阅读说明：本技术 传感器装置和制造传感器装置的方法 (Sensor device and method for producing a sensor device ) 是由 G·宾德 于 2019-05-27 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种传感器装置和一种制造传感器装置的方法。传感器装置包括在第一方向上磁化的磁体。此外,传感器装置包括布置在磁体上的差分磁场传感器,其具有第一传感器元件和第二传感器元件,其中这些传感器元件在垂直于第一方向的第二方向上间隔开。第一传感器元件和第二传感器元件被设置为,在垂直于第一方向并垂直于第二方向的第三方向上检测磁场分量。(The invention relates to a sensor device and a method for producing a sensor device. The sensor device includes a magnet magnetized in a first direction. Furthermore, the sensor device comprises a differential magnetic field sensor arranged on the magnet, having a first sensor element and a second sensor element, wherein the sensor elements are spaced apart in a second direction perpendicular to the first direction. The first sensor element and the second sensor element are arranged to detect the magnetic field component in a third direction perpendicular to the first direction and perpendicular to the second direction.)

传感器装置和制造传感器装置的方法

技术领域

本发明涉及一种传感器装置和一种制造传感器装置的方法。

背景技术

在汽车应用中，可以使用铁磁轮和磁敏传感器的组合来测量轮速。例如，这种磁性速度传感器用于安全相关的应用中，例如，ABS(防抱死制动系统)、电机或变速箱。当然，磁性传感器可能易受杂散磁场的影响。由于现代车辆的电气化和混合化被推进，提高了磁性传感器相对于杂散磁场不敏感性方面的要求，并且将来会继续提高。传感器装置的制造商一直在努力改进他们的产品及其制造方法。因此期望开发传感器装置，以在当前杂散磁场中提供改进的性能。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种传感器装置，包括在第一方向上磁化的磁体和布置在磁体上的差动磁场传感器，差动磁场传感器具有第一传感器元件和第二传感器元件，其中，这些传感器元件在垂直于第一方向的第二方向上间隔开，其中第一传感器元件和第二传感器元件被设置为，在垂直于第一方向并垂直于第二方向的第三方向上检测磁场分量。

本发明的另一个方面涉及一种方法，包括提供在第一方向上磁化的磁体，以及在磁体上提供具有第一传感器元件和第二传感器元件的差动磁场传感器，其中这些传感器元件在垂直于第一方向的第二方向上间隔开，其中第一传感器元件和第二传感器元件被设置为，在垂直于第一方向并垂直于第二方向的第三方向上检测磁场分量。

附图说明

下面参考附图更详细地解释根据本发明的传感器装置和制造传感器装置的方法。附图中所示的元件不一定按比例绘制。相同的参考标号可以表示相同的组件。

图1包括图1A和1B，它们示意性地示出了根据本发明的传感器装置100的横截面侧视图和俯视图。传感器装置100相对于铁磁轮布置。

图2包括图2A和2B，它们示意性地示出了根据本发明的传感器装置200的横截面侧视图和正视图。传感器装置200相对于铁磁轮布置。

图3包括图3A和3B，并且示出了根据本发明的传感器装置300A和300B的侧向横截面视图，这些传感器装置分别具有带凹部的磁体。图3A示出了在横截面中矩形的凹部。图3B示出了在横截面中三角形的凹部。

图4包括图4A至4C，并且示出了根据本发明的传感器装置的磁体沿y轴的磁场分布。图4A示出了磁场的y分量B_y的磁场分布。图4B示出了磁场的x分量B_x的磁场分布。图4C示出了磁场的z分量B_z的磁场分布。

图5包括图5A和5B并且示出了模拟模型，其示出了杂散场对不同磁场传感器在低气隙宽度情况下的影响。图5A示出了模拟模型的总体概况。图5B示出了在模拟模型中表示齿轮铁的磁条的详细描述。

图6包括图6A和6B，并且示出了差动信号幅度取决于位置的走势。图6A示出了在不同杂散场影响下的xMR传感器的信号走势。图6B示出了在不同杂散场影响下的霍尔传感器的信号走势。

图7包括图7A和7B，并且示出了差动信号幅度取决于传感器装置的传感器元件之间的距离的走势。图7A示出了在不同杂散场影响下的xMR传感器的信号走势。图7B示出了在不同杂散场影响下的霍尔传感器的信号走势。

图8示意性地示出了根据本发明的传感器装置800的俯视图。传感器装置800受到在传感器装置800和铁磁轮之间的气隙方向上的杂散磁场的影响。

图9包括图9A和9B，并且对于各种磁场传感器示出了在气隙方向上的杂散磁场的影响下，差动信号幅度取决于气隙宽度的走势。在图9A中示出了在z方向上敏感的霍尔传感器无差错工作时的气隙宽度值。在图9B中示出了在y方向上敏感的xMR传感器无差错工作时的气隙宽度值。

