WO2012168635A1 - Cible pour capteur magnétique de position - Google Patents

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WO2012168635A1
WO2012168635A1 PCT/FR2012/051239 FR2012051239W WO2012168635A1 WO 2012168635 A1 WO2012168635 A1 WO 2012168635A1 FR 2012051239 W FR2012051239 W FR 2012051239W WO 2012168635 A1 WO2012168635 A1 WO 2012168635A1
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WO
WIPO (PCT)
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target
magnet
main magnet
sensor
magnets
Prior art date
Application number
PCT/FR2012/051239
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English (en)
Inventor
Samir Guerbaoui
Vincent Guibet
Florent Rampillon
Original Assignee
Valeo Systemes De Controle Moteur
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Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes De Controle Moteur filed Critical Valeo Systemes De Controle Moteur
Publication of WO2012168635A1 publication Critical patent/WO2012168635A1/fr

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields

Definitions

  • the present invention relates to a magnetic target for a magnetic position sensor and a system comprising such a target and such a sensor.
  • the invention relates to the field of magnetic position measurement of an object in translation and / or rotation movement, in particular using Hall effect sensors.
  • Such sensors are particularly used in the automotive field for measuring the position of mechanical parts under hood. This measurement is made by fixing a permanent magnet, which then constitutes an example of a magnetic target, to the moving body and detecting the magnetic flux variations created by the movement of this target using an effect probe. Lobby.
  • these sensors are used to detect a gear engagement position or a neutral position of a gearbox of a motor vehicle.
  • the measurable stroke by a Hall effect sensor depends on the dimensions of the magnet. It is therefore generally necessary, to increase the measuring range of a Hall effect sensor, to increase the dimensions of this magnet.
  • the present invention aims to improve the situation.
  • the invention relates, in one of its aspects, to a magnetic target capable of interacting with a position sensor, said target comprising a main magnet having a first direction of magnetization and edges situated in orthogonal planes. at said first direction.
  • the target comprises at least one secondary magnet having a second direction of magnetization, the secondary magnet or magnets being arranged relative to the main magnet to modify the induction generated by the main magnet at least at one of said edges of said main magnet.
  • the senor comprises means for measuring one or more components of the induction of the main magnet, the secondary magnet or magnets being able to increase the or at least one of the components of said induction, measured by said measuring means at the edge or edges of the main magnet in a direction of movement of the magnets relative to the measuring means, said edges being called "transverse edges”.
  • the measuring means of the sensor deliver a signal of a component of the induction according to the magnetization direction of the main magnet, said orthogonal component, the secondary magnet or magnets being able to increase said orthogonal component at least at said transverse edges.
  • the ability of the secondary magnet or magnets which is mentioned above comes for example from the orientation of the direction of magnetization of said secondary magnets with respect to the direction of magnetization of the main magnet.
  • the second direction of magnetization may be different from the first direction of magnetization. According to the present application, "direction of magnetization" must be understood in the vector sense.
  • the acute angle formed between the first direction of magnetization and the second direction of magnetization is in particular greater than 75 °. In a preferred example, this acute angle formed between the first direction of magnetization and the second direction of magnetization is equal to 90 °, which makes it possible to optimize the increase of the measuring range of the sensor interacting with the target. .
  • the secondary magnet or magnets are fixed on an edge portion of the main magnet.
  • the secondary magnet (s) may thus extend only along only part of one edge of the main magnet.
  • the senor is able to measure the position of an object in translation in a first direction and the secondary magnet is fixed on one of the edges of the main magnet, parallel to the first direction.
  • the sensor is for example positioned relative to the object and the target so as to measure the position of the object along said direction.
  • the object has for example a longitudinal axis in which it can be moved in rotation and / or in translation and the main magnet, when it is secured to the object, has edges parallel to this longitudinal axis, the magnet secondary being fixed on one of these edges. The displacement of the object in rotation and / or in translation relative to its longitudinal axis can then be measured by the sensor.
  • the target comprises two secondary magnets.
  • the secondary magnets may have magnetization directions parallel to each other.
  • the secondary magnet or magnets have a volume smaller than the volume of the main magnet.
