用于产生均匀磁场的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及用于产生磁场的方法和系统，并且更具体地说，涉及有关产生适于刺激磁阻(MR)器件的均匀磁场的方法和系统。
【背景技术】
[0002]磁场方向传感器可以用于测量磁场产生物体，例如永久磁体，相对于磁场方向传感器的传感轴线的方向。因此，当在可旋转物体上携带磁体时，例如其旋转将待编码的轴，物体的角位移可以以非接触的方式确定。
[0003]某些磁场方向传感器的一个困难是这样的传感器可能部分地通过使用均匀磁场刺激传感器进行操作。例如，各向异性磁阻(AMR)传感器可以包括磁阻元件，磁阻元件具有根据入射磁场的角度而变化的电阻。当磁力线不足够平行和/或磁场强度不足够均匀时，误差被引入到这样的传感器的输出。此外，杂散磁场可以降低传感器的性能。
[0004]因此，需要一种适合于产生均匀磁场的改进的磁性结构。
【发明内容】
[0005]在所附权利要求的范围的系统、方法和器件的各种实现各自具有若干方面，其中没有单个实现单独地负责本文描述的期望的属性。不限制所附权利要求的范围，一些突出特征在本文中描述。
[0006]本说明书中所描述的主题的一个或多个实现的细节在附图和以下说明中阐述。根据说明书、附图和权利要求，其它特征、方面和优点将变得显而易见。需要注意的是以下附图的相对尺寸可能没有按等比例绘制。
[0007]本公开的一个方面提供包括可转动壳体的装置。可转动壳体包括第一壁和与第一壁相对的第二壁，第一壁包括第一磁性重定向材料，第二壁包括第一磁性重定向材料。该装置还包括位于可转动壳体内第一和第二壁之间至少两个磁体。至少两个磁体包括平行磁化且彼此相对的第一对磁体。可转动壳体相对于包括至少两个磁体而没有可转动壳体的配置改变至少两个磁体的磁场。
[0008]本公开的另一方面提供用于产生均匀磁场的方法。该方法包括提供可转动壳体，可转动壳体包括第一壁和与第一壁相对的第二壁，第一壁和第二壁各自包括第一磁性重定向材料。该方法还包括在可转动壳体内第一和第二壁之间放置至少两个磁体，其中至少两个磁体包括平行磁化且彼此相对的第一对磁体。该方法还包括使用至少两个磁体和壳体在感兴趣的区域中产生均匀磁场，其中壳体相对于包括至少两个磁体而没有壳体的结构改变至少两个磁体的磁场。
[0009]本公开的另一个方面提供了一种角度位置传感装置。该装置包括可转动壳体。可转动壳体包括第一壁和与第一壁相对的第二壁，第一壁包括第一磁性重定向材料，第二壁包括第一磁性重定向材料。该装置还包括位于可转动壳体内第一和第二壁之间的至少两个磁体。至少两个磁体包括平行磁化且彼此相对的第一对磁体。至少两个磁体和可转动壳体在感兴趣区域中产生均匀磁场。该装置还包括位于均匀磁场中的传感器。
【附图说明】
[0010]实施例现在将通过仅示例方式进行讨论，参考附图，其中:
[0011 ] 图1是示例各向异性磁阻(AMR)传感器系统的简图。
[0012]图2A是在预定区域产生均匀磁场的示例磁性结构配置的立体图。
[0013]图2B是在由图2A的示例磁性结构产生的均匀磁场中的传感器的俯视图。
[0014]图3是根据本文描述的实施例，示例磁性结构的简图。
[0015]图4是根据本文描述的实施例，另一个示例磁性结构的简图。
[0016]图5是利用四个磁体的示例磁性结构的简图。
[0017]图6是根据本文描述的实施例，示出尺寸不等的四个磁体的磁性结构的简图。
[0018]图7是根据本文描述的实施例，示出使用多个插入物的示例磁性结构的简图。
[0019]图8是根据本文描述的实施例，示出位于两个磁体之间的插入物的示例磁性结构的简图。
[0020]图9是根据本文描述的实施例，示出使用多个插入物的示例磁性结构的简图。
[0021]图10A是根据本文描述的实施例，包括具有斜面边缘的磁体的示例磁性结构的侧视图。
