[发明专利]磁阻在无触点位置传感器上的应用和相应的传感器

说明书

本发明涉及磁阻，在此也称作RMS(抗磁饱和)，用于传感器领域。

更准确地，本发明在此涉及该磁阻在无触点位置传感器上的应用， 以及传感器本身。

在此通常涉及下列物理现象：

一导电体，可以看到AC电流沿导电体外周分布。

这种现象通常称作趋肤效应(skin effect)。

所述导电外层(skin)的深度由下列公式所决定：

$\mathrm{\δ}=\sqrt{\frac{\mathrm{\ρ}}{\mathrm{\π}{\mathrm{\μ}}_0{\mathrm{\μ}}_{r}f}}$

其中：

δ是导电外层深度；

ρ是导电体在欧姆信号强度计(ohms.meter)中的电阻系数；

μ₀是自由空间的导磁率(4π×10^-7)；

μ_r是在材料中的导磁率；以及

f是频率(赫兹)。

因此，频率f越大，导电外层深度越小。

此外，导电体的电阻由下列公式给定：

$R=\frac{\mathrm{\ρL}}{A}$

其中：

R是导电体的电阻(欧姆)；

ρ是导电体在欧姆信号强度计(ohms.meter)中的电阻系数；

L是导电体的长度(米)；以及

A是导电体的横截面积。

应当注意，在该趋肤效应现象中，当给定的导电体(其他东西也一 样)的频率f增大、面积A减小时，所测定的电阻R因此显著增大。

如果将一磁场用于一合适材料制成的导电体，则将改变该材料的导 磁率(Mr)。

这样具有将所述测定电阻R的降低与没有施加所述外界磁场的相 同导电体进行比较的作用。

这种现象已经被用来测量典型地具有很高的准确性的绝对磁场，同 时已经研发了应用了磁阻原理尤其是特大的磁阻的传感器。它们以很高 的频率(在特大磁阻的情况下大于1GHz)进行工作，特别地使用无定 形材料形成作为传感元件的导电体。

这里所产生的问题是如何扩展磁阻的应用领域，在上述物理现象的 基础上，不必非常准确的测量所述磁场以及不必产生至今所需的高成 本，特别是对上述传感器，尤其是它们的发展与特大磁场相关。

在本文中此处提出将磁阻现象应用于无触点传感器上，具有以下特 别的特点：

a)提供一种导电体，其具有受一永磁体的磁效应作用的磁感表面， 该表面的面积根据它相对于磁体的相对位置而改变；

b)所述的磁体和导电体磁感表面之间的相对位置是变化的，这引 起该导电体的至少一个物理性质的改变；和

c)记录在步骤b)中获得的所述导电体的物理性质的变化，这种变 化和磁体的位置有关。

这样，可以应用磁阻现象，尤其是在汽车工业领域，那里的应用条 件和已知的现有的传感器不同。

优选地，在步骤b)和c)中，已记录的导电体发生变化的物理性 质是该导电体的阻抗。

特别地，所述电阻通过磁体和导电体磁感表面之间的相对位置而改 变，记录该电阻是容易且低成本的程序，另外不必高精度的进行记录。

因为选择使用磁阻来制造这样一种位置传感器是非常经济的，同时 因为本方法的目的不会导致严格数量的测量，所以建议在步骤b)中导 电体承受的AC电压在几千赫到至少一百兆赫之间变化。

尽管通过应用如此范围的频率产生的效果比已知频率(特大磁场情 况下大于1GHz)的情况要小，该效果仍然保持足够检测此处所述类型 的传感器。

关于得到导电体上可变的表面积，现在指出下列一个或其他变量被 推荐：