專(zhuān)利名稱(chēng)：磁性角度－位置傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁性角度-位置傳感器，特別是涉及用于調(diào)節(jié)廢氣循環(huán)系統(tǒng)的閥的磁性角度-位置傳感器。
發(fā)明的背景這樣的閥包括兩個(gè)安裝成彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的承載元件，例如閥體和流量調(diào)節(jié)蝶形閥的軸(或閥控制軸)，加上安裝于承載元件之間的磁性角度-位置傳感器。該傳感器首先包括確定工作區(qū)域界限的磁性部件，在工作區(qū)域中分布著具有垂直于旋轉(zhuǎn)軸的磁力線(xiàn)的磁場(chǎng)，其次還包括至少具有一個(gè)在垂直于磁力線(xiàn)平面的平面內(nèi)在工作區(qū)域中延伸的磁敏探頭的檢測(cè)器部件，以便提供作為探頭相對(duì)于它相交的磁力線(xiàn)的角度方向的函數(shù)的電信號(hào)。
通常，期望獲得傳遞線(xiàn)性信號(hào)的傳感器。然而這個(gè)對(duì)于線(xiàn)性要求意味著必須對(duì)磁性部件給出復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，使得形成的信號(hào)對(duì)在工作區(qū)域中相對(duì)于其標(biāo)稱(chēng)位置偏離的探頭非常敏感。
發(fā)明目的發(fā)明的目的是提供一種對(duì)相對(duì)于磁性部件的探頭定位較不敏感的磁性角度-位置傳感器。
發(fā)明簡(jiǎn)要根據(jù)本發(fā)明，磁性部件包括兩塊平行的磁鐵部分以及兩塊垂直于磁鐵延伸并遮蓋其末端的鐵磁材料的細(xì)長(zhǎng)磁極片。
這樣的配置使得有可能在工作區(qū)域內(nèi)建立具有從一個(gè)磁極片垂直于那里延伸到另一個(gè)磁極片的磁力線(xiàn)、使得磁力線(xiàn)全部彼此平行的大致均勻的磁場(chǎng)。
因而，無(wú)論探頭在工作區(qū)域中在怎樣的位置，探頭都與都處于相同角度和都具有相同強(qiáng)度的磁力線(xiàn)相交，使得來(lái)自探頭的信號(hào)與工作區(qū)域內(nèi)探頭的位置無(wú)關(guān)。從而與傳感器相關(guān)聯(lián)的部件的裝配容差對(duì)傳感器進(jìn)行角度檢測(cè)的質(zhì)量沒(méi)有影響。
此外，磁性部件的制作特別簡(jiǎn)單。
在本發(fā)明的變化實(shí)施例中，磁鐵部分是條形磁鐵。條形磁鐵然后與磁極片合作以形成確定工作區(qū)域界限的磁框。
在本發(fā)明的另一個(gè)變化實(shí)施例中，磁性部件包括具有形成磁鐵部分的凸邊以及形成磁鐵部件的底部的腹板的U形磁鐵。
因此，磁鐵部件采取了盤(pán)的形式，并且磁鐵的底板有助于增加工作區(qū)域中的磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而提高傳感器的靈敏度。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特定方面，磁極片具有被削角的端部。因此，削邊引導(dǎo)磁力線(xiàn)并限制在磁極片端部的磁損耗，由此也有可能增加磁場(chǎng)的強(qiáng)度并從而提高傳感器的靈敏度。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)特定方面，傳感器被用這樣的方式連接到兩個(gè)承載元件，使得探頭在來(lái)自檢測(cè)器的信號(hào)基本上為線(xiàn)性的檢測(cè)范圍內(nèi)移動(dòng)。從而，傳感器獲得大致線(xiàn)性的響應(yīng)，而不必為磁極片提供特定的形狀。
附圖簡(jiǎn)述根據(jù)參照附圖中的圖形所給出的以下描述能夠更好地理解本發(fā)明，其中

圖1是本發(fā)明的磁性角度-位置傳感器的分解透視圖；圖2是在第一變化實(shí)施例中的角度-位置傳感器的磁性部件的透視圖；圖3是在第二變化實(shí)施例中的角度-位置傳感器的磁性部件的分解透視圖；圖4是在其中示出磁力線(xiàn)的磁性部件的平面圖；以及圖5是根據(jù)作為傳感器安裝于其上的兩個(gè)承載元件之間相對(duì)角度位置的函數(shù)的來(lái)自霍爾效應(yīng)傳感器的信號(hào)的變化所繪制的曲線(xiàn)圖。