图10包括图10A至10C，并且示出了气隙方向上的杂散磁场对各种磁场传感器的工作原理的影响。图10A示出了针对杂散磁场的不同强度，对在x方向上敏感的xMR传感器的影响。图10B示出了针对杂散磁场的不同强度，对在y方向上敏感的xMR传感器的影响。图10C示出了针对杂散磁场的不同强度，对在z方向上敏感的霍尔传感器的影响。

图11示意性地示出了根据本发明的传感器装置1100的俯视图。传感器装置1100受到在一个相切于铁磁轮的方向上的杂散磁场的影响。

图12包括图12A和12B，并且对于各种磁场传感器示出了在切向方向上的杂散磁场的影响下，差动信号幅度取决于气隙宽度的走势。在图12A中示出在z方向上敏感的霍尔传感器无差错工作时的气隙宽度值。在图12B中示出了在y方向上敏感的xMR传感器无差错工作时的气隙宽度值。

图13包括图13A至13C，并且示出了切线方向上的杂散磁场对各种磁场传感器的工作原理的影响。图13A示出了针对杂散磁场的不同强度，对在x方向上敏感的xMR传感器的影响。图13B示出了针对杂散磁场的不同强度，对在y方向上敏感的xMR传感器的影响。图13C示出了针对杂散磁场的不同强度，对在z方向上敏感的霍尔传感器的影响。

图14示意性地示出了根据本发明的传感器装置1400的俯视图。传感器装置1400受到在铁磁轮旋转轴线的方向上的杂散磁场的影响。

图15包括图15A和15B，并且对于各种磁场传感器示出了在轴向方向上的杂散磁场的影响下，差动信号幅度取决于气隙宽度的走势。在图15A中，示出在z方向上敏感的霍尔传感器无差错工作时的气隙宽度的值。在图15B中示出了在y方向上敏感的xMR传感器无差错工作时的气隙宽度的值。

图16包括图16A至16C，并且示出了轴向方向上的杂散磁场对各种磁场传感器的工作原理的影响。图16A示出了针对杂散磁场的不同强度，对在x方向上敏感的xMR传感器的影响。图16B示出了针对杂散磁场的不同强度，对在y方向上敏感的xMR传感器的影响。图16C示出了针对杂散磁场的不同强度，对在z方向上敏感的霍尔传感器的影响。

图17示出了根据本发明的制造传感器装置的方法的流程图。

具体实施方式

图1包括图1A和1B，并且示出了根据本发明的传感器装置100的示例。图1A示出了传感器装置100的横截面侧视图。图1B示出了传感器装置100的俯视图。传感器装置100在具有三个轴(x，y，z)的直角坐标系中被示出。关于传感器装置100的以下评论也可以应用于根据本发明的其他传感器装置。

传感器装置100包括磁体2和布置在磁体2上的差动磁场传感器4。磁场传感器4具有第一传感器元件6A和第二传感器元件6B。例如，每个差动传感器元件6A和6B均可以实施作为具有例如四个电阻的电阻桥。磁场传感器4可以布置在金属载体8上。金属载体8和磁场传感器4可以至少部分地用第一封装材料10封装，并与之一起形成传感器封装。传感器装置100还可以至少部分地用第二密封材料12封装。传感器装置100可以相对于铁磁轮14布置。

磁体2布置在x-y平面中并且在y方向上被磁化。在图1的示例中，磁体2的北极位于左侧，磁体2的南极位于右侧。在另一示例中，磁体2的磁极可以被互换。磁体2尤其可以是块状磁体。例如，磁体2的尺寸在x方向上在(6±0.6)mm的范围内，在y方向上在(7±0.7)mm的范围内，并且在z方向上在(3±0.3)mm的范围内。磁体2可以被设置为，提供用于传感器装置100的运行的辅助磁场。

磁场传感器4可以是差动磁场传感器。磁场传感器4可以检测在第一传感器元件6A中所检测的磁场强度与在第二传感器元件6B中所检测的磁场强度之差。磁场传感器4可以是集成电路或半导体芯片，因此也可以提及磁场传感器IC或磁场传感器芯片。磁场传感器芯片4的主表面位于x-y平面中。传感器元件6A和6B在x方向上(即，在垂直于磁体2的磁化方向)间隔开。例如，在x方向上传感器元件6A和6B之间的距离可以具有在(1.8±0.2)mm范围内的值。第一传感器元件6A和第二传感器元件6B均被设置为，检测z方向上的磁场分量。换句话说，传感器元件6A和6B对z方向上的磁场分量敏感。

