Magnetische Materialien werden häufig in Sensoren verwendet, die als Sensormagnete bezeichnet werden. Die meisten Positionssensoren nutzen Magnetfelder und magnetische Sensorelemente, um Positionsänderungen von Objekten zu lokalisieren und zu erkennen. Solche Sensoren werden in vielen Branchen eingesetzt, insbesondere in der Automobilindustrie, wo sie eine größere Verbreitung finden. Beispiele hierfür sind aktive Federung, Fahrzeughöhensensoren, Lenkrad- und Gaspedalpositionssensoren, Drosselklappensteuerungen, Sitz- und Fensterpositionierungssysteme, Tür- und Karosserieschließsysteme und mehr.
Drehpositionssensoren
Magnete werden häufig in Drehpositionssensoren verwendet, die typischerweise aus einer Gehäusebaugruppe und einer Rotorbaugruppe bestehen. Die Magnete sind normalerweise an der Rotorbaugruppe befestigt.
Abbildung 1 zeigt einen Drehpositionssensor von Delphi. Der/die Permanentmagnet(e) ist/sind am rotierenden Sensorkörper (Rotor) befestigt, während der Sensor (Hall oder MR) am stationären Körper (Stator) angebracht ist. Bei Bewegung des Rotors müssen sich auch der/die Magnet(e) entsprechend bewegen. Der Sensor kann Daten wie den Rotordrehwinkel durch Änderungen des Magnetfelds erfassen.
Lineare Positionssensoren
Magnete werden in linearen Positionssensoren verwendet. Normalerweise werden die Magnete in sogenannten Magnetträgern verarbeitet. Das Gehäuse enthält den Sensor. Bewegt sich der Magnetträger, erfasst der am Gehäuse befestigte Sensor die magnetische Veränderung und ermittelt so die Positionsänderung. Magnetische Positionssensoren finden auch in der Automobilindustrie breite Anwendung. So werden beispielsweise elektronische Kupplungssteuerungen eingesetzt.
Der lineare Positionssensor an der Kupplung ist etwas komplizierter, deshalb nehmen wir einen linearen Positionssensor von CTS und erklären grob, wie der lineare Sensor funktioniert.
Abbildung 2 zeigt einen Linearsensor des CTS mit einem Magnetträger in der Mitte. Das Gehäuseinnere ist ein Hohlraum, die Außenseite des Magneten ein zylindrischer Befestigungswinkel. Dieser ist an einer Feder befestigt. Wird das mit dem Gestänge verbundene Objekt verschoben, verschiebt sich der mit dem Gestänge verbundene Magnetträger. Dabei ändert sich die relative Position von Magnet und Sensor, sodass der Sensor eine Änderung der magnetischen Kraftlinien registriert. Auf diese Weise kann die Verschiebung des Objekts überwacht und beurteilt werden.
Winkelpositionssensoren
Der Winkelpositionssensor ist relativ komplexer. Was wir kennen, ist der Winkelsensor am bürstenlosen Gleichstrommotor, der den Drehwinkel des Rotors überwacht.
Winkelpositionssensoren, normalerweise die Sensorgeräte, überwachen den Magneten an den Rotoren, um die Daten aus der Änderung des magnetischen Flusses zu berechnen.
Andere Sensoren
Es gibt zahlreiche weitere Sensoranwendungen, und unsere magnetischen Materialien kommen in zahlreichen verschiedenen Sensoranwendungen zum Einsatz. Beispielsweise verfügt die Kamera von Apple über eine Verschiebefunktion des Bildsensors, die ebenfalls magnetische Materialien verwendet. Die Kamera kann einen Voice-Coil-Motor (VCM) enthalten, der den Bildsensor entlang mehrerer Achsen verschiebt. Der Magnet im VCM und die Spulenanordnung des Aktuators können mehrere Magnete mit jeweils einer optischen Bildstabilisierungsspule (OIS) neben jedem Magneten und Autofokusspulen (AF) über und/oder unter den Magneten umfassen. Die Biegevorrichtung hält die Spulenträgerbaugruppe mit den OIS- und AF-Spulen und das Substrat mit dem Bildsensor. Strom kann kontrolliert durch die Spule geleitet werden, um die Spulenträgerbaugruppe und das Substrat zu bewegen und so den Bildsensor für OIS und/oder AF zu verschieben. Einige Ausführungsformen enthalten eine Positionserfassungsanordnung mit einem oder mehreren Positionssensoren, die Positionsrückmeldungen an einen Regelkreis zur Steuerung der Position des Bildsensors liefern.
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