CN109444454A - 一种用于测量车轮转速的磁电转速传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于测量车轮转速的磁电转速传感器，特点是包括壳体、永磁铁、磁电传感器和两组对称设置的电磁线圈组，两组电磁线圈组位于磁电传感器的两侧，磁电传感器固定设置在壳体内，磁电传感器包括依次叠加固定的下压磁层、压电层和上压磁层，下压磁层的长度方向与上压磁层的长度方向相平行，压电层的长度方向与上压磁层的长度方向相垂直，使得磁电传感器呈Z字型，永磁铁固定设置在车轮驱动机构中的齿轮的边缘处，当永磁铁与磁电传感器相对准时，永磁铁的中心轴线、第一电磁线圈的中心轴线、压电层的厚度中心线位于同一直线上；优点是该磁电转速传感器的灵敏度和分辨率高、功耗和成本低，且磁通密度无损耗，使用寿命长。

Description

一种用于测量车轮转速的磁电转速传感器
技术领域
本发明涉及用于测量车轮转速的传感器，尤其涉及一种用于测量车轮转速的磁电转速传感器。
背景技术
车轮转速传感器是汽车防抱制动装置（ABS）的三大组成部分之一，其功能是给控制器提供车轮运动信息，作为ABS工作的依据，转速传感器性能的好坏对数据收集的准确性起决定性作用。目前国内普遍采用磁阻式转速传感器来作为车轮的转速传感器，但是这种磁阻式转速传感器存在抗干扰能力较差，当车轮的转速很低时，磁阻式转速传感器的磁棒产生的感应电压很小，放大后不能形成脉冲信号，导致无法测量很低的转速，而且存在磁通密度损耗。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有高灵敏度和高分辨率，可对低速以及高速进行准确检测，且磁通密度无损耗的用于测量车轮转速的磁电转速传感器。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于测量车轮转速的磁电转速传感器，包括壳体、永磁铁、磁电传感器和两组对称设置的电磁线圈组，两组所述的电磁线圈组位于所述的磁电传感器的两侧，所述的电磁线圈组包括同轴设置的第一电磁线圈和第二电磁线圈，所述的第一电磁线圈与所述的壳体固定连接，所述的第二电磁线圈固定在所述的第一电磁线圈上，所述的磁电传感器固定设置在所述的壳体内，所述的磁电传感器包括依次叠加固定的下压磁层、压电层和上压磁层，所述的下压磁层的长度方向与所述的上压磁层的长度方向相平行，所述的压电层的长度方向与所述的上压磁层的长度方向相垂直，使得所述的磁电传感器呈Z字型，所述的永磁铁固定设置在车轮驱动机构中的齿轮的边缘处，所述的壳体上设置有开槽，所述的齿轮插入所述的开槽中，当所述的永磁铁与所述的磁电传感器相对准时，所述的永磁铁位于所述的磁电传感器与所述的电磁线圈组之间，且所述的永磁铁的中心轴线、所述的第一电磁线圈的中心轴线、所述的压电层的厚度中心线位于同一直线上。
进一步地，所述的上压磁层和所述的下压磁层沿水平方向极化，所述的压电层沿厚度方向极化。
进一步地，所述的下压磁层和所述的上压磁层的材料为稀土超磁致伸缩材料（Terfenol-D），所述的压电层的材料为锆钛酸铅压电陶瓷（PZT）。
进一步地，所述的第一电磁线圈外接直流电，所述的第二电磁线圈外接交流电。
进一步地，所述的壳体的材料为磁屏蔽材料。
与现有技术相比，本发明的优点是该磁电转速传感器的灵敏度和分辨率高、功耗和成本低，其通过感应磁场的大小实现对低速或者高速转动的车轮进行转速检测，且由于其中的磁电传感器呈Z字型，其磁电层合结构的临界工作频率可达74Mhz，大大改善了转速传感器的频响特性，提高了转速测试上限值，可高达4e9rpm，是磁阻式转速传感器的几千倍；此外，该磁电转速传感器的磁通密度无损耗，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的磁电传感器的立体结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图所示，一种用于测量车轮转速的磁电转速传感器，包括壳体1、永磁铁2、磁电传感器3和两组对称设置的电磁线圈组，两组电磁线圈组位于磁电传感器3的两侧，电磁线圈组包括同轴设置的第一电磁线圈4和第二电磁线圈5，第一电磁线圈4与壳体1固定连接，第二电磁线圈5固定在第一电磁线圈4上，第一电磁线圈4外接直流电，第二电磁线圈5外接交流电，磁电传感器3固定设置在壳体1内，磁电传感器3包括依次叠加固定的下压磁层31、压电层32和上压磁层33，下压磁层31的长度方向与上压磁层33的长度方向相平行，压电层32的长度方向与上压磁层33的长度方向相垂直，使得磁电传感器3呈Z字型，上压磁层33和下压磁层31沿水平方向极化，压电层32沿厚度方向极化，永磁铁2固定设置在车轮驱动机构中的齿轮6的边缘处，壳体1上设置有开槽11，齿轮6插入开槽11中，当永磁铁2与磁电传感器3相对准时，永磁铁2位于磁电传感器3与电磁线圈组之间，且永磁铁2的中心轴线、第一电磁线圈4的中心轴线、压电层32的厚度中心线位于同一直线上。
上述实施例中，壳体1的材料为磁屏蔽材料，如：不锈钢、洋白铜、锡青铜、黄铜等，下压磁层31和上压磁层33的材料为稀土超磁致伸缩材料（Terfenol-D），如：Tb-Dy-Fe；压电层32的材料为锆钛酸铅压电陶瓷（PZT）。
上述实施例中，该磁电转速传感器的测速原理为：其基于对磁电复合材料特征频率的监控实现对齿轮转速的检测。由于磁致伸缩材料存在非线性本构关系，当外加磁场大小变化时，其弹性模量、压磁系数以及相对磁导率也会相应改变。而将外加磁场控制在一定的范围内时，磁电传感器3的二阶弯曲频率会在相应的范围内呈线性变化。本申请中的磁电转速传感器的第二电磁线圈5外接交流电，产生交变磁场，使下压磁层31和上压磁层33产生振动，而第一电磁线圈4外接直流电，产生偏置磁场，使磁电传感器3获得较大的磁电转换效率，当齿轮6上的永磁铁2转至与磁电传感器3相对准时，即永磁铁2的中心轴线、第一电磁线圈4的中心轴线、压电层32的厚度中心线位于同一直线上，偏置磁场达到极大值，磁电传感器3的谐振频率也相应达到最大值，此时磁电传感器3的上下表面输出电压突跃，此时计数一次，实现转速检测。此外，由于磁电传感器3呈Z字型，其在f=70kHz处存在谐振峰，其磁电系数高达2.205V/cm×Oe，约为低频下的7.6倍。

