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專利名稱：檢測磁場方向用的傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種檢測磁場方向用的傳感器，其類型在權(quán)利要求1的前序中提出。
這樣一種傳感器適合于例如作為控制無刷電動(dòng)機(jī)的角度傳感器，這種電動(dòng)機(jī)具有一包括若干線圈的定子。該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子具有一永磁體，它與該傳感器組合以產(chǎn)生一與轉(zhuǎn)動(dòng)角相關(guān)的信號(hào)用于對該線圈的與相位協(xié)調(diào)的控制。這樣一種安排在歐洲專利申請EP 954508中是已知的。帶有幾個(gè)支路(arm)的垂直霍爾效應(yīng)元件用作該傳感器，通過它在每個(gè)支路中產(chǎn)生一與永磁體的轉(zhuǎn)動(dòng)位置相關(guān)的霍爾電壓。此霍爾電壓用來控制電動(dòng)機(jī)的線圈。垂直的霍爾效應(yīng)元件對于由永磁體所產(chǎn)生的磁場的那些分量是敏感的，這些分量和芯片的表面相平行。它的缺點(diǎn)是它不能夠和處理電子電路在同一芯片上一起實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樗腔谝环N特別的半導(dǎo)體工藝的。
使用水平的霍爾效應(yīng)元件也是已知的，它對由永磁體所產(chǎn)生的磁場的那些分量也是敏感的，這些分量垂直進(jìn)入芯片表面。這些霍爾效應(yīng)元件可以和處理電子電路集成在同一芯片上。但是這一方案具有內(nèi)在的缺點(diǎn)，即霍爾效應(yīng)元件必須安排在永磁體的邊緣區(qū)域，而在那里磁場的垂直分量是最強(qiáng)的。在旋轉(zhuǎn)軸的區(qū)域垂直分量較小。霍爾效應(yīng)元件的放置取決于永磁體的尺寸。在較大的永磁體的情況下將霍爾效應(yīng)元件集成在單獨(dú)一個(gè)半導(dǎo)體芯片上也就不再經(jīng)濟(jì)了。
帶有基于磁阻效應(yīng)的磁場傳感器元件的角度傳感器是從歐洲專利申請EP 893668中已知的。為了增加可測角度的范圍以超過180°，有一個(gè)外加的霍爾效應(yīng)元件。但是，霍爾效應(yīng)元件必須放置在不同于磁場傳感器元件的位置，因?yàn)榇艌鰝鞲衅髟仨殰y量旋轉(zhuǎn)永磁體中磁場的水平走向的分量，而霍爾效應(yīng)元件則必須測量磁場的垂直分量。此外，基于磁阻效應(yīng)的傳感器顯示出磁滯效應(yīng)，這限制了分辨率。
從歐洲專利申請EP 772046已知一種磁場傳感器，它對調(diào)整到平行于芯片表面的磁場是敏感的而且它可以和電子電路一起在一塊半導(dǎo)體芯片上實(shí)現(xiàn)。但是，利用這樣一種磁場傳感器只能測量磁場的單獨(dú)一種分量。
本發(fā)明的目標(biāo)是提出一種傳感器，它不再具有在開頭所說的各種缺點(diǎn)。
本發(fā)明包括權(quán)利要求1所給出的特性。從屬權(quán)利要求則給出有利的各種配置。
按照本發(fā)明的第一方面，一種檢測磁場方向用的傳感器，包括單獨(dú)一個(gè)具有平坦形狀的磁場聚集器和至少一第一霍爾效應(yīng)元件及一第二霍爾效應(yīng)元件或至少第一組及第二組霍爾效應(yīng)元件，這里霍爾效應(yīng)元件被安排在磁場聚集器的邊緣區(qū)域。