在一个示例中，磁场传感器4可以是在z方向上敏感的霍尔磁场传感器。在其他示例中，磁场传感器4可以是在z方向上敏感的xMR传感器，特别是AMR传感器、GMR传感器或TMR传感器。在霍尔传感器的情况下，传感器元件6A和6B可以是霍尔元件或霍尔传感器元件，其可以被集成在芯片的电路中。此外，在这种霍尔IC中可以进行信号放大、模数转换、数字信号处理和/或偏移和温度补偿。除了霍尔传感器的霍尔板之外，用于信号放大和/或模数转换的组件可以被认为是或者不是传感器元件6A和6B的部件。在图1的示例中，霍尔传感器尤其可以是横向霍尔传感器，其检测垂直于芯片主表面的磁场。

磁场传感器4可以以主表面安装在金属载体8上。金属载体8可以由例如铜、镍、铝或不锈钢制成。在一个示例中，金属载体8可以是连接导体框架，其具有芯片焊盘和一个或多个连接导体16。磁场传感器4可以与一个或多个连接导体16电连接。连接导体16可以至少部分地从第一封装材料10中突出，使得可以从第一封装材料10的外部电接触磁场传感器4。此外，连接导体16可以至少部分地从第二封装材料12中突出，使得也可以从第二封装材料12的外部电接触磁场传感器4。封装材料10和12可以由例如层压板、环氧树脂、热塑性塑料或热固性聚合物制成。

基于所示的磁场传感器4和磁体2的相对布置，连接导体16可以在y方向上具有完全笔直的延伸。这意味着连接导体16不必围绕磁体2弯曲用以在第一封装材料10的图1所示位置处突出。由于连接导体16直线形延伸，与具有弯曲连接导体的布置相比，图1的布置可以具有更小的尺寸。此外，由于连接导体16无需在额外的生产步骤中被弯曲，因此可以降低所示装置的制造成本。

包含磁场传感器4的传感器组件可以通过例如粘合剂(未示出)固定在磁体2上。在图1的示例中，所示布置的轴由水平虚线表示。磁场传感器4可以像磁体2那样布置x-y平面中，并且至对称轴或磁体2的相邻主表面的距离a例如可以在(0.7±0.1)mm范围中。通常，距离a可以在0.2mm至1.2mm的范围中。

在图1A和1B中，垂直的虚线分别表示传感器元件6A和6B以磁体2在x方向上延伸的侧边缘18对齐。更确切地说，传感器元件6A和6B以及磁体2的侧边缘18在沿z方向的投影中彼此叠合地布置(参见图1B)。更具体地，传感器元件6A和6B的中心和磁体2的侧边缘18在沿z方向的投影中彼此叠合地布置(参见图1B)。在此，第一传感器元件6A和第二传感器元件6B可以具有至磁体2的侧边缘18的中点相等的距离。如果传感器元件6A和6B是霍尔传感器元件，传感器元件6A和6B的(横向)霍尔板可以特别地以磁体2的侧边缘18对齐和/或与之叠合。

由于叠合地布置，传感器元件6A和6B可以布置在磁体2的相同的磁性工作点处。传感器元件6A和6B可以经受相同的磁偏移，使得由磁场传感器4检测的差动信号不具有磁偏移。由此可以简化对差动信号的进一步信号处理或为此实施的信号路径设计。例如，模数转换的设计不需要考虑偏移。此外，由稍后讨论的图4C得知，在局部极值的情况下以磁体2沿y方向的磁场分量B_z的磁场分布来布置传感器元件6A和6B。

传感器装置100和铁磁轮14可以通过气隙20彼此分开。例如，气隙的宽度可以小于2.7mm、小于2.5mm、小于2.0mm、小于1.5mm、小于1.0mm或小于0.7mm。在其他示例中，气隙的宽度也可以更大。所测量的信号幅度可以取决于齿轮几何形状和磁场强度。铁磁轮14被设置为围绕沿z方向延伸的旋转轴线转动。在图1A中，这种旋转轴线由垂直点划线表示，其中为了清楚起见，仅示出了铁磁轮14的右半部分。

铁磁轮14尤其可以是铁磁齿轮。磁体2产生用于磁场传感器4的辅助场。由于铁磁轮14的形状不均匀，在铁磁轮14旋转期间，由磁场传感器4检测到的磁场发生变化，并且磁场传感器4产生输出脉冲。控制单元(未示出)可以对输出脉冲进行计数并计算旋转的铁磁轮4的速度。在一个示例中，传感器装置100可以具有第三传感器元件(未示出)，其可以布置在例如第一传感器元件6A和第二传感器元件6B之间。第三传感器元件可以被配置为检测铁磁轮14的转动方向。传感器装置100可以用于例如汽车应用中、尤其是在安全相关的应用中，例如ABS(防抱死制动系统)、电机或变速箱，用于确定车轮速度。

