專(zhuān)利名稱(chēng)：汽車(chē)電子油門(mén)位置傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及汽車(chē)電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于徑向充磁磁性薄膜的汽車(chē)電子油門(mén)位置傳感器
背景技術(shù)：
電子元器件越來(lái)越多地用于人們的日常生活之中。為了滿足人們的各種需求，其中包括傳統(tǒng)的機(jī)械行業(yè)產(chǎn)品也開(kāi)始使用大量的電子元器件對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行改進(jìn)，同樣的，大量的電子元器件使用于汽車(chē)制造業(yè)中，汽車(chē)傳感器將汽車(chē)運(yùn)行的各種信息轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸入給汽車(chē)電控單元，從而對(duì)汽車(chē)進(jìn)行反饋控制。汽車(chē)電子油門(mén)踏板位置傳感器屬于位置傳感器。位置傳感器用以檢測(cè)機(jī)械元件的位移和角度，其隨著機(jī)械元件的位置變化產(chǎn)生一個(gè)隨之變化的電信號(hào)，在眾多汽車(chē)零部件中，位置傳感器非常重要。在過(guò)去幾年中，hall型位置傳感器逐步發(fā)展。汽車(chē)電子油門(mén)位置傳感器也逐漸使用hall式代替原有的接觸式位置傳感器。當(dāng)汽車(chē)駕駛者踩踏電子油門(mén)時(shí)，由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)傳感器內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使磁鋼轉(zhuǎn)動(dòng)，引起磁場(chǎng)變化，巨磁阻芯片感應(yīng)磁場(chǎng)變化，從而產(chǎn)生所需的控制信號(hào)。但是這種傳感器中磁鋼的固定以及裝配工藝復(fù)雜，與巨磁阻芯片的對(duì)準(zhǔn)較難，且磁鋼的成本較高，這些都制約著此種hall型位置傳感器的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于徑向充磁磁性薄膜的汽車(chē)電子油門(mén)位置傳感器，從而解決現(xiàn)有傳感器使用磁鋼和磁鋼基座出現(xiàn)的定位困難，定位精度不高的問(wèn)題。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采用以下的技術(shù)方案本發(fā)明提供的電子油門(mén)踏板位置傳感器，是一種基于徑向充磁磁性薄膜的汽車(chē)電子油門(mén)位置傳感器，其結(jié)構(gòu)是在防爆外殼的內(nèi)部，自上而下依次是自旋閥巨磁阻、PCB板、 芯架、徑向充磁磁性薄膜和旋轉(zhuǎn)軸；其中，旋轉(zhuǎn)軸位于芯架的內(nèi)腔中，該旋轉(zhuǎn)軸的頂面鍍有徑向充磁磁性薄膜。所述徑向充磁磁性薄膜為以陶瓷為襯底材料上的緩沖層、永磁薄膜及保護(hù)層的自下而上排列的疊層結(jié)構(gòu)，其中永磁薄膜為鋁鎳薄膜，緩沖層為Cr材料制成的膜體，保護(hù)層為SiO2薄膜。所述永磁薄膜的厚度可以為5nm 500nm。所述緩沖層的厚度可以為5nm 50 μ m。所述保護(hù)層的厚度可以為Inm 5μπι。所述徑向充磁磁性薄膜可以由以下方法制成先將陶瓷襯底清洗干燥；再將掩膜板覆蓋于陶瓷材料襯底表面壓緊，在真空度> ι χ IO-4Pa時(shí)，加熱陶瓷材料襯底至200 400°C，工作氣壓為0. 2 2Pa ；—步步通過(guò)磁控濺射法生長(zhǎng)Cr材料緩沖層，鋁鎳永磁薄膜并保溫1小時(shí)；接著升溫至550 780°C進(jìn)行二次退火；冷卻至室溫時(shí)生長(zhǎng)SiO2薄膜保護(hù)層；最后利用充磁機(jī)對(duì)S^2薄膜保護(hù)層充磁。所述芯架，其外部可以呈階梯形狀的圓臺(tái)，其內(nèi)部設(shè)有用于容納和支撐旋轉(zhuǎn)軸的空腔。所述旋轉(zhuǎn)軸可以為帽狀軸，由圓臺(tái)體和與之底部連為一體的圓柱體構(gòu)成，材質(zhì)為陶瓷或磁鋼材料。本發(fā)明與現(xiàn)有現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下主要的優(yōu)點(diǎn)1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便。把磁鋼和磁鋼底座做成一個(gè)整體，易于安裝定位。2.