專利名稱：非接觸式角度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車電子化與エ業(yè)控制應(yīng)用檢測(cè)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)角度的非接觸式角度傳感器。
背景技術(shù)：
目前，無論是機(jī)車床、機(jī)電設(shè)備，還是汽車、輪船、甚至飛機(jī)上都會(huì)應(yīng)用到對(duì)其轉(zhuǎn)軸類旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)的角度進(jìn)行檢測(cè)的傳感器，此類角度傳感器種類很多，例如可以是電感式、電阻式、電容式、光電式、電位器式或其它形式的傳感器。通常角度傳感器是安裝在轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)上，角度傳感器與信號(hào)處理電路連接，信號(hào)處理電路與顯示電路連接，這樣，可以將機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)過的角度轉(zhuǎn)換為可以讀取的電信號(hào)并在顯示電路中顯示出來，可以提高掌控方向的準(zhǔn)確性。例如對(duì)于工程作業(yè)的平板車為例，平板車的應(yīng)用場(chǎng)合逐漸增多，エ業(yè)制造和建設(shè)對(duì)其需求量很大，平板車的方向控制是其主要技術(shù)參數(shù)，由于其車輪較多，所以需要知道每一個(gè)車輪的角度信息?，F(xiàn)有的角度傳感器大多是接觸式的，以電阻式角度傳感器為例，機(jī)械式可變電阻必須在安裝時(shí)要精確對(duì)準(zhǔn)轉(zhuǎn)軸〔組裝誤差要求高)，以確保動(dòng)作正常，同時(shí)由于機(jī)械式可變電阻體積也頗大，所以在安裝與放置時(shí)亦必須配合組裝精度而有所限制。此外，由于機(jī)械式可變電阻必須與轉(zhuǎn)軸有接觸，因此除了組裝誤差外，因接觸的磨耗不僅影響其使用壽命，也容易影響控制的精確度，甚至失效。有鑒于此，近年來國(guó)外紛紛研發(fā)并推廣應(yīng)用非接觸式角度傳感器，以磁敏非接觸式角度傳感器為例，其是將磁敏元件置于旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，它因隨著轉(zhuǎn)動(dòng)角度的不同而輸出大小不同的電壓，由于是非接觸式的，不會(huì)磨損也沒有雜音。相對(duì)于接觸式角度傳感器，具有使用壽命長(zhǎng)及控制精度高等優(yōu)點(diǎn)，因此適用于各種要求嚴(yán)格的汽車電子化與エ業(yè)控制的應(yīng)
ο對(duì)于非接觸式角度傳感器，以常用的霍爾型角度傳感器為例，其是利用半導(dǎo)體材料的霍爾效應(yīng)進(jìn)行角度測(cè)量的一種傳感器。公告號(hào)為“2016^538U”中國(guó)實(shí)用新型的專利文獻(xiàn)揭露了一種應(yīng)用于汽車或摩托車電控系統(tǒng)中的非接觸式旋轉(zhuǎn)角度傳感器。而現(xiàn)有的非接觸式角度傳感器的主要存在以下問題(1)、傳統(tǒng)的霍爾型的傳感器沒有考慮大的軸向カ和徑向カ的大小，所能承受的軸向力和徑向カ比較小，不適用在工程機(jī)械上。O)、由于電源電壓不穩(wěn)，造成霍爾芯片供電電源輸出不穩(wěn)定，影響控制精度；而采用穩(wěn)壓模塊，角度傳感器的體積和價(jià)格又將增加。( 軸端的防護(hù)等級(jí)的較低，在整個(gè)角度傳感器上，密封最弱的地方就是軸聯(lián)接的地方，影響著傳感器的好壞。G)、由于接觸式的角度隨著其使用次數(shù)的増加，它的精度和非線性誤差也在變大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種非接觸式角度傳感器，用于解決傳統(tǒng)的霍爾型的傳感器可承受的軸向カ和徑向カ較小、電源電壓不穩(wěn)影響控制精度、以及軸端的防護(hù)等級(jí)較低的問題。本發(fā)明ー種非接觸式角度傳感器，包括殼體，內(nèi)有中空的容置空間；設(shè)于殼體內(nèi)的軸承組件，所述軸承組件中包括若干個(gè)軸承，所述若干個(gè)軸承均與所述殼體的內(nèi)壁接觸， 且每ー個(gè)軸承均設(shè)有對(duì)應(yīng)的卡箍件；設(shè)于軸承上的轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸的其中一端從所述殼體伸出，另ー端的底部設(shè)有圓形凹槽；圓形磁鐵，內(nèi)嵌于所述轉(zhuǎn)軸的圓形凹槽內(nèi)；設(shè)于殼體內(nèi)、與所述轉(zhuǎn)軸正對(duì)的電路板，所述電路板上包括與所述圓形磁鐵對(duì)應(yīng)的霍爾傳感器芯片?？