交变磁场传感器及电子设备的制作方法

1.本申请属于传感器技术领域，具体涉及一种交变磁场传感器及电子设备。


背景技术：

2.相关技术中，随着传感器技术的发展，为了避免电子设备中的元器件受到交变磁场的干扰，通常在电子设备内设置霍尔传感器、磁电传感器或磁阻传感器。
3.霍尔传感器是被动型传感器，需要外加电源才能够正常工作，霍尔传感器的功耗高，一致性不好，灵敏度低，温度特性差。现有磁电传感器的灵敏度低。磁阻传感器的量程范围小，容易对高强度的磁场饱和。
4.在实现本申请过程中，申请人发现现有技术中至少存在如下问题：现有技术中的传感器对于交变磁场传感器的灵敏度低，量程范围小。


技术实现要素：

5.本申请旨在提供一种交变磁场传感器，至少解决现有技术中的传感器对于交变磁场传感器的灵敏度低，量程范围小的问题之一。
6.为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
7.第一方面，本申请实施例提出了一种交变磁场传感器，该交变磁场传感器包括压电层和至少两个磁致变形件；
8.所述磁致变形件上设置有凸起结构，所述至少两个磁致变形件均通过所述凸起结构与所述压电层固定，所述磁致变形件用于挤压所述压电层，并使所述压电层产生电信号。
9.第二方面，本申请实施例提出了一种电子设备，该电子设备包括如上所述的交变磁场传感器。
10.本申请通过至少两个磁致变形件感应交变磁场，并通过凸起结构作用到压电层上，增加了交变磁场传感器的灵敏度。
11.本申请的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
12.本申请的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
13.图1是根据本申请实施例的交流磁场传感器的结构示意图之一；
14.图2是根据本申请实施例的交流磁场传感器上设置弯折式支座的结构示意图；
15.图3是根据本申请实施例的交流磁场传感器上的磁致变形件的厚度呈梯度变化的结构示意图；
16.图4是根据本申请实施例的交流磁场传感器上设置的凸起结构为球形凸起的结构示意图；
17.图5是根据本申请实施例的球形支座的结构示意图；
18.图6是根据本申请实施例的交流磁场传感器的结构示意图之二。
19.附图标记：
[0020]1‑
压电层，2
‑
磁致变形件，21
‑
凸起结构，3
‑
弯折式支座，4
‑
球形支座，41
‑
弹性杆，42
‑
球形结构。
具体实施方式
[0021]
下面将详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0022]
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0023]
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0024]
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0025]
下面结合图1
‑
图6描述根据本申请实施例的交变磁场传感器。
[0026]
如图1所示，根据本申请一些实施例的一种交变磁场传感器，该交变磁场传感器包括压电层1和至少两个磁致变形件2。
[0027]
所述磁致变形件2上设置有凸起结构21，所述至少两个磁致变形件2均通过所述凸起结构21与所述压电层1固定，所述磁致变形件2用于挤压所述压电层1，并使所述压电层1产生电信号。
[0028]
磁致变形件2在受到交变磁场变化的影响下，能够产生与交变磁场频率相同的机械振动。压电层1具有力电耦合性，能够将机械能转化为电能。该交变磁场传感器通过磁致变形件2能够感知交变磁场，并通过压电层1转化为电信号，以将交变磁场的信息通过电信号输出。
[0029]
在该实施例中，在磁致变形件2上设置凸起结构21，并通过凸起结构21将磁致变形件2与压电层1固定在一起。凸起结构21能够使磁致变形件2上产生的机械振动以更大的强度作用在压电层1上，从而提高在交变磁场的影响下压电层1输出的电信号的强度，进而提
高了交变磁场传感器的灵敏度。
[0030]
至少两个磁致变形件2增加了由磁致变形件2产生的机械振动的强度，从而增加了影响到压电层1的机械振动。这样也就是增加了由交变磁场影响而使磁致变形件2对压电层1产生的挤压的强度，受到挤压的压电层1产生强度更大的电信号。这样能够进一步增加压电层1输出的电信号的强度，提高了交变磁场传感器的灵敏度。
[0031]
至少两个磁致变形件2包括两个或两个以上的磁致变形件2。例如，至少两个磁致变形件2在交变磁场的作用下均发生机械振动，能够增加作用到压电层1上的机械振动，以增加压电层1受到机械振动作用输出的电信号，从而增加了该交变磁场传感器的灵敏度。
[0032]