平坦形狀的磁場聚集器的任務(wù)是以這樣一種方式去影響磁場，使它能以最優(yōu)方式穿透霍爾效應(yīng)元件。
霍爾效應(yīng)元件可以是通常所說的水平霍爾效應(yīng)元件和通常所說的垂直霍爾效應(yīng)元件。水平霍爾效應(yīng)元件對磁場的垂直進(jìn)入到它表面上的分量是敏感的，而垂直霍爾效應(yīng)元件則對磁場的平行地通過其表面的分量是敏感的。由于這一原因水平霍爾效應(yīng)元件必須放在磁場聚集器的下面，而垂直霍爾效應(yīng)元件則必須放在邊緣旁邊的區(qū)域，在磁場聚集器之外。
按照本發(fā)明的另一方面，一種檢測磁場方向用的傳感器包括至少三個(gè)磁場聚集器，它們相對于一個(gè)對稱點(diǎn)對稱性地安放在一平面中，這些聚集器在對稱點(diǎn)的區(qū)域內(nèi)有相互面對的邊緣，它們相互平行地延伸，并且每個(gè)磁場聚集器有一個(gè)霍爾效應(yīng)元件或一組霍爾效應(yīng)元件，在這里霍爾效應(yīng)元件被安排在各自的磁場聚集器的平行延伸邊緣的區(qū)域中。
下面，本發(fā)明的各實(shí)施例將根據(jù)附圖作更詳細(xì)的說明。


圖1表示按照本發(fā)明的帶有水平霍爾效應(yīng)元件的傳感器的第一例，
圖2表示圖1沿I-I線穿過傳感器的截面，圖3表示按照本發(fā)明的傳感器的第二例，圖4表示傳感器的細(xì)節(jié)，圖5、6表示按照本發(fā)明的帶有垂直霍爾效應(yīng)元件的傳感器的例子，圖7a、b表示按照本發(fā)明的傳感器，利用它可以在三維中確定外部磁場的方向，以及圖8-11表示按照本發(fā)明的另外的傳感器。
圖1表示按照本發(fā)明的一個(gè)傳感器的平面圖，它適合于，例如，用作控制帶有三個(gè)線圈的無刷電動(dòng)機(jī)的角度傳感器。該傳感器包括一半導(dǎo)體芯片1，帶有6個(gè)水平霍爾效應(yīng)元件2.1到2.6以及單獨(dú)一個(gè)磁場聚集器3。在這第一例中，磁場聚集器3按盤形構(gòu)成，而6個(gè)霍爾效應(yīng)元件2是以相等距離沿著磁場聚集器3的邊緣4而分布定位的。
霍爾效應(yīng)元件2.1到2.6是用通常已知的工藝實(shí)現(xiàn)的，最好是用在p-摻雜的襯底7(圖2)上的n-摻雜的阱6(圖2)的CMOS工藝。水平霍爾效應(yīng)元件對磁場中垂直地進(jìn)入半導(dǎo)體芯片1的表面8的分量是敏感的。在這一例中，霍爾效應(yīng)元件2.1到2.6具有十字形狀的結(jié)構(gòu)，它的定向最好是平行于100晶軸，以使機(jī)械應(yīng)力的變化對霍爾信號(hào)的影響保持在盡可能低。
磁場聚集器3含有鐵磁材料，優(yōu)選為坡莫合金或鎳鐵高導(dǎo)磁合金或金屬玻璃，例如它們可以作為厚度為15μm到30μm的帶而從市場上得到。優(yōu)選的是具有較低矯頑場強(qiáng)的金屬玻璃，以便不會(huì)發(fā)生磁滯效應(yīng)。此外，它們的磁化在很大程度上是各向同性的。
磁場聚集器3在平面9中延伸并具有平坦的形狀，即它的厚度要比它在平面中的尺寸小得多。磁場聚集器3最好有相等的厚度。但是它也可以形成一個(gè)比邊緣更厚的中部。因此磁場聚集器3作為一個(gè)位于平面9中的磁場分量的聚集器而工作。磁場聚集器3的作用將根據(jù)圖2作更詳細(xì)的說明。在本例中，磁場聚集器3有一個(gè)對稱中心5，因此它是旋轉(zhuǎn)對稱的。
