FR2835054A1 - Capteur d'angle comprenant un element de transducteur magneto-electrique - Google Patents
Capteur d'angle comprenant un element de transducteur magneto-electrique Download PDFInfo
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Abstract
Dans un capteur d'angle comprenant au moins un élément de transducteur magnéto-électrique 6, 7 et un circuit magnétique constitué d'au moins une pièce de transmission et de guidage du flux 2, 3, 4, 8 et d'au moins un aimant 5, le mouvement de déplacement d'un élément produit une influence sur le flux magnétique, qui peut être mesurée par l'élément de transducteur. Une première pièce de transmission et de guidage du flux 2, 3, 4, l'aimant et l'élément de transducteur se trouvent durant la mesure d'angle, dans une position invariable les uns par rapport aux autres, une seconde pièce de transmission et de guidage du flux 8 étant rotative par rapport â ces pièces 3, 4, 5, 6, 7. Une variation du champ magnétique pouvant être exploitée par l'élément de transducteur peut être produite par une variation de l'entrefer dans le circuit magnétique durant la rotation de la seconde pièce de transmission et de guidage du flux.
Description
l'élément convertisseur est un élément Hall (5; 15).
L'invention concerne un capteur dangle qui comprend au moins un lAment de tranGducLeur magnAto-6lectrique et un cicuit magnAtique conGLito d'au moins une pice de tranGmiGGion et de guidage du flux et d' au moins un aimant, et dans lequel le mouvement de dplacement d'un Alment produit une influence sur le flux magntique, pouvant Atre mesurde par l'6lAment de tranGducteur, le capteur d'angle Atant deGtind relever le mouvement de
rotation d'un AlAment de construction.
On connait djA, d'aprAs le doeument DE 43 17 2S9 AI, un agencement de capteur pour un angle de rotation, dans lequel un gnArateur de flux magntique destind engendrer un flux magnAtigue mesurable, eGt dispos dans un diGpoGitif Alectrique de commande. Dans ce caG, sont prAvus des {lmentG de transducteur magnto-lectrique l'aide desquels il est possible de relever une variation du flux magnAtique produite par le mouvement de rotation
d'un corps conducteur sur le plan magnAtique.
ans les AlAments de transducteur magnto-Alectrique connus, on exploite un effet de mesure qui apparait lorsqe l'on fait varier en fonction de l' angle, la densitd de flux magnAtique dans l'AlAment de tranGducteur. Cela est obtenu en rAgle gndrale par le fait que danG le circuit magnAtique constitu de piced de transmiGGion et de guidage du flux et d'un aimant permanent, des pices de transmiGGion et de guidage du flux et l'aimant permanent GubiGGent une rotation relative les uns par rapport aux autres en produisant ainsi une variation de la denGit du flux au niveau de
l'@lment de tranGducteur.
D'apr@s le document DE 197 53 77S A1, on sait par ailleurs, que dans le cas d'un tel dispositif de meGure avec un Alment de Hall en Lant que capteur de dplacemen<, on utilise des pices de transmission et de guidage du flux en un mat6riau conducteur sur le plan
magnAtigue pour diriger les lignes de flux magnAtigue.
Par ailleurs, le document EP 0 670 471 A1 dAcrit un agencement dans loguel les pices, gui constituent le cicuit magntigue, pour aucune d'entre-elles ne se
dAplacent relativement leG uneG par rapport aux autres.
DanG ce cas, l' ensemble du cicuit magntique est tournd par-dessuG le tranducteur magnAto-@lectrigue. L'effet de mesure est obtenu par la forme donne aux aimants gui pr6sentent une variation dfinie d'entrefer le long de
l' angle de rotation.
Le but de l' invention consiste amAliorer un capteur
d'angle du type de celui mentionnA en introduction.
Ce but est atteint pour un dAveloppement d'un capteur d' angle du type de celui indigud en introduction, gui comprend au moinG un Alment de transducteur magnAto {lectrigue et un circuit magntigue constiLud d'au moins une pice de transmission et de guidage du flux et d'au moins un aimant, et dans laguel le mouvement de dplacement d'un Alment produit une influence sur le flux magnAtigue, pouvant Atre meGre ar l'AlAment de tranducteur, grAce au fait qu'une premi@re pice de transmission et de guidage du flux, ladit au moins un aimant et ladit au moins un AlAment de tranGducteur Ge trouvent durant la mesure d' angle, dans une poGition invariable leG unG par rapport aux autres. En outre, conformment l' invention, une seconde pice de transmission et de guidage du flux est mobile en rotation par rapport ceG pices, et une variation du champ magntigue pouvant Atre exploite par 1'6lment de transducteur peut avantageuGement Atre produite par une variation de l'entrefer dans le cicuit magntigue durant le mouvement relatif, à savoir la rotation de la
seconde pièce de transmission et de guidage du flux.
