CN104698212A - 多通道霍尔转速传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道霍尔转速传感器，传感器安装在机车车辆轮对或电机非传动端盖或电机传动端盖端上，传感器采用与机车车辆的轮轴或电机轴非接触的方式测量机车车辆的轮轴或电机轴的转速。传感器输出3路以上频率与转速成正比例关系的电脉冲信号，用于判别机车车辆的运行速度，其中至少2路具有特定相位差的电脉冲信号，用于判别机车车辆的运行方向。本发明解决了现有技术存在的不能满足动车组高速测速要求、通道数少、在机车低速时无信号输出的技术问题。同时，本发明还具有与测速齿轮无接触和磨损，生产调试工艺简单、安装方便、感应气隙大、测速范围宽、温度适应范围广、抗振性和抗干扰性能强等优点。

Description

多通道霍尔转速传感器

技术领域

本发明涉及一种传感器装置，尤其是涉及一种应用于机车、动车、高铁列车等轨道交通车辆测速的多通道非接触式霍尔转速传感器。

背景技术

随着当今国内火车车速和承载能力日益增长，安全行车也越来越得到广泛的关注和重视。这就要求列车必须准确可靠地接收到当前运行速度信号。目前，应用于机车测速的传感器主要是采用光电转速传感器、霍尔转速传感器和磁电转速传感器。

现有的光电转速传感器安装在机车轴端，为机车提供运行速度及运行方向，传感器输入轴和机车被测轮轴连接，被测轮轴带动传感器输入轴旋转，其转速比为1:1，利用光电效应的原理，产生频率与轮轴转速成正比的电脉冲信号，提供给机车安全列控系统实现测速。但是机车在运行的过程中，轮对轴承的振动较大，污物较多，光电转速传感器长期在振动、冲击、污物的环境中工作，使得传感器信号受到严重的影响，存在通道无信号、丢脉冲、相位差超差等现象，大大降低了其可靠性。

现有的磁电转速传感器安装在机车齿轮端盖上，其传动模式为无接触式，磁电转速传感器由感应线圈、磁铁、安装法兰、外壳以及输出电缆组成，传感器随着齿轮转动输出频率与转速成正比的正弦波信号，但是在转速较低的条件下，磁电转速传感器无信号输出，导致机车列控系统在机车低速时无法读取磁电转速传感器速度信号。

现有的霍尔转速传感器安装在机车齿轮端盖上，其传动模式为无接触式，该传感器由安装法兰、霍尔元件、磁铁、外壳以及输出电缆组成。虽然克服了光电转速传感器接触式传动模式的不足，但是现有技术的霍尔转速传感器通道数为两通道，不能够很好地满足铁路信号冗余设计的要求。为了满足列控系统冗余设计的要求，需要安装多个两通道霍尔转速传感器，这样就给机车布线、维护以及检修带来极大的不便。

因此，综上，现有应用于机车测速的光电转速传感器、磁电转速传感器以及双通道霍尔转速传感器，存在着如下缺点：

(1)现有光电转速传感器安装在机车轮对轴承的轴端，其传动模式为接触式，无法满足现有机车，尤其是动车组高速电机的测速要求；

(2)现有磁电转速传感器安装在齿轮端盖上，因为现有机车尤其是动车组电机转速高、要求速度传感器通道数多，因而此类传感器在机车低速时无信号输出，导致低速状态下机车列控系统无速度显示，而目前单一的速度传感器无法满足现有机车的要求；

(3)双通道霍尔转速传感器安装在齿轮端盖上，其传动模式为无接触式，但是双通道的霍尔转速传感器并不能满足列控系统的冗余要求，而安装多个双通道霍尔元件又给机车布线、维护以及检修带来极大的不便；如果安装方式相同，而只是使用多个两通道的霍尔转速传感器，传感器输出电缆线自然也就增加，传感器的布线、维护、检修就需要安装或拆卸多根电缆。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多通道霍尔转速传感器，解决现有技术存在的不能满足动车组高速电机的测速要求，通道数过少，同时在机车低速时无信号输出的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种多通道霍尔转速传感器的技术实现方案，多通道霍尔转速传感器，安装在机车车辆轮对或电机非传动端盖或电机传动端盖端上，所述传感器采用与机车车辆的轮轴或电机轴非接触的方式测量机车车辆的轮轴或电机轴的转速。所述传感器输出3路以上频率与转速成正比例关系的电脉冲信号，用于判别机车车辆的运行速度，其中至少2路具有特定相位差的电脉冲信号，用于判别机车车辆的运行方向。