圖2表示圖1的傳感器沿I-I線的截面以及一個(gè)產(chǎn)生磁場的永磁體10，它是例如安置在帶3個(gè)線圈的無刷電動(dòng)機(jī)12的旋轉(zhuǎn)軸11上的。在它的環(huán)境中，磁場聚集器3改變了磁場磁力線13的路程，尤其是它具有這樣的效果，即在沒有磁場聚集器3的情況下磁力線平行通過半導(dǎo)體芯片1的表面8，而現(xiàn)在磁力線將幾乎是垂直于表面8而穿過霍爾效應(yīng)元件2.1。磁場聚集器3的材料的相對導(dǎo)磁率為大于1000，而空氣和半導(dǎo)體襯底7的相對導(dǎo)磁率約等于1。因此，磁力線實(shí)際上總是被垂直地對準(zhǔn)在磁場聚集器3的表面上。霍爾效應(yīng)元件2.1到2.6排列在磁場聚集器3的側(cè)面邊緣4的區(qū)域，因?yàn)槟抢锎艌龅拇怪狈至繛樽畲蟆?br> 位于沿徑向相對于對稱中心5(圖1)的相對面的霍爾效應(yīng)元件形成一對，每一對產(chǎn)生一輸出信號(hào)，從而一個(gè)霍爾效應(yīng)元件的霍爾電壓要減去另一個(gè)霍爾效應(yīng)元件的霍爾電壓。由于磁力線以相反的垂直方向同時(shí)穿透一對霍爾效應(yīng)元件，故由“重新定向”的磁場所建立的電壓將累加，而由于例如外部的、垂直穿透霍爾效應(yīng)元件的磁性干擾場所建立的霍爾電壓將會(huì)相互抵銷。此外，與工藝相關(guān)的偏置電壓至少是部分被補(bǔ)償?shù)摹Ｒ虼耍魻栃?yīng)元件2.1和2.4一起產(chǎn)生輸出信號(hào)S1，霍爾效應(yīng)元件2.2和2.5產(chǎn)生輸出信號(hào)S2，霍爾效應(yīng)元件2.3和2.6則產(chǎn)生輸出信號(hào)S3。輸出信號(hào)S1、S2和S3的強(qiáng)度取決于平面9中的磁場方向。
當(dāng)永磁體10圍繞旋轉(zhuǎn)軸11旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁場就跟著它轉(zhuǎn)動(dòng)并產(chǎn)生近似于正弦的輸出信號(hào)S1、S2和S3，它們之間有120°的相移。當(dāng)永磁體10的磁場方向平行于連接兩個(gè)霍爾效應(yīng)元件2.1和2.4的軸線時(shí)輸出信號(hào)S1總是在最大值，當(dāng)永磁體10的磁場方向平行于連接兩個(gè)霍爾效應(yīng)元件2.2和2.5的軸線時(shí)輸出信號(hào)S2總是在最大值，如此等等。如在歐洲專利申請EP 954 085中所述，輸出信號(hào)S1、S2和S3可以用來控制電動(dòng)機(jī)12的三個(gè)線圈。
然而，輸出信號(hào)S1、S2和S3也可以用來確定當(dāng)電動(dòng)機(jī)12是靜止時(shí)旋轉(zhuǎn)軸11的旋轉(zhuǎn)角度φ。這里重要之處在于要盡可能地在輸出信號(hào)S1、S2和S3上設(shè)有疊加不是從永磁體10的磁場所引起的信號(hào)。這里所提出的例子將相應(yīng)的霍爾效應(yīng)元件連接成對特別適合于這一點(diǎn)，因?yàn)橥饧拥母蓴_磁場的影響基本上被消除而且與工藝有關(guān)的偏置電壓也大體上得到補(bǔ)償。如果不是用單個(gè)的霍爾效應(yīng)元件2.1到2.6，而是使用包括兩個(gè)或更多的霍爾效應(yīng)元件的成組的霍爾效應(yīng)元件，那么與工藝有關(guān)的偏置電壓還進(jìn)一步減少，這是因?yàn)樵谝唤M中不同的霍爾效應(yīng)元件的電流方向是不同的。
