[发明专利]磁接近传感器

说明书

技术领域

本发明涉及磁接近传感器，例如，用于感测传感器附近存在或不存在铁磁物品。更具体地，本发明涉及磁接近传感器，其包括磁传感元件，和具有第一磁极面和第二磁极面的磁体组件。

背景技术

美国专利US-A-5,781,005公开了一种霍尔效应铁磁物品接近传感器，其适用于感测邻近传感器的铁磁物品，例如齿轮上的(钢)齿。传感器包括磁场传感器组件(例如霍尔传感器元件)，和磁体结构。从传感器目标体平面方向看，磁体结构位于平面霍尔传感器元件的后面。当铁磁物体经过传感器平面附近(即，接近霍尔传感器元件)时，可感测到变化的磁场。因为磁体结构的磁场取向和分布并结合霍尔传感器元件的设置，可以实现有效信号处理。选择磁体结构，使得至少北极和南极都在传感器元件后方的平面内，导致特定的磁场取向和分布。

这个传感器是更一般的已知的反偏霍尔传感器的特定具体实施方式，其中允许磁场朝向传感器的感测表面通过磁场传感器。传感器的感测表面一侧的目标体影响穿过该磁场传感器的磁力线。这些偏差能够被感测并且相关信号被处理。

发明内容

本发明目的是提供具有提高的能力和效率的磁接近传感器。

根据本发明，提供一种根据前文定义的磁接近传感器，其中磁体组件的第一磁极面位于邻近磁接近传感器的传感器目标体表面处，并且该传感器元件位于距该磁体组件远离传感器目标体表面的第二磁极面第一距离处。这种配置允许以非常有效的方式构建和组装接近传感器，并具有高灵敏度和可信度。

附图说明

本发明将使用多个示例性实施例，参考关联的附图，在下文进行详细讨论，其中：

图1a示出了现有技术中的具有霍尔芯片的磁接近传感器的示意图；

图1b示出了图1中的磁接近传感器的特性曲线；

图2a示出了本发明磁接近传感器的实施例的示意图；

图2b示出了图2中的磁接近传感器的特性曲线；和

图3示出了本发明磁接近传感器的进一步的实施例的示意图。

具体实施方式

现有技术传感器设计具有位于传感器磁体和系统目标体之间的感测霍尔芯片。虽然，理论上，这种设计可以作为铁磁物体(具有高磁导率的物体，例如由铁或铁合金制造的物体)的传感器来进行工作，该设计无法在所有应用中都很好地工作。这个缺陷的一个原因是非常高的基线或者无物体存在的磁通和信号。有物体存在时的信号在很多应用情况中不比基线信号大很多，并且电噪声的存在导致现有技术设计不可靠。

美国专利US5781005中示出的现有技术作品提供了克服这个高偏置问题的解决方案(参考图1a示出的现有技术实施)。图1a示出了用于检测旋转磁盘2上的延伸齿3(例如用于rpm测量)的磁接近传感器的简化图。

此处磁极片7被放置于(永)磁体6的孔或通孔中，以具有位于芯片侧的磁体面处的相反磁极。磁体6是具有高度p和外直径d₁的圆柱形磁体，并具有直径为d₂的中央通孔。磁极片7是T形变体，其具有厚度q，和直径为d₂的杆，从而提供了具有外直径d₁和高度p的圆柱形磁体组件。磁体组件6，7的第一磁极面向目标体(齿3)，并被设置在距离s处。霍尔传感器5位于距离目标体(齿3)t处，在该目标体和磁体组件6，7的第一面之间。通过这种方式，当存在槽时可产生零磁通。相对于偏置的灵敏度以下述方式给出：

Sens＝(B_tooth-B_slot)/(max(|B_tooth|，|B_slot|))＊100％，

其中，B_tooth是当在传感器表面(第一磁极)附近存在齿3时的磁通密度，而B_slot是当附近存在槽(磁盘2中两个相邻齿3之间的空间)时的磁通密度。

图1b中的曲线图显示了在这个现有技术设置中当将霍尔传感器5放在t＝2.4和2.6mm之间时，灵敏度科为＞偏置的100％。这相对于之前作品的灵敏度＜20％(其它反偏差磁传感器元件的具体实施方式)，是很大的提高。然而，这种原理的缺点是霍尔传感器5的芯片引线需要围绕磁体6折叠，因为霍尔传感器元件需要位于磁体6和有目标体(金属齿3)存在(或不存在)的传感器前表面之间。这减少了磁体区域并因此减少了强度，同样也增加了整体尺寸，以提供引线弯曲。此外，因为需要为霍尔传感器5留出空间，磁体6接近目标体3受到限制，这导致更小的信号或者需要更强和/或更大的磁体6。尤其当需要小传感器时，这将是问题。此外，因为霍尔传感器5位于靠近目标体3处，目标体3的残留磁化可能对传感器信号有很大影响。