[发明专利]磁场发生器和位置感测组件

说明书

一种磁场发生器(50)，具有至少一个磁体(51)，其沿着纵向轴线(101)延伸，其中所述至少一个磁体的磁性材料被布置成使得所述至少一个磁体产生磁场，所述磁场的磁通密度的大小大体沿着至少一个磁体在轴向方向上的长度在轴向方向上大体连续地变化，以使磁场发生器的轴向位置能够由位置感测组件确定，所述位置感测组件包括磁场发生器(50)和至少一个磁传感器(105)。

技术领域

本发明涉及一种磁场发生器和一种用于检测磁场发生器的位置的位置感测组件。

背景技术

在许多应用中，最好能检测可移动部件的位置。例如，当使用液压或气动致动器来控制物体的移动或定位时，最好能确定致动器的位移。

典型的液压或气动活塞致动器包括容纳可滑动活塞和活塞杆组件的气缸，可滑动活塞和活塞杆组件被布置成在轴向方向上往复移动。活塞被密封到气缸的内表面，以将气缸分成两个腔室，并且在液压或气动流体(在压力下被引入两个腔室的一个或另一个中)影响下活塞可以在缩回行程位置和延伸行程位置之间移动，其中在缩回行程位置活塞杆大体上完全容纳在壳体内，在延伸行程位置活塞杆的长度突出到壳体外。活塞的移动通常通过使用一个或多个控制阀来将流体引入腔室中来实现。为了确保准确的定位，最好能响应于表示活塞或活塞杆相对于气缸的位置的反馈信号来操作控制阀，在这种情况下，需要具有准确地感测活塞或活塞杆的行程位置的能力。

在一种方法中，一系列霍尔效应传感器或霍尔效应元件被布置为在沿着活塞杆中的孔的管中的线性阵列，并且装配到活塞杆的永磁体相对于管滑动，从而依次激活每个传感器。

在更长的液压缸上，在电子位置传感器中使用更少的霍尔效应器件是在经济上有利的。这可以通过增加磁场的强度以使得在轴向方向上的磁场的长度增加来实现。这提供了更大的霍尔输出曲线宽度，使得能够减少霍尔效应器件的数量。

在一种方式中，这一点可以通过增加磁体的直径来实现。然而，这是不希望的，因为它需要在活塞组件中钻直径更大的孔以容纳较大直径的磁体，这会使活塞组件弱化。这对于小直径气缸尤其是一个问题。另外，增加磁体的直径显着增加了磁体的成本。

在另一种方式中，这一点可以通过增加磁体的长度来实现。然而，这种方式的问题是：由磁体产生的磁场具有在磁体的磁极之间的中心部分，该中心部分大体上没有磁通密度变化，即在该区域中的磁通密度大体上恒定。因此，当活塞处于一定范围的轴向位置时，在磁场的该部分中的一个或多个霍尔效应传感器上产生的霍尔电压大体上是恒定的。因此，通过霍尔效应传感器感测的活塞/活塞杆的轴向位置的分辨率显着降低。

当磁场发生器用于其它应用中时，例如当应用在浮子中(其中磁场发生器被布置为确定浮子水平)时，存在类似的问题。较大的磁体增加了浮子直径，因此增加了用于安装的位于罐的顶部的接入端口所需的直径。

发明内容

本发明的其中一个目的是在于消除或减轻上述缺点。本发明的另一个目的是提供一种改进的磁场发生器。本发明的又一个目的是提供一种改进的位置感测组件。

根据本发明的第一方面，提供了一种磁场发生器，其包括沿着纵向轴线延伸的至少一个磁体，其中所述至少一个磁体的磁性材料被布置成使得所述至少一个磁体产生磁场，所产生磁场的磁通密度的大小大体沿着至少一个磁体在轴向方向上的长度在轴向方向上大体上连续地变化。

这允许由磁场发生器产生的磁场相对较长，而例如在至少一个磁体的磁极之间的中心区域不具有大体上没有磁通密度的大小变化的磁场部分。当磁传感器装置被布置成确定磁场发生器的轴向位置时，这是有利的。在这方面，由于磁通密度的大小大体上沿着磁场发生器的轴向长度在轴向方向上大体上连续变化，所以通过磁传感器装置感测的磁场发生器的轴向位置的分辨率显着增加(相对于如果磁场不在轴向方向上大体上连续变化的情况)。这使得磁传感器装置使用相对较少的磁传感器，因此节省了成本。