[发明专利]多极磁体、制造多极磁体的方法和包含其的传感器系统

说明书

一种多极磁体形式的永磁体(101)，包括具有中心轴(A)的各向同性磁性材料，其被磁化使得在虚拟圆(c)上考虑的磁场基本上位于与圆相切的虚拟平面(ε)中，并且根据圆上的位置在该虚拟平面内旋转。一种制造磁体的方法(1300)，包括：a)提供包含各向同性磁性材料的成形体；b)提供至少四个电导体段；c)同时使电流在每个导体段中流动。以这种方式制造的磁体。使用此类磁体以用于角位置感测。一种角位置传感器系统(100)，包括此类磁体。

发明领域

本发明一般涉及多极永磁体、制造它们的方法、以及包含它们的传感器系统的领域，特别是角位置传感器系统。

发明背景

传感器系统，特别是线性位置或角位置传感器系统在本领域中是已知的。在此类系统中，通常生成非均匀磁场(例如，通过静态电流，或通过永磁体)，并且由传感器设备测量，该传感器设备包括一个或多个传感器元件和读出电路以及基于测量值来计算线性位置或角位置的处理器。

用于确定角位置的各种传感器布置和各种技术在本领域中是已知的，每个都具有其优点和缺点，例如在成本、紧凑性、角度范围、精度、信号灵敏度、对于不想要的外部场的鲁棒性、对于位置误差(例如轴向距离和/或径向偏移)的鲁棒性、处理复杂性等方面。

例如，US2002021124A1描述了一种用于使用磁场聚集器和水平霍尔效应(Hall-effect)元件来检测磁场方向的传感器。

WO9854547A1描述了一种具有四个被布置在两极磁体附近的传感器元件的磁旋转传感器。角位置被计算为差分信号的比率的反正切(arctan)函数。据称这种布置对于偏移和灵敏度变化以及对于恒定的外部磁场是鲁棒的。

WO2014029885A1描述了一种用于使用多极磁体测量绝对角位置的传感器布置。本文描述的一些实施例对于位置误差是高度鲁棒的、和/或对于恒定的外部磁场是鲁棒的、和/或对于恒定的外部场梯度是鲁棒的，例如通过使用更复杂的算法、和/或通过使用更复杂磁体和/或通过使用更多数量的传感器元件。

总是存在改进或替代的余地。

发明内容

本发明的实施例的目的是提供一种适用于角位置传感器系统的永磁体，以及制造这种磁体的方法，以及根据该方法制造的磁体，以及包括这种磁体的位置传感器系统。

本发明的实施例的特定目的是提供一种传感器系统(例如，角位置传感器系统)，该传感器系统对于位置误差(例如轴向距离和/或径向离轴位置相对于磁体的偏差)和/或对于随时间的位置误差漂移是高度鲁棒的或更鲁棒的。

本发明的实施例的目的还在于提供一种传感器系统，该传感器系统在传感器系统的寿命期间更精确(对于给定的轴向距离和/或径向偏移)(与现有系统相比)，尽管存在机械漂移(位置变化)，和/或存在振动。

本发明的特定实施例的目的是提供一种角位置传感器系统，其包括多极环形磁体和传感器设备，其中，减小了由于机械漂移和/或机械磨损和/或机械振动引起的传感器设备和环形磁体的位置误差(例如轴向位移和/或径向偏移)。

这些目的通过多极永磁体，以及制造这种磁体的方法，以及通过这种方法制造的磁体，以及通过包括根据本发明实施例的这种磁体的传感器系统来实现。

根据第一方面，本发明提供一种多极磁体形式的永磁体，其中磁体包括各向同性磁性材料；磁体有轴；磁体被磁化使得磁体创建剩余磁场，对于位于垂直于所述轴并且具有基本上位于所述轴上的中心的平面中的假想圆的每个点，该剩余磁场基本上位于在所述点中与所述虚拟圆相切并且平行于所述轴的虚拟平面中，该磁场进一步限定了相对于包含圆的平面的角度，该角度作为假想圆上的点的位置的函数而旋转。

优选地，多极磁体至少是如从所述轴上的点看到的四极，距离磁体一距离(例如约1.5mm)。

该轴优选地是磁体的中心轴。