优选的，所述传感器至少包括外壳和感应组件，所述外壳用于将所述传感器安装在机车车辆轮对或电机非传动端端盖或电机传动端端盖上，并保护其内部的器件。所述感应组件安装在所述外壳内，用于感应机车车辆轮轴或电机轴的转速，产生3～8路频率与转速成正比例关系、至少2路具有特定相位差的电脉冲信号。

优选的，所述感应组件进一步包括电源处理电路、信号处理电路，以及3～8个霍尔元件。外部电源经过所述电源处理电路处理后分别为所述霍尔元件和所述信号处理电路供电，3～8个霍尔元件将感应到的随测速齿轮转速变化的电脉冲信号传送至所述信号处理电路，由所述信号处理电路将3～8路经调理后的电脉冲信号通过所述传输电缆对外输出。

优选的，所述感应组件进一步包括电源处理电路、信号处理电路，以及3～8个霍尔元件。所述多通道霍尔转速传感器具有多路电源处理、信号采集和信号处理通道，每路通道中的电源处理电路、信号处理电路、霍尔元件均电气独立；或具有特定相位差的两路通道共用电源。

优选的，所述3～8个霍尔元件中的至少2个霍尔元件输出的电脉冲信号存在能判别机车车辆运行方向的特定相位差。

优选的，所述输出特定相位差电脉冲信号的至少2个霍尔元件在所述传感器内的安装位置与输出信号的特定相位差、测速齿轮的参数以及所述传感器的安装气隙符合以下函数关系：

式中：s为2个霍尔元件沿测速齿轮运行方向的间距，π为圆周率，m为测速齿轮的模数，σ为传感器的霍尔元件的感应面到测速齿轮齿顶的距离，z为测速齿轮的齿数，为2 个霍尔元件输出的电脉冲信号的特定相位差，n＝0,1,2,3,4,5,6,7,8......；

通过旋转两个所述霍尔元件之间的角度来改变两个霍尔元件沿测速齿轮运行方向的间距，从而得到特定相位差。

优选的，所述3～8个霍尔元件的感应面靠近于测速齿轮，且分布在与测速齿轮轴心等距的圆弧面或与该圆弧面相切的一个或多个平面上。

优选的，所述3～8个霍尔元件感应面的安装位置与测速齿轮的参数和传感器的安装气隙符合以下函数关系：

$D=\frac{(z+2)m}{2}+\mathrm{\σ}$

$\mathrm{\θ}=2{\mathrm{\θ}}_1=2\arctan \left(\frac{L}{(z+2)m+2\mathrm{\σ}}\right)$

式中：D为分布3～8个霍尔元件的感应圆弧面到测速齿轮轴心的距离，m为测速齿轮的模数，z为测速齿轮的齿数，σ为传感器的霍尔元件的感应面到测速齿轮齿顶的距离，L为霍尔元件的安装平面沿测速齿轮运行方向的长度，θ为相邻的两个霍尔元件安装平面间的夹角。

优选的，所述传感器还包括传输电缆，所述传输电缆与外壳之间采用双面挤压锁紧结构。所述双面挤压锁紧结构包括弹性密封件和锁紧件，所述传输电缆通过所述锁紧件固定安装在所述外壳上。所述弹性密封件套在所述传输电缆上，并设置在所述外壳与所述锁紧件之间。所述弹性密封件与锁紧件之间的接触面为锥面或任意曲面，随着所述锁紧件锁紧力的增加，引起所述弹性密封件发生变形，从而增强所述弹性密封件对所述传输电缆的轴向压紧力，同时起到防水、防尘和紧固传输电缆的作用。