磁场传感器4的差动扫描原理可用于在期望的磁场检测中消除杂散磁场。由于现代汽车的电气化和混合增加，杂散磁场可能越来越多地出现在汽车应用中。铁磁轮14由于其不规则的形状，可以用作磁通量的集中器，并且除了由磁体2产生的辅助磁场之外也可以调制不期望的杂散磁场。特别是在气隙20具有较小宽度的情况下，存在杂散场的这种调制。均匀的杂散场可能被铁磁轮14的不规则形状扭曲。因此，杂散场在低气隙宽度时不再是均匀的。第一传感器元件6A和第二传感器元件6B由此将会经受不同的偏移场。然而，差动传感器原理以传感器元件6A和6B的位置处的均匀相同的场为基础。磁场传感器4无法再彼此相对地抵消杂散场。在最坏的情况下，杂散场可能引入伪脉冲和/或导致额外脉冲和/或导致错误脉冲。

传感器装置100可以被设置为，在低气隙宽度时阻止所描述的非均匀杂散磁场的影响。图8至16示出了杂散磁场对不同传感器的工作原理的影响。从图8至16中得出，这种传感器装置适合于在低气隙宽度下进行测量，其中传感器元件的灵敏度方向与铁磁轮的旋转轴线方向一致。

图2包括图2A和2B，并且示出了根据本发明的传感器装置200的示例。图2A示出了传感器装置200的横截面侧视图。图2B示出了传感器装置200的正视图。传感器装置200在具有三个轴(x，y，z)的直角坐标系中被示出。传感器装置200可以至少部分地类似于图1的传感器装置100，图1的实施例由此也可以应用于图2。

传感器装置200包括磁体2和布置在磁体2上的差动磁场传感器4。磁场传感器4具有第一传感器元件6A和第二传感器元件6B。磁场传感器4可以布置在金属载体8上。金属载体8可以具有芯片焊盘和一个或多个连接导体16。金属载体8和磁场传感器4可以至少部分地用第一封装材料10封装，并与之一起形成传感器封装。传感器装置200可相对于铁磁轮14布置。传感器装置200和铁磁轮14可以通过气隙20彼此分开。

磁场传感器4可以是集成电路或半导体芯片。磁场传感器4的主表面布置在x-y平面中。传感器元件6A和6B在x方向上间隔开。第一传感器元件6A和第二传感器元件6B被设置为检测y方向上的磁场分量。换句话说，传感器元件6A和6B对y方向上的磁场分量敏感。在图2B中，传感器元件6A和6B在y方向上的灵敏度通过传感器元件6A和6B的位置处的小三角形表示。例如，磁场传感器4可以是在y方向上敏感的xMR传感器、特别是AMR传感器、GMR传感器或TMR传感器。可替代地，磁场传感器4可以是相应的垂直霍尔传感器。传感器元件6A，6B与传感器封装或封装材料10的右主表面之间的距离可以具有在例如(0.3±0.05)mm范围内的值。通常，该距离可以在0.05mm至0.55mm的范围内。

磁体2布置在x-z平面中并且在z方向上被磁化。在图2的示例中，磁化方向由箭头指示。因此，磁体2的北极可以位于右侧，而磁体2的南极可以位于左侧。在另一示例中，磁体2的磁极可以被互换。在图2A中，磁体2的对称轴通过水平虚线表示。为了使磁体2的辅助场对传感器装置200的运行有效，传感器元件6A和6B不应布置在磁体2的对称轴上，而应相对于对称轴略微偏移。在另一示例中，传感器元件6A和6B可以布置在磁体2的对称轴上。在这种情况下，磁体2的磁化方向不应该精确地在z方向上延伸，而应该相对于该方向略微倾斜。然后，传感器元件6A和6B相对于磁体2的磁化方向略微偏移，并且磁体2的辅助场对于传感器装置200的运行可以是有效的。在又一个示例中，传感器元件6A和6B可以不布置在磁体2的对称轴上，附加地，磁体2的磁化方向可以不精确地在z方向上延伸、而是相对于该方向倾斜。

在图2的示例中，连接导体16具有在y方向上在完全笔直的延伸。在另一示例中，连接导体16可以围绕磁体2弯曲，从而由此在磁体2左侧在z方向上延伸。

铁磁轮14被设置为围绕在y方向上延伸的旋转轴线转动。在图2A中，这种旋转轴线通过垂直点划线表示。在图2A中，为了简明起见，仅示出了铁磁轮14的左半部分。

传感器装置200可以具有如下方向的类似相对布置：磁体2的磁化方向、传感器元件6A，6B的灵敏度方向以及铁磁轮4的旋转轴线方向，如在图1中所述。类似于图1的传感器装置100，图2的传感器装置200因此也可以被设置为在低气隙宽度时阻止非均匀的杂散场的影响。