蛇x地，所述軸承組件中軸承的數(shù)量為兩個(gè)或超過兩個(gè)的多個(gè)?？蛇x地，所述卡箍件為卡簧或卡環(huán)?？蛇x地，所述圓形磁鐵為徑向磁化的永磁體?？蛇x地，所述電路板的供電電壓為9V至36V，輸出為0. 2V至4. 8V的電壓信號(hào)。可選地，所述非接觸式角度傳感器還包括所述霍爾傳感器芯片的供電電源是由電壓基準(zhǔn)芯片所提供?？蛇x地，所述電壓基準(zhǔn)芯片提供5V的直流電源。可選地，在所述轉(zhuǎn)軸與所述殼體的相交端具有端蓋密封結(jié)構(gòu)?？蛇x地，所述端蓋密封結(jié)構(gòu)包括密封圈蓋和密封圏?？蛇x地，所述非接觸式角度傳感器還包括用于封蓋所述殼體的容置空間的底蓋。綜上所述，本發(fā)明的具有如下優(yōu)點(diǎn)1、由于采用了由多個(gè)軸承構(gòu)成的軸承組件，軸承組件中的軸承均與殼體的內(nèi)壁接觸，且每ー個(gè)軸承均設(shè)有對(duì)應(yīng)的卡簧或卡環(huán)，相較于現(xiàn)有技木，能承受更大的軸向カ和徑向力，使其適用于大型的汽車電子化與エ業(yè)控制應(yīng)用中，更可減少損耗度，延長(zhǎng)使用壽命。2、所述非接觸式角度傳感器采用ー種寬電壓輸入，在主芯片的工作上提供単一的供電方式，同時(shí)采用電壓基準(zhǔn)芯片作為供電電源提供主芯片5V電源，滿足供電的穩(wěn)定性， 從而確保輸出一致穩(wěn)定性，提高測(cè)量精度。3、在所述轉(zhuǎn)軸與所述殼體的相交端利用沖壓技術(shù)進(jìn)行端蓋密封和軸間密封，達(dá)到了很好的密封效果，提高了軸端的防護(hù)等級(jí)。


圖1為本發(fā)明非接觸式角度傳感器在一個(gè)實(shí)施方式中的剖視圖。
具體實(shí)施例方式鑒于現(xiàn)有的非接觸式角度傳感器的仍存在諸如能承受的軸向カ和徑向カ較小，由于電源輸出不穩(wěn)定以及軸端的防護(hù)等級(jí)較低等問題。因此，本發(fā)明的發(fā)明人對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行了改進(jìn)，提出了ー種新型的非接觸式角度傳感器，以期解決上述問題。以下將通過具體實(shí)施例來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。請(qǐng)參閱圖1，其為本發(fā)明非接觸式角度傳感器在一個(gè)實(shí)施方式中的剖視圖。如圖1 所示，本發(fā)明的非接觸式角度傳感器1包括殼體10 ；由至少兩個(gè)軸承和對(duì)應(yīng)的卡箍件構(gòu)成的軸承組件11 ；轉(zhuǎn)軸12 ；圓形磁鐵13 ；具有霍爾傳感器芯片140的電路板14 ；以及底蓋15。殼體10，內(nèi)有可供裝配其他各部件的為中空的容置空間。在本實(shí)施例中，殼體10 為由非導(dǎo)磁性金屬(例如為鋁合金)成型、且大致呈圓筒狀。
設(shè)置在殼體10的容置空間內(nèi)的軸承組件11，包括相連的兩個(gè)軸承Bl、B2，這兩個(gè)軸承Bi、B2均與殼體10的內(nèi)壁接觸。另外，為使得軸承Bi、B2裝配穩(wěn)固，每ー個(gè)軸承Bi、 B2均設(shè)有對(duì)應(yīng)的卡箍件Cl、C2，在本實(shí)施例中，卡箍件C1、C2可以是卡簧或卡環(huán)，分別在對(duì)應(yīng)的軸承B1、B2的底部。另外，為使兩個(gè)軸承Bl、B2可以獨(dú)立工作且不相互碰撞，在兩個(gè)軸承B1、B2之間還包括起保護(hù)作用的墊圈D。需說明的是，在本實(shí)施例中，雖然是由兩個(gè)軸承構(gòu)成軸承組件為例進(jìn)行說明的，但并不以此為限，在其他實(shí)施例中，軸承組件中的軸承的數(shù)量(可以為大于兩個(gè)的多個(gè))及其設(shè)置方式(例如相距一定間隔設(shè)置)仍可有其他變化， 在此不再贅述。如上所述，由于采用了由多個(gè)軸承B1、B2構(gòu)成的軸承組件11，軸承組件11中的軸承Bl、B2均與殼體的內(nèi)壁接觸，且每ー個(gè)軸承Bl、B2均設(shè)有對(duì)應(yīng)的卡簧或卡環(huán)，相較于現(xiàn)有技木，能承受更大的軸向カ和徑向力，使其適用于大型的汽車電子化與エ業(yè)控制應(yīng)用中，更可減少損耗度，延長(zhǎng)使用壽命。