优选的，所述感应组件包括一个以上的感应探头，所述感应探头包括一个以上的霍尔元件，所述霍尔元件的组合方式包括：

A：一个感应探头包括所有的霍尔元件；

B：一个感应探头包括两个霍尔元件，其余的感应探头包括一个霍尔元件；

C：每一个感应探头均只包括一个霍尔元件；

D：当所述感应组件包括偶数个的霍尔元件时，每个感应探头均包括两个霍尔元件；

E：所述霍尔元件在所述感应探头中任意组合，所述感应探头中霍尔元件的总和为所述感应组件包括的霍尔元件总和；

所述感应探头的感应面分布在与测速齿轮轴心等距的圆弧面或与该圆弧面相切的一个或多个平面上；

当所述感应组件包括两个以上的感应探头时，所述感应探头之间等间距或非等间距排布。

通过实施上述本发明提供的多通道霍尔转速传感器，具有如下有益效果：

(1)本发明转速传感器安装在齿轮端盖上，与测速齿轮无任何接触和磨损，同时感应气隙大、生产与调试工艺简单、安装方便；

(2)本发明转速传感器的输出通道数能够轻易做到三路以上，能够充分满足铁路信号冗余设计的要求；

(2)本发明转速传感器能够做到在机车车辆速度极低(如：0.1r/min，即机车轮对旋转的角速度为0.2π/min)的条件下仍能输出稳定、可靠的速度信号，同时测速范围宽、温度适应范围广、抗振性强、抗干扰性能强。

附图说明

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的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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实施例。

图1是本发明多通道霍尔转速传感器一种具体实施方式的结构组成示意图；

图2是本发明多通道霍尔转速传感器实施例1的结构原理示意图；

图3是本发明多通道霍尔转速传感器实施例2的结构原理示意图；

图4是本发明多通道霍尔转速传感器实施例3中霍尔元件的安装结构示意图；

图5是本发明多通道霍尔转速传感器实施例4中霍尔元件的安装结构示意图；

图6是本发明多通道霍尔转速传感器实施例3中的霍尔元件输出波形示意图；

图7是本发明多通道霍尔转速传感器实施例5中霍尔元件的正面安装结构示意图；

图8是本发明多通道霍尔转速传感器实施例5中霍尔元件的侧面安装结构示意图；

图9本发明多通道霍尔转速传感器实施例5中霍尔元件的安装结构立体示意图；

图10是本发明多通道霍尔转速传感器一种具体实施方式的双面挤压锁紧结构示意图；

图11是本发明多通道霍尔转速传感器实施例6中感应探头的霍尔元件组合示意图；

图12是本发明多通道霍尔转速传感器实施例7中感应探头的霍尔元件组合示意图；

图13是本发明多通道霍尔转速传感器实施例9中感应探头的霍尔元件组合示意图；

图14是本发明多通道霍尔转速传感器实施例10中感应探头的霍尔元件组合示意图；

图15是本发明多通道霍尔转速传感器实施例11中感应探头的霍尔元件组合示意图；

图16是本发明多通道霍尔转速传感器实施例12中感应探头的霍尔元件组合示意图；

图17是本发明多通道霍尔转速传感器实施例10的结构原理示意图；

图18是本发明多通道霍尔转速传感器实施例10的结构组成示意图；

图19是本发明多通道霍尔转速传感器实施例10中感应探头的结构示意仰视图；

图20是本发明多通道霍尔转速传感器实施例10中感应探头的结构示意剖视图；

图21是本发明多通道霍尔转速传感器实施例10中感应组件的结构示意仰视图；

图22是本发明多通道霍尔转速传感器实施例10中第一定位组件的立体结构示意图；

图中：1-外壳，2-感应组件，3-传输电缆，4-双面挤压锁紧结构，5-测速齿轮，6-感应探头，7-机车车辆轮轴或电机轴，8-线缆，9-第一定位组件，10-第二定位组件，11-卡口，20-处理电路板，21-电源处理电路，22-信号处理电路，23-霍尔元件，41-弹性密封件，42-锁紧件。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1至附图22所示，给出了本发明多通道霍尔转速传感器的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