磁性薄膜介質(zhì)具有體積小、磁場(chǎng)強(qiáng)度大、磁場(chǎng)方向性好、輸出信號(hào)穩(wěn)定。永磁薄膜為鋁鎳薄膜，厚度可選范圍介于5nm 500nm之間，巨磁阻檢測(cè)的是平行方向的磁場(chǎng)，不能檢測(cè)垂直方向的磁場(chǎng)，故磁場(chǎng)方向性較好，且該結(jié)構(gòu)可以減少外界環(huán)境對(duì)傳感器輸出穩(wěn)定性的影響，增加傳感器的靈敏度，而且通過(guò)選擇薄膜厚度和線寬可以對(duì)其靈敏度進(jìn)行調(diào)節(jié)。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖1的立體圖。圖中1.自旋閥巨磁阻；2. PCB板；3.芯架；4.徑向充磁磁性薄膜；5.旋轉(zhuǎn)軸； 6.防爆外殼。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明在傳統(tǒng)電子油門(mén)傳感器的基礎(chǔ)上，旋轉(zhuǎn)軸5由圓臺(tái)體和與之底部連為一體的圓柱體構(gòu)成，整個(gè)外形為帽狀，用陶瓷材料做成，再以陶瓷材料為襯底，在襯底表面生長(zhǎng)制備緩沖層，從而在真空條件下采用濺射鍍膜法在緩沖層鍍上一層永磁薄膜和保護(hù)層，最后，采用充磁機(jī)對(duì)其徑向充磁，由此構(gòu)成基于徑向充磁磁性薄膜的汽車(chē)電子油門(mén)位置傳感
ο下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，但并不局限于下面所述內(nèi)容。本發(fā)明提供的基于徑向充磁磁性薄膜的汽車(chē)電子油門(mén)位置傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖1 和圖2所示在防爆外殼6的內(nèi)部，自上而下依次是自旋閥巨磁阻1、PCB板2、芯架3、徑向充磁磁性薄膜4和旋轉(zhuǎn)軸5。其中，旋轉(zhuǎn)軸5位于芯架3的內(nèi)腔中，該旋轉(zhuǎn)軸的頂面鍍有徑向充磁磁性薄膜4。所述旋閥巨磁阻1可以采用英飛凌TLE5011型號(hào)的產(chǎn)品，或者其它型號(hào)的旋閥巨磁阻。所述PCB (印刷電路板)板2為信號(hào)采集和處理電路板，該電路板上裝有巨磁阻感應(yīng)芯片CPU電路。該電路輸出電壓信號(hào)或電流信號(hào)或CAN總線信號(hào)進(jìn)入微處理器進(jìn)行處理。 所述芯架3，其外部呈階梯形狀的圓臺(tái)，其內(nèi)部空腔用于容納和支撐旋轉(zhuǎn)軸5。所述徑向充磁磁性薄膜4為以陶瓷為襯底材料上的緩沖層、永磁薄膜及保護(hù)層的疊層結(jié)構(gòu)。其中，永磁薄膜為鋁鎳薄膜，厚度可選范圍介于5nm 500nm之間；該緩沖層為Cr材料制成的膜體，厚度可選范圍介于5nm 50 μ m之間；該保護(hù)層由S^2為膜體材料，厚度介于Inm 5 μ m。所述徑向充磁磁性薄膜4的制備方法為首先將陶瓷襯底清洗干燥；然后將掩膜板覆蓋于陶瓷材料襯底表面壓緊，系統(tǒng)真空度優(yōu)于ι χ IO-4Pa時(shí)，加熱陶瓷材料襯底至 200 40(TC，工作氣壓為0. 2 2Pa ；—步步通過(guò)磁控濺射法生長(zhǎng)Cr材料緩沖層，鋁鎳永磁薄膜并保溫1小時(shí)；接著升溫至陽(yáng)0 780°C進(jìn)行二次退火；冷卻至室溫時(shí)生長(zhǎng)SiA薄膜保護(hù)層；最后利用充磁機(jī)對(duì)SW2薄膜保護(hù)層充磁。所述旋轉(zhuǎn)軸5，其結(jié)構(gòu)為由圓臺(tái)體和與之底部連為一體的圓柱體構(gòu)成，整個(gè)外形為帽狀，用陶瓷材料做成。腳踩油門(mén)踏板時(shí)，該旋轉(zhuǎn)軸可在芯架3內(nèi)自由旋轉(zhuǎn)。所述防爆外殼6由ABS樹(shù)脂制成，用于保護(hù)整個(gè)汽車(chē)電子油門(mén)位置傳感器。本發(fā)明提供的基于徑向充磁磁性薄膜的汽車(chē)電子油門(mén)位置傳感器，其工作過(guò)程是當(dāng)汽車(chē)駕駛者踩踏電子油門(mén)時(shí)，由機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)汽車(chē)電子油門(mén)位置傳感器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)軸5轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使磁性薄膜轉(zhuǎn)動(dòng)，引起磁場(chǎng)變化，由PCB板2采集和處理后，使自旋閥巨磁阻1感應(yīng)磁場(chǎng)變化，從而產(chǎn)生所需的控制信號(hào)送往ECU，ECU對(duì)該信息進(jìn)行運(yùn)算處理，計(jì)算出一個(gè)控制信號(hào)，通過(guò)線路送到伺服電動(dòng)機(jī)繼電器，伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)節(jié)氣門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，從而來(lái)控制節(jié)氣門(mén)位置，達(dá)到控制車(chē)速的目的。
