[发明专利]锥形磁体

说明书

一种用于磁角感测系统的磁体，所述磁体具有与所述磁体的旋转轴线平行的锥形几何形状，并且被配置为安装到可旋转构件，从而与所述磁体的宽端相比，所述磁体的窄端更靠近位于旋转轴线上的磁场感测元件。

背景技术

本公开涉及一种磁角传感器，其中圆锥形永磁体附着到可旋转轴并且磁场传感器被放置在旋转轴线上并且放置在所述磁体前面。所述传感器检测在直径方向上指向的可旋转磁场，并且它根据该磁场推断所述轴的旋转位置。

角度传感器包括磁阻（MR）角度传感器，所述磁阻（MR）角度传感器对垂直于旋转轴线的平面中的磁场分量做出响应。已知几个类型的MR：各向异性磁阻（AMR）、巨磁阻（GMR）和隧道磁阻（TMR）角度传感器。替代于MR，可使用垂直霍尔装置，所述垂直霍尔装置也检测垂直于旋转轴线的磁场分量。

MR和垂直霍尔装置的缺点在于：它们对磁扰非常敏感，也就是说，如果磁体在传感器元件产生45mT的磁场，则3mT的磁扰（在最坏情况下，与所述轴线垂直并且与所述磁体的磁场正交的方向）导致arctan（3/45） = 3.8°的误差，这通常是不可接受的。

附图说明

图1A图示根据本公开的实施例的磁角感测系统的透视图。

图1B图示图1A的磁角感测系统的正视图。

图2A图示磁通密度对距离的曲线图。

图2B图示磁通密度除以磁体的体积之比对距离的曲线图。

图2C图示针对圆柱形和圆锥形磁体的磁场密度除以磁体的体积之比对距离的曲线图。

图3A图示根据本公开的另一实施例的磁角感测系统的透视图。

图3B图示图3A的磁角感测系统的正视图。

图4A图示根据本公开的另一实施例的磁角感测系统的透视图。

图4B图示图4A的磁角感测系统的正视图。

图5A图示根据本公开的另一实施例的磁角感测系统的透视图。

图5B图示图5A的磁角感测系统的正视图。

具体实施方式

本公开涉及一种用于磁角感测系统的磁体，所述磁体具有与所述磁体的旋转轴线平行的锥形几何形状，并且被配置为安装到可旋转构件，从而与所述磁体的宽端相比，所述磁体的窄端更靠近位于旋转轴线上的场感测元件。所述磁体比已知磁体（诸如，圆柱形磁体）强大，并且在磁场感测元件上施加195 mT的磁场，并且将误差减小到原来的1/4.3至0.9°。

图1A图示根据本公开的实施例的磁角感测系统100A的透视图。图1B图示图1A的磁角感测系统100B的正视图。

磁角感测系统100包括磁场感测元件110、磁体120和轴130。

磁场感测元件110被配置为感测磁场。磁场感测元件110可以是从由下述各项构成的角度传感器的组选择的XMR角度传感器：各向异性磁阻（AMR）、巨磁阻（GMR）和隧道磁阻（TMR）角度传感器。替代地，磁场感测元件110可以是垂直霍尔装置。

感测元件110可位于管芯上，所述管芯具有近似Lx x Ly x Lz是1.5 mm x 1.5 mmx 0.2 mm大小的尺寸。感测元件110以离磁体120的表面近似2 mm的轴向距离位于旋转轴线上。

磁场感测元件110被配置为感测磁场的方向，但未必感测磁场的强度。然而，当将对磁场强度敏感的磁场感测元件110组合为正交霍尔板时，磁场感测元件110将既感测磁场强度又感测磁场方向。