例如，压电层1和磁致变形件2均为片层结构，以形成压电层1的层结构和磁致变形件2的层结构，至少两层的磁致变形件2通过凸起结构21固定在压电层1上。例如，凸起结构21设置在磁致变形件2的表面，压电层1的表面与凸起结构21贴合固定。磁致变形件2在受到交变磁场的影响下，机械振动使磁致变形件2变形，并通过凸起结构21将振动变形传输至压电层1，这样能够进一步提高每个磁致变形件2对压电层1的影响，进一步提高了交变磁场传感器的灵敏度。
[0033]
可选地，每个磁致变形件2上设置有至少两个凸起结构21，至少两个凸起结构21能够使磁致变形件2的形变更强地作用到压电层1上。例如，至少两个凸起结构21分布在磁致变形件2上，能够更有效地将磁致变形件2上的形变传递至压电层1上。这样的结构提高了最终对压电层1的挤压效果，同样提高了交变磁场传感器的灵敏度。
[0034]
在一个实施例中，如图1
‑
图2所示，所述至少两个磁致变形件2对称设置于所述压电层1的两侧，所述凸起结构21为齿状结构。齿状结构具有齿顶和齿底，齿顶相对凸出，齿底则相对凹陷，使齿状结构形成类似梳子的结构。
[0035]
在该实施例中，对称分布在压电层1两侧的磁致变形件2能够在受到交变磁场的作用下，同时将机械振动产生的形变作用到压电层1上，以同时挤压压电层1。这样的结构可以增加磁致变形件2对压电层1的挤压强度，使压电层1对机械振动产生的形变做出更强烈的反应，以使交变磁场传感器具有更高的灵敏度。
[0036]
齿状结构的凸起结构21在压电层1的两侧形成咬合的结构，在磁致变形件2受到交变磁场的影响产生机械振动时，机械振动造成的形变通过咬合的结构可以形成多段的挤压作用，以形成更大的形变并作用至压电层1上。在压电层1的两侧形成咬合结构的凸起结构21能够使磁致变形件2形变对压电层1的挤压力更大，提高了交变磁场传感器具有更高的灵敏度。
[0037]
可选地，在位于所述压电层1的两侧且相互对称的两个所述磁致变形件2中，一个所述磁致变形件2上的所述齿状结构与另一个磁致变形件2上的所述齿状结构相互错开。
[0038]
两个位于压电层1对称的两侧的齿状结构相互错开，使齿状结构的齿顶位置与对称侧的齿状结构的齿底位置相对。在磁致变形件2产生的形变通过齿顶传递到压电层1上时，压电层1受到力的部分在对称的一侧为齿底位置，没有结构挤压或止挡。这使得压电层1能够形成更大的形变，以输出更强的电信号。并且在对称的两侧的齿顶的作用下，能够使压电层1整体进一步具有更大的形变，从而进一步增加压电层1输出的电信号。该相互错开的齿状结构进一步增加了交变磁场传感器的灵敏度。
[0039]
在一个实施例中，如图3所示，所述压电层1每侧设置至少两个所述磁致变形件2，
在所述压电层1的厚度方向上，每侧中的每个所述磁致变形件2的尺寸不同。
[0040]
压电层1的每侧中的每个磁致变形件2的尺寸在压电层1的厚度方向上不同，使压电层1的同一侧具有不同厚度的磁致变形件2。不同厚度的磁致变形件2对不同频率的交变磁场具有不同的响应程度，会产生不同程度的形变。不同厚度的磁致变形件2能够在对应的频率范围下的交变磁场产生较大的形变，以对压电层1形成较大强度的挤压。
[0041]
通过不同厚度的磁致变形件2能够对不同频率的交变磁场做出较大的响应，至少两个磁致变形件2能够增加交变磁场传感器的检测范围，增加了交变磁场传感器可以感测的量程。
[0042]
在所述压电层1的厚度方向上，每侧中的每个所述磁致变形件2的尺寸不同指的是，每个磁致变形件2与相邻的磁致变形件2的厚度尺寸不同。例如，第二个磁致变形件2相对于第一个磁致变形件2的厚度更小，而第三个磁致变形件2的厚度相对于第二个磁致变形件2更小。
[0043]
在一个实施例中，如图4所示，所述至少两个磁致变形件2对称设置于所述压电层1的两侧，所述凸起结构21包括多个球形凸起。
[0044]
在该实施例中，对称分布在压电层1两侧的磁致变形件2能够在受到交变磁场的作用下，同时将机械振动产生的形变作用到压电层1上。这样的结构可以增加磁致变形件2对压电层1的作用，使压电层1对机械振动产生的形变做出更强烈的反应，以使交变磁场传感器具有更高的灵敏度。
[0045]
球形凸起在压电层1的两侧形成将压电层1夹持在中间的结构，在磁致变形件2受到交变磁场的影响产生机械振动时，机械振动造成的形变通过球形的结构可以形成单位面积内更大压力的挤压作用，以形成更大的形变并作用至压电层1上。这样的结构能够使磁致变形件2形变对压电层1的作用力，提高了交变磁场传感器具有更高的灵敏度。
[0046]
可选地，多个球形凸起阵列排布在所述磁致变形件2的表面。
[0047]
在该实施例中，阵列排布的球形凸起作用在压电层1上时，能够提供更加均匀的挤压，使每个球形凸起形成更大化的挤压变形作用。压电层1在多个球形凸起的形变的挤压作用下，能够更准确地反应出交变磁场对磁致变形件2的影响，从而进行更准确地感测交变磁场，提高了交变磁场传感器的灵敏度。
[0048]
在一个实施例中，在位于所述压电层1的两侧且相互对称的两个所述磁致变形件2中，一个所述磁致变形件2上的所述多个球形凸起与另一个磁致变形件2上的所述球形凸起相互错开。