一种多通道霍尔转速传感器的具体实施例，传感器安装在机车车辆轮对或电机非传动端盖或电机传动端盖端上，传感器采用与机车车辆的轮轴或电机轴非接触的方式测量机车车辆的轮轴或电机轴的转速。传感器输出3路以上频率与转速成正比例关系的电脉冲信号，用于判别机车车辆的运行速度，其中至少2路具有特定相位差的电脉冲信号，用于判别机车车辆的运行方向。这样就使多通道霍尔转速传感器的输出电脉冲信号达到至少3路，能够充分满足铁路信号冗余设计的要求，同时测速的精确度大幅度提高。本发明上述具体实施例描述的多通道霍尔转速传感器不但能够很好的满足机车车辆在极低速情况下输出速度信号，还能够输出3路以上的速度信号，并从至少2路具有特定相位差的电脉冲信号中判断出机车车辆的运行方向，能够满足目前动车组上使用的安全列控系统“三备二”的冗余设计要求。理论上，只要机车车辆具有大于零的运动速度，本发明具体实施例描述的多通道霍尔转速传感器都可以输出稳定、可靠的速度信号，并判断出机车车辆运行的方向。

实施例1：

如附图1所示，传感器至少包括外壳1和感应组件2，外壳1用于将传感器安装在机车车辆轮对(机车车辆轮对轴箱端盖)或电机非传动端端盖或电机传动端端盖上，并保护其内部的器件。感应组件2安装在外壳1内，用于感应机车车辆轮轴或电机轴的转速，产生3～8路频率与转速成正比例关系、至少2路具有特定相位差的电脉冲信号。感应组件2设置在测 速齿轮5的上方，测速齿轮5设置在机车车辆轮轴或电机轴7上，并随机车车辆轮轴或电机轴7的转动而转动。

感应组件2进一步包括电源处理电路21、信号处理电路22，以及3～8个霍尔元件23。外部电源经过电源处理电路21处理后分别为霍尔元件23和信号处理电路22供电。3～8个霍尔元件23将感应到的随测速齿轮5转速变化的电脉冲信号传送至信号处理电路22，由信号处理电路22将3～8路经调理后的电脉冲信号通过传输电缆3对外输出。3～8个霍尔元件23中的至少2个霍尔元件23输出的电脉冲信号存在能判别机车车辆运行方向的特定相位差。

实施例2：

如附图3所示，与实施例1中由一个电源处理电路21对外部电源进行处理，为多路霍尔元件23分别提供电源，并由一个信号处理电路22对多路霍尔元件23的输出信号进行处理的技术方案不同。在本实施例中，多通道霍尔转速传感器具有多路电源处理、信号采集和信号处理通道，每路通道中的电源处理电路21、信号处理电路22、霍尔元件23均电气独立，也就是说每路通道均包括独立的电源处理电路21和信号处理电路22。或者还可以是，具有特定相位差的两路通道共用电源。

在上述实施例1和实施例2中，输出特定相位差电脉冲信号的至少2个霍尔元件23在传感器内的安装位置与输出信号的特定相位差、测速齿轮5的参数以及传感器的安装气隙进一步符合以下函数关系：

式中：s为2个霍尔元件23沿测速齿轮5运行方向的间距，单位为mm；π为圆周率，取值为3.1415926；m为测速齿轮5的模数；σ为传感器的霍尔元件23的感应面到测速齿轮5齿顶的距离，即传感器的安装气隙，单位为mm；z为测速齿轮5的齿数；为2个霍尔元件23输出的电脉冲信号的特定相位差，n＝0,1,2,3,4,5,6,7,8......。

如附图6所示，当感应组件2包括3个霍尔元件23时，3路霍尔元件23的输出信号分别为信号1、信号2和信号3。即为通道1的霍尔元件23输出的信号1与通道2的霍尔元件23输出的信号2之间的相位差。在附图6中，信号1超前于信号的角度，通过判断信号1与信号2之间相位差信号的超前和滞后关系，从而判断出机车车辆的运行方向。在本实施例中，信号1、信号2和信号3中，任意两个信号之间的相位关系都可以用于判断机车车辆的运行方向。因此，在本发明具体实施例当中，无论是速度信号的输出，还是方向信号的判断，都能够充分满足目前动车组上使用的安全列控系统“三备二”的冗余设计要求。

此时，通过旋转两个霍尔元件23之间的角度来改变两个霍尔元件23沿测速齿轮5运行方向的间距，从而得到特定的相位差。这样就能够通过调整两个霍尔元件23沿测速齿轮5运 行方向间距的方式，灵活地调整两个霍尔元件23输出信号之间的相位差通过检测该特定的相位差便能够非常方便地判断出机车车辆的运行方向。

