一种变截面软磁芯的变磁通式转速传感器的制作方法

1.本发明属于转速传感器技术领域，具体涉及一种变截面软磁芯的变磁通式转速传感器。


背景技术：

2.磁电式传感器是一种利用电磁感应器原理，将输入的运动速度转换成线圈中的感应电势输出。它直接将被测物体的机械能量转换成电信号输出，工作不需要外加电源，是一种典型的无源传感器，这种无源传感器的设计，大大地简化了配用的二次仪表电路。
3.如图1所示，是一种传统的变磁通式转速传感器及其应用场景，左侧是一个旋转的被测目标，当齿轮601的齿顶与齿槽顺序经过变磁通式转速传感器的软磁芯602时，能够引起软磁芯602的磁通发生变化，从而使绕在软磁芯602 外面的线圈感应出周期性电压信号。检测这个交流信号则能得出目标齿轮的转速。
4.同时在图1中所示，具体体现是由尺寸φa和φb定义的圆柱体要小，输出电信号电压高，带负载能力要强。在齿轮到永久磁铁的连线方向上，其软磁芯各处截面相同，即铁芯是个φc的柱体。这种结构不利于进一步提高传感器的信号。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种变截面软磁芯的变磁通式转速传感器，解决了现有技术中存在的上述技术问题。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种变截面软磁芯的变磁通式转速传感器，包括齿轮组件、转速传感器组件，其特征在于，所述齿轮组件通过外部的驱动源转动；
8.所述转速传感器组件设置于所述齿轮组件所在的径向一侧，同时所述转速传感器组件包括软磁芯、线圈以及永久磁铁，所述永久磁铁设置在位于软磁芯的后端部，所述软磁芯由齿轮组件向永久磁铁端所在断面逐步增大，并在所述软磁芯所在的外周面缠绕设置有线圈；
9.所述软磁芯所在的前端面与所述齿轮组件的锯齿相互平齐，通过锯齿的转动，周期性地扰动由永久磁铁在软磁芯中建立的磁场，从而使线圈感应出周期性感应电压，同时通过线圈将产生的周期性电信号输出向外。
10.进一步的，所述软磁芯为两组且平行设置。
11.进一步的，所述软磁芯所在的正截面为矩形，同时所述永久磁铁设置在两组软磁芯所在的末端位置。
12.进一步的，所述软磁性所在的正截面为圆形，同时所述永久磁铁采用圆柱体结构，并与所述软磁性为同心设置。
13.进一步的，所述线圈贴合绕接在所述软磁芯所在的外壁。
14.本发明的有益效果：
15.1、本装置软磁芯由靠近齿轮组件一端开始向软磁芯永久磁铁端终止，通过增大软磁芯截面面积，达到优化软磁芯内部磁场，提高软磁芯与目标齿轮一侧的磁感应强度，从而达到提高输出电压并降低线圈内阻的目的，通过优化，可提高25％的电压。
16.2、本装置可以降低线圈电阻提高传感器的带负载能力。
17.3、本装置也可以在不降低信号输出条件下，减小产品体积和重量，从而降低成本或扩大应用场景，比如对重量和体积要求严苛的航空领域。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是现有技术中变磁通式转速传感器的整体结构示意图；
20.图2是本发明实施例1的整体结构示意图；
21.图3是本发明实施例2的整体结构示意图；
22.图4是本发明实施例3的整体结构示意图；
23.图5是现有技术中变磁通式转速传感器的输出信号图表数据图；
24.图6是本发明实施例1的输出信号图表数据图。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
26.实施例1：
27.如图2所示，本发明其中一个实施例提供一种变截面软磁芯的变磁通式转速传感器，包括齿轮组件1、转速传感器组件2，齿轮组件1为圆盘状结构，在齿轮组件1所在的周面上均布有锯齿101，并通过外部的驱动源驱动齿轮组件1的转动，可以实现齿轮组件1通过锯齿101的转动，周期性地扰动由永久磁铁203 在软磁芯201中建立的磁场，从而使线圈202感应出周期性感应电压，同时通过线圈202将产生的周期性电信号输出向外。
28.转速传感器组件2设置于齿轮组件1所在的径向一侧，同时转速传感器组件2 包括软磁芯201、线圈202以及永久磁铁203，软磁芯201所在断面由前端部向永久磁铁203的端部逐步增大的结构，所在的正截面为圆形，即整体呈现圆锥台状结构或采用其他结构也在本技术的保护范围内，例如：如图3所示，在该实施例2中，软磁芯201采用多段式的阶梯状圆柱体连接排布，且该圆柱体呈现从前端部到后端部的直径逐渐增大的结构，即软磁芯201直径从c1呈阶梯状逐步增大到c2的特征，亦能达到本发明的实施例效果，均在本技术的保护范围内。
29.同时永久磁铁203采用圆柱体结构，并与软磁性201为同心设置。并在软磁芯 201所在的外周面缠绕设置有线圈202。
30.软磁芯201所在的前端面与齿轮组件1的锯齿101所在的径向一侧，此时101 转动
时，周期性地扰动由永久磁铁203在软磁芯201中产生并建立的磁场，从而使线圈202感应出周期性感应电压，然后通过线圈202将产生的周期性电信号输出向外，解读电压的周期则可获锯齿的转速。
31.软磁芯201自靠近齿轮组件1的前端部起，其截面面积向永久磁铁203端部逐渐增大，如图2所示使用时，表现为软磁芯201所在的前端部直径c1和靠近永久磁铁203端部直径c2存在关系：c1<c2。当线圈202外径φd及长度尺寸e 及线圆匝数不变的情况下，使用相同的齿轮及转速，可以得到更高的电压。同时，由于线圈202的绕线位置发生变化，更多的线绕202在外径更小的软磁芯201端部，在绕线202匝数不变的条件下，线圈202电阻可以更小，从而提高了传感器的带负载能力。
32.实施例3：
33.如图4所示，本发明的另外一个实施例，包括齿轮组件1(原图中已备注)、转速传感器组件2，齿轮组件1为圆盘状结构，在齿轮组件1所在的周面上均布有锯齿101，并通过外部的驱动源驱动齿轮组件1的转动。软磁芯201为两组且平行设置。
34.软磁芯201所在的正截面(端面)可以设置为矩形结构，同时永久磁铁203设置在两组软磁芯201所在的末端位置(即两组软磁芯201的尾端将永久磁铁203 夹在中间，磁场方向为两组软磁芯201尾端连线方向)。软磁芯201所在的前端部伸出向外。
35.该实施例中软磁芯201，在提高了传感器的带负载能力的同时，软磁芯具有矩形断面，以上两个特征可作为独立特征存在于传感器中。
36.本技术提供的传感器整体体积较小，重量轻，信号强。本方案除了可以降低线圈电阻提高传感器的带负载能力，同时还优化了铁芯的磁场分布，提高前端磁感应强度，从而在线圈匝数及其它条件不变的情况下激发更高的电压。计算表明，通过优化，可提高25％的电压。
37.图5和图6分别是其它条件相同情况下，使用本专利优化前、后的输出信号的图表数据，由图可知在图表数据中的300μs时刻，两种方案分别输出了9.82v 及12.59的峰值电压。
38.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
39.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。