  • the main magnet has a parallelepipedal shape defined by a first height, a first width and a first thickness and the secondary magnet or magnets have a parallelepipedal shape defined by a second height less than or equal to the first height, a second thickness less than or equal to the first thickness and a second width less than or equal to the first width.
  • the thickness of the magnets is measured parallel to the smallest side of the parallelepiped formed by the main magnet, the width is measured parallel to the largest side of the parallelepiped formed by the main magnet and the height is measured along the mid-size side.
  • the ratio between the second height and the first height may be between 0.9 and 1.1.
  • the ratio of the second thickness to the first thickness may range from 0.9 to 1.1.
  • the ratio between the second width and the first width may be between 0.3 and 0.4, being for example equal to 1/3.
  • the second width can be five times smaller than the first width.
  • the main magnet has, for example, side faces parallel to the magnetization direction of said main magnet and the secondary magnet is aligned on at least one of said faces, in particular two, in particular three.
  • the main magnet has a front face, intended to be vis-à-vis the measuring means of the sensor, and an opposite rear face, and the secondary magnet is fixed on the rear face of the magnet main. Due to this arrangement of the secondary magnet, the front space of the main magnet is not modified.
  • the senor is Hall effect.
  • the subject of the invention is also a system comprising a magnetic target as defined above and a sensor configured to interact with said target to measure the position of an object when the target is attached to the object.
  • a magnetic target as defined above and a sensor configured to interact with said target to measure the position of an object when the target is attached to the object.
  • This object in particular being fixed on this object.
  • the target can be secured in a removable manner or not to the object.
  • the sensor is for example a Hall effect sensor.
  • the invention also relates to an assembly comprising the above system and processing means, said processing means comprising calculating means exploiting a mathematical function in which said orthogonal component of induction appears at the denominator of a quotient.
  • FIG. 1 is a perspective view of the magnets of a magnetic sensor according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the application of the sensor of FIG. 1 to the measurement of the position of an object in motion
  • FIG. 3 is a graph showing the evolution of the magnetic induction generated by the magnets of the sensor during the movement of the object
  • FIG. 4 is a graph illustrating the performance of the sensor.
  • FIG. 5 shows the magnetic field lines generated by the magnets of the sensor.
  • Figure 1 shows magnets of a magnetic position target according to a preferred embodiment of the invention.
  • This target comprises a magnetic assembly 2 consisting of magnets and interacts with a sensor, for example Hall effect to measure the position of an object to which the target 2 is secured.
  • the magnetic set 2 is represented in perspective in the orthonormal space (X,
  • This magnetic assembly 2 comprises a main magnet 4 having, for example, two main faces, parallel and opposite, and one or side faces connecting said main faces. It is here parallelepipedal shape and defined by a first height hl, a first width 11 and a first thickness el.
  • the first height h1 is equal to 30 mm
  • the first width 11 is equal to 40 mm
  • the first thickness el is equal to 2 mm.
  • the main magnet 4 is a permanent magnet characterized by a magnetization direction 6 along the Z axis when the main faces of the magnet 4 are parallel to the plane (X, Y).
  • the magnetic assembly 2 also comprises two secondary magnets 8, 10 attached to the rear of the main magnet 4 at two of its edges, without protruding outwards from the main magnet 4.
  • the secondary magnets 8, 10 are preferably identical. They have a parallelepipedal shape having the same height and the same thickness as the main magnet 4, and a second width 12 equal to 8 mm, which is 5 times smaller than the first width 11 of the main magnet 4.
  • the secondary magnets 8, 10 are permanent magnets characterized in the example considered by a magnetization direction 12, 14 orthogonal to the magnetization direction Z of the main magnet 4, that is to say, here according to the Y axis.
  • the magnetization direction 12, 14 of the magnets 8 and 10 can form with the magnetization direction Z of the main magnet 4 an angle of between 75 ° and 105 ° .
  • FIG. 2 illustrates the operation of the sensor interacting with the target 2 to measure the position of an object 20 on which the target 2 is mounted, removably or not, in the case of a translation movement along the X axis of the object 20.
  • the secondary magnets 8, 10 are fixed on the edges of the main magnet 4 parallel to the axis X.
  • the edge effects of the main magnet 4, which limit the measuring range of the sensor are compensated by the edge effects of the secondary magnets 8, 10.