發(fā)明詳細(xì)描述參照?qǐng)D1，本發(fā)明的傳感器按傳統(tǒng)方式安裝在包括第一承載元件1和第二承載元件2的裝置中，該裝置的元件圍繞旋轉(zhuǎn)軸X彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。第一承載元件由例如固定到控制軸10的端部的板1構(gòu)成，控制軸10用于控制安裝到閥體內(nèi)樞軸的蝶形閥部件的位置，而第二承載元件是固定到閥體的板2。
磁性角度-位置傳感器首先包括固定到第一承載元件1并在內(nèi)部確定工作區(qū)域4的界限的磁性部件3，其次還有包括固定到第二承載元件2的磁敏探頭5的檢測(cè)器部件。作為示例，探頭5是霍爾效應(yīng)型，或者可以具有磁敏型性質(zhì)。
在圖1中，示出了在裝配之前的元件1和2。在裝配后，探頭5在工作區(qū)域4內(nèi)伸展。
自圖2示出的第一變化實(shí)施例中，磁性部件3是用框的形式并包括平行布置以確定框的兩側(cè)界限的兩塊條形磁鐵、以及垂直于條形磁鐵6布置以確定框其它兩側(cè)界限的鐵磁材料的兩塊磁極片。磁極片7遮蓋條形磁鐵6的端部并在框的轉(zhuǎn)角具有削邊11。
按此方式構(gòu)成的磁框確定工作區(qū)域4的范圍，其中建立了具有圖4中用虛線(xiàn)畫(huà)出的磁力線(xiàn)的磁場(chǎng)。在該圖中，可以看到，從條形磁鐵6端部逸散的磁力線(xiàn)被磁極片7的削邊引導(dǎo)，并然后從沿垂直于那里的方向從一個(gè)磁極片延伸到另一個(gè)。在工作區(qū)域4中的磁場(chǎng)由此呈現(xiàn)出平行的磁力線(xiàn)并且其強(qiáng)度在整個(gè)工作區(qū)域4上面幾乎為常數(shù)。
在另一個(gè)變化的實(shí)施例中，如圖3所示，磁性部件3是用盤(pán)形的形式，首先包括帶有凸邊6’和腹板8的U形磁鐵15，其次有延伸遮蓋U形磁鐵15端部的磁極片7。凸邊6’起到類(lèi)似于上述變化實(shí)施例中條形磁鐵6的作用。如同上述實(shí)施例，磁極片在其諸端部呈現(xiàn)削邊11，它們也呈現(xiàn)出底部削邊12，使得磁極片具有遵循U形磁鐵15輪廓的削邊。
在該變化實(shí)施例中，磁力線(xiàn)在外觀方面與圖4中所示出的磁力線(xiàn)相同。僅有的差異在于另外的磁力線(xiàn)從腹板8的端部逸散并在從一個(gè)磁極片延伸到另一個(gè)之前平行于來(lái)自凸邊6’的磁力線(xiàn)在磁極片7的削邊12中過(guò)渡，從而有助于增加工作區(qū)域4中的磁力線(xiàn)強(qiáng)度。
確定磁性部件3的框或盤(pán)的界限的頂平面被設(shè)置成基本垂直于旋轉(zhuǎn)軸X，使得磁力線(xiàn)垂直于旋轉(zhuǎn)軸X延伸。在探頭5處于裝配好的位置時(shí)，它因此在垂直于磁力線(xiàn)平面的平面內(nèi)在工作區(qū)域4中延伸。
使用產(chǎn)生均勻磁場(chǎng)的本發(fā)明的磁性部件呈現(xiàn)了幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)這樣的磁性部件特別容易制造。構(gòu)成本發(fā)明磁性部件3的零件形狀簡(jiǎn)單，并且能夠被相互聯(lián)接或安裝在非磁性支撐件內(nèi)；此外，無(wú)論探頭5是什么位置，探頭5和相對(duì)于探頭都處于相同角度并且強(qiáng)度相同的磁力線(xiàn)相交。這樣的傳感器不受兩個(gè)旋轉(zhuǎn)元件不對(duì)準(zhǔn)的影響，或者不受相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸X偏心放置的探頭或磁性部件3的影響。這樣的傳感器也不受探頭5深入工作區(qū)域4中的程度的影響，只要探頭5全部陷于工作區(qū)域4內(nèi)的磁場(chǎng)中。
圖5示出了來(lái)自霍爾傳感器作為圍繞軸X(見(jiàn)圖4)探頭角度α的函數(shù)的正弦輸出信號(hào)。探頭5和磁性部件3較佳地是以這樣的方式連接到承載元件3，使得在承載元件相對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，探頭5在由探頭5測(cè)得的磁場(chǎng)為零的位置的任一側(cè)的35°的工作范圍內(nèi)相對(duì)于磁性部件3旋轉(zhuǎn)。在這個(gè)范圍內(nèi)，來(lái)自探頭5的信號(hào)S基本保持線(xiàn)性。
