[发明专利]磁编码器

说明书

技术领域

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分中所要求保护的磁编码器，一种如在权利要求8的前序部分中所要求保护的制造磁编码器的方法以及一种将磁编码器用于汽车传感器装置的用途。

背景技术

已知在传感器装置中使用的用于直接或间接测量例如旋转角、长度或速度的变量的磁编码器。这些磁编码器通常是永久磁性的或硬磁性的，并具有带有多个磁极对的编码器轨道，其中通过一个或多个磁场传感器元件检测这些磁极的磁场。

编码器通过测量变量而提供的信息通常可在场方向和/或场强度方面被编码。对场方向的评估具有的优点为场方向很大程度上不依赖于温度，而所有的永久磁体呈现依赖温度的场强度。磁场传感器元件也作为温度的函数而操作。

关于测量任务，在切换应用(当跨过测量变量的阈值时的状态变化)与狭义测量之间存在区别。优选在用于这样的狭义测量方面提供这里所提出并讨论的磁编码器，通常，所述狭义测量的特征在于，当确定测量变量时，在测量范围内需要均匀的灵敏度、分辨率和精确度。

以上对均匀的设计和效果以及场方向的测量的要求表明，场方向应以随着测量变量尽量线性的方式变化。任何与此的偏差都会引起测量系统中的误差或至少修正上的开支。就其计算和磁化而言，对编码器的通常设计涉及具有块形式的磁极的编码器，其中每个磁极对应于具有关于方向和强度的基本上均匀磁化的区域。参考图1和2示例了这种这样的惯常的磁编码器。

该块状磁化的一个缺点是在磁场传感器元件与编码器轨道或编码器表面之间的读取距离或垂直距离方面的高交叉灵敏度。函数测量变量＝f(场方向)受此影响，以致当存在关于磁极长度的小距离时，磁场仅仅在磁极之间的边界附近呈现磁化方向的变化。然而，当存在大距离时，由于多个磁极的场的叠加，获得在测量变量的值范围内或沿着编码器轨道的有些均匀的旋转，如测量所要求的。

为了设计用于利用已知的以块状方式磁化的编码器进行场方向测量的传感器装置，必须满足以下要求或经验法则：编码器表面或编码器轨道与磁场传感器元件之间的读取距离或空气间隙应对应于编码器的磁极长度的至少一半。编码器的材料厚度同样应为磁极长度的至少一半。

然而，这些要求与以下限制相冲突：

每个编码器直接在其表面产生最大场强度。由于外部干扰场占总场的较低比例，因此场方向也被在那里的编码器最精确地表征，然而，在磁极长度的一半的距离处，场强度已经显著较低，因此对错误的敏感度较高。

在相对大的读取距离处，例如，至少一半的上述磁极长度的空气间隙，部分编码器材料被单独地用于产生足够强的场，因此磁场传感器元件仍可检测磁极的磁场。

具有大的材料厚度(例如具有至少一半的磁极长度的厚度)的编码器可以仅仅以相对的难度被完全磁化。

对传感器装置的要求越高，关于读取距离的目标方面的冲突越大：

较大的距离意味着线性增加但磁场强度却有损失，因此，在磁场传感器元件处的信号对噪声比率或者信号对干扰比率恶化。

发明内容

本发明基于提出一种至少部分地消除或至少部分地减轻上述要求和/或限制的磁编码器的目的。

根据本发明，通过如权利要求1所要求保护的磁编码器和如权利要求8所要求保护的方法而实现该目的。

本发明优选基于以下构思：提供了一种磁编码器，其具有包括一个或多个磁极对的至少一个编码器轨道，其中至少一个磁极具有至少一个这样的磁化，该磁化包括沿所述编码器轨道基本上单调地和/或连续地变化的磁化方向。在该情况下，特别地，这些磁化方向与沿所述编码器轨道的所述磁极的相邻子区相关联。

结果，已经存在在场角或可检测的磁场与测量变量或者在编码器与在编码器的表面处的磁场传感器元件之间的相对位置之间的基本上线性的关系。由于该原因，当在用于场角/场方向检测的传感器装置中使用根据本发明的磁编码器时，编码器与磁场传感器元件之间的读取距离或空气间隙可以保持相对低，也就是说，显著小于磁极长度的一半。另外，由此仅仅需要相对低的编码器材料厚度，这允许成本降低，并且同样地，通过现在可被施加的短空气间隙长度而改善了传感器装置的对干扰的抵抗力或信号对噪声比率。

所述编码器轨道优选沿测量方向延伸，或者延伸所述编码器的磁压迹尺寸(magnetically impressed scale)和/或由连续的磁极便利地形成。

所述磁编码器便利地为由硬磁材料构成的永久磁体的形式。

所述磁化方向优选与所述编码器轨道的轮廓(profile)方向有关，即，所述磁化方向特别地总是与相对于所述编码器轨道的正切(tangent)有关，该正切位于各子区中。