[發(fā)明專利]磁場傳感器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200880018703.X
• 申請日: 2008-04-11
• 公開（公告）號: CN101680777A
• 公開（公告）日: 2010-03-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: C·鮑爾
• 申請（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號: G01D5/16
• 分類號: G01D5/16;G01R33/09
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 李永波;梁 冰

現(xiàn)有技術(shù)

本發(fā)明涉及一種按照獨立權(quán)利要求所述的用于無接觸探測旋轉(zhuǎn)運 動或線性運動的磁場傳感器。

一個這種類型的傳感器由DE10357149A1公開，其例如作為耐用傳 感器應(yīng)用于汽車中的轉(zhuǎn)速探測。所述的傳感器是GMR(巨磁阻(Giant Magneto?Resistance))傳感器，其具有至少一個由對磁場敏感的層系統(tǒng) 構(gòu)成的傳感器元件，該層系統(tǒng)由薄的、交替呈磁性的和非磁性的金屬層 構(gòu)成，它極大地依賴于由自旋相關(guān)聯(lián)的電極漏泄所產(chǎn)生的外部磁場的電 阻。在此情況下優(yōu)選由多個對磁場敏感的傳感器元件的布設(shè)成一個測量 電橋，其中所述傳感器元件由至少一個在很大程度上是線性的應(yīng)變片形 成，它基本上垂直于要被探測的磁場的方向延伸。

上述類型的磁場傳感器在其中希望無接觸地探測某種運動的許多 技術(shù)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。傳感器探測在供給磁體和鐵磁性的發(fā)送元件之間 的取決于該發(fā)送元件的位置的間隙中的磁通密度的變化，其中傳感器元 件相對于在該間隙中產(chǎn)生磁化作用的永久磁體和相對于發(fā)送元件的精 確定位對于測量結(jié)果是重要的。此時優(yōu)選使用永久磁體的專門的結(jié)構(gòu)形 式，尤其是所謂的間隙磁通，其具有或沒有用于協(xié)調(diào)磁場的磁漏盤。這 種裝置例如也由DE102004063539A1公開，在此處就不必詳細(xì)解釋了。

發(fā)明的公開

按照本發(fā)明的具有獨立權(quán)利要求的特征的磁場傳感器相對于已知 裝置所具有的優(yōu)點在于，可以以很小的費用使傳感器元件精確地相對于 供給磁體定位，由此尤其是避免在傳感器元件中出現(xiàn)飽和效應(yīng)和有用信 號被減小。此外所建議的裝置能夠?qū)崿F(xiàn)對傳感器元件以及所配屬的永久 磁體相對于發(fā)送元件的安裝位置的控制，例如在汽車中。由此保證上級 的組件，例如汽車制動系統(tǒng)，的功能完好無缺。

由從屬權(quán)利要求中的措施可以實現(xiàn)對獨立權(quán)利要求中所述裝置的 一些有利的擴展和改進(jìn)。其中特別有利的是一種設(shè)置，在該設(shè)置中，在 一個傳感器芯片上沿著x/y/z坐標(biāo)系統(tǒng)的y方向與在x測量方向上定向的 磁阻測量元件相對稱地分別布置至少另一個磁阻定位元件。這樣在傳感 器元件垂直于測量方向的定向情況下能夠比差動信號更精確地探測到 誤差，其中在理想情況下在正確的定向下由供給磁體產(chǎn)生的磁通密度的 y分量將相加成零。由正的或負(fù)的差值也能夠馬上識別出錯誤定位的方 向。

優(yōu)選所有磁阻傳感器元件設(shè)計成自旋閥元件，因為它們能夠探測即 使是非常小的場強調(diào)制。因此這種實施方案保證了傳感器的高的靈敏性 并且允許在由永久磁體構(gòu)成的裝置和相鄰的鐵磁性發(fā)送元件之間的空 氣隙寬度的較大的公差。

附圖簡述

本發(fā)明的實施例在附圖中示出并且在以下的說明書中詳細(xì)描述。

附圖所示

圖1是磁場傳感器的一個透視圖，包括在三維x/y/z坐標(biāo)系統(tǒng)的測 量方向x上定向的永久磁體，傳感器芯片和鐵磁性發(fā)送元件，

圖2是布置在三維x/y/z坐標(biāo)系統(tǒng)的x/y平面中的按照本發(fā)明的傳感 器芯片的透視圖，

圖3是傳感器芯片分別在坐標(biāo)系統(tǒng)的z/y平面中相對于供給磁體的 定向的兩個示意圖，包括在視圖a)中傳感器芯片精確地在中心部的設(shè) 置和在視圖b)中傳感器芯片相對于永久磁體在y方向上錯開的設(shè)置和

圖4是在不同大小的橫向磁場情況下磁阻GMR與在測量方向上的 磁通密度B相關(guān)聯(lián)的三個特性線。

本發(fā)明的實施方式

在圖1中示出一個磁場傳感器的原理圖，其用于無接觸探測旋轉(zhuǎn)運 動或直線運動，如其在汽車傳動系中或在車輪上作為轉(zhuǎn)速傳感器使用那 樣。該示意圖示出位置固定的永久磁體10，它在三維x/y/z-坐標(biāo)系統(tǒng)12 的z方向上被磁化。與永久磁體10固定連接有傳感器芯片14，它含有 多個GMR(Giant?Magneto?Resistance)傳感器元件和一個分析處理電路。 在坐標(biāo)系統(tǒng)12的x方向上要被探測的運動由鐵磁性發(fā)送元件16探測， 它或者在所示的直的齒桿形式下被設(shè)計成用于探測線性運動或者設(shè)計 成齒輪用于探測旋轉(zhuǎn)運動。通過發(fā)送元件16的運動，使在產(chǎn)生磁場的 永久磁體10和發(fā)送元件16之間的空氣隙18中的磁通相應(yīng)于發(fā)送元件 的形狀被調(diào)制，從而在發(fā)送元件運動時改變的場強分布作為該運動的程 度或者作為一個被改變的位置的程度能夠被傳感器芯片14探測到。