[0022]图10B是根据本文描述的实施例，包括具有圆边的磁体的示例磁性结构的侧视图。
[0023]图10C是根据本文描述的实施例，包括三个梯形磁体的示例磁性结构的侧视图。
[0024]图11是根据本文描述的实施例，包括具有矩形形状的壳体的磁性结构的立体图。
[0025]图12是根据本文描述的实施例，包括具有六边形形状的壳体的磁性结构的立体图。
[0026]图13是根据本文描述的实施例，示出与磁性结构相关的磁力线的示例磁性结构配置的侧视图。
[0027]图14是根据本文描述的实施例，示出与磁性结构相关的磁力线的另一个示例磁性结构配置的侧视图。
[0028]图15是根据本文描述的实施例，示出与磁性结构相关的磁力线的另一个示例磁性结构配置的俯视图。
【具体实施方式】
[0029]参考附图，新颖的系统、设备和方法各种方面在下文中将被更充分地描述。本公开的教导可以，但是，可以体现为许多不同的形式并且不应被解释为限于贯穿本公开所提出的任何特定结构或功能。而是，提供这些方面以使得本公开将是彻底的和完整的，并且将充分地向本领域技术人员传达本公开的范围。根据本文的教导，本领域技术人员应该了解本公开的范围旨在涵盖在此公开的新颖的系统、装置、和方法的各个方面，无论与本发明的任何其他方面独立地实现还是与本发明的任何其他方面组合实现。例如，可以使用本文所阐述的方面的任何数目实现装置或实践方法。另外，本发明的范围旨在涵盖除了或不同于本文阐述的本方面的各个方面的，使用其它结构、功能、或者结构和功能进行实践的这样的装置或方法。应当理解，本文公开的任何方面可以由权利要求的一个或多个要素来体现。
[0030]磁阻(MR)器件，例如各向异性磁阻(AMR)传感器，可以用于传感物体的磁场以确定该物体的方向。为了恰当地刺激MR器件，MR器件应该被暴露在具有精确定位的均匀磁场。如果磁力线不能足够平行，误差可以在MR器件的输出被引入。此外，杂散磁场可以影响MR器件的性能。
[0031]磁力线可以是难以控制的。例如，难以使磁力线聚焦和集中在特定的感兴趣区域中同时在该区域之外提供相对小的磁场。此外，在感兴趣区域内，磁场应该具有足够的均匀性、稳定性和并行度。
[0032]本文提供了用于产生均匀磁场的装置和方法。在某些配置中，磁性结构包括一对或多对位于壳体内的磁体。每一对的磁体被平行地布置，并且包括相对于另一个极性上反转的磁极。例如，在某些实现中，第一对磁体包括并排地布置的第一磁体和第二磁体，第一磁体的北极与第二磁体的南极相邻并且第一磁体的南极与第二磁体的北极相邻。使用可以限制磁通量并且减少杂散磁场的磁性重定向材料实现壳体。磁性结构可以用于在感兴趣的区域产生基本均匀的磁场，并且在该区域外提供相对小的杂散磁通量。
[0033]因此，本文所提供的磁性结构可以用于在局部区域中产生均匀磁场。在某些实现中，磁性结构适于接收可以用于塑造或影响感兴趣的区域内的磁场的特征的一个或多个插入物。通过配置磁性结构以产生可以由插入物控制的磁场，磁性结构可以产生专为特定的应用或用途裁剪的磁场。
[0034]如上所述，使用磁力重定向材料实现磁性结构的壳体，例如钢、和/或铁。在一些实施例中，磁性重定向材料可以包括具有磁导率大于9.42e-4H/m(国际标准单位)的任何材料，对应于750相对磁导率。作为本领域的普通技术人员将会理解，磁性重定向材料可以吸取磁通，并且因此可以适合于在杂散磁场拉取。磁性重定向材料可以通过为磁场线提供更好的行进路径(类似于电路汇总的电阻最小的路径)来吸取磁通量。使用磁性重定向材料实现磁性结构的壳体还可以有助于消除或降低外部磁体的磁串扰。
[0035]本文描述的磁性结构可以在相对大的区域提供均匀磁场，并且因此当用作到AMR传感器的刺激时可以提供低角度误差。磁性结构也可以显示出高温稳定性，并且因此可以在广泛的应用和操作环境中提供稳健性能。此外，本文所描述