位置传感器制造技术

用于确定沿感测方向的线性位置的位置传感器(10)，该位置传感器例如用在真空促动器中的应用场合。位置传感器(10)具有能够相对彼此移动的第一传感器部件和第二传感器部件。第一传感器部件包括：环形磁体(2)；和磁场传感器(3)，该磁场传感器被定位在磁体轴线(1a)上距环形磁体的第一距离(l1)处。第二传感器部件包括能够在第一位置与第二位置之间沿所测方向移动穿过环形磁体(2)的通量整形件(1)，在第一位置中，通量整形件大致在距磁场传感器(3)的第一距离(l1)处。通量整形件被布置用于影响在环形磁体(2)与磁场传感器(3)之间的空间中的磁场。

【技术实现步骤摘要】
位置传感器
本专利技术涉及用于确定沿感测方向的线性位置例如用于测量可移动的促动器元件的线性位移的位置传感器。更具体地，本专利技术涉及用于确定沿感测方向的线性位置的位置传感器，该传感器包括可相对于彼此移动的第一传感器部件和第二传感器部件。
技术介绍
具有经设计成相互位置关系非常严格的传感器部件的现有技术位置传感器通常由于传感器部件之间的内部机械摩擦和磨损而经受缩减的可用寿命。考虑到高的相关联成本，人们通常不期望替换或维修这种位置传感器，特别是当这种位置传感器用于复杂产品时。美国专利公开US-B-7276898公开了一种具有成形极(shapedpole)的长冲程霍尔位置传感器。壳体设置有定位构件和霍尔传感器。成形磁极和磁体被设置，并且它们其中之一与定位构件联接。霍尔效应传感器被设置并布置成感测成形磁极中的磁通量强度。因此，产生了随定位构件的位置变化的传感器输出。成形磁极和磁体的几何形状、尺寸和/或材料可以被改变以适应输出电压与位置的关系。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种准确可靠且成本低廉的位置传感器。本专利技术的第二目的在于提供一种特别适用于涡轮增压器中的位置传感器。根据本专利技术，提供了如上文限定的位置传感器，其中，第一传感器部件包括：环形磁体，该环形磁体的磁体轴线与感测方向一致，并且该环形磁体产生出沿感测方向呈轴向对称分布的磁场；以及磁场传感器，该磁场传感器被定位在磁体轴线上距环形磁体的第一距离处，其中，第二传感器部件包括能够在第一位置与第二位置之间沿感测方向移动穿过环形磁体的通量整形件，在第一位置中，通量整形件在大致距磁场传感器的第一距离处，通量整形件被布置用于为影响在环形磁体与磁场传感器之间的空间中的磁场。本专利技术还提供了非常可靠且容易制造的位置传感器，因为在位置传感器的相互运动的第一部件与第二部件之间不存在摩擦。此外，轴向对称允许迎合与第二部件(其线性位置被测量)相连的促动器元件的任何可能不对准或偏心运动。在另一个方面中，本专利技术涉及一种用于提供线性移动给促动器元件的促动器，例如，用于控制在涡轮增压器中的叶片位置的真空驱动促动器，该促动器包括根据本专利技术任一实施例所描述的位置传感器，其中，第二传感器部件与促动器元件连接。附图说明下文将参考附图利用数个示例性实施例对本专利技术加以更详细地讨论，在附图中：图1示出了根据本专利技术第一实施例的位置传感器的剖视图；图2示出了位置传感器的主元件及其相互定位的简化图；图3示出了根据本专利技术的位置传感器的第二实施例的示意图；图4示出了根据本专利技术另一个实施例的位置传感器部件的剖视图；图5示出了作为线性位置函数的根据本专利技术实施例的位置传感器的输出信号的图；图6示出了根据本专利技术的带有一体成型盖的位置传感器的实施例的剖视图；图7示出了根据本专利技术的带有超程止动块(overtravelstop)的位置传感器的实施例的剖视图；和图8示出了根据本专利技术的通量整形件(fluxshaper)的备选实施例的剖视图。具体实施方式线性位置传感器(例如还与促动器组合在一起)广泛地用于例如机动车应用场合(诸如涡轮增压器之类)。涡轮增压器增加了各种引擎设计的功率输出以及燃油效率，而不会增加引擎尺寸和重量。现代涡轮增压器在涡轮增压器内部装配有可调叶片，这些可调叶片利用单个真空促动器来促动。用在涡轮增压器中的现有技术位置传感器会经受部件之间的内部机械摩擦和磨损。这些位置传感器的使用寿命通常通过使用昂贵的材料来延长，所述材料例如具有高玻璃含量(例如40％－45％)的PPS塑料，因为这些塑料降低了部件之间的内部机械摩擦和磨损效果。此外，这些位置传感器采用了由钕制成的多个昂贵磁体来增加线性度和可靠度，从而进一步增加了组成部件的数量和制造成本。目前，要求用于例如机动车应用场合的线性位置传感器的寿命要非常长，并且同时要精度、线性度、可靠度高且成本低。本专利技术寻求提供一种用于例如涡轮增压器中的可靠的、准确的、低成本的位置传感器。根据本专利技术实施例的位置传感器没有内部摩擦，因为在内部传感器部件之间没有机械接触。另外，如由本专利技术其它实施例提供的位置传感器免除使用昂贵的磁体。并且，关于制造公差和温度变化引起的尺寸不确定性对本专利技术位置传感器的测量精度和可靠度没有明显效果。总体上，本专利技术提供了用于确定沿感测方向的线性位置的位置传感器。在图1、图3和图4中示出了这种位置传感器的横截面视图。图2示出了用于显示位置传感器的主元件的相互定位的简化图。如图2示意性示出，位置传感器包括可相对彼此移动的第一传感器部件和第二传感器部件。第一传感器部件包括：环形磁体2，该环形磁体具有与感测方向一致的磁体轴线1a，并产生出沿感测方向轴向对称分布的磁场；磁场传感器3，该磁场传感器3被定位在磁体轴线1a上距环形磁体2的第一距离l1处。第二传感器部件包括能够在第一位置与第二位置之间沿感测方向移动通过环形磁体2的通量整形件1，在第一位置中，通量整形件位于距磁场传感器3的大致第一距离l1处。通量整形件1被布置用于影响环形磁体2与磁场传感器3之间的空间中的磁场。例如，当通量整形件靠近磁场传感器3时，磁场线更加集中。这导致通量整形件1的位置与感测场强度之间的单调关系，并且在相互运动的第一和第二传感器部件之间不存在摩擦。图1示出了位置传感器10的第一实施例的剖视图，该位置传感器被安装在例如用于控制涡轮增压器中的叶片的真空促动器中。位置传感器10包括称为“通量整形件”1的长形轴对称构件，该构件沿着磁体轴线1a线性地移动穿过环形磁体2的轴对称孔2a。位置传感器10进一步包括被安装在载体11上的磁场传感器3，所述载体例如为带有用于处理来自磁场传感器3的信号的电子元器件的印刷电路板(PCB)。该磁场传感器3以沿环形磁体2的纵向轴线(磁体轴线1a)测得的固定距离l1远离环形磁体元件2定位。典型地，环形磁体2选择为永磁体，但其也可以为电磁体或者产生合适磁场的任何其它元件。如将在下面讨论地，由环形磁体2产生的磁场通过通量整形件1和磁场传感器3、以及二者之间的空间。位置传感器10的通量整形件1直接或间接地通过促动器杆5或其中定位有位置传感器10的促动器的其它移动部件移动。所示促动器为真空操作促动器，具有壳体9、以及采用波纹管式元件4a悬挂至促动器壳体9的杯形促动器本体4，所述波纹管式元件允许促动器本体4沿着如图所示的磁体轴线1a大致线性移动。弹性元件6(例如所示的螺旋弹簧)迫使静止位置中的促动器本体4抵靠促动器壳体9(在促动器杆5一侧上)。壳体9设置有真空管线连接件9a，其通过施加真空至壳体9、促动器本体4和位置传感器10之间的真空空间而使得促动器本体4能够朝向促动位置运动。促动器杆5例如利用图1实施例中所示的位于促动器本体4两侧上的夹紧环5a连接至促动器本体4，同时维持所述真空空间。衬套7被设置用于引导促动器杆5进入壳体9中。通量整形件1连接至促动器杆5或者连接至促动器本体4，从而其提供沿位置传感器10的磁体轴线1a的相同运动。例如可以采用螺纹连接来设置通量整形件1与促动器杆5的连接。在具体实施例中，如图1所示，通量整形件1是(外部)促动器杆5的端部件件。在许多促动器应用场合中，促动器杆5由软磁材料制成，并且可以经设计用作位置传感器10的通量整形件1。当然，在真空促动器的情况中，设本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于确定沿感测方向的线性位置的位置传感器(10)，包括：能够相对彼此移动的第一传感器部件和第二传感器部件，其中，所述第一传感器部件包括：环形磁体(2)，该环形磁体的磁体轴线与所述感测方向一致，并且所述环形磁体产生出沿所述感测方向(1a)呈轴向对称分布的磁场，以及磁场传感器(3)，该磁场传感器被定位在所述磁体轴线(1a)上距所述环形磁体的第一距离(l1)处，其中，所述第二传感器部件包括能够在第一位置与第二位置之间沿所述感测方向移动穿过所述环形磁体(2)的通量整形件(1)，在所述第一位置中，所述通量整形件大致在距所述磁场传感器(3)的第一距离(l1)处，所述通量整形件被布置用于影响在所述环形磁体(2)与所述磁场传感器(3)之间的空间中的磁场。

