[實用新型]一種新型節氣門角度傳感器

有效

• 申請號: 201220118115.7
• 申請日: 2012-03-27
• 公開（公告）號: CN202471000U
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 楊文煥;季漢川;楊追科;倪凱峰
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: G01B7/30
• 分類號: G01B7/30;G01D5/14
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本實用新型涉及一種角度傳感器，特別涉及一種非接觸式，用磁感應強度傳感元件線性反映角度量的傳感器。

背景技術

現在汽車節氣門控制系統中的核心傳感元件，節氣門角度傳感器大多采用電阻式，長期使用會造成老化，積垢，難以修理。這樣以磁場量反映角度量的結構之前也有產品和發明，但其電量輸出多為正弦量，需要復雜的調理電路使其線性化，經過優化達到結構簡單，而且經過大量仿真與實驗，能夠在160°的范圍內用電壓量線性反映角度值，方便后續系統識別和測量較準確地角度值，重復性好，可靠性高。

發明內容

本實用新型是針對傳統節氣門角度傳感器易老化，難維護的問題，提出了一種新型節氣門角度傳感器，由于是非接觸測量，能夠在較為惡劣的重復操作的環境中得到精確穩定的由節氣門不同位置對應的電壓量，具有結構簡單，信號線性度好的優點。

本實用新型的技術方案為：一種新型節氣門角度傳感器，包括定子，轉子，瓦型磁鋼，轉子中心的轉軸，測量元件和外殼，兩片不同極性徑向充磁的瓦型磁鋼，對稱置于傳感器轉子表面；兩片弓形定子包圍轉子對稱放置；兩片定子間隙作為測量氣隙，氣隙中放置磁感應強度測量元件，整個傳感器置于鋁外殼中，轉子中心的轉軸外露。

所述磁感應強度測量元件可選霍尼韋爾的SS490A，放在測量氣隙對應的中線上，用來測量經過氣隙的磁感應強度。

本實用新型的有益效果在于：本實用新型節氣門角度傳感器，達到了非接觸測量角度位置量的目的，使傳感器應用環境大大擴展。另外結構中用到的零件簡單，永磁體用量少，有著可靠性好，工藝簡單，制作成本低的優點。

附圖說明

圖1為本實用新型節氣門角度傳感器結構示意圖；

圖2為本實用新型節氣門角度傳感器俯視圖；

圖3為本實用新型節氣門角度傳感器磁場工作原理圖；

圖4為本實用新型節氣門角度傳感器結構爆炸圖；

圖5為本實用新型節氣門角度傳感器應用效果圖。

具體實施方式

如圖1、2所示節氣門角度傳感器結構示意和俯視圖，主要結構包括到轉子、瓦型磁鋼、定子、測量氣隙的整體位置分布，其中磁感應強度測量元件，如霍尼韋爾的SS490A放在測量氣隙對應的中線上，用來測量經過氣隙的磁感應強度。圖中1為弓形定子，對稱放置；2為轉子；3為瓦型不同極性徑向充磁的磁鋼；4為轉子中心的轉軸；5為測量氣隙和放置在其中的測量元件,6為鋁殼，7為鋁環。

如圖3所示節氣門角度傳感器磁場工作原理圖，圖中的磁路為傳感器轉子轉4個角度時分別的磁路走向，可以看到整個磁通由瓦型磁鋼，經過定轉子氣隙、上定子、測量氣隙、下定子、定轉子氣隙、轉子再到原來的磁鋼的磁路路徑。0°時，氣隙磁感應強度最大，圖上反映的磁力線最多；45°時，磁通經過測量氣隙的分流，有一部分進入下定子，最終在測量氣隙中與上定子中的一部分磁通相消，使得角度和磁感應強度的線性關系得以實現；90°時，可以看到兩路磁通正好相消，測量氣隙中的磁感應強度為0；135°時，正向極性的磁鋼轉到下定子區域，使測量氣隙測到的磁感應強度呈負值。

如圖4所示節氣門角度傳感器結構爆炸圖，傳感器結構的整體拆卸后的效果圖，定子1和瓦型磁鋼3都是對稱兩片，兩片瓦型磁鋼3，徑向充磁，但不同極性，對稱置于傳感器轉子2表面；兩片弓形定子1包圍轉子2對稱放置；兩片定子1間隙作為測量氣隙，氣隙中放置磁感應強度測量元件5，整個傳感器置于鋁殼6中，端口由鋁環7扣合，轉子2中心的轉軸4外露，此種傳感器的工件數量非常少，裝配緊密，結構合理可靠。

用10號鋼做成的轉軸表面對稱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磁結構，兩端分別對應構成測量氣隙。這樣的結構能夠使氣隙磁感應強度達到隨轉子位置變化而線性變化。再用雙向線性磁感應強度傳感元件感應到氣隙磁感應強度，從而線性的輸出電壓值。最后用鋁殼包裹整個結構，達到保護和抗干擾。

如圖5節氣門角度傳感器應用效果圖，該傳感器固定在測量氣隙中的磁感應強度傳感元件電源接在汽車控制電路上的±5V電源9上，信號輸出線8可直接接入ECU（電子控制單元），其得到的電壓信號通過模數轉換運算可以得到相應的節氣門位置信息，進行進一步處理后即可對節氣門運動單元輸出控制信號控制節氣門開閉大小。

節氣門控制電機帶動閥門轉動時，同時帶動傳感器的轉子2。安裝在傳感器轉子2上的瓦型磁鋼3隨轉子2位置旋轉，在其測量氣隙中的磁感應強度隨轉動發生變化。安裝在氣隙中的測量元件5檢測到磁感應強度信號，并輸出穩定的電壓信號，供給車載電子控制單元。