測量系統的制作方法
【專利摘要】一種測量系統，所述測量系統：具有用于產生磁場的磁體裝置，具有用于檢測所述磁場至少在第一空間方向(y)上的磁通密度(By)的磁場傳感器，其中，所述磁場傳感器相對于所述磁體裝置固定地定位，其特征在于，所述磁體裝置具有用于產生主磁場的至少兩個主極和用于產生旁磁場的至少兩個旁極；在所述磁場傳感器中，所述磁場通過所述主磁場與所述旁磁場的疊加構成；所述磁場傳感器構造用于，在所述第一空間方向(y)上測量所述疊加的磁通密度(By)；在所述磁場傳感器中，所述旁磁場在所述第一空間方向(y)上至少部分地補償所述主磁場。
【專利說明】測量系統
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種測量系統。
【背景技術】
[0002] 由WO 2010/060607A2已知一種具有半導體芯片的1C殼體，所述半導體芯片具有 集成電路和集成的磁傳感器。永久磁體與所述半導體芯片的殼體隔開，永久磁體的磁通量 穿過傳感器。如果待測量的對象靠近半導體芯片的頭側端，則通過傳感器的磁通密度發生 變化。
[0003] 由US 7, 250, 760 B2已知集成的霍爾磁傳感器，其中，永久磁體一起排列在1C殼 體中。在此，霍爾傳感器如此相對于永久磁體的場設置，使得在沒有外部的場影響的情況下 產生霍爾電壓。
[0004] 由DE 698 27 559 T2已知一種用于磁場傳感器的殼體。氣隙通常定義為激發器 與殼體的外表面之間的間距，所述殼體包含磁場傳感器的測量兀件。可以將"有效氣隙"描 述為激發器與測量元件自身之間的間距。磁場傳感器典型地包含永久磁體和封裝在殼體中 的測量元件。然而，這種殼體類型不適合惡劣的周圍環境、尤其是汽車的周圍環境。因此， 還將如此包裝的測量元件包括在附加的殼體（外殼）中，所述附加的殼體提供保護免受潮 濕和污物影響。這當齒（Zahn)在測量元件附近經過磁場時導致峰值磁場強度的降低。在 DE 698 27 559 T2中期望，測量元件盡可能接近磁體，因為作為氣隙的函數的磁場降低。低 的間距能夠實現具有更低的能量產品的小的磁體的使用。
[0005] 由DE 10 2012 203 001 A1已知一種3D磁傳感器。所述磁傳感器具有平的軟磁 體，所述軟磁體設置在襯底的表面上，所述襯底具有磁傳感器陣列，所述磁傳感器陣列具有 空間上不同的多個磁傳感器元件，所述多個磁傳感器元件以預先確定的配置設置。當存在 外部磁場時，平的軟磁體被磁化，以便產生反作用磁場（Reaktionsmagnetfeld)。多個磁場 傳感器元件分別配置用于，測量所述外部磁場與所述反作用磁場沿著第一軸線（例如z軸 線）疊加的磁場值，由此得到沿著第一軸線的磁場分量的多個在空間上不同的測量。多個 在空間上不同的測量可以用于計算外部磁場的沿著多個軸線（例如X軸線、y軸線和z軸 線）的磁場分量。
【發明內容】
[0006] 本發明所基于的任務是，盡可能地改進測量系統。
[0007] 所述任務通過具有獨立權利要求1的特征的測量系統解決。有利的擴展方案是從 屬權利要求的主題并且包含在說明書中。
[0008] 因此，測量系統設有用于產生磁場的磁體裝置和用于檢測磁場至少在第一空間方 向上的磁通密度的磁場傳感器。磁場傳感器相對于磁體裝置固定地定位。
[0009] 磁體裝置具有用于產生主磁場的至少兩個主極和用于產生旁磁場 (Nebenmagnetfeld)的至少兩個旁極（Nebenpole)。
[0010] 在磁場傳感器中，磁場通過主磁場與旁磁場的疊加構成。
[0011] 磁場傳感器構造用于，在第一空間方向上測量疊加的磁通密度。
[0012] 在磁場傳感器中，旁磁場在第一空間方向上至少部分地補償主磁場。
[0013] 申請人:的研究已經表明，可能的是，調整磁體的磁場，因此與沒有調整的原始狀態 相比所述磁場在磁傳感器的空間中的某些點具有明顯降低的磁通密度分量。所述磁通分量 作為磁場傳感器的輸出信號中的偏移。因此，所述偏移的減小增大信號/偏移比。在此，通 過多于兩個磁極實現磁通密度分量的減小。
[0014] 根據一個有利的擴展方案設置，所述磁體裝置具有第一永久磁體和第二永久磁 體，所述第一永久磁體具有兩個用于產生主磁場的主極，所述第二永久磁體具有兩個用于 廣生芳磁場的芳極。
[0015] 根據一個有利的擴展方案設置，第二永久磁體具有與第一永久磁體相反定向的極 性。
[0016] 根據一個有利的擴展方案設置，第二永久磁體具有比第一永久磁體更小的尺寸。 優選地，第二永久磁體相對于第一永久磁體設置在中心。
[0017] 根據一個有利的擴展方案設置，磁體裝置僅僅具有第一永久磁體，所述第一永久 磁體具有兩個用于產生主磁場的主極。第一永久磁體具有至少一個凹部，所述至少一個凹 部具有兩個用于產生旁磁場的旁極。