【技术特征摘要】
2012.04.25 EP 121654651;2013.04.04 EP 1316227551.用于确定沿感测方向的线性位置的位置传感器(10)，包括：能够相对彼此移动的第一传感器部件和第二传感器部件，其中，所述第一传感器部件包括：环形磁体(2)，该环形磁体的磁体轴线与所述感测方向一致，并且所述环形磁体产生出沿所述感测方向呈轴向对称分布的磁场，以及磁场传感器(3)，该磁场传感器被定位在所述磁体轴线上距所述环形磁体的第一距离(l1)处，其中，所述第二传感器部件包括能够在第一位置与第二位置之间沿所述感测方向移动穿过所述环形磁体(2)的通量整形件(1)，在所述第一位置中，所述通量整形件大致在距所述磁场传感器(3)的第一距离(l1)处，在所述第二位置中，所述通量整形件基本上位于距离所述磁场传感器的第二距离处，所述通量整形件被布置用于影响在所述环形磁体(2)与所述磁场传感器(3)之间的空间中的磁场。2.根据权利要求1所述的位置传感器，其中，所述环形磁体(2)具有内径d1，所述通量整形件(1)具有最大外径d2，其中，所述内径d1和所述最大外径d2之间的差值至少是1mm。3.根据权利要求1所述的位置传感器，其中，所述通量整形件(1)是促动器元件(5)的端部件。4.根据权利要求1所述的位置传感器，进一步包括与所述通量整形件(1)的远离所述磁场传感器(3)的第二端连接的安装盘(15)，该安装盘(15)具有基本垂直于所述感测方向的主表面。5.根据权利要求1所述的位置传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·F·兹维耶泽，P·T·J·杰尼森，M·布尔斯马，J·M·W·比斯特伯斯，R·阿佩罗，
申请(专利权)人：森萨塔科技公司，
类型：发明
国别省市：