详细示意图；
图3是根据本发明的搁置在磁性元件上的多极磁体的示意性截面图。
具体实施方式
本发明涉及用于车辆马达的构件中的角度传感器，构件例如电动节气门控制器(ETC)或气体再循环阀(EGR)，以例如检测和/或精确控制活门的角度位置。角度传感器包括对磁场敏感的两个探针。这种类型的角度传感器称为差动角度传感器。
图1是现有技术的磁体1'的示意图。
角度传感器包括固定在环形的支撑件3中的轴向通量式磁体1'。
由磁体1’和支撑件3形成的组件用于固定在车辆马达的可动元件上，可动元件例如致动活门的轴(为简化起见，未示出)。
对磁场敏感的每个探针都能够检测磁体1’旋转时由其产生的磁场的变化，从而进行差分测量。
如图2所示，在本发明的上下文中，磁体是多极磁体1，其具有交替的北磁极5和南磁极5'。
马达的可动元件的旋转引起多极磁体1的旋转并且引起磁场的变化。
对磁场敏感的每个探针对磁场的方向和幅度敏感，并根据该磁场的方向和幅度传递电信号。然后进行数字处理，以允许计算出磁体的角位置。
根据本发明，角度传感器包括磁性元件2，多极磁体1放置在该磁性元件2上，如图3所示。
为了简化，图3仅示出了搁置在磁性元件2上的多极磁体1，而没有对磁场敏感的两个探针。
磁性元件2可以固定到多极磁体1。
磁性元件2由磁性材料制成，其允许集中磁体的正面的磁场并增强磁体1中的磁感应。
多极磁体1包括叠置的两个多极子磁体4、4'，每个多极子磁体包括至少四个交替的磁极5、5'，包括两个北极5和两个南极5'。
第一多极子磁体4的南极5’与第二多极子磁体4’的北极5对准。
磁极5、5'的数量可以不同，例如等于六个。
多极磁体1和磁性元件2具有柱形形状。在图3的示例中，它们具有带中心孔口的环形形状。
替代地，磁性元件2可以是实心的，而没有中心孔口。
磁极5、5'具有大致三角形的形状。
其他形状也是可行的，例如四边形。
多极磁体1包括中心孔口6。
多极磁体1可以由铁氧体或稀土制成。
多极磁体1可以通过烧结、注入或压缩来获得。
磁性元件2由低碳铁或低碳钢制成
磁场敏感探针可以是例如霍尔效应探针或各向异性磁阻(MRA)探针。
多极磁体1包括外轴向面7和内轴向面7’。
对磁场敏感的两个探针可以与多极磁体1的外轴向面7相对地定位。
在一种变型中，两个霍尔效应探针相对于彼此相对并被多极磁体1隔开。
则将霍尔效应探针与多极磁体1的外轴向面7面对地定位，而另一探针与磁性元件2面对地定位。
磁性元件2定位于多极磁体1和支撑件3的接触面8之间。在该示例中，磁性元件2是盘形的。
磁性元件2包括与多极磁体1的内轴向面7接触的第一面10和与支撑件3的接触面8接触的第二面11。
磁性元件2和多极磁体1被容纳在形成于支撑件3中的腔2中。
由磁性元件2和多极磁体1形成的磁性组件包括被支撑件3的圆形锁定边缘9锁定的周边表面13。磁性组件则被锁定在支撑件3的腔12中。磁性元件2和多极磁体1具有相同的直径。
Claims (6)
1.一种角度传感器，用于检测机动车辆的马达中的旋转可动元件的角位置，所述角度传感器包括对磁场敏感的至少两个探针，每个探针能够检测由固定在可动元件上的轴向通量式多极磁体(1)在旋转时产生的磁场的变化，以便进行差分测量，
所述角度传感器的特征在于，其包括：
磁性元件(2)，所述多极磁体(1)搁置在所述磁性元件上，所述磁性元件(2)由磁性材料构成，以便集中磁体正面的磁场，并增加磁体(1)中的磁感应。
2.根据权利要求1所述的角度传感器，其特征在于，所述多极磁体(1)和所述磁性元件(2)具有柱形形状。
3.根据权利要求1或2所述的角度传感器(1)，其特征在于，所述磁性元件(2)和所述多极磁体(1)容置于在支撑件(3)中形成的腔(12)中，所述磁性元件(2)和所述多极磁体(1)借助于界定所述腔(12)的锁定边界部(9)被保持在所述腔(12)中，所述支撑件(3)用于固定在马达的可动元件上。
4.根据权利要求3所述的角度传感器，其特征在于，所述磁性元件(2)定位在所述多极磁体(1)和所述支撑件(3)之间，所述磁性元件(2)包括与所述多极磁体(1)的内轴向面(7’)接触的第一面(10)和与所述支撑件(3)的接触面(8)接触的第二面(11)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的角度传感器，其特征在于，对磁场敏感的探针是霍尔效应探针。
6.根据权利要求5所述的角度传感器，其特征在于，对磁场敏感的两个探针与所述多极磁体(1)的外轴向面(7)相面对地定位。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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