這樣的例子示于圖3中，這里使用了4個(gè)組14到17，每組有兩個(gè)霍爾效應(yīng)元件2.1到2.8。沿直徑方向相對的霍爾效應(yīng)元件組連接成對，使得傳感器送出兩個(gè)輸出信號(hào)S1和S2。因此，這意味著，輸出信號(hào)S1是由霍爾效應(yīng)元件2.1、2.2、2.5和2.6的霍爾電壓形成的，而輸出信號(hào)S2則是由霍爾效應(yīng)元件2.3、2.4、2.7和2.8的霍爾電壓形成的。在圖3中霍爾效應(yīng)元件是十字形的，且每個(gè)霍爾效應(yīng)元件有一箭頭指定，這表示在霍爾效應(yīng)元件內(nèi)的電流方向。在這一例子中，磁場聚集器3也具有十字形的結(jié)構(gòu)，它和前面例子中所表示的圓形結(jié)構(gòu)相反，能導(dǎo)致在霍爾效應(yīng)元件所在位置的磁場有更高的集中。這種傳感器適合于，例如控制具有兩個(gè)線圈的電動(dòng)機(jī)12。如果需要，有可能把輸出信號(hào)S1和S2的值作為旋轉(zhuǎn)角φ的函數(shù)而儲(chǔ)存。由于輸出信號(hào)S1和S2是經(jīng)過移相的，所以能容易地根據(jù)輸出信號(hào)S1和S2清晰而唯一地確定旋轉(zhuǎn)角φ。
圖4示意性但不按比例地表示參考第一例中的傳感器上帶有兩個(gè)集成的霍爾效應(yīng)元件2.1和2.4的半導(dǎo)體芯片1的形象，這兩個(gè)元件相對于旋轉(zhuǎn)軸11(同時(shí)參閱圖1)和圓形磁場聚集器3在平面中是徑向相對的。由永磁體10(圖2)在兩個(gè)霍爾效應(yīng)元件2.1和2.4的區(qū)域中所產(chǎn)生的磁場強(qiáng)度和方向用垂直的箭頭來表示。將磁場聚集器3沿正的X方向移出理想位置會(huì)使霍爾效應(yīng)元件2.1的霍爾電壓降低而使霍爾效應(yīng)元件2.4的霍爾電壓2.4增加。磁場聚集器3的直徑最好是和兩個(gè)霍爾效應(yīng)元件2.1和2.4之間的距離相適應(yīng)，以便在磁場聚集器3相對于兩個(gè)霍爾效應(yīng)元件2.1和2.4定位于理想位置時(shí)，兩個(gè)霍爾效應(yīng)元件2.1和2.4并不位于磁場的場強(qiáng)達(dá)到其最大值的區(qū)域內(nèi)霍爾效應(yīng)元件2.1和2.4或者更接近于中心，如圖4所示，或者位于離中心更遠(yuǎn)的地方。在這種方式下，磁場聚集器3相對于兩個(gè)霍爾效應(yīng)元件2.1和2.4的定位變化的影響被減至最小。
如果傳感器只是用于控制電動(dòng)機(jī)，從而當(dāng)電動(dòng)機(jī)是靜止時(shí)對其旋轉(zhuǎn)角是不感興趣的，那么只有一對配對的霍爾效應(yīng)元件可供使用時(shí)也已足夠了。對于第一實(shí)施例，這些元件是霍爾效應(yīng)元件2.1、2.2和2.3。
除了圓形的磁場聚集器外，具有不同形狀的，例如多邊形的磁場聚集器也可以使用。尤其是，由于光刻的原因，人們推薦使用多邊形來趨近于圓形。同樣，霍爾效應(yīng)元件的數(shù)量可以增加。
圖5表示帶有垂直霍爾效應(yīng)元件2的一實(shí)施例。垂直霍爾效應(yīng)元件對于穿透霍爾效應(yīng)元件平行于半導(dǎo)體芯片1的表面8的磁場分量是敏感的。能夠和電子電路集成的垂直霍爾效應(yīng)元件在例如美國專利US5572058中有說明。垂直霍爾效應(yīng)元件2以切線方式排列在磁場聚集器3的邊緣4。它們位于磁場聚集器3的邊緣4的地區(qū)，但是并不像水平霍爾效應(yīng)元件那樣在磁場聚集器3的下面，而是在側(cè)面偏離于磁場聚集器3的外面，那里穿過平行于半導(dǎo)體芯片1的表面8的磁場磁力線13(圖2)是最大的。