[0049]
在该实施例中，位于压电层1两侧的多个球形凸起相互错开，以形成交错的排布。其中，每个球形凸起与对称侧的球形凸起之间的间隙位置相对。在磁致变形件2产生的形变通过球形凸起传递到压电层1上时，压电层1受到力的部分在对称侧为球形凸起之间的间隙位置，是没有设置球形凸起的位置。这样就没有结构在每个球形凸起的对称侧的位置形成挤压或止挡。这使得压电层1能够形成更大的形变，以输出更强的电信号。并且在对称的两侧球形凸起的作用下，能够使压电层1整体进一步具有更大的形变，从而进一步增加压电层1输出的电信号。该相互错开的球形凸起进一步增加了交变磁场传感器的灵敏度。
[0050]
在一个实施例中，如图6所示，所述至少两个磁致变形件2围绕所述压电层1的侧壁均匀分布，所述至少两个磁致变形件2均通过所述凸起结构21与所述压电层1的侧壁固定。
所述压电层1的结构为圆形板，在垂直于所述压电层1的侧壁的方向上，每个所述磁致变形件2的尺寸不同。
[0051]
在该实施例中，磁致变形件2围绕压电层1设置，并且每个磁致变形件2的在垂直于侧壁的方向上的尺寸不同。
[0052]
例如，磁致变形件2在垂直于侧壁的方向上的尺寸为磁致变形件2的长度尺寸，垂直于侧壁的方向为磁致变形件2的长度方向。尺寸不同可以是相邻的磁致变形件2的长度逐个变短或变长。
[0053]
每个磁致变形件2的位于长度方向的一个端部通过凸起结构21固定在压电层1上。不同长度的磁致变形件2能够更有效地响应不同频率的交变磁场，增加了交变磁场传感器的量程范围。
[0054]
磁致变形件2通过凸起结构21与压电层1固定，增加了交变磁场传感器的灵敏度。例如，上述实施例中的各凸起结构21，能够产生提高灵敏度的效果。
[0055]
可选地，凸起结构21为磁致变形件2端部的结构，磁致变形件2的端部与压电层1连接。
[0056]
磁致变形件2分布在圆形板的结构的侧壁上。至少两个磁致变形件2围绕圆板结构均匀分布，在受到交变磁场的影响下有效地挤压压电层1，以使压电层1产生形变，从而输出电信号达到检测的目的。
[0057]
可选地，凸起结构21为弧形槽，弧形槽设置在磁致变形件2的端部，弧形槽的两边凸起，中部向磁致变形件2一侧凹陷。弧形槽能够更好地与圆板结构的侧壁贴合，使磁致变形件2的变形有效地传递到压电层1上。
[0058]
例如，磁致变形件2为杆状结构，杆状结构的端部面积小，通过弧形槽能够使形变对压电层1产生影响。
[0059]
在一个实施例中，如图1
‑
图4，该交变磁场传感器还包括至少两个支座，所述支座具有弹性，所述支座的一端与所述压电层1固定，所述支座的另一端用于与外部结构固定。
[0060]
在该实施例中，支座能够使交变磁场传感器支撑在外部结构上。支座具有弹性能够对交变磁场传感器形成缓冲，在受到冲击力时能够避免交变磁场传感器损坏。
[0061]
可选地，如图1
‑
图5所示，所述支座包括弯折式支座3或球形支座4。
[0062]
弯折式支座3能够有效地缓冲垂直方向的冲击力，提高交变磁场传感器对垂直冲击的缓冲效果。球形支座4可以在不同方向上形成缓冲，有效避免了跌落等问题引起的不同方向的冲击。提高了对交变磁场传感器的保护作用。
[0063]
例如，如图5所示，球形支座4包括连接在一起的球形结构42和弹性杆41，球形支座4为弹性材料。球形结构42通过弹性杆41与压电层1连接，球形结构42与外部结构连接固定。
[0064]
在本申请的一个实施例中，提供了一种电子设备，该电子设备包括如上任意一项实施例所述的交变磁场传感器。
[0065]
在该实施例中，电子设备中的交变磁场传感器能够有效检测交变磁场。在产生交变磁场的情况下，通过交变磁场传感器检测到交变磁场，从而能够消除交变磁场对电子设备中的元件的影响。例如，通过交变磁场传感器检测出的交变磁场消除对电子罗盘的影响。
[0066]
可选地，将交变磁场传感器设置在电子设备的主板上，且交变磁场传感器位于充电ic和射频pa附近，以有效地消除影响。
[0067]
例如，电子设备插入充电器或者射频pa瞬间抽电时，在交变磁场器件周边主板区域将有大电流流动，变化的大电流将会产生变化的交变磁场，该变化的交变磁场将会被交变磁场传感器感知。通过交变磁场传感器转换为电信号。该电信号通过电荷放大后送入信号处理部分进行大小、相位等的处理。电子设备的主控单元在交变磁场传感器感测到交变磁场的时间段内，不对例如电子罗盘等元器件感测到的数据处理，从而避免元器件出现错误。
[0068]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0069]
尽管已经示出和描述了本申请的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本申请的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本申请的范围由权利要求及其等同物限定。