本發(fā)明不限于上述的特定實(shí)施例，而是一般來(lái)說(shuō)覆蓋根據(jù)權(quán)利要求書(shū)所確定的本發(fā)明范圍內(nèi)的任何變化。
特別是，盡管磁極片7被示為是削邊的，由此有可能通過(guò)消除其中磁力線(xiàn)未用地通過(guò)的盲區(qū)來(lái)限制磁損耗，磁極片7可具有銳角轉(zhuǎn)角。
盡管在本實(shí)施例中由單個(gè)探頭5構(gòu)成與磁性部件相關(guān)聯(lián)的檢測(cè)器部件，檢測(cè)器部件可具有被重疊或被有角度地偏離的多個(gè)探頭。
權(quán)利要求
1.安裝在圍繞旋轉(zhuǎn)軸(X)可彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)承載元件(1，2)之間的磁性角度-位置傳感器，所述傳感器首先包括確定工作區(qū)域(4)的界限的磁體(3)，在所述工作區(qū)域(4)中分布著具有垂直于旋轉(zhuǎn)軸(X)的磁力線(xiàn)的磁場(chǎng)，其次還包括至少包含一個(gè)在磁性部件(3)的工作區(qū)域中延伸的探頭(5)的檢測(cè)器部件，以便提供作為探頭(5)相對(duì)于工作區(qū)域中的磁力線(xiàn)的角度方向的函數(shù)的信號(hào)(S)，所述傳感器的特征在于，所述磁性部件包括兩塊平行的磁鐵部分(6；6’)和兩塊垂直于所述磁鐵部分(6；6’)延伸并遮蓋其末端的鐵磁材料的細(xì)長(zhǎng)磁極片(7)。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述磁鐵部分是條形磁鐵(6)。
3.如權(quán)利要求2所述的傳感器，其特征在于，所述磁極片(7)具有削角的端部(11)。
4.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述磁性部件包括具有形成磁鐵部分的凸邊(6’)以及形成磁鐵部件(3)的底部的腹板(8)的U形磁鐵(15)。
5.如權(quán)利要求4所述的傳感器，其特征在于，所述磁極片(7)具有遵循所述U形磁鐵輪廓的削角的邊(11，12)。
6.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其特征在于，所述傳感器被用這樣的方式連接到兩個(gè)承載元件(1，2)，使得探頭(5)在來(lái)自檢測(cè)器(5)的信號(hào)(S)基本上為線(xiàn)性的檢測(cè)范圍內(nèi)移動(dòng)。
7.如權(quán)利要求6所述的傳感器，其特征在于，工作范圍在由探頭(5)測(cè)得的磁場(chǎng)為零的位置的任一側(cè)的35°的范圍內(nèi)延伸。
全文摘要
本發(fā)明涉及安裝在圍繞旋轉(zhuǎn)軸(X)可彼此相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)承載元件(1，2)之間的角度位置磁性傳感器，并包括確定工作區(qū)域(4)的界限的磁性部件(3)，在所述工作區(qū)域(4)中形成磁力線(xiàn)垂直于旋轉(zhuǎn)軸(X)的磁場(chǎng)，還包括至少設(shè)有一個(gè)排列在磁性部件(3)的工作區(qū)域中的傳感器(5)的感測(cè)部件，用于傳遞根據(jù)傳感器(5)相對(duì)于工作區(qū)域中的磁力線(xiàn)的角度方向的信號(hào)(S)，其中所述磁性部件包括兩塊平行的磁性部分和兩塊垂直于所述磁性部分延伸并遮蓋其末端的鐵磁材料的細(xì)長(zhǎng)極性部件。
文檔編號(hào)G01D5/16GK1961199SQ200580004213
公開(kāi)日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2005年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月11日
發(fā)明者C·梅克, M·斯費(fèi)希 申請(qǐng)人:法雷奧馬達(dá)控制系統(tǒng)公司