图3包括图3A和3B，并且示出了根据本发明的传感器装置300A和300B的示例。图3A示出了传感器装置300A的横截面视图。图3B示出了传感器装置300B的横截面视图。

传感器装置300A和300B可以类似于图1的传感器装置200。与此不同的是，传感器装置300A和300B包括具有一个或多个凹部22的磁体2。为了避免传感器的饱和效应(线性区域)，可能需要保持磁性工作点较低。这可以通过磁体2中的凹部22来实现。凹部22尤其可以布置在传感器元件6A和6B下方。更具体地，凹部22可以布置在传感器元件6A和6B下方的磁体2的(图3中位于右侧)表面的正交投影或俯视图中。在一个示例中，磁体2可以具有两个凹部22，在每个传感器元件6A和6B下方均布置有这两个凹部22中的一个。在另一示例中，磁体2可以具有恰好一个凹部22，其中凹部22布置在第一传感器元件6A下方以及第二传感器元件6B下方。通常，凹部22的形状可以取决于传感器的几何形状。在图3A的示例中，凹部22的横截面具有矩形形状。在图3B的示例中，凹部22的横截面具有三角形形状。

图4包括图4A至4C，并且示出了磁体沿磁体的y轴的磁场分布。磁体可以是根据本发明的传感器装置的一部分。例如，它可以是图1中的磁体2。在图4的示例中，磁体的长度为7mm。磁体的左边缘位于y位置0.001m处，右边缘位于y位置0.008m处。传感器装置的磁场传感器或其传感器元件布置在距磁体0.7mm的距离处(参见例如图1A)。磁体的剩磁Br为1.2T。磁场传感器的两个传感器元件经受相同的B_z偏移。

图4A示出了磁场的y分量B_y的磁场分布。在图4A中，磁场分量B_y的强度相对于磁体的y位置被绘制。

图4B示出了磁场的x分量B_x的磁场分布。在图4B中，磁场分量B_x的强度相对于磁体的y位置被绘制。

图4C示出了磁场的z分量B_z的磁场分布。在图4C中，磁场分量B_z的强度相对于磁体的y位置被绘制。在磁体左边缘的y位置(y＝0.001)处，磁场的z分量具有局部最大值。在磁体右边缘的y位置(y＝0.008)处，磁场的z分量具有局部最小值。在图4的示例中，磁场传感器的传感器元件可以位于局部最小值的y位置0.008处。

在根据本发明的传感器装置的制造中，磁场传感器实际上可以通过取放(Pick-and-Place)方法布置在磁体上。由于该方法具有不精确性，可能发生在磁场传感器相对于磁体的期望定位与实际定位之间的偏差。如果传感器元件由于这种偏差而经受不同的磁性工作点，则这可能导致传感器的测量结果扭曲。通过在局部极值的情况下布置磁场传感器的传感器元件，可以避免这种扭曲。在局部极值的位置处，传感器元件(例如)在y方向上的略微偏移仅导致磁场的微小变化，因为极值位置处的磁场分布的斜率为零。因此，在图4C的示例中，传感器元件可以优选地定位在y位置0.001时局部最大值的位置处、或者定位在y位置0.008时局部最小值的位置处。

图5包括图5A和5B，并且示出了模拟模型，其示出了杂散场在低气隙宽度情况下对不同磁场传感器的测量结果的影响。在模拟中，均匀的杂散场受到铁磁齿轮的不规则形状的干扰。模拟模型的结果显示在图6和7中。

图5A示出了在具有x、y和z轴的直角三维坐标系中的模拟场景。在图5的示例中，考虑没有由磁体提供的辅助场的场景。表示齿轮的铁磁条沿x轴运动。此外，均匀的杂散磁场Bz_Streufeld沿z轴延伸。在图5的示例中假设了一个理想的杂散场源，其可在磁场传感器的传感器元件的位置处产生0MT、1mT、2MT、3MT、4MT和5MT的DC场。

铁磁条的详细描述在图5B中示出。铁磁条具有梳形延伸，其中所模拟的齿轮宽度的值例如为3.92，并且齿轮高度的值例如为4.32。在图5的示例中，铁磁条的磁导率μ_r为4000。

图6包括图6A和6B，并且示出了差动信号幅度取决于铁磁条位置的走势。在图6的示例中，传感器元件之间的距离(传感器间距Sensor Pitch)的值为2mm，并且气隙宽度的值为0.5mm。相对于铁磁条的位置(单位mm)绘制出由相应的磁场传感器检测的差动信号(单位mT)。z方向上的杂散磁场的信号走势被示出，其具有0mT、1mT、2mT、3mT、4mT和5mT的值。