  • the secondary magnet or magnets 8, 10 have, for example, a main face orthogonal to the second magnetization direction 12, 14, two first parallel and opposite side faces, perpendicular to said main face orthogonal to the second magnetization direction. 12, 14, one of the first lateral faces facing one of the main faces, here the rear face, of the main magnet 4, and two other parallel and opposite lateral faces, perpendicular to said main face orthogonal to the second magnetization direction 12, 14.
  • said main face orthogonal to the second magnetization direction 12, 14 and said two other lateral faces are, respectively, in the same plane as the lateral face of the main magnet 4 parallel to the X axis on the side where said secondary magnet 8, 10 is and in the same plane as the other two lateral faces adjacent thereto.
  • said main face orthogonal to the second magnetization direction 12, 14 and said two other lateral faces of the secondary magnet or magnets 8, 10 are in the continuity of the corresponding lateral faces of the main magnet 4, in the example described.
  • the magnetic assembly 2 forming the target is positioned on the object 20, removably or not.
  • the performance of the sensor was studied during a measurement of position in translation of the object 20 for two different angles of rotation 0 ° and 45 ° of the object 20.
  • the shaded area 22 of FIG. 2 represents a calculation zone simulating the translation and rotation of the object 20.
  • the graph of FIG. 3 represents the evolution of the components Bx, By, Bz of the magnetic induction vector as a function of the TX translation of the object 20 with a target 2 comprising the magnets 4, 8, 10 (line curves continuous 30, 32, 34, 36, 38) and for a target 2 comprising only the main magnet 4 (dashed lines 40, 42, 44, 46, 48).
  • the curves 30, 40 and 32, 42 represent the component Bx for a rotation angle of 0 ° and 45 ° of the object 20, respectively.
  • the curves 34, 44 represent the By component.
  • the curves 36, 46 and 38, 48 represent the Bz component for a rotation angle of 0 ° and 45 ° of the object 20, respectively.
  • the component Bx behaves like a sine function as a function of the translation of the object 20 whereas the component Bz behaves as a cosine function as a function of the translation of the object 20 .
  • the graph of FIG. 4 represents the evolution of this arctangent as a function of the translation TX of the object 20 for a target 2 comprising the magnets 4, 8, 10 (curves in solid lines 50, 52) and for a target 2 comprising only the main magnet 4 (dashed lines 60, 62).
  • the curves 50, 60 and 52, 62 represent this arctangent for an angle of rotation of 0 ° and 45 ° of the object 20, respectively.
  • the measurement range of the sensor is limited by the cancellations of the component Bz, which thus correspond to the ends of the sensor stroke.
  • the sensor travel increases by [-20 mm, +20 mm] when it is associated with a target comprising the main magnet 4 only at [-22 mm, + 22 mm] when associated with a target according to the invention. This represents an increase in the measuring range of the sensor by 10%.
  • FIG. 5 represents the magnetic field lines in a section plane perpendicular to the displacement of the object 20, that is to say a section plane (Y, Z). , for an extreme value of the sensor travel, that is 22 mm here.
  • the field lines 70 are those of the target 2 including magnets 4, 8, 10 while the field lines 72 are those of the target 2 comprising the main magnet 4 only.
  • the comparison of the field lines 70 and 72 shows that the magnetic induction vector s, illustrated at different points by an arrow of given amplitude and orientation, the component Bz disappeared for certain points with the field lines 72 then that it is always present with the field lines 70.
  • the target according to the examples described above makes it possible to increase the measurement range while maintaining the same performances of linearity and accuracy. It is thus possible, thanks to the invention, to use magnetic position sensors initially designed for a given application in other applications and / or to follow the evolution of the needs of the same application.

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Abstract

Capteur magnétique de position Cible magnétique de position comprenant un aimant principal (4) ayant une première direction d'aimantation (6) et des bords situés dans des plans orthogonaux à ladite première direction, comprenant au moins un aimant secondaire (8,10) ayant une deuxième direction d'aimantation (12,14), le ou lesdits aimants secondaires (8,10) étant disposés par rapport à l'aimant principal (4) tel que la deuxième di¬ rection d'aimantation (12, 14) soit différente de la première direction d'aimantation (6) pour ainsi modifier l'induction générée par l'aimant principal (4) au moins au niveau de l'un des bords dudit aimant prin¬ cipal (4) de façon à augmenter l'étendue de mesure du capteur inter¬ agissant avec la sonde.