实施例3：

如附图4所示，在本实施例中，3～8个霍尔元件23的感应面靠近于测速齿轮5，存在一个与测速齿轮5轴心等距的圆弧面，该圆弧面与每一个霍尔元件23的感应面均相切，3～8个霍尔元件23的感应面分布在与该圆弧面相切的多个平面上。此时，3～8个霍尔元件23感应面的安装位置与测速齿轮5的参数和传感器的安装气隙进一步符合以下函数关系：

$D=\frac{(z+2)m}{2}+\mathrm{\σ}$

$\mathrm{\θ}=2{\mathrm{\θ}}_1=2\arctan \left(\frac{L}{(z+2)m+2\mathrm{\σ}}\right)$

式中：D为分布3～8个霍尔元件23的感应圆弧面到测速齿轮5轴心的距离，单位为mm；m为测速齿轮5的模数；z为测速齿轮5的齿数；σ为传感器的霍尔元件23的感应面到测速齿轮5齿顶的距离，即传感器的安装气隙，单位为mm；L为霍尔元件23的安装平面沿测速齿轮5运行方向的长度，单位为mm；θ为相邻的两个霍尔元件23安装平面间的夹角；θ₁为测速齿轮5的中心到霍尔元件23感应面的垂线与测速齿轮5的中心到感应面两端连线的夹角；附图4中，A为传感器的霍尔元件23的感应面；B为测速齿轮5运行时齿顶经过的面。在附图4所示的实施例当中，示出了3个霍尔元件23等间距排布的情况。

实施例4：

如附图5所示，与前述实施例3中霍尔元件23的安装方式不同，在本实施例中，3～8个霍尔元件23的感应面靠近于测速齿轮5，且分布在与测速齿轮5轴心等距的圆弧面上。

实施例5：

与前述实施例3和4中霍尔元件23的安装方式不同，在本实施例中，3～8个霍尔元件23的感应面靠近于测速齿轮5，存在一个与测速齿轮5轴心等距的圆弧面，该圆弧面与每一个霍尔元件23的感应面均相切，3～8个霍尔元件23的感应面分布在与该圆弧面相切的一个平面上。如附图7、8、9所示，在本实施例中，感应组件2共包括6个霍尔元件23，测速齿轮5的齿轮宽度较大，霍尔元件23沿测速齿轮5的轴向(测速齿轮5的宽度方向)排列，此时3～8个霍尔元件23的感应面位于同一个平面内，该平面与前述与测速齿轮5轴心等距的圆弧面相切。此时，传感器的外形尺寸沿测速齿轮5运行方向的长度很短，在不影响检测效果和精度的前提下，非常有利于传感器与机车车辆轮对或电机非传动端盖或电机传动端盖端之间的安装。

如附图10所示，在前述实施例的基础上，传感器还进一步包括传输电缆3。作为本发明 一种较佳的具体实施例，传输电缆3与外壳1之间进一步采用双面挤压锁紧结构4，该结构能够同时起到防水、防尘和紧固传输电缆3的作用。双面挤压锁紧结构4进一步包括弹性密封件41和锁紧件42，传输电缆3通过锁紧件42固定安装在外壳1上，弹性密封件41套在传输电缆3上，并设置在外壳1与锁紧件42之间。弹性密封件41与锁紧件42之间的接触面为锥面或任意曲面，随着锁紧件42锁紧力的增加，引起弹性密封件41发生变形，从而增强弹性密封件41对传输电缆3的轴向压紧力，同时起到防水、防尘和紧固传输电缆3的作用。

在前述实施例中，感应组件2包括1个以上的感应探头6，而感应探头6又包括1个以上的霍尔元件23。下述实施例6至实施例12示出了感应组件2包括一定数量的霍尔元件23时，霍尔元件23在感应探头6中不同的安装组合方式。