[0018] 根據一個有利的擴展方案設置，旁極的極面與主極的極面平行地構造。
[0019] 根據一個有利的擴展方案設置，旁極的極面與主極的極面成一個角度地非平行地 構造。
[0020] 根據一個有利的擴展方案，測量系統具有用于改變在磁場傳感器的區域中在第一 空間方向上的磁通密度的探測器（Geber)。
[0021] 根據一個有利的擴展方案設置，磁體裝置和磁場傳感器集成在組件殼體中。所述 組件殼體構造用于安裝在電路載體上。
[0022] 先前所描述的擴展方案變型不僅單獨地而且組合地特別有利。在此，可以相互組 合全部的擴展方案變型。在附圖的實施例的描述中闡述一些可能的組合。然而，擴展方案 變型的組合的在那所描述的可能性是非窮盡的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0023] 以下通過實施例借助圖形方面的示圖進一步闡述本發明。
[0024] 附圖示出：
[0025] 圖1 :具有磁體裝置和磁場傳感器的測量系統的第一實施例的示意性剖視圖；
[0026] 圖2 :具有磁體裝置和磁場傳感器的測量系統的第二實施例的示意性剖視圖；
[0027] 圖3 :具有磁體裝置和磁場傳感器的測量系統的第三實施例的示意性剖視圖。
【具體實施方式】
[0028] 在圖1中示出測量系統的示意性剖視圖。所述測量系統具有一個用于產生磁場 的磁體裝置20和兩個磁場傳感器31、32。磁體裝置20是特殊成形的永久磁體20。磁場 傳感器31、32相對于磁體裝置20、50、60固定地定位，例如通過合成材料借助形狀鎖合 (Formschluss)。此外，在圖1中示出具有空間方向x、y和z的坐標系。此外，在圖1中示 出磁通量B在空間方向y上的y分量By。在此，借助FEM模擬（Finite Element Method: 有限單位法）確定圖1中的y分量By的示圖。在此，圖1示出以下情況的y分量By :沒有 由鐵磁材料制成的探測器影響磁場。圖1的實施例的目的是，在沒有探測器的情況下實現 磁通量B在空間方向y上在每一個磁場傳感器31、32的區域中的y分量By盡可能小的量 值，而在具有探測器的情況下實現磁通量B在空間方向y上在每一個磁場傳感器31、32的 區域中的y分量By明顯更高的量值。
[0029] 永久磁體20在其端面具有兩個用于產生主磁場的主極NH、SH。永久磁體20在X方 向上磁化。通過永久磁體20中的刻槽21產生旁極S N1、Nn1。旁極Nn1、SN1產生旁磁場。在 此，旁極N n1、SN1的極面與主極NH、SH的極面成大約45°角并且因此不平行于主極N H、SH的 極面地構造。替代地，旁極Nn1、SN1也可以與主極N H、SH的極面成一角度或者平行地構造。
[0030] 在磁場傳感器31、32中，旁磁場與主磁場疊加。在圖1的實施例中，旁磁場比主磁 場更弱。旁磁場與主磁場同樣在磁場傳感器31、32中疊加。在圖1的實施例中示出，在不 存在探測器的情況下在磁場傳感器31、32的區域中在空間方向y上磁通密度的y分量By 由于疊加而特別低。因此，所述磁通密度相對于不具有兩個旁極Nn1、SN1的磁體裝置20顯 著降低。
[0031] 基本上，一個唯一的磁場傳感器31、32足以用于檢測磁場在空間方向y上的磁通 密度By。在圖1的實施例中設置兩個差分運行的磁場傳感器31、32。兩個磁場傳感器31、 32檢測磁通密度的y分量By，其中，在兩個磁場傳感器31、32中y分量By具有不同的符號。
[0032] 發明人的研究已經得出，通過主磁場與旁磁場的疊加可以使信號/偏移比增加六 倍。
[0033] 在圖2中以示意性剖視圖示出測量系統的第二實施例。磁體裝置50具有永久磁 體50,所述永久磁體具有三個凹槽51、52、53。通過凹槽51、52、53構成旁極N N1、SN1、NN2、SN2、 nN3、SN3。旁極Nn1、SN1、N N2、SN2、NN3、SN3的旁磁場又疊加兩個主極N h和SH的主磁場。在圖2 的實施例中，兩個磁場傳感器31、32構造為霍爾傳感器。兩個磁場傳感器31、32構造用于 在第一空間方向y上測量疊加的磁通密度By。在此，通過補償，在磁場傳感器31、32的區域 中的磁通密度By相對于不具有所述旁極N n1、SN1、NN2、SN2、NN3、S N3的磁體裝置顯著降低。
[0034] 在圖3中以剖視圖示意性示出具有磁體裝置60的另一個實施例，所述磁體裝置具 有兩個永久磁體61、62。同樣示出用于使磁體裝置60的磁場線偏轉的探測器40,其中，所 述偏轉引起磁場傳感器31、32中磁通密度By的變化。因此，磁體裝置60具有第一永久磁 體61和第二永久磁體62,所述第一永久磁體具有兩個用于產生主磁場的主極N H、SH，所述第 二永久磁體具有兩個用于產生旁磁場的旁極Nn1、S N1。