Description

Cible pour capteur magnétique de position
La présente invention concerne une cible magnétique pour capteur magnétique de position ainsi qu'un système comprenant une telle cible et un tel capteur.
Plus particulièrement, l'invention concerne le domaine de la mesure magnétique de position d'un objet en mouvement de translation et/ou de rotation, notamment à l'aide des capteurs à effet Hall.
De tels capteurs sont notamment utilisés dans le domaine automobile pour la mesure de la position d'organes mécaniques sous capot. Cette mesure est réalisée en fixant un aimant permanent, qui constitue alors un exemple de cible magnétique, à l'organe en mouvement et en détectant les variations de flux magnétique créées par le mouvement de cette cible à l'aide d'une sonde à effet Hall.
A titre d'exemple, ces capteurs sont utilisés pour détecter une position d'enclenchement des rapports ou une position neutre d'une boîte de vitesses d'un véhicule automobile.
Actuellement, la course mesurable par un capteur à effet Hall dépend des dimensions de l'aimant. Il convient donc généralement, pour accroître l'étendue de mesure d'un capteur à effet Hall, d'augmenter les dimensions de cet aimant.
Cependant, cette solution engendre un encombrement préjudiciable à l'intégration du capteur.
La présente invention vise à améliorer la situation.
A cet effet, l'invention concerne, selon l'un de ses aspects, une cible magnétique apte à interagir avec un capteur de position, ladite cible comprenant un aimant principal ayant une première direction d'aimantation et des bords situés dans des plans orthogonaux à ladite première direction. La cible comprend au moins un aimant secondaire ayant une deuxième direction d'aimantation, le ou lesdits aimants secondaires étant disposés par rapport à l'aimant principal pour modifier l'induction générée par l'aimant principal au moins au niveau de l'un desdits bords dudit aimant principal. En modifiant de la sorte le champ magnétique créé par l'aimant principal, on augmente l'étendue de mesure du capteur interagissant avec la cible, c'est-à-dire la course mesurable par le capteur magnétique, sans augmenter les dimensions de l'aimant principal.
Avantageusement, le capteur comprend des moyens de mesure d'une ou plusieurs composantes de l'induction de l'aimant principal, le ou lesdits aimants secondaires étant aptes à augmenter la ou au moins l'une des composantes de ladite induction, mesurées par lesdits moyens de mesure, au niveau du ou des bords de l'aimant principal selon une direction de déplacement des aimants par rapport aux moyens de mesure, lesdits bords étant appelés « bords transversaux ».
Avantageusement encore, les moyens de mesure du capteur délivrent un signal d'une composante de l'induction selon la direction d'aimantation de l'aimant principal, dite composante orthogonale, le ou lesdits aimants secondaires étant aptes à augmenter ladite composante orthogonale au moins au niveau desdits bords transversaux.
L'aptitude du ou des aimants secondaires qui est mentionnée ci-dessus provient par exemple de l'orientation de la direction d'aimantation desdits aimants secondaires par rapport à la direction d'aimantation de l'aimant principal.
La deuxième direction d'aimantation peut être différente de la première direction d'aimantation. Selon la présente demande, « direction d'aimantation » doit être compris au sens vectoriel. L'angle aigu formé entre la première direction d'aimantation et la deuxième direction d'aimantation est notamment supérieur à 75°. Dans un exemple préféré, cet angle aigu formé entre la première direction d'aimantation et la deuxième direction d'aimantation est égal à 90°, ce qui permet d'optimiser l'augmentation de l'étendue de mesure du capteur interagissant avec la cible.
Avantageusement, le ou les aimants secondaires sont fixés sur une partie de bord de l'aimant principal. Le ou les aimants secondaires peuvent ainsi ne s'étendre que le long d'une partie seulement d'un bord de l'aimant principal.