实施例6：

如附图11所示的具体实施例，感应组件2包括2个感应探头6，共3个霍尔元件23，一个感应探头6包括2个霍尔元件23，另一个感应探头6包括1个霍尔元件23。

实施例7：

如附图12所示的具体实施例，感应组件2包括3个感应探头6，共3个霍尔元件23，每一个感应探头6均包括1个霍尔元件23。

实施例8：

在该具体实施例中，感应组件2包括1个感应探头6，共3个霍尔元件23，该感应探头6包括3个霍尔元件23。

实施例9：

如附图13所示的具体实施例，感应组件2包括2个感应探头6，共4个霍尔元件23，一个感应探头6包括2个霍尔元件23，另一个感应探头6也包括2个霍尔元件23。

实施例10：

如附图14所示的具体实施例，感应组件2包括3个感应探头6，共6个霍尔元件23，每一个感应探头6均包括2个霍尔元件23。

实施例11：

如附图15所示的具体实施例，感应组件2包括3个感应探头6，共4个霍尔元件23，一个感应探头6包括2个霍尔元件23，另外两个感应探头6各包括1个霍尔元件23。

实施例12：

如附图16所示的具体实施例，当感应组件2包括6个感应探头6，共6个霍尔元件23，其中每一个感应探头6均包括1个霍尔元件23。

以上具体实施例仅仅作为示例列举了在一定数量霍尔元件23的条件下，霍尔元件23在 感应探头6中不同的安装组合方式，并非穷举了霍尔元件23的所有组合方式。

霍尔元件23在感应探头6中的组合方式包括以下几种形式：

A：一个感应探头6包括所有的霍尔元件23；

B：一个感应探头6包括两个霍尔元件23，其余的感应探头6包括一个霍尔元件23；

C：每一个感应探头6均只包括一个霍尔元件23；

D：当感应组件2包括偶数个的霍尔元件23时，每个感应探头6均包括两个霍尔元件23；

E：霍尔元件23在感应探头6中任意组合，感应探头6中霍尔元件23的总和为感应组件2包括的霍尔元件23总和。

如附图17所示，进一步给出了霍尔元件23采用实施例10所述的组合安装方式的结构原理示意图。在该实施例中，感应组件2包括6个霍尔元件23时，共有3个感应探头6，每一个感应探头6均包括2个霍尔元件23。3个感应探头6之间可以等间距间隔排布，也可以非等间距间隔排布。此时，6个霍尔元件23共输出6路速度信号。如附图18所示，感应组件2通过第一定位组件9与传感器的外壳1进行固定。电源处理电路21和信号处理电路22均设置在处理电路板20上。感应探头6的引出线连接至处理电路板20，由处理电路板20通过线缆8对外输出。在该实施例中，通过旋转感应探头的角度来改变两个霍尔元件23沿测速齿轮5运行方向的间距，从而得到特定的相位差。这样就能够通过调整感应探头的安装角度来调整两个霍尔元件23沿测速齿轮5运行方向间距的方式，更加灵活地调整两个霍尔元件23输出信号之间的相位差通过检测该特定的相位差便能够更加方便地判断出机车车辆的运行方向。

实施例13：

作为本发明一种较佳的具体实施例，在前述实施例的基础上，线缆8采用屏蔽电缆线。同时，线缆8进一步包括18根芯线，电缆线采用低烟无卤的18×0.75mm²屏蔽电缆线。因为在本实施例中的多通道霍尔转速传感器采用两个通道共用同一路电源，那么6个通道只需要12根芯线。本实施例对每根信号线进行冗余备份，使多通道霍尔转速传感器输出的速度信号能够更加可靠地传送至上位机。多通道霍尔转速传感器的输出线缆8原本只需要12根芯线，考虑到6路信号线的冗余备份，增加6根线，因此线缆8的实际芯线数量为18根。因此，每一组(两个通道为一组)霍尔元件23包括6根芯线，分别为：电源正1根，电源负1根，两个通道信号各1根，两个通道信号备份各1根。在本发明具体实施例中，6个通道的输入信号仅需采用1根输出电缆线，而如果采用现有的双通道霍尔转速传感器则需要3根电缆线。

如附图19所示，感应探头6的底部进一步设置有两个卡口11，卡口11用于通过旋转感应探头6调节其中的两个霍尔元件23沿测速齿轮5运行方向的间距，从而调节两个霍尔元件 23输出速度信号的特定相位差如附图21所示，两个霍尔元件23通过第二定位组件10固定在感应探头6中。如附图21所示，三个感应探头6安装在第一定位组件9当中。如附图22所示，为第一定位组件9的外形结构示意图。位于第一定位组件9底部四角的安装孔用于将第一定位组件9与传感器的外壳1进行固定，中部的三个安装孔则用于设置三个感应探头6。