图6A示出了由差动xMR传感器检测的用于不同强度的杂散磁场的信号走势。这些信号分别对应于在x方向上在右侧传感器元件上检测到的磁场(参见“BxRight”)与在左侧传感器元件上检测到的磁场(参见“BxLinks”)之间的差异。或者，传感器可以是垂直霍尔传感器。

图6B示出了由差动霍尔传感器检测的用于不同强度的杂散磁场的信号走势。在每种情况下，信号对应于在右侧传感器元件上检测到的z方向上的磁场(参见“BzRight”)与在左侧传感器元件上检测到的磁场之间的差异(参见“BzLinks”)。可替代地，传感器可以是在z方向上敏感的xMR传感器。

图6A和6B示出了两个传感器的功能受杂散磁场的影响。这特别是通过在杂散磁场为5mT时的信号走势变得清楚。差动传感器应理想地抑制杂散磁场对测量结果的影响。然而，在低气隙宽度时，杂散场被铁磁齿轮偏转和增强。取代获得零信号值，传感器检测到的信号偏移直至约3mT的差动信号值。

图7包括图7A和7B，并且示出了差动信号幅度取决于传感器装置的传感器元件之间的距离(传感器间距Sensor Pitch)的走势。图7A示出了在各种杂散磁场影响下的xMR传感器的信号走势。可替代地，传感器可以是相应的垂直霍尔传感器。图7B示出了在各种杂散磁场影响下的霍尔传感器的信号走势。可替代地，传感器可以是相应的xMR传感器。在图7的示例中，气隙宽度具有0.5mm的值。相对于传感器元件的距离(单位mm)绘制出由相应的磁场传感器检测的差动信号(单位mT)。z方向上的杂散磁场的信号走势被示出，其具有0mT、1mT、2mT、3mT、4mT和5mT的值。

图7A和7B示出，杂散磁场对磁场传感器功能的影响随着传感器元件之间的距离增大而增加。

图8示意性地示出了根据本发明的传感器装置800的俯视图。传感器装置800可以例如类似于图1的传感器装置100。通过箭头示出在传感器装置800和铁磁轮14之间的气隙方向(y方向)上的杂散磁场。在各种磁场传感器的情况下，杂散磁场对传感器装置800的功能的影响在图9和10中示出。

图9包括图9A和9B，并且示出了在气隙方向上的杂散磁场的影响下(参见图8)，差动信号幅度取决于气隙宽度的走势。用于在x方向上敏感的xMR传感器、用于在y方向敏感的xMR传感器和在z方向上敏感的霍尔传感器的信号走势被示出。相对于气隙宽度(单位mm)绘制出由相应的磁场传感器检测的差动信号(单位T)。水平虚线表示dB限制。相应的传感器在其差动信号幅度在dB限制之上延伸时工作。如果信号幅度低于dB限制值，则没有其他切换脉冲通过传感器被输出。从图9中可以看出，xMR传感器的差动信号幅度强于霍尔传感器的差动信号幅度。

图9A示出了在z方向上敏感的霍尔传感器无差错工作时的气隙宽度值(参见非阴影区域)。因此，霍尔传感器在气隙宽度为0.5mm至约2.8mm的情况下、即在约2.3mm的范围内(参见LS范围)无差错地工作。在此范围内，霍尔传感器的差动信号幅度在dB限制之上延伸。此外，杂散场具有可忽略的影响，如由下面讨论的图10C中得出。

图9B示出了在y方向上敏感的xMR传感器无差错工作时的气隙宽度值(参见非阴影区域)。因此，xMR传感器在气隙宽度为约2.4mm至约4.2mm的情况下、即在约1.8mm的范围内(参见LS范围)差错地工作。在此范围内，xMR传感器的差动信号幅度在dB限制之上延伸。此外，杂散场具有可忽略的影响，如由下面讨论的图10C中得出。

图10包括图10A至10C，并且示出了气隙方向上的杂散磁场(参见图8)对各种磁场传感器的工作原理的影响。在图10A至10C中，分别相对于气隙宽度(单位mm)绘制出与标称映射的偏差(单位mT)。示出了在大小为0mT、2.5mT和5mT的气隙方向上的杂散场的走势。在例如值为约0.8mT情况下的水平虚线表示dB限制。当分别示出的信号走势在dB限制之下延伸时，可忽略杂散场对相应传感器的工作原理的影响。