[0035] 在圖3的實施例中，第二永久磁體62構造得小于第一永久磁體61。第二永久磁體 62與第一永久磁體61相反地磁化。
[0036] 在圖3的實施例中示出，磁體裝置60和磁場傳感器31、32集成在組件殼體1中。 所述組件殼體1構造用于安裝在電路載體--例如電路板（未示出）上。例如，磁體裝置 60和具有磁場傳感器31、32的半導體芯片30 (例如具有集成電路）集成在合成材料殼體1 中。
[0037] 本發明不限于圖1至3所示的構型變型。例如可能的是，也借助永久磁體的非直 線的磁化方向實現偏移的降低。不同于圖1至3的實施例同樣可能的是，將磁場傳感器設 置在永久磁體中的凹槽內、例如在圖1的實施例的缺口 21中。根據圖1的測量系統的功能 可以特別有利地用于借助旋轉的探測器的旋轉測量（Rotationsmessung)。
[0038] 參考標記列表
[0039] 1 殼體
[0040] 20、50、60 磁體裝置、永久磁體
[0041] 21、51、52、53 凹槽、刻槽、缺口
[0042] 30 半導體芯片
[0043] 31、32 磁場傳感器、霍爾傳感器
[0044] 40 探測器、軟磁體
[0045] 61、62 永久磁體
[0046] By 磁通密度的分量
[0047] SH、Nh 主極
[0048] SN1、SN2、SN3、Nn1、NN2、N N3 旁極
[0049] x、y、z 空間方向
【權利要求】
1. 一種測量系統，所述測量系統： 具有用于產生磁場的磁體裝置（20, 50,60)， 具有用于檢測所述磁場至少在第一空間方向（y)上的磁通密度（By)的磁場傳感器 (31，32)，其中，所述磁場傳感器（31，32)相對于所述磁體裝置（20, 50,60)固定地定位， 其特征在于， 所述磁體裝置（20, 50,60)具有用于產生主磁場的至少兩個主極（NH，SH)和用于產生旁 磁場的至少兩個旁極（Nn1，SN1，NN2, SN2, NN3, SN3); 在所述磁場傳感器（31，32)中，所述磁場通過所述主磁場與所述旁磁場的疊加構成； 所述磁場傳感器（31，32)構造用于，在所述第一空間方向（y)上測量所述疊加的磁通 密度（By); 在所述磁場傳感器（31，32)中，所述旁磁場在所述第一空間方向（y)上至少部分地補 償所述主磁場。
2. 根據以上權利要求中任一項所述的測量系統，其特征在于，所述磁體裝置￠0)具有 第一永久磁體（61)和第二永久磁體（62)，所述第一永久磁體具有兩個用于產生所述主磁 場的主極（N H，SH)，所述第二永久磁體具有兩個用于產生所述旁磁場的旁極（Nn1，S N1)。
3. 根據權利要求2所述的測量系統，其特征在于，所述第二永久磁體￠2)具有與所述 第一永久磁體（61)相反定向的極性。
4. 根據權利要求2或3中任一項所述的測量系統，其特征在于，所述第二永久磁體 (62)具有比所述第一永久磁體￠1)更小的尺寸。
5. 根據以上權利要求中任一項所述的測量系統，其特征在于， 所述磁體裝置（20, 50)具有第一永久磁體（20, 50)，所述第一永久磁體具有兩個用于 產生所述主磁場的主極（NH，SH); 所述第一永久磁體（20, 50)具有至少一個凹部（21，51，52, 53)，所述至少一個凹部具 有兩個用于產生所述旁磁場的旁極（Nn1，sN1，nN2, sN2, nN3, SN3)。
6. 根據以上權利要求中任一項所述的測量系統，其特征在于，所述旁極（Nn1，SN1，NN2， sN2, nN3, SN3)的極面與所述主極（nh，SH)的極面平行地構造。
7. 根據以上權利要求中任一項所述的測量系統，其特征在于，所述旁極（Nn1，SN1)的極 面與所述主極（N H，SH)的極面成一個角度地非平行地構造。
8. 根據以上權利要求中任一項所述的測量系統，其特征在于用于改變在所述磁場傳感 器（31，32)的區域中在所述第一空間方向（y)上的磁通密度（By)的探測器（40)。
9. 根據以上權利要求中任一項所述的測量系統，其特征在于，所述磁體裝置（20, 50， 60)與所述磁場傳感器（31，32)集成在組件殼體（1)中，其中，所述組件殼體（1)構造用于 安裝在電路載體上。
【文檔編號】G01R33/02GK104142482SQ201410191537
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年5月7日 優先權日:2013年5月8日
【發明者】K·黑貝勒, J·弗蘭克, O·布賴特維澤爾, T·考夫曼 申請人:邁克納斯公司