在圖6中，箭頭表示磁場在垂直霍爾效應(yīng)元件2的地區(qū)的平行穿過的磁力線13(圖2)的強(qiáng)度，這里箭頭的長度與磁場強(qiáng)度成正比。
這一方案與已知的現(xiàn)有技術(shù)相比其優(yōu)點(diǎn)在于(a)霍爾效應(yīng)元件相對于永磁體的位置不是很嚴(yán)格的，因?yàn)榛魻栃?yīng)元件不是一定要放在永磁體的邊緣地區(qū)，那里磁場的垂直分量為最大，而是可以放在水平分量為最大的旋轉(zhuǎn)軸的地區(qū)，這使得在其上集成霍爾效應(yīng)元件的半導(dǎo)體芯片的擺放可以不依賴于永磁體的邊緣的位置而進(jìn)行，(b)磁場聚集器額外地放大了霍爾效應(yīng)元件區(qū)域內(nèi)的磁場，(c)霍爾效應(yīng)元件和處理用電子電路可以集成在同一半導(dǎo)體芯片上，以及
(d)磁場聚集器的實(shí)際位置對其設(shè)定位置的偏離在通常的加工容差范圍之內(nèi)時(shí)對所產(chǎn)生的信號(hào)基本上沒有任何影響。
所說明的傳感器也適合于在開頭所引用的歐洲專利申請EP 893668中所說明的應(yīng)用中作傳感器之用。
圖7a表明按照本發(fā)明的傳感器的第三個(gè)例子，其中的磁場聚集器3具有環(huán)的形狀。這能夠?qū)⒘硗庖粋€(gè)水平霍爾效應(yīng)元件2′安置在例如環(huán)的中心，利用它垂直地進(jìn)入霍爾效應(yīng)元件2′的磁場分量可以被測量。這樣一種傳感器適用于例如操縱桿中，因?yàn)樗軌虼_定外部磁場在三維空間中的方向。
由于磁場聚集器3是很薄的，所以它對垂直進(jìn)入霍爾效應(yīng)元件2，的磁場分量實(shí)際上沒有影響。圖7b中表示的傳感器也能夠確定外部磁場在三維空間中的方向。但是，這里存在這樣的危險(xiǎn)，即垂直分量是疊加在水平分量上的，因?yàn)榈谝唬艌鼍奂?放大了水平分量，第二，………但是應(yīng)該指出，按照圖7a的例子，磁場聚集器3也可以作為磁場的垂直分量的聚集器工作，即在鐵磁環(huán)的寬度和它的厚度可相比擬時(shí)就是這樣。從兩個(gè)霍爾效應(yīng)元件2.1和2.3的信號(hào)之和或兩個(gè)霍爾效應(yīng)元件2.2和2.4信號(hào)之和，可以得到一與磁場的垂直分量成正比的信號(hào)，而從它們的差，如上面所表明的，可以確定磁場的水平分量。這樣甚至可以省掉霍爾效應(yīng)元件2′。
一個(gè)單獨(dú)的霍爾效應(yīng)元件需要相當(dāng)小的面積，典型地是約10乘10個(gè)微米。圓形的磁場聚集器的直徑大概在0.2mm到0.5mm之間。在理想情況下，磁場聚集器的直徑小于永磁體的直徑，后者典型地為1.3mm或更大。
超過20mT時(shí)，外部場一般會(huì)導(dǎo)致磁場聚集器的飽和效果。當(dāng)永磁體和傳感器之間的設(shè)定距離選擇得使磁場聚集器至少部分地磁飽和時(shí)，那么這會(huì)有這樣的優(yōu)點(diǎn)輸出信號(hào)S1、S2等不會(huì)或僅僅輕微地和永磁體與傳感器間的距離的變動(dòng)有關(guān)。
也有可能把霍爾效應(yīng)元件作為脈沖發(fā)生器來工作，這時(shí)有多少個(gè)可供使用的霍爾效應(yīng)元件，則永磁體每轉(zhuǎn)一周就產(chǎn)生多少個(gè)脈沖。
