專(zhuān)利名稱(chēng)：一種新型節(jié)氣門(mén)角度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種角度傳感器，特別涉及一種非接觸式，用磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感元件線(xiàn)性反映角度量的傳感器。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在汽車(chē)節(jié)氣門(mén)控制系統(tǒng)中的核心傳感元件，節(jié)氣門(mén)角度傳感器大多采用電阻式，長(zhǎng)期使用會(huì)造成老化，積垢，難以修理。這樣以磁場(chǎng)量反映角度量的結(jié)構(gòu)之前也有產(chǎn)品和發(fā)明，但其電量輸出多為正弦量，需要復(fù)雜的調(diào)理電路使其線(xiàn)性化，經(jīng)過(guò)優(yōu)化達(dá)到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且經(jīng)過(guò)大量仿真與實(shí)驗(yàn)，能夠在160°的范圍內(nèi)用電壓量線(xiàn)性反映角度值，方便后續(xù)系統(tǒng)識(shí)別和測(cè)量較準(zhǔn)確地角度值，重復(fù)性好，可靠性高。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型是針對(duì)傳統(tǒng)節(jié)氣門(mén)角度傳感器易老化，難維護(hù)的問(wèn)題，提出了一種新型節(jié)氣門(mén)角度傳感器，由于是非接觸測(cè)量，能夠在較為惡劣的重復(fù)操作的環(huán)境中得到精確穩(wěn)定的由節(jié)氣門(mén)不同位置對(duì)應(yīng)的電壓量，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，信號(hào)線(xiàn)性度好的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為一種新型節(jié)氣門(mén)角度傳感器，包括定子，轉(zhuǎn)子，瓦型磁鋼，轉(zhuǎn)子中心的轉(zhuǎn)軸，測(cè)量元件和外殼，兩片不同極性徑向充磁的瓦型磁鋼，對(duì)稱(chēng)置于傳感器轉(zhuǎn)子表面；兩片弓形定子包圍轉(zhuǎn)子對(duì)稱(chēng)放置；兩片定子間隙作為測(cè)量氣隙，氣隙中放置磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量元件，整個(gè)傳感器置于鋁外殼中，轉(zhuǎn)子中心的轉(zhuǎn)軸外露。所述磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量元件可選霍尼韋爾的SS490A，放在測(cè)量氣隙對(duì)應(yīng)的中線(xiàn)上，用來(lái)測(cè)量經(jīng)過(guò)氣隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型節(jié)氣門(mén)角度傳感器，達(dá)到了非接觸測(cè)量角度位置量的目的，使傳感器應(yīng)用環(huán)境大大擴(kuò)展。另外結(jié)構(gòu)中用到的零件簡(jiǎn)單，永磁體用量少，有著可靠性好，工藝簡(jiǎn)單，制作成本低的優(yōu)點(diǎn)。

圖I為本實(shí)用新型節(jié)氣門(mén)角度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型節(jié)氣門(mén)角度傳感器俯視圖；圖3為本實(shí)用新型節(jié)氣門(mén)角度傳感器磁場(chǎng)工作原理圖；圖4為本實(shí)用新型節(jié)氣門(mén)角度傳感器結(jié)構(gòu)爆炸圖；圖5為本實(shí)用新型節(jié)氣門(mén)角度傳感器應(yīng)用效果圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2所示節(jié)氣門(mén)角度傳感器結(jié)構(gòu)示意和俯視圖，主要結(jié)構(gòu)包括到轉(zhuǎn)子、瓦型磁鋼、定子、測(cè)量氣隙的整體位置分布，其中磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量元件，如霍尼韋爾的SS490A放在測(cè)量氣隙對(duì)應(yīng)的中線(xiàn)上，用來(lái)測(cè)量經(jīng)過(guò)氣隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度。圖中I為弓形定子，對(duì)稱(chēng)放置；2為轉(zhuǎn)子；3為瓦型不同極性徑向充磁的磁鋼；4為轉(zhuǎn)子中心的轉(zhuǎn)軸；5為測(cè)量氣隙和放置在其中的測(cè)量元件，6為鋁殼，7為鋁環(huán)。如圖3所示節(jié)氣門(mén)角度傳感器磁場(chǎng)工作原理圖，圖中的磁路為傳感器轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)4個(gè)角度時(shí)分別的磁路走向，可以看到整個(gè)磁通由瓦型磁鋼，經(jīng)過(guò)定轉(zhuǎn)子氣隙、上定子、測(cè)量氣隙、下定子、定轉(zhuǎn)子氣隙、轉(zhuǎn)子再到原來(lái)的磁鋼的磁路路徑。0°時(shí)，氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度最大，圖上反映的磁力線(xiàn)最多；45°時(shí)，磁通經(jīng)過(guò)測(cè)量氣隙的分流，有一部分進(jìn)入下定子，最終在測(cè)量氣隙中與上定子中的一部分磁通相消，使得角度和磁感應(yīng)強(qiáng)度的線(xiàn)性關(guān)系得以實(shí)現(xiàn)；90°時(shí)，可以看到兩路磁通正好相消，測(cè)量氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度為0;135°時(shí)，正向極性的磁鋼轉(zhuǎn)到下定子區(qū)域，使測(cè)量氣隙測(cè)到的磁感應(yīng)強(qiáng)度呈負(fù)值。