[实用新型]角度位置传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种传感器装置，特别是涉及一种线性范围广且线性度良好的角度位置传感器装置。

背景技术

角度位置传感器作为一种重要的传感器装置，在汽车以及其它机电控制领域中具有广泛的应用，而其线性范围与线性度的改进一直是其领域技术人员所致力研究的课题。比较常见的一种角度位置传感器是利用磁感应元件来检测磁场变化，进而转变为与角度位置相对应的电信号输出。为了提高其输出相对于被测物体转动角度的线性度以及扩大线性范围，其领域技术人员进行了大量的研究，获得了各种磁路设计方案。

例如，于1999年1月19日公开的美国专利说明书US-5861745A便揭示了一种角度测量装置，其利用径向充磁的环形磁铁与被测物体一起转动来获得大于180°的完全线性范围。然而，在这种方案中，所需的线性范围越广，使用的环形磁铁就越大，如此，增加了原材料的成本；同时，磁铁材料较其它金属材料的加工难度更高，尤其是此方案中采用了相对复杂的环形磁铁，其在加工与定位时精度较难保证，增加了生产过程中的工艺成本。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种角度位置传感器，使其在保证良好线性度的同时具备更为简单的制造工艺与更为低廉的生产成本。

为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种角度位置传感器，包括：转子芯；定子芯，围绕上述转子芯同轴而设，其中上述转子芯与定子芯之间形成有均匀分布的环状第一气隙，将该第一气隙沿转子芯径向方向的尺寸称为第一气隙的宽度，则所述第一气隙的宽度与转子芯直径大小之比大于或等于1:5。

进一步的，所述转子芯内具有第二气隙，且该第二气隙内设有硬磁体；所述定子芯内具有第三气隙，且该第三气隙内设有磁通量传感元件。

进一步的，所述第二气隙沿转子芯某一直径方向上成直线型设计，且将所述第二气隙沿该直径方向上的尺寸称为其长度，将所述第二气隙沿转子芯径向方向的尺寸称为其的宽度。

进一步的，所述第二气隙的长度与宽度之比大于或等于5:1。

进一步的，所述第二气隙内充满硬磁体。

进一步的，所述第一气隙的宽度与第二气隙宽度之比大于或等于2:1。

进一步的，所述第二气隙平行于上述直径且位于直径的一侧。

进一步的，所述第二气隙包括第一部分与第二部分，其平行于上述直径且位于该直径的两侧。

进一步的，上述第一部分与第二部分内分别设有硬磁体，且所述硬磁体的磁极设置方向一致。

进一步的，所述第二气隙位于上述直径所在处。

进一步的，所述第二气隙内对称于转子芯轴心设有两个硬磁体，且该两个硬磁体的磁极设置方向一致。

进一步的，所述第二气隙中间设有一个硬磁体。

进一步的，所述第二气隙包括三个部分，均匀分布于转子芯的三个径向方向，且其中两个部分内分别设有第一硬磁体与第二硬磁体。

进一步的，所述第一硬磁体与第二硬磁体的磁极设置方向相反。

进一步的，所述第二气隙位于转子芯某一直径处，且成梭形设计。

进一步的，所述转子芯包括多个转子部，且相邻两转子部之间形成有上述第二气隙。

进一步的，所述定子芯包括多个定子部，且相邻两定子部之间形成有上述第三气隙。

进一步的，所述转子芯与定子芯由软磁材料制成。

综上所述，本实用新型利用硬磁体与转子芯的组合来替代现有技术中环形磁铁的设计方案，在较宽范围内获得了良好的线性度。与现有技术相比，易于装配，且无需加工难度较大的环形磁铁，降低了成本，简化了工艺。且通过改变气隙与硬磁体的尺寸，可在较宽范围内使磁通量传感元件处的磁通量密度关于旋转角度成线性关系，从而获得了较广的线性范围与较佳的线性度，且增加了转子芯与定子芯构造的灵活性。

附图说明

图1为本实用新型实施例一所提供的角度位置传感器的结构示意图；

图2为图1中转子芯1与第一气隙3的截面放大示意图；

图3为本实用新型实施例一所提供的角度位置传感器的磁场分布图；

图4为本实用新型实施例二所提供的角度位置传感器的结构示意图；

图5为本实用新型实施例三所提供的角度位置传感器的结构示意图；

图6为本实用新型实施例四所提供的角度位置传感器的结构示意图；

图7为本实用新型实施例五所提供的角度位置传感器的结构示意图；

图8为本实用新型实施例六所提供的角度位置传感器的结构示意图；

图9为根据本实用新型一实施例所获得的磁感应强度与旋转角度的关系示意图。