Selon un mode de réalisation avantageux de l' invention, s la première pièce de transmission et de guidage du flux stationnaire avec ledit au moins un aimant et l'élément de transducteur se trouvent radialement à l'extérieur sur la trajectoire de mouvement du capteur d' angle. La seconde pièce de transmission et de guidage du flux, ici déplacée en rotation, se situe radialement à l'intérieur, au centre du capteur d'angle, et présente quant au tracé de sa périphérie radiale, un contour tel qu'il en résulte, dans le cas d'un mouvement de rotation, en raison de la variation de la largeur de l'entrefer par rapport à l'aimant et/ou par rapport au dit au moins un élément de transducteur, une loi de variation du signal dans l'élément de transducteur,
pouvant être prescrite.
De manière plus détaillée, la première pièce de transmission et de guidage du flux peut être constituée de deux pièces individuelles de transmission et de guidage du flux en forme de demi-cercle, qui enserrent à chacune de leur zone de liaison, un élément de 2s transducteur, de préférence des éléments de Hall ou des circuits intégrés de Hall. Dans ce cas, l'aimant peut simplement être supporté sur l'une des pièces individuelles de transmission et de guidage du flux, en regard du contour de la seconde pièce de transmission et de guidage du flux rotative. A l'opposé de l'aimant peut également exister, respectivement dans l'autre pièce individuelle de transmission et de guidage du flux, une
protubérance de forme correspondante.
3s D'autre part, la première pièce de transmission et de guidage du flux peut également être formée par un élément circulaire complet, à l'intérieur duquel sont supportés respectivement les éléments de transducteur et, diamétralement à l'opposé, l' aimant. L' avantage de ceci réside dans le fait que ce mode de réalisation ne nocessite que deux pièces de transmission et de guidage du flux, à savoir une pièce fixe (stator) et une pièce mobile en rotation (rotor), et par le fait que la somme d'entrefer au niveau de l'élément de Hall et de l'aimant, est identique en première approximation, même dans le cas d'un jeu radial de palier, de sorte que cela n'entraîne pas de répercussions négatives sur le
résultat de mesure.
Le contour de la seconde pièce de transmission et de guidage du flux peut de manière particulièrement avantageuse être d'une forme telle, qu'il en résulte deux cames radialement opposées (came double) avec un flanc de montée prescrit, en vue de produire une loi de variation du signal pratiquement linéaire dans l'élément de transducteur jusqu'à un angle d'environ 140 . Grâce aux deux cames sur le rotor, qui font saillie de part et d'autre vers le stator, ce circuit magnétique est insensible notamment dans la direction axiale. Il est toutefois également possible d'utiliser avantageusement
un mode de réalisation avec une came simple.
Dans la suite, des exemples de réalisation de l' invention vont être explicités plus en détail au regard des dessins annexés qui montrent: Fig. 1 un capteur d'angle avec une première pièce de transmission et de guidage du flux stationnaire et en deux parties, et avec une seconde pièce de transmission et de guidage du flux, rotative, ainsi qu'avec un premier agencement d'éléments de Hall et d'un s aimant, et Fig. 2 un capteur d'angle avec une première pièce de transmission et de guidage du flux en position fixe et d'un seul tenant, et avec s une seconde pièce de transmission et de guidage du flux, rotative, ainsi qu'avec un second agencement d'éléments de Hall et d'un aimant. Sur la figure 1 est représenté un capteur d'angle la qui présente un circuit magnétique formé d'une première pièce de transmission et de guidage du flux 2 (stator) située radialement à l'extérieur et constituée de deux pièces individuelles de transmission et de guidage du flux 3 et 4, d'un aimant permanent 5, de deux éléments de Hall 6 et 7 en tant que transducteur électromagnétique et d'une pièce de transmission et de
guidage du flux intérieure 8, rotative (rotor).
Les éléments de Hall 6 et 7 sont disposés en opposition entre les deux pièces individuelles de transmission et de guidage du flux 3 et 4, et l'aiment 5 est placé dans une position à angle droit par rapport aux dites pièces, à l'intérieur sur la pièce individuelle de transmission 2s et de guidage du flux 4, tandis que sur la pièce individuelle de transmission et de guidage du flux 2 opposée est formée une protubérance 9 correspondante,
qui présente le même contour que l'aimant 5.