Avantageusement, le capteur est apte à mesurer la position d'un objet en translation selon une première direction et l'aimant secondaire est fixé sur l'un des bords de l'aimant principal, parallèle à la première direction. Le capteur est par exemple positionné par rapport à l'objet et à la cible de manière à mesurer la position de l'objet le long de ladite direction. L'objet présente par exemple un axe longitudinal selon lequel il peut être déplacé en rotation et/ou en translation et l'aimant principal, lorsqu'il est solidarisé sur l'objet, présente des bords parallèles à cet axe longitudinal, l'aimant secondaire étant fixé sur l'un de ces bords. Le déplacement de l'objet en rotation et/ou en translation par rapport à son axe longitudinal peut ensuite être mesuré par le capteur.
Avantageusement, la cible comprend deux aimants secondaires. Les aimants secondaires peuvent avoir des directions d'aimantation parallèles entre elles.
Avantageusement encore, le ou lesdits aimants secondaires ont un volume inférieur au volume de l'aimant principal.
Selon une réalisation préférée, l'aimant principal a une forme parallélépipédique définie par une première hauteur, une première largeur et une première épaisseur et le ou les aimants secondaires ont une forme parallélépipédique définie par une deuxième hauteur inférieure ou égale à la première hauteur, une deuxième épaisseur inférieure ou égale à la première épaisseur et une deuxième largeur inférieure ou égale à la première largeur.
Au sens de l'invention, l'épaisseur des aimants est mesurée parallèlement au plus petit côté du parallélépipède formé par l'aimant principal, la largeur est mesurée parallèlement au plus grand côté du parallélépipède formé par l'aimant principal et la hauteur est mesuré le long du côté de taille intermédiaire.
Le rapport entre la deuxième hauteur et la première hauteur peut être compris entre 0,9 et 1,1.
Le rapport entre la deuxième épaisseur et la première épaisseur peut être compris entre 0,9 et 1,1.
Le rapport entre la deuxième largeur et la première largeur peut être compris entre 0,3 et 0,4, étant par exemple égal à 1/3.
La deuxième largeur peut être cinq fois inférieure à la première largeur.
L'aimant principal présente, par exemple, des faces latérales parallèles à la direction d'aimantation dudit aimant principal et l'aimant secondaire est aligné sur au moins une desdites faces, notamment deux, notamment trois.
Ces caractéristiques permettent de limiter l'encombrement du capteur. De préférence, l'aimant principal présente une face avant, destinée à se trouver en vis- à-vis de moyens de mesure du capteur, et une face arrière opposée, et l'aimant secondaire est fixé sur la face arrière de l'aimant principal. Grâce à cette disposition de l'aimant secondaire, l'encombrement avant de l'aimant principal n'est pas modifié.
Avantageusement, le capteur est à effet Hall.
L'invention a encore pour objet, selon un autre de ses aspects, un système comprenant une cible magnétique telle que définie ci-dessus et un capteur configuré pour interagir avec ladite cible pour mesurer la position d'un objet lorsque la cible est solidaire de cet objet, étant notamment fixée sur cet objet. La cible peut être solidarisée de façon amovible ou non à l'objet.
Le capteur est par exemple un capteur à effet Hall.
L'invention concerne également un ensemble comprenant le système ci-dessus et des moyens de traitement, lesdits moyens de traitement comprenant des moyens de calcul exploitant une fonction mathématique dans laquelle ladite composante orthogonale de l'induction apparaît au dénominateur d'un quotient.
Des modes de réalisation de l'invention vont maintenant être décrits de façon plus précise, mais non limitative, en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue en perspective des aimants d'un capteur magnétique selon un mode de réalisation de l'invention ;
- la figure 2 est un schéma illustrant l'application du capteur de la figure 1 à la mesure de la position d'un objet en mouvement ;
- la figure 3 est un graphique représentant l'évolution de l'induction magnétique engendrée par les aimants du capteur lors du mouvement de l'objet ;
- la figure 4 est un graphique illustrant les performances du capteur ; et
- la figure 5 représente les lignes de champ magnétique engendrées par les aimants du capteur.
La figure 1 représente des aimants d'une cible magnétique de position selon un mode de réalisation préféré de l'invention. Cette cible comprend un ensemble magnétique 2 constitué d'aimants et interagit avec un capteur par exemple à effet Hall pour mesurer la position d'un objet auquel la cible 2 est solidarisée. L'ensemble magnétique 2 est représenté en perspective dans l'espace orthonormé (X,
Y, Z).