權(quán)利要求
1.一種電子油門(mén)踏板位置傳感器，其特征是一種基于徑向充磁磁性薄膜的汽車(chē)電子油門(mén)位置傳感器，其結(jié)構(gòu)是在防爆外殼(6)的內(nèi)部，自上而下依次是自旋閥巨磁阻(1)、PCB 板(2)、芯架(3)、徑向充磁磁性薄膜(4)和旋轉(zhuǎn)軸(5)；其中，旋轉(zhuǎn)軸(5)位于芯架(3)的內(nèi)腔中，該旋轉(zhuǎn)軸的頂面鍍有徑向充磁磁性薄膜(4 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子油門(mén)踏板位置傳感器，其特征是所述徑向充磁磁性薄膜(4)為以陶瓷為襯底材料上的緩沖層、永磁薄膜及保護(hù)層的自下而上排列的疊層結(jié)構(gòu)，其中永磁薄膜為鋁鎳薄膜，緩沖層為 Cr材料制成的膜體，保護(hù)層為SO2薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子油門(mén)踏板位置傳感器，其特征是所述永磁薄膜的厚度為 5nm 500nm 0
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子油門(mén)踏板位置傳感器，其特征是所述緩沖層的厚度為 5nm —50jum 0
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子油門(mén)踏板位置傳感器，其特征是所述保護(hù)層的厚度為Inm 5/Jm 0
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子油門(mén)踏板位置傳感器，其特征是所述徑向充磁磁性薄膜(4)由以下方法制成先將陶瓷襯底清洗干燥；再將掩膜板覆蓋于陶瓷材料襯底表面壓緊，在真空度彡1Χ104Λ 時(shí)，加熱陶瓷材料襯底至200 40CTC ,工作氣壓為0.2~2Ρα；一步步通過(guò)磁控濺射法生長(zhǎng)O材料緩沖層，鋁鎳永磁薄膜并保溫1小時(shí)；接著升溫至 550~780'C進(jìn)行二次退火；冷卻至室溫時(shí)生長(zhǎng)SO2薄膜保護(hù)層；最后利用充磁機(jī)對(duì)SO2 薄膜保護(hù)層充磁。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子油門(mén)踏板位置傳感器，其特征是所述芯架(3)，其外部呈階梯形狀的圓臺(tái)，其內(nèi)部設(shè)有用于容納和支撐旋轉(zhuǎn)軸(5 )的空腔。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子油門(mén)踏板位置傳感器，其特征是所述旋轉(zhuǎn)軸(5)為帽狀軸，由圓臺(tái)體和與之底部連為一體的圓柱體構(gòu)成，材質(zhì)為陶瓷材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種汽車(chē)電子油門(mén)踏板位置傳感器，包括自旋閥巨磁阻1、PCB板2、芯架3、徑向充磁磁性薄膜4、底座5和防爆外殼6。本發(fā)明采用徑向充磁磁性薄膜代替磁鋼，在傳統(tǒng)電子油門(mén)傳感器的基礎(chǔ)上，把磁鋼和磁鋼底座做成一個(gè)整體底座，并且都采用陶瓷材料，再以陶瓷材料為襯底，在襯底表面生長(zhǎng)制備緩沖層，在真空條件下采用濺射鍍膜法在緩沖層鍍上一層永磁薄膜和保護(hù)層并采用充磁機(jī)對(duì)其徑向充磁。其可靠性高且易于安裝固定、易于大批量生產(chǎn)，且磁性薄膜介質(zhì)體積小、磁場(chǎng)強(qiáng)度大、磁場(chǎng)方向性好、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單。
文檔編號(hào)G01D5/12GK102564466SQ20111038491
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月28日
發(fā)明者楊勝兵, 熊焱飛 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)