圖8表示一具有三個(gè)磁場聚集器18.1、18.2和18.3的角度傳感器，它和第一例中的傳感器一樣，與作為角度確定元件工作的永磁體在一起，適合于作為角度傳感器來控制具有三個(gè)線圈的電動(dòng)機(jī)。磁場聚集器18.1、18.2和18.3相對于對稱點(diǎn)19對稱性地排列，即120°的旋轉(zhuǎn)對稱。水平霍爾效應(yīng)元件2.1、2.2或2.3位于每個(gè)磁場聚集器的邊緣4的地區(qū)并面向?qū)ΨQ點(diǎn)19。磁場聚集器的邊緣4分成兩個(gè)區(qū)域，即一內(nèi)部區(qū)，其中磁場聚集器18.1，18.2和18.3的相對邊界20有平行的走向，以使磁場的磁力線的密度在兩個(gè)邊界20之間的間隙中盡可能地均勻而且避免峰值的飽和；以及一外部區(qū)，其中相鄰的磁場聚集器之間的距離要大得多以避免這里的磁場“短路”。磁場聚集器18.1、18.2和18.3的外部邊緣21要延伸到一盡可能大的角度區(qū)域以便在霍爾效應(yīng)元件2.1、2.2和2.3的區(qū)域內(nèi)盡可能高效地集中外部磁場并避免會(huì)影響到信號(hào)的角度相關(guān)性的飽和峰值。對于這一例子，每個(gè)霍爾效應(yīng)元件2.1、2.2和2.3產(chǎn)生一輸出信號(hào)S1、S2和S3。
也可以預(yù)見使用成組的霍爾效應(yīng)元件以取代單獨(dú)的霍爾效應(yīng)元件2.1、2.2和2.3，前者它們自己已經(jīng)是偏置校正過的。
圖9和10表示另外兩種具有4個(gè)磁場聚集器18.1到18.4的傳感器，利用它們可以在兩維空間中確定磁場的方向。這里，在徑向相互面對的兩個(gè)霍爾效應(yīng)元件相對于對稱點(diǎn)19而被耦聯(lián)成對。霍爾效應(yīng)元件2.1和2.3一起產(chǎn)生輸出信號(hào)S1，霍爾效應(yīng)元件2.2和2.4一起產(chǎn)生輸出信號(hào)S2。根據(jù)輸出信號(hào)S1和S2，在傳感器的平面9中的磁場方向就可確定。
對于圖8到10所示的傳感器，磁場聚集器并不是平面形狀的。它們可以在趨向邊緣時(shí)有更厚的形狀或者可以和另外的外部磁場聚集器耦聯(lián)以便在霍爾效應(yīng)元件的區(qū)域內(nèi)盡可能高效地集中磁場。
圖11表示有三個(gè)磁場聚集器18.1、18.2和18.3和三個(gè)垂直的霍爾效應(yīng)元件2.1、2.2、2.3的實(shí)施例，這三個(gè)元件中的每一個(gè)都安排在相鄰的磁場聚集器18.1、18.2、18.3的平行走向的邊緣20之間的中央。
雖然本發(fā)明的實(shí)施例和應(yīng)用已被表示和敘述，但是對于熟悉本技術(shù)并得益于此公開的人來說明顯的是，對于上面所說的可以有許多修改而不會(huì)偏離這里本發(fā)明的概念。因此，本發(fā)明除了所附權(quán)利要求的精神之外是不應(yīng)受限制的。
權(quán)利要求
1.用于檢測磁場方向用的傳感器，包括一個(gè)具有平坦形狀的單獨(dú)的磁場聚集器(3)，至少一第一霍爾效應(yīng)元件(2.1)和一第二霍爾效應(yīng)元件(2.2)或至少第一組(14)和第二組(15)霍爾效應(yīng)元件，其中該霍爾效應(yīng)元件被安置在磁場聚集器(3)的邊緣(4)的區(qū)域中。
2.按照權(quán)利要求1的傳感器，其特征在于磁場聚集器(3)有一個(gè)對稱中心(5)，還存在第三霍爾效應(yīng)元件元件(2.4)和第四霍爾效應(yīng)元件(2.5)或第三組(16)或第四組(17)霍爾效應(yīng)元件，這些霍爾效應(yīng)元件被安置在磁場聚集器(3)的邊緣(4)區(qū)域，第一霍爾效應(yīng)元件(2.1)和第三霍爾效應(yīng)元件(2.4)或第一組(14)霍爾效應(yīng)元件和第三組(16)霍爾效應(yīng)元件是相對于對稱中心(5)對稱性安置的，且第二霍爾效應(yīng)元件(2.2)和第四霍爾效應(yīng)元件(2.5)或第二組(15)霍爾效應(yīng)元件和第四組(17)霍爾效應(yīng)元件是相對于對稱中心(5)對稱性安置的。