Cet ensemble magnétique 2 comprend un aimant principal 4 présentant, par exemple, deux faces principales, parallèles et opposées, et une ou des faces latérales reliant lesdites faces principales. Il est ici de forme parallélépipédique et défini par une première hauteur hl , une première largeur 11 et une première épaisseur el . A titre d'exemple non restrictif, la première hauteur hl est égale à 30 mm, la première largeur 11 est égale à 40 mm et la première épaisseur el est égale à 2 mm.
L'aimant principal 4 est un aimant permanent caractérisé par une direction d'aimantation 6 selon l'axe Z lorsque les faces principales de l'aimant 4 sont parallèles au plan (X, Y).
Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, l'ensemble magnétique 2 comprend également deux aimants secondaires 8, 10 fixés à l'arrière de l'aimant principal 4 au niveau de deux de ses bords, sans dépasser vers l'extérieur de l'aimant principal 4.
Les aimants secondaires 8, 10 sont, de préférence, identiques. Ils ont une forme parallélépipédique ayant la même hauteur et la même épaisseur que l'aimant principal 4, et une deuxième largeur 12 égale à 8 mm, soit 5 fois plus faible que la première largeur 11 de l'aimant principal 4.
Les aimants secondaires 8, 10 sont des aimants permanents caractérisés dans l'exemple considéré par une direction d'aimantation 12, 14 orthogonale à la direction d'aimantation Z de l'aimant principal 4, c'est-à-dire, ici selon l'axe Y. Dans d'autres exemples non représentés, la direction d'aimantation 12, 14 des aimants 8 et 10 peut former avec la direction d'aimantation Z de l'aimant principal 4 un angle compris entre 75° et 105°.
La figure 2 illustre le fonctionnement du capteur interagissant avec la cible 2 pour mesurer la position d'un objet 20 sur lequel la cible 2 est montée, de façon amovible ou non, dans le cas d'un mouvement de translation selon l'axe X de l'objet 20.
Toujours dans l'exemple considéré, afin d'optimiser l'étendue de mesure du capteur, les aimants secondaires 8, 10 sont fixés sur les bords de l'aimant principal 4 parallèles à l'axe X. Dans cet exemple, grâce à cette disposition et à l'orthogonalité des directions d'aimantation de l'aimant principal 4 et des aimants secondaires 8, 10, les effets de bord de l'aimant principal 4, qui limitent l'étendue de mesure du capteur, sont compensés par les effets de bord des aimants secondaires 8, 10.
Le ou les aimants secondaires 8, 10 présentent, par exemple, une face principale orthogonale à la deuxième direction d'aimantation 12, 14, deux premières faces latérales, parallèles et opposées, perpendiculaires à ladite face principale orthogonale à la deuxième direction d'aimantation 12, 14, l'une des premières faces latérales étant en vis-à-vis de l'une des faces principale, ici la face arrière, de l'aimant principal 4, et deux autres faces latérales, parallèles et opposées, perpendiculaires à ladite face principale orthogonale à la deuxième direction d'aimantation 12, 14.
Dans l'exemple considéré, ladite face principale orthogonale à la deuxième direction d'aimantation 12, 14 et lesdites deux autres faces latérales sont, respectivement, dans le même plan que la face latérale de l'aimant principal 4 parallèle à l'axe X, du côté où se trouve ledit aimant secondaire 8, 10, et dans le même plan que les deux autres faces latérales adjacentes à cette dernière. Autrement dit, ladite face principale orthogonale à la deuxième direction d'aimantation 12, 14 et lesdites deux autres faces latérales du ou des aimants secondaires 8, 10 sont dans la continuité des faces latérales correspondantes de l'aimant principal 4, dans l'exemple décrit.
Pour réaliser la mesure par le capteur, l'ensemble magnétique 2 formant la cible est positionné sur l'objet 20, de façon amovible ou non.
Lorsque la cible magnétique 2 se déplace en translation, l'aimantation des aimants 4,
8, 10 engendre une induction magnétique B de composantes Bx, By, Bz dans l'espace défini par les axes (X, Y, Z).
Les performances du capteur ont été étudiées lors d'une mesure de position en translation de l'objet 20 pour deux angles de rotation différents 0° et 45° de l'objet 20.