图10A示出了气隙方向上的杂散场对在x方向上敏感的xMR传感器的工作原理的影响。从5mT的杂散场曲线可以看出，杂散场在气隙宽度小于约2.5mm时超过dB极限，因此传感器不能无差错地工作。这意味着在存在5mT杂散场的情况下，传感器不适于具有小于2.5mm的气隙宽度的运行。

图10B示出了气隙方向上的杂散场对在y方向上敏感的xMR传感器的工作原理的影响。从5mT的杂散场曲线可以看出，杂散场在气隙宽度小于约2.4mm时超过dB极限，因此传感器不能无差错地工作。这意味着在存在5mT杂散场的情况下，传感器不适于具有小于2.4mm的气隙宽度的运行(对此也参见图9B)。

图10C示出了气隙方向上的杂散场对在z方向上敏感的霍尔传感器的工作原理的影响。从图10C的曲线可以看出，杂散场信号在延伸经过在dB极限之下的全部气隙宽度范围。在这方面，霍尔传感器因此适合于具有在所示范围内的任何气隙宽度的运行(对此也参见图9A)。从图9A中已经得出，对于小于约2.8mm的气隙宽度，霍尔传感器相对于差动信号幅度无差错地工作。

图11示意性地示出了根据本发明的传感器装置1100的俯视图。传感器装置1100可以例如类似于图1的传感器装置100。箭头示出了在与铁磁轮14相切的方向(x方向)上的杂散磁场。在各种磁场传感器的情况下，杂散磁场对传感器装置1100的功能的影响在图12和13中示出。

图12包括12A和12B，并且对于各种传感器示出了在切向方向上的杂散磁场的影响下(参见图11)，差动信号幅度取决于气隙宽度的走势。

图12A示出了在z方向上敏感霍尔传感器无差错工作时的气隙宽度值(参见非阴影区域)。因此，霍尔传感器适用于0.5mm至约2.8mm的气隙宽度。

图12B示出了在y方向上敏感的xMR传感器无差错工作时的气隙宽度值。因此，xMR传感器对于约2.5mm至约4.2mm的气隙宽度无差错地工作。

图13包括图13A至13C，并且示出了切向方向上的杂散场(参见图11)对各种磁场传感器的工作原理的影响。结合图10所作的评论也适用于图13。

图13A示出了切向方向上的杂散场对在x方向上敏感的xMR传感器的工作原理的影响。从图13A可以看出，杂散场信号延伸经过位于dB极限之下的全部气隙宽度范围。

图13B示出了切向方向上的杂散场对在y方向上敏感的xMR传感器的工作原理的影响。从5mT杂散场的曲线可以看出，杂散场在气隙宽度小于约2.5mm时超过dB极限，因此传感器不能无差错工作。

图13C示出了切向方向上的杂散场对在z方向上敏感的霍尔传感器的工作原理的影响。从图13C可以看出，杂散场信号延伸经过位于dB极限之下的全部气隙宽度范围。

图14示意性地示出了根据本发明的传感器装置1400的俯视图。传感器装置1400可以例如类似于图1的传感器装置100。在铁磁轮14的旋转轴线方向(z方向)上的杂散磁场由带圆点的圆表示。在各种磁场传感器的情况下，杂散磁场对传感器装置1400的功能的影响在图15和16中示出。

图15包括图15A和15B，并且示出了在轴向方向上的杂散磁场的影响下，差动信号幅度取决于气隙宽度的走势(参见图14)。结合图9所作的评论也适用于图15。

图15A示出了在z方向上敏感的霍尔传感器无差错工作时的气隙宽度值。因此，霍尔传感器对于0.5mm至约2.8mm的气隙宽度无差错地工作。

图15B示出了在y方向上敏感的xMR传感器无差错工作时的气隙宽度的值。因此，xMR传感器对于0.5mm至约4.2mm的气隙宽度无差错地工作。

图16包括图16A至16C，并且示出了轴向方向上的杂散场(参见图14)对各种磁场传感器的工作原理的影响。结合图10所作的评论也适用于图16。

图16A示出了轴向方向上的杂散场对在x方向上敏感的xMR传感器的工作原理的影响。从图16A可以看出，杂散场信号延伸经过位于dB极限之下的全部气隙宽度范围。

图16B示出了轴向方向上的杂散场对在y方向上敏感的xMR传感器的工作原理的影响。从图16B可以看出，杂散场信号延伸经过位于dB极限之下的全部气隙宽度范围。

图16C示出了轴向方向上的杂散场对在z方向上敏感的霍尔传感器的工作原理的影响。从图16C可以看出，杂散场信号延伸经过位于dB极限之下的全部气隙宽度范围。

图17示出了根据本发明的制造传感器装置的方法的流程图。在24处，提供沿第一方向磁化的磁体。在26处，将具有第一传感器元件和第二传感器元件的差动磁场传感器布置在磁体上。这些传感器元件在垂直于第一方向的第二方向上间隔开。第一传感器元件和第二传感器元件被设置为，在垂直于第一方向并垂直于第二方向的第三方向上检测磁场分量。