3.按照權(quán)利要求1或2的傳感器，其特征在于霍爾效應(yīng)元件(2)是水平霍爾效應(yīng)元件。
4.按照權(quán)利要求3的傳感器，其特征在于霍爾效應(yīng)元件(2)是安置在磁場聚集器(3)的邊緣(4)側(cè)面并面對磁場聚集器(3)的中心的。
5.按照權(quán)利要求1或2的傳感器，其特征在于霍爾效應(yīng)元件(2)是垂直的霍爾效應(yīng)元件，且霍爾效應(yīng)元件(2)被安置在磁場聚集器(3)之外。
6.檢測磁場方向用的傳感器，包括至少三個(gè)磁場聚集器(18.1、18.2、18.3；18.1、18.2、18.3、18.4)，它們在一個(gè)平面內(nèi)相對于對稱點(diǎn)(19)而對稱地安置，其面對、相鄰的邊界(20)在對稱點(diǎn)(19)的區(qū)域中的部分走向是相互平行的，以及每個(gè)磁場聚集器(18.1、18.2、18.3；18.1、18.2、18.3、18.4)有一個(gè)霍爾效應(yīng)元件(2.1、2.2、2.3；2.1、2.2、2.3、2.4)或一組霍爾效應(yīng)元件，這里的霍爾效應(yīng)元件是安置在相應(yīng)的磁場聚集器(3)的邊緣(4)的平行走向邊界(20)的區(qū)域中的。
7.按照權(quán)利要求6的傳感器，其特征在于霍爾效應(yīng)元件(2.1、2.2、2.3；2.1、2.2、2.3、2.4)是水平霍爾效應(yīng)元件。
8.按照權(quán)利要求6的傳感器，其特征在于霍爾效應(yīng)元件(2.1、2.2、2.3)是垂直霍爾效應(yīng)元件。
9.按照權(quán)利要求1到8之一的傳感器，其特征在于磁場聚集器(3；18.1、18.2、18.3)是由金屬玻璃制成的。
10.按照權(quán)利要求1到9之一的傳感器作為角度傳感器的應(yīng)用，以確定可圍繞旋轉(zhuǎn)軸(11)旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)位置，這里在旋轉(zhuǎn)軸(11)上固定著一個(gè)永磁體(10)，其特征在于傳感器和永磁體(10)之間的距離這樣選擇，以使磁場聚集器(3)至少是部分地磁飽和的。
全文摘要
一種檢測磁場方向用的傳感器,包括單獨(dú)一個(gè)平坦形狀的磁場聚集器(3)及至少一第一霍爾效應(yīng)元件(2.1)和一第二霍爾效應(yīng)元件(2.2),其中該霍爾效應(yīng)元件被安置在磁場聚集器(3)的邊緣(4)的區(qū)域內(nèi)。磁場聚集器(3)可改變磁場磁力線(13)的走向,其影響是使沒有磁場聚集器(3)時(shí)本來應(yīng)該平行于霍爾效應(yīng)元件(2.1、2.2)表面(8)的磁力線變成幾乎垂直于表面(8)而穿透霍爾效應(yīng)元件。除水平霍爾效應(yīng)元件外,垂直霍爾效應(yīng)元件也可以使用。
文檔編號(hào)G01P3/42GK1343889SQ01133990
公開日2002年4月10日 申請日期2001年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年8月21日
發(fā)明者拉迪沃杰·波普維克, 羅伯特·拉茲, 克里斯蒂安·斯考特 申請人:桑特隆股份公司