La zone hachurée 22 de la figure 2 représente une zone de calcul simulant les translation et rotation de l'objet 20.
Le graphique de la figure 3 représente l'évolution des composantes Bx, By, Bz du vecteur d'induction magnétique en fonction de la translation TX de l'objet 20 avec une cible 2 comprenant les aimants 4, 8, 10 (courbes en trait continu 30, 32, 34, 36, 38) et pour une cible 2 comprenant uniquement l'aimant principal 4 (courbes en trait pointillé 40, 42, 44, 46, 48).
Les courbes 30, 40 et 32, 42 représentent la composante Bx pour un angle de rotation de 0° et de 45° de l'objet 20, respectivement.
Les courbes 34, 44 représentent la composante By.
Les courbes 36, 46 et 38, 48 représentent la composante Bz pour un angle de rotation de 0° et de 45° de l'objet 20, respectivement.
Il apparaît, à partir de ces courbes, que la composante Bx se comporte comme une fonction sinus en fonction de la translation de l'objet 20 alors que la composante Bz se comporte comme une fonction cosinus en fonction de la translation de l'objet 20.
Ainsi, l'image du rapp ort entre B x et B z , exprimé s e l on l a re l ati on
f B Λ
mathématique A rc tan K.—*- , K étant un coefficient, est une fonction monotone, notamment linéaire de la translation de l'objet 20.
Le graphique de la figure 4 représente l'évolution de cette arctangente en fonction de la translation TX de l'objet 20 pour une cible 2 comprenant les aimants 4, 8, 10 (courbes en trait continu 50, 52) et pour une cible 2 comprenant uniquement l'aimant principal 4 (courbes en trait pointillé 60,62).
Les courbes 50, 60 et 52, 62 représentent cette arctangente pour un angle de rotation de 0° et de 45° de l'objet 20, respectivement.
Etant donné que la fonction arctangente est périodique et présente des discontinuités lors des changements de période (en raison de l'annulation de la fonction cosinus en π/2 et - π/2), l'étendue de mesure du capteur est limitée par les annulations de la composante Bz, qui correspondent ainsi aux extrémités de la course du capteur.
Il est remarquable, en comparant les courbes 36 et 46 ainsi que 38 et 48 de la figure 3, que la composante Bz est plus élevée avec la cible selon l'invention comprenant les aimants secondaires 8 et 10 qu'avec la cible comprenant uniquement l'aimant principal 4.
Ainsi que cela apparaît sur les courbes 52, 62 de la figure 4, grâce à ce renforcement de la composante Bz, la course du capteur passe de [-20 mm, +20 mm] lorsqu'il est associé à une cible comprenant l'aimant principal 4 uniquement à [-22 mm,+22 mm] lorsqu'il est associé à une cible selon l'invention. Cela représente une augmentation de l'étendue de mesure du capteur de 10%.
Cette amélioration est due au renforcement de la composante Bz par l'ajout des aimants secondaires 8, 10.
Ce renforcement de la composante Bz est bien illustré sur la figure 5 qui représente les lignes de champ magnétique dans un plan de coupe perpendiculaire au déplacement de l'objet 20, c'est-à-dire un plan de coupe (Y, Z), pour une valeur extrême de la course du capteur, soit 22 mm ici.
Les lignes de champ 70 sont celles de la cible 2 comprenantes aimants 4, 8, 10 alors que les lignes de champ 72 sont celles de la cible 2 comprenant l'aimant principal 4 uniquement.
La comparaison des lignes de champ 70 et 72 montre que le vecteur d'induction magnétique s , illustré en différents points par une flèche d'amplitude et d'orientation données, la composante Bz a disparu pour certains points avec les lignes de champ 72 alors qu'elle est toujours présente avec les lignes de champ 70.
Ainsi, la cible selon les exemples décrits ci-dessus permet d'augmenter l'étendue de mesure en conservant les mêmes performances de linéarité et de précision. Il est ainsi possible, grâce à l'invention, d'utiliser des capteurs de position magnétiques initialement conçus pour une application donnée dans d'autres applications et/ou de suivre l'évolution des besoins d'une même application.
Il est également possible, grâce à l'invention, de réduire l'encombrement d'une cible pour capteur magnétique tout en garantissant une étendue de mesure identique.

