[實(shí)用新型]角度位置傳感器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820153120.5
• 申請(qǐng)日: 2008-09-17
• 公開（公告）號(hào): CN201281584Y
• 公開（公告）日: 2009-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王春健;張舜;陳雁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 聯(lián)合汽車電子有限公司
• 主分類號(hào): G01B7/30
• 分類號(hào): G01B7/30;G01D5/14
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所
• 代理人: 鄭 瑋

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種傳感器裝置，特別是涉及一種線性范圍廣且線性度良好的角度位置傳感器裝置。

背景技術(shù)

角度位置傳感器作為一種重要的傳感器裝置，在汽車以及其它機(jī)電控制領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用，而其線性范圍與線性度的改進(jìn)一直是其領(lǐng)域技術(shù)人員所致力研究的課題。比較常見的一種角度位置傳感器是利用磁感應(yīng)元件來檢測磁場變化，進(jìn)而轉(zhuǎn)變?yōu)榕c角度位置相對(duì)應(yīng)的電信號(hào)輸出。為了提高其輸出相對(duì)于被測物體轉(zhuǎn)動(dòng)角度的線性度以及擴(kuò)大線性范圍，其領(lǐng)域技術(shù)人員進(jìn)行了大量的研究，獲得了各種磁路設(shè)計(jì)方案。

例如，于1999年1月19日公開的美國專利說明書US-5861745A便揭示了一種角度測量裝置，其利用徑向充磁的環(huán)形磁鐵與被測物體一起轉(zhuǎn)動(dòng)來獲得大于180°的完全線性范圍。然而，在這種方案中，所需的線性范圍越廣，使用的環(huán)形磁鐵就越大，如此，增加了原材料的成本；同時(shí)，磁鐵材料較其它金屬材料的加工難度更高，尤其是此方案中采用了相對(duì)復(fù)雜的環(huán)形磁鐵，其在加工與定位時(shí)精度較難保證，增加了生產(chǎn)過程中的工藝成本。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種角度位置傳感器，使其在保證良好線性度的同時(shí)具備更為簡單的制造工藝與更為低廉的生產(chǎn)成本。

為了解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供一種角度位置傳感器，包括：轉(zhuǎn)子芯；定子芯，圍繞上述轉(zhuǎn)子芯同軸而設(shè)，其中上述轉(zhuǎn)子芯與定子芯之間形成有均勻分布的環(huán)狀第一氣隙，將該第一氣隙沿轉(zhuǎn)子芯徑向方向的尺寸稱為第一氣隙的寬度，則所述第一氣隙的寬度與轉(zhuǎn)子芯直徑大小之比大于或等于1:5。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)子芯內(nèi)具有第二氣隙，且該第二氣隙內(nèi)設(shè)有硬磁體；所述定子芯內(nèi)具有第三氣隙，且該第三氣隙內(nèi)設(shè)有磁通量傳感元件。

進(jìn)一步的，所述第二氣隙沿轉(zhuǎn)子芯某一直徑方向上成直線型設(shè)計(jì)，且將所述第二氣隙沿該直徑方向上的尺寸稱為其長度，將所述第二氣隙沿轉(zhuǎn)子芯徑向方向的尺寸稱為其的寬度。

進(jìn)一步的，所述第二氣隙的長度與寬度之比大于或等于5:1。

進(jìn)一步的，所述第二氣隙內(nèi)充滿硬磁體。

進(jìn)一步的，所述第一氣隙的寬度與第二氣隙寬度之比大于或等于2:1。

進(jìn)一步的，所述第二氣隙平行于上述直徑且位于直徑的一側(cè)。

進(jìn)一步的，所述第二氣隙包括第一部分與第二部分，其平行于上述直徑且位于該直徑的兩側(cè)。

進(jìn)一步的，上述第一部分與第二部分內(nèi)分別設(shè)有硬磁體，且所述硬磁體的磁極設(shè)置方向一致。

進(jìn)一步的，所述第二氣隙位于上述直徑所在處。

進(jìn)一步的，所述第二氣隙內(nèi)對(duì)稱于轉(zhuǎn)子芯軸心設(shè)有兩個(gè)硬磁體，且該兩個(gè)硬磁體的磁極設(shè)置方向一致。

進(jìn)一步的，所述第二氣隙中間設(shè)有一個(gè)硬磁體。

進(jìn)一步的，所述第二氣隙包括三個(gè)部分，均勻分布于轉(zhuǎn)子芯的三個(gè)徑向方向，且其中兩個(gè)部分內(nèi)分別設(shè)有第一硬磁體與第二硬磁體。

進(jìn)一步的，所述第一硬磁體與第二硬磁體的磁極設(shè)置方向相反。

進(jìn)一步的，所述第二氣隙位于轉(zhuǎn)子芯某一直徑處，且成梭形設(shè)計(jì)。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)子芯包括多個(gè)轉(zhuǎn)子部，且相鄰兩轉(zhuǎn)子部之間形成有上述第二氣隙。

進(jìn)一步的，所述定子芯包括多個(gè)定子部，且相鄰兩定子部之間形成有上述第三氣隙。

進(jìn)一步的，所述轉(zhuǎn)子芯與定子芯由軟磁材料制成。

綜上所述，本實(shí)用新型利用硬磁體與轉(zhuǎn)子芯的組合來替代現(xiàn)有技術(shù)中環(huán)形磁鐵的設(shè)計(jì)方案，在較寬范圍內(nèi)獲得了良好的線性度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，易于裝配，且無需加工難度較大的環(huán)形磁鐵，降低了成本，簡化了工藝。且通過改變氣隙與硬磁體的尺寸，可在較寬范圍內(nèi)使磁通量傳感元件處的磁通量密度關(guān)于旋轉(zhuǎn)角度成線性關(guān)系，從而獲得了較廣的線性范圍與較佳的線性度，且增加了轉(zhuǎn)子芯與定子芯構(gòu)造的靈活性。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一所提供的角度位置傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中轉(zhuǎn)子芯1與第一氣隙3的截面放大示意圖；

圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例一所提供的角度位置傳感器的磁場分布圖；

圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例二所提供的角度位置傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例三所提供的角度位置傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本實(shí)用新型實(shí)施例四所提供的角度位置傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本實(shí)用新型實(shí)施例五所提供的角度位置傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本實(shí)用新型實(shí)施例六所提供的角度位置傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例所獲得的磁感應(yīng)強(qiáng)度與旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系示意圖。