示例

示例1.一种传感器装置，包括：

在第一方向上磁化的磁体；和

布置在磁体上的差动磁场传感器，所述差动磁场传感器具有第一传感器元件和第二传感器元件，其中所述传感器元件在垂直于所述第一方向的第二方向上间隔开，

其中，所述第一传感器元件和所述第二传感器元件被设置为，在垂直于所述第一方向并垂直于所述第二方向的第三方向上检测磁场分量。

示例2.根据示例1所述的传感器装置，其中，所述传感器装置相对于铁磁轮布置，其中所述铁磁轮被设置为，围绕在所述第三方向上延伸的旋转轴线转动。

示例3.根据示例1或2所述的传感器装置，其中，所述第一传感器元件和所述第二传感器元件被设置为，检测所述铁磁轮的速度。

示例4.根据前述示例中任一个所述的传感器装置，其中，所述传感器装置和所述铁磁轮通过气隙被分开。

示例5.根据前述示例中任一个所述的传感器装置，其中，所述差分磁场传感器面向磁体的主表面被布置为，平行于通过所述第一方向和所述第二方向所展开的平面。

示例6.根据前述示例中任一个所述的传感器装置，其中，所述差动磁场传感器包括在所述第三方向上敏感的霍尔传感器。

示例7.根据前述示例中任一个所述的传感器装置，其中，所述磁体具有在所述第二方向上延伸的侧边缘，其中所述两个传感器元件各自的中心和所述侧边缘在沿所述第三方向的投影上相交。

示例8.根据示例7所述的传感器装置，其中，所述第一传感器元件和所述第二传感器元件距所述磁体的所述侧边缘的中点距离相等。

示例9.根据前述示例中任一个所述的传感器装置，其中，所述第一传感器元件和所述第二传感器元件经受所述磁体的相同的磁性工作点。

示例10.根据前述示例中任一个所述的传感器装置，其中，在局部极值的情况下，以所述磁体沿第三方向的磁场分量的磁场分布来布置所述第一传感器元件和第二传感器元件，其中，所述磁场分布沿所述第一方向延伸。

示例11.根据前述示例中任一个所述的传感器装置，其中，所述磁场传感器布置在导体框架上，并且所述导体框架的连接导体在所述第一方向上具有基本直线形的延伸。

示例12.根据示例1至4中任一个所述的传感器装置，其中，所述差动磁场传感器面向所述磁体的主表面被布置为，平行于通过所述第二方向和所述第三方向所展开的平面。

示例13.根据示例12所述的传感器装置，其中，所述差动磁场传感器包括在所述第三方向上敏感的xMR传感器元件。

示例14.根据示例12或13所述的传感器装置，其中，所述磁体具有凹部。

示例15.根据示例1至13中任一个所述的传感器装置，其中，所述磁体包括块状磁体。

示例16.根据示例2至15中任一个所述的传感器装置，还包括所述磁场传感器的第三传感器元件，其中所述第三传感器元件被布置在所述第一传感器元件和第二传感器元件之间并且被设置为检测所述铁磁轮的转动方向。

示例17.一种方法，包括：

提供在第一方向上磁化的磁体；和

将具有第一传感器元件和第二传感器元件的差动磁场传感器布置在所述磁体上，其中所述传感器元件在垂直于所述第一方向的第二方向上间隔开，

其中所述第一传感器元件和所述第二传感器元件被设置为，在垂直于所述第一方向并垂直于所述第二方向的第三方向上检测磁场分量。

示例18.根据示例17所述的方法，还包括：

将所述传感器装置相对于铁磁轮布置，其中所述铁磁轮被设置为，围绕在所述第三方向上延伸的旋转轴线转动。

示例19.根据示例17或18所述的方法，还包括：

将所述差动磁场传感器布置在所述磁体上，其中所述差动磁场传感器面向所述磁体的主表面被布置为，平行于通过所述第一方向和所述第二方向所展开的平面。

示例20.根据示例17或18中任一个所述的方法，还包括：

将所述差动磁场传感器布置在所述磁体上，其中所述差动磁场传感器面向所述磁体的主表面被布置成平行于通过所述第二方向和所述第三方向平面所展开的平面。

虽然本文已说明和描述了特定实施例，但对于本领域普通技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以用各种替代和/或等效实施方式代替所示出和描述的特定实施例。本申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施方案的任何改编或变化。因此，本发明旨在仅由权利要求及其等同物限制。