如圖4所示節(jié)氣門(mén)角度傳感器結(jié)構(gòu)爆炸圖，傳感器結(jié)構(gòu)的整體拆卸后的效果圖，定子I和瓦型磁鋼3都是對(duì)稱(chēng)兩片，兩片瓦型磁鋼3，徑向充磁，但不同極性，對(duì)稱(chēng)置于傳感器轉(zhuǎn)子2表面；兩片弓形定子I包圍轉(zhuǎn)子2對(duì)稱(chēng)放置；兩片定子I間隙作為測(cè)量氣隙，氣隙中放置磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量元件5，整個(gè)傳感器置于鋁殼6中，端口由鋁環(huán)7扣合，轉(zhuǎn)子2中心的轉(zhuǎn)軸4外露，此種傳感器的工件數(shù)量非常少，裝配緊密，結(jié)構(gòu)合理可靠。 用10號(hào)鋼做成的轉(zhuǎn)軸表面對(duì)稱(chēng)地固裝兩片徑向充磁的瓦型永磁體,兩片永磁體極性相反。外部用兩片弓形定子作為導(dǎo)磁結(jié)構(gòu)，兩端分別對(duì)應(yīng)構(gòu)成測(cè)量氣隙。這樣的結(jié)構(gòu)能夠使氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度達(dá)到隨轉(zhuǎn)子位置變化而線(xiàn)性變化。再用雙向線(xiàn)性磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感元件感應(yīng)到氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度，從而線(xiàn)性的輸出電壓值。最后用鋁殼包裹整個(gè)結(jié)構(gòu)，達(dá)到保護(hù)和抗干擾。如圖5節(jié)氣門(mén)角度傳感器應(yīng)用效果圖，該傳感器固定在測(cè)量氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感元件電源接在汽車(chē)控制電路上的±5V電源9上，信號(hào)輸出線(xiàn)8可直接接入ECU (電子控制單元)，其得到的電壓信號(hào)通過(guò)模數(shù)轉(zhuǎn)換運(yùn)算可以得到相應(yīng)的節(jié)氣門(mén)位置信息，進(jìn)行進(jìn)一步處理后即可對(duì)節(jié)氣門(mén)運(yùn)動(dòng)單元輸出控制信號(hào)控制節(jié)氣門(mén)開(kāi)閉大小。節(jié)氣門(mén)控制電機(jī)帶動(dòng)閥門(mén)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，同時(shí)帶動(dòng)傳感器的轉(zhuǎn)子2。安裝在傳感器轉(zhuǎn)子2上的瓦型磁鋼3隨轉(zhuǎn)子2位置旋轉(zhuǎn)，在其測(cè)量氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度隨轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)生變化。安裝在氣隙中的測(cè)量元件5檢測(cè)到磁感應(yīng)強(qiáng)度信號(hào)，并輸出穩(wěn)定的電壓信號(hào)，供給車(chē)載電子控制單元。
權(quán)利要求1.一種新型節(jié)氣門(mén)角度傳感器，其特征在于，包括定子(1)，轉(zhuǎn)子(2)，瓦型磁鋼(3)，轉(zhuǎn)子(2)中心的轉(zhuǎn)軸(4)，測(cè)量元件(5)和外殼，兩片不同極性徑向充磁的瓦型磁鋼(3)，對(duì)稱(chēng)置于傳感器轉(zhuǎn)子(2)表面；兩片弓形定子(I)包圍轉(zhuǎn)子(2)對(duì)稱(chēng)放置；兩片定子(I)間隙作為測(cè)量氣隙，氣隙中放置磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量元件(5)，整個(gè)傳感器置于鋁外殼中，轉(zhuǎn)子(2)中心的轉(zhuǎn)軸(4)外露。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述新型節(jié)氣門(mén)角度傳感器，其特征在于，所述磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量元件(5)可選霍尼韋爾的SS490A，放在測(cè)量氣隙對(duì)應(yīng)的中線(xiàn)上，用來(lái)測(cè)量經(jīng)過(guò)氣隙的磁感應(yīng)強(qiáng)度。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種新型節(jié)氣門(mén)角度傳感器，兩片不同極性徑向充磁的瓦型磁鋼對(duì)稱(chēng)置于傳感器轉(zhuǎn)子表面；兩片弓形定子包圍轉(zhuǎn)子對(duì)稱(chēng)放置；兩片定子間隙作為測(cè)量氣隙，氣隙中放置磁感應(yīng)強(qiáng)度測(cè)量元件，整個(gè)傳感器置于鋁外殼中。節(jié)氣門(mén)控制電機(jī)帶動(dòng)閥門(mén)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，同時(shí)帶動(dòng)傳感器的轉(zhuǎn)子。安裝在傳感器轉(zhuǎn)子上的永磁體隨轉(zhuǎn)子位置旋轉(zhuǎn)，安裝在氣隙中的測(cè)量元件測(cè)量氣隙中的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化，并轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出，供給車(chē)載電子控制單元。該傳感器，為非接觸測(cè)量方式，測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)，適用于車(chē)載工作環(huán)境要求。特殊的磁路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使輸出的電壓信號(hào)和轉(zhuǎn)動(dòng)的角位移呈良好的線(xiàn)性關(guān)系，無(wú)需信號(hào)處理和線(xiàn)性化電路。
文檔編號(hào)G01D5/14GK202471000SQ20122011811
公開(kāi)日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月27日
發(fā)明者倪凱峰, 季漢川, 楊文煥, 楊追科 申請(qǐng)人:上海理工大學(xué)