Claims

Revendications
1. Cible (2) apte à interagir avec un capteur magnétique de position, la cible (2) comprenant un aimant principal (4) ayant une première direction d'aimantation (6) et des bords situés dans des plans orthogonaux à ladite première direction, la cible (2) comprenant au moins un aimant secondaire (8,10) ayant une deuxième direction d'aimantation (12,14), le ou lesdits aimants secondaires (8,10) étant disposés par rapport à l'aimant principal (4) pour modifier l'induction (B ) générée par l'aimant principal (4) au moins au niveau de l'un des bords dudit aimant principal (4), la deuxième direction d'aimantation (12, 14) étant différente de la première direction d'aimantation (6).
2. Cible (2) selon la revendication 1, la deuxième direction d'aimantation (12,14) étant orthogonale à la première direction d'aimantation (6).
3. Cible (2) selon la revendication 1 ou 2, comprenant deux aimants secondaires (8,10).
4. Cible selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, l'aimant secondaire (8,10) ayant un volume inférieur au volume de l'aimant principal (4).
5. Cible (2) selon la revendication 4, l'aimant principal (4) ayant une forme parallélépipédique définie par une première hauteur (hl), une première largeur (11) et une première épaisseur (el), et l'aimant secondaire (8,10) ayant une forme parallélépipédique définie par une deuxième hauteur égale à la première hauteur (hl), une deuxième épaisseur égale à la première épaisseur (el) et une deuxième largeur (12) inférieure à la première largeur (11).
6. Cible (2) selon la revendication 5, la deuxième largeur (12) étant cinq fois inférieure à la première largeur (11).
7. Cible (2) selon la revendication 5 ou 6, l'aimant principal présentant des faces latérales parallèles à la direction d'aimantation (6) dudit aimant principal (4) et l'aimant secondaire (8,10) étant aligné sur trois desdites faces.
8. Cible (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 7,
l'aimant secondaire (8, 10) étant fixé sur une partie de bord de l'aimant principal (4).
9. Système, comprenant :
une cible (2) selon l'une quelconque des revendications précédentes, et
un capteur configuré pour interagir avec la cible (2) pour mesurer la position d'un objet (20) lorsque la cible (2) est solidaire de cet objet (20).
10. Système selon la revendication 9, le capteur étant apte à mesurer la position d'un objet (20) en translation selon une première direction (X), la cible (2) étant solidaire de l'objet et l'aimant secondaire (8,10) étant fixé sur l'un des bords de l'aimant principal (4), parallèle à la première direction (X).
11. Système selon la revendication 9 ou 10, l'aimant principal (4) présentant une face avant, destinée à se trouver en vis-à-vis de moyens de mesure du capteur, et une face arrière opposée, l'aimant secondaire (8,10) étant fixé sur la face arrière de l'aimant principal (4).
12. Système selon l'une quelconque des revendications 9 à 1 1 , le capteur comprenant des moyens de mesure d'une ou plusieurs composantes (Bx, By, Bz) de l'induction ( B ) de l'aimant principal (4), le ou lesdits aimants secondaires (8,10) étant aptes à augmenter la ou au moins l'une des composantes de ladite induction, mesurées par lesdits moyens de mesure, au niveau du ou des bords de l'aimant principal (4) selon une direction de déplacement des aimants (4,8, 10) par rapport aux moyens de mesure, lesdits bords étant appelés bords transversaux.
13. Système selon revendication 12, les moyens de mesure délivrant un signal d'une composante (Bz) de l' induction ( B ) selon la direction d' aimantation (6) de l'aimant principal (4), dite composante orthogonale, le ou lesdits aimants secondaires (8,10) étant aptes à augmenter ladite composante orthogonale (Bz) au moins au niveau desdits bords transversaux.
14. Système selon l'une quelconque des revendications 9 à 13 , ledit capteur étant à effet Hall.
15. Ensemble comprenant :
- un système selon l'une quelconque des revendications 9 à 14 et,
- des moyens de traitement, lesdits moyens de traitement comprenant des moyens de calcul exploitant une fonction mathématique dans laquelle ladite composante orthogonale (Bz) de l'induction ( B ) apparaît au dénominateur d'un quotient.
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