La pièce de transmission et de guidage de flux intérieure 8 est rotative, une configuration appropriée de son contour extérieur, ici avec une came double 10 et 11 se développant sur l'angle de rotation en direction de l'aimant 5 et de la protubérance 9, étant en mesure 3s d'engendrer un entrefer d'une largeur d'entrefer variable, en permettant ainsi de faire varier le flux magnétique dans l' ensemble du circuit magnétique. En raison d'une configuration appropriée du contour de la pièce de transmission et de guidage du flux 8, il est ainsi possible de détecter, durant le mouvement de s rotation, une loi de variation de signal prescrite, dans
les éléments de Hall 6 et 7.
La figure 2 montre un second exemple de réalisation d'un capteur d'angle lb dans lequel existe une première pièce de transmission et de guidage du flux 12 d'un seul tenant, à l'intérieur de laquelle sont disposés, en opposition, les éléments de Hall 6, 7 et l'aimant 5. La pièce de transmission et de guidage du flux intérieure 8, rotative, est ici également adaptée, grâce à une configuration appropriée de son contour extérieur à came double 10 et 11 se développant sur l' angle de rotation, à engendrer un entrefer d'une largeur d'entrefer variable, tel que cela a été explicité au regard de la
figure 1.
REVEDICATIONS.
1. Capteur d'angle gui comprend au mOins un {lAment de tranGducteur magnAto-6lectrique (6, 7) et un cicuit magnAtique constitud d'au moins une pice de i transmission et de guidage du flux (2, 3, 4, 8; 12) et d'au moins un aimant (5), et dans lequel le mouvement de dAplacement d'un lAment produit une influence sur le flux magntigue, pouvant Atre mesure par l'lAment de tranGducteur (6, 7), caract6ris - en ce gu'une premiAre pice de tranGmiGGion et de guidage du flux (2, 3, 4), ledit au moinG un aimant (5) et ladit au moins un AlAment de tranGducteur (6, 7) se trouvent, durant la mesure d'angle, dans une position invariable les unG par rapport aux autres, une Geconde pice de transmiGGion et de guidage du flux (8) Atant rotative par rapport ces pices (3, 4, 5, 6, 7), et - en ce gu'une variation du champ magnALigue pouvant Atre expIoite par l'AlAment de transducteur (6, 7) peut Atre produite par une variation de l'entrefer dans le circuit magntigue durant la rotation de la seconde pice de tranGmission et de guidage du flux (8). 2. Capteur d' angle selon la revendication 1, caract4=is - en ce gue la premiAre pice de transmiGGion et de guidage du flux (2, 3, 4) stationnaire avec ledit au moins un aimant (s) et l'@lAment de tranGducteur (6, 7) se trouvent radialement l'extArieur Gur la trajectoire de mouvement du capteur d'angle (la, lb), et - en ce gue la seconde pice de tranGmiGGion et de guidage du flux (8) dplace en rotation, Ge Gitue radialement à l'intérieur, au centre du capteur d'angle (la, lb), et présente quant au tracé de sa périphérie radiale, un contour tel qu'il en résulte, en raison de la variation de la largeur de l'entrefer par rapport à l'aimant (5) et/ou par rapport au dit au moins un élément de transducteur (6, 7), une loi de variation du signal dans l'élément de transducteur
(6, 7), pouvant être prescrite.
0 3. Capteur d'angle selon la revendication 2, caractérisé - en ce que la première pièce de transmission et de guidage du flux (2) est constituée de deux pièces individuelles de transmission et de guidage du flux (3, 4) en forme de demi-cercle, qui enserrent à chacune de leur zone de liaison, un élément de transducteur (6, 7), et - en ce que l'aimant (5) est supporté sur l'une des pièces individuelles de transmission et de guidage du flux (4), en regard du contour de la seconde pièce de
transmission et de guidage du flux (8) rotative.
4. Capteur d'angle selon la revendication 3, caractérisé - en ce qu'à l'opposé de l'aimant (5) il existe, respectivement dans l'autre pièce individuelle de 2s transmission et de guidage du flux (3), une
protubérance (9) de forme correspondante.
5. Capteur d'angle selon la revendication 2, caractérisé - en ce que la première pièce de transmission et de guidage du flux (12) est formée par un élément circulaire complet, à l'intérieur duquel sont supportés respectivement les éléments de transducteur
(6, 7) et, diamétralement à l'opposé, l'aimant (5).
6. Capteur d'angle selon l'une des revendications
pr cdenÉeG' caract6=is' - en ce gue le contour de la seconde piece de Lransmission eL de guidoge du flux (8) eel d'une forme belle, qu'il en rdsulLe deux cames (10, 11) radialemenL opposites aver an flanc de monL6e prescriL. 7. CapLeur d' angle salon l'une des revendicaLions prAcdenLes, Caract6riG' - en ce gue ladiL au mains an AlAmenL de LransducLeur
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