实施例14：

一种对上述实施例6-13的多通道霍尔转速传感器进行安装的方法的具体实施例，包括以下步骤：

S10：卡住感应探头6上卡口11的位置，旋转感应探头6的角度来调整两个通道的霍尔元件23输出信号的相位差；

S11：相位差调节完成后，采用快速固定胶水将感应探头6与第一定位组件9进行固定；

S12：将处理电路板20与霍尔元件23采用导线连接后安装在第一定位组件9内，用螺钉进行固定，处理电路板2通过线缆8引出信号； 

S13：将线缆8穿出传感器的外壳1，第一定位组件9与外壳1之间采用配合压装后采用内六角螺钉进行固定；

S14：线缆8通过传输电缆3穿出外壳1的一侧，传输电缆3通过锁紧件42压紧固定在外壳1上。

本发明具体实施例描述的多通道霍尔转速传感器针对现有测速传感器不能满足机车尤其是动车组电机转速高、要求速度传感器通道数多、低速状态下机车列控系统无速度显示，单一的速度传感器无法满足现有机车要求的技术问题。通过在机车车辆轮对或电机非传动端盖或电机传动端盖端上安装本发明具体实施例描述的多通道霍尔转速传感器进行机车测速，与测速齿轮无任何接触和磨损，输出通道数能多达至3个通道，能够满足目前动车组上使用的安全列控系统“三备二”的冗余设计要求，即3个通道中任意一个通道输出的信号正常，都能保证多通道霍尔转速传感器的信号输出正常，另外两个通道的输出信号可以作为冗余备份。并且通过应用本发明具体实施例描述的多通道霍尔转速传感器，在机车车辆速度极低(0.1r/min)的条件下仍然能够输出稳定、可靠的速度信号，且速度测量信号精度极高，能够很好地满足目前国际上对于机车车辆在极低速情况下也能输出速度信号的要求。同时，本发明具体实施例描述的多通道霍尔转速传感器还具有生产与调试工艺简单、安装方便、感应气隙大、测速范围宽、温度适应范围广、抗振性强、抗干扰性能强等诸多优点。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (10)

1.一种多通道霍尔转速传感器，其特征在于：所述传感器安装在机车车辆轮对或电机非传动端盖或电机传动端盖端上，所述传感器采用与机车车辆的轮轴或电机轴非接触的方式测量机车车辆的轮轴或电机轴的转速，所述传感器输出3路以上频率与转速成正比例关系的电脉冲信号，用于判别机车车辆的运行速度，其中至少2路具有特定相位差的电脉冲信号，用于判别机车车辆的运行方向。

2.根据权利要求1所述的多通道霍尔转速传感器，其特征在于：所述传感器至少包括外壳（1）和感应组件（2），所述外壳（1）用于将所述传感器安装在机车车辆轮对或电机非传动端端盖或电机传动端端盖上，并保护其内部的器件；所述感应组件（2）安装在所述外壳（1）内，用于感应机车车辆轮轴或电机轴的转速，产生3～8路频率与转速成正比例关系、至少2路具有特定相位差的电脉冲信号。

3.根据权利要求2所述的多通道霍尔转速传感器，其特征在于：所述感应组件（2）进一步包括电源处理电路（21）、信号处理电路（22），以及3～8个霍尔元件（23）；外部电源经过所述电源处理电路（21）处理后分别为所述霍尔元件（23）和所述信号处理电路（22）供电，3～8个霍尔元件（23）将感应到的随测速齿轮（5）转速变化的电脉冲信号传送至所述信号处理电路（22），由所述信号处理电路（22）将3～8路经调理后的电脉冲信号通过所述传输电缆（3）对外输出。

4.根据权利要求2所述的多通道霍尔转速传感器，其特征在于：所述感应组件（2）进一步包括电源处理电路（21）、信号处理电路（22），以及3～8个霍尔元件（23）；所述多通道霍尔转速传感器具有多路电源处理、信号采集和信号处理通道，每路通道中的电源处理电路（21）、信号处理电路（22）、霍尔元件（23）均电气独立；或具有特定相位差的两路通道共用电源。