轉(zhuǎn)軸12設(shè)置在軸承組件11的軸承Bi、B2上。轉(zhuǎn)軸12的其中一端從殼體10伸出，另ー端的底部則設(shè)有圓形凹槽120。在本實(shí)施例中，轉(zhuǎn)軸12呈圓柱狀，并可由非導(dǎo)磁性金屬(例如為不銹鋼)制成。圓形磁鐵13內(nèi)嵌于轉(zhuǎn)軸12的圓形凹槽120內(nèi)。在本實(shí)施例中，圓形磁鐵13為徑向磁化的永磁體。電路板14設(shè)于殼體10內(nèi)、并與轉(zhuǎn)軸12相正對(duì)。另外，電路板14的中央位置處包括有與轉(zhuǎn)軸12上內(nèi)嵌的圓形磁鐵相正對(duì)的霍爾傳感器芯片140。在本實(shí)施例中，電路板14 可以通過例如為螺釘?shù)逆i固元件142固定于殼體10內(nèi)，電路板14的供電電壓為9V至36V， 輸出為0. 2V至4. 8V的電壓信號(hào)。特別地，本發(fā)明創(chuàng)造性地為電路板14上的霍爾傳感器芯片140提供專用的電壓基準(zhǔn)芯片(未在圖式中予以顯示)作為供電電源，所述專用的電壓基準(zhǔn)芯片可以為霍爾傳感器芯片140提供為5V的直流電源，滿足供電的穩(wěn)定性，從而確保霍爾傳感器芯片140工作穩(wěn)定，提高測(cè)量精度。為使本發(fā)明的非接觸式角度傳感器1在不受外界環(huán)境影響下更好地工作，其中一個(gè)重要的技術(shù)指標(biāo)就是密封性的防護(hù)強(qiáng)度，由于轉(zhuǎn)軸12的一部分是探出殼體10的，因此轉(zhuǎn)軸12與殼體10的相交端處的密封性的防護(hù)等級(jí)的要求就相對(duì)較高。有鑒于此，在本發(fā)明中，在所述轉(zhuǎn)軸與所述殼體的相交端還提供了具有密封性防護(hù)功能的端蓋密封結(jié)構(gòu)16。所述端蓋密封結(jié)構(gòu)16具體包括位于殼體10タト、轉(zhuǎn)軸12外周沿的密封圈160(在本實(shí)施例中， 優(yōu)選地，為V型密封圈)及位于密封圈160上的密封圈蓋162。通過上述密封圈蓋162和密封圈160的配合，可以確保轉(zhuǎn)軸12軸端的具有良好的密封效果，提高了軸端的防護(hù)等級(jí)。 另外，在本實(shí)施例中，在裝配轉(zhuǎn)軸12時(shí)，還提供了位于殼體10內(nèi)、轉(zhuǎn)軸12外周沿的密封圈 17 (在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，為X型密封圈)，從而可以確保轉(zhuǎn)軸12的軸間密封。再有，本發(fā)明的非接觸式角度傳感器1還包括用于封蓋殼體10的容置空間的底蓋 15。在本實(shí)施例中，底蓋15可以由非導(dǎo)磁性金屬(例如為鋁合金)制成，在裝配吋，利用密封圈150(在本實(shí)施例中，優(yōu)選地，為0型線圈)和螺釘152密封性地鎖固于殼體10上。應(yīng)用本發(fā)明的非接觸式角度傳感器1吋，轉(zhuǎn)軸12與被測(cè)量體連接，被測(cè)量體帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)圓形磁鐵13旋轉(zhuǎn)，電路板14中的霍爾傳感器芯片140保持固定不動(dòng)， 這時(shí)，圓形磁鐵能夠使通過霍爾傳感器芯片140感應(yīng)面的磁通量出現(xiàn)由負(fù)一零一正或者由正一零ー負(fù)的連續(xù)變化，于是在霍爾傳感器芯片140感應(yīng)面上形成均勻分布的磁場(chǎng)，這樣就使霍爾傳感器芯片140感應(yīng)出的電信號(hào)呈線性變化特性，從而獲取被測(cè)量體的旋轉(zhuǎn)角/又。綜上所述，本發(fā)明的具有如下優(yōu)點(diǎn)1、由于采用了由多個(gè)軸承構(gòu)成的軸承組件，軸承組件中的軸承均與殼體的內(nèi)壁接觸，且每ー個(gè)軸承均設(shè)有對(duì)應(yīng)的卡簧或卡環(huán)，相較于現(xiàn)有技木，能承受更大的軸向カ和徑向力，使其適用于大型的汽車電子化與エ業(yè)控制應(yīng)用中，更可減少損耗度，延長(zhǎng)使用壽命。2、所述非接觸式角度傳感器采用ー種寬電壓輸入，在主芯片的工作上提供単一的供電方式，同時(shí)采用電壓基準(zhǔn)芯片作為供電電源提供主芯片5V電源，滿足供電的穩(wěn)定性， 從而確保輸出一致穩(wěn)定性，提高測(cè)量精度。3、在所述轉(zhuǎn)軸與所述殼體的相交端利用沖壓技術(shù)進(jìn)行端蓋密封和軸間密封，達(dá)到了很好的密封效果，提高了軸端的防護(hù)等級(jí)。上述實(shí)施例僅列示性說明本發(fā)明的原理及功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范圍下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修改。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
權(quán)利要求
1.ー種非接觸式角度傳感器，其特征在干，包括 殼體，內(nèi)有中空的容置空間；設(shè)于殼體內(nèi)的軸承組件，所述軸承組件中包括若干個(gè)軸承，所述若干個(gè)軸承均與所述殼體的內(nèi)壁接觸，且每ー個(gè)軸承均設(shè)有對(duì)應(yīng)的卡箍件；設(shè)于軸承上的轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸的其中一端從所述殼體伸出，另ー端的底部設(shè)有圓形凹槽；圓形磁鐵，內(nèi)嵌于所述轉(zhuǎn)軸的圓形凹槽內(nèi)；設(shè)于殼體內(nèi)、與所述轉(zhuǎn)軸正對(duì)的電路板，所述電路板上包括與所述圓形磁鐵對(duì)應(yīng)的霍爾傳感器芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式角度傳感器，其特征在干，所述軸承組件中軸承的數(shù)量為兩個(gè)或超過兩個(gè)的多個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式角度傳感器，其特征在干，所述卡箍件為卡簧或卡環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式角度傳感器，其特征在干，所述圓形磁鐵為徑向磁化的永磁體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式角度傳感器，其特征在干，所述電路板的供電電壓為9V至36V，輸出為0. 2V至4. 8V的電壓信號(hào)
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式角度傳感器，其特征在于，還包括所述霍爾傳感器芯片的供電電源是由電壓基準(zhǔn)芯片所提供。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非接觸式角度傳感器，其特征在干，所述電壓基準(zhǔn)芯片提供 5V的直流電源。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式角度傳感器，其特征在干，在所述轉(zhuǎn)軸與所述殼體的相交端具有端蓋密封結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的非接觸式角度傳感器，其特征在干，所述端蓋密封結(jié)構(gòu)包括密封圈蓋和密封圏。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式角度傳感器，其特征在于，還包括用于封蓋所述殼體的容置空間的底蓋。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非接觸式角度傳感器，包括殼體；設(shè)于殼體內(nèi)的軸承組件，所述軸承組件中包括若干個(gè)軸承，每一個(gè)軸承均設(shè)有對(duì)應(yīng)的卡箍件；設(shè)于軸承上的轉(zhuǎn)軸，所述轉(zhuǎn)軸的其中一端從所述殼體伸出，另一端的底部設(shè)有圓形凹槽；圓形磁鐵，內(nèi)嵌于所述轉(zhuǎn)軸的圓形凹槽內(nèi)；設(shè)于殼體內(nèi)、與所述轉(zhuǎn)軸正對(duì)的電路板，所述電路板上包括與所述圓形磁鐵對(duì)應(yīng)的霍爾傳感器芯片。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明非接觸式角度傳感器本發(fā)明具有能承受的軸向力和徑向力大、測(cè)量精度高、非接觸、可靠性高、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01B7/30GK102564293SQ201010619488
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者李光輝, 莫美峰, 趙海洋, 馬茜茜 申請(qǐng)人:上海派芬自動(dòng)控制技術(shù)有限公司