5.根据权利要求3或4所述的多通道霍尔转速传感器，其特征在于：所述3～8个霍尔元件（23）中的至少2个霍尔元件（23）输出的电脉冲信号存在能判别机车车辆运行方向的特定相位差。

6.根据权利要求5所述的多通道霍尔转速传感器，其特征在于，所述输出特定相位差电脉冲信号的至少2个霍尔元件（23）在所述传感器内的安装位置与输出信号的特定相位差、测速齿轮（5）的参数以及所述传感器的安装气隙符合以下函数关系：

                                                                      

式中：为2个霍尔元件（23）沿测速齿轮（5）运行方向的间距，为圆周率，为测速齿轮（5）的模数，为传感器的霍尔元件（23）的感应面到测速齿轮（5）齿顶的距离，为测速齿轮（5）的齿数，为2个霍尔元件（23）输出的电脉冲信号的特定相位差，；

通过旋转两个所述霍尔元件（23）之间的角度来改变两个霍尔元件（23）沿测速齿轮（5）运行方向的间距，从而得到特定相位差。

7.根据权利要求3、4、6中任一权利要求所述的多通道霍尔转速传感器，其特征在于：所述3～8个霍尔元件（23）的感应面靠近于测速齿轮（5），且分布在与测速齿轮（5）轴心等距的圆弧面或与该圆弧面相切的一个或多个平面上。

8.根据权利要求7所述的多通道霍尔转速传感器，其特征在于：所述3～8个霍尔元件（23）感应面的安装位置与测速齿轮（5）的参数和传感器的安装气隙符合以下函数关系：

                         

式中：为分布3～8个霍尔元件（23）的感应圆弧面到测速齿轮（5）轴心的距离，为测速齿轮（5）的模数，为测速齿轮（5）的齿数，为传感器的霍尔元件（23）的感应面到测速齿轮（5）齿顶的距离，为霍尔元件（23）的安装平面沿测速齿轮（5）运行方向的长度，为相邻的两个霍尔元件（23）安装平面间的夹角。

9.根据权利要求8所述的多通道霍尔转速传感器，其特征在于：所述传感器还包括传输电缆（3），所述传输电缆（3）与外壳（1）之间采用双面挤压锁紧结构（4）；所述双面挤压锁紧结构（4）包括弹性密封件（41）和锁紧件（42），所述传输电缆（3）通过所述锁紧件（42）固定安装在所述外壳（1）上，所述弹性密封件（41）套在所述传输电缆（3）上，并设置在所述外壳（1）与所述锁紧件（42）之间；所述弹性密封件（41）与锁紧件（42）之间的接触面为锥面或任意曲面，随着所述锁紧件（42）锁紧力的增加，引起所述弹性密封件（41）发生变形，从而增强所述弹性密封件（41）对所述传输电缆（3）的轴向压紧力，同时起到防水、防尘和紧固传输电缆（3）的作用。

10.根据权利要求2、3、4、6、8或9中任一权利要求所述的多通道霍尔转速传感器，其特征在于，所述感应组件（2）包括一个以上的感应探头（6），所述感应探头（6）包括一个以上的霍尔元件（23），所述霍尔元件（23）的组合方式包括：

A：一个感应探头（6）包括所有的霍尔元件（23）；

B：一个感应探头（6）包括两个霍尔元件（23），其余的感应探头（6）包括一个霍尔元件（23）；

C：每一个感应探头（6）均只包括一个霍尔元件（23）；

D：当所述感应组件（2）包括偶数个的霍尔元件（23）时，每个感应探头（6）均包括两个霍尔元件（23）；

E：所述霍尔元件（23）在所述感应探头（6）中任意组合，所述感应探头（6）中霍尔元件（23）的总和为所述感应组件（2）包括的霍尔元件（23）总和；

所述感应探头（6）的感应面分布在与测速齿轮（5）轴心等距的圆弧面或与该圆弧面相切的一个或多个平面上；

当所述感应组件（2）包括两个以上的感应探头（6）时，所述感应探头（6）之间等间距或非等间距排布。