Claims (5)

1.一种用于测量车轮转速的磁电转速传感器，其特征在于包括壳体、永磁铁、磁电传感器和两组对称设置的电磁线圈组，两组所述的电磁线圈组位于所述的磁电传感器的两侧，所述的电磁线圈组包括同轴设置的第一电磁线圈和第二电磁线圈，所述的第一电磁线圈与所述的壳体固定连接，所述的第二电磁线圈固定在所述的第一电磁线圈上，所述的磁电传感器固定设置在所述的壳体内，所述的磁电传感器包括依次叠加固定的下压磁层、压电层和上压磁层，所述的下压磁层的长度方向与所述的上压磁层的长度方向相平行，所述的压电层的长度方向与所述的上压磁层的长度方向相垂直，使得所述的磁电传感器呈Z字型，所述的永磁铁固定设置在车轮驱动机构中的齿轮的边缘处，所述的壳体上设置有开槽，所述的齿轮插入所述的开槽中，当所述的永磁铁与所述的磁电传感器相对准时，所述的永磁铁位于所述的磁电传感器与所述的电磁线圈组之间，且所述的永磁铁的中心轴线、所述的第一电磁线圈的中心轴线、所述的压电层的厚度中心线位于同一直线上。
2.如权利要求1所述的一种用于测量车轮转速的磁电转速传感器，其特征在于：所述的上压磁层和所述的下压磁层沿水平方向极化，所述的压电层沿厚度方向极化。
3.如权利要求1所述的一种用于测量车轮转速的磁电转速传感器，其特征在于：所述的下压磁层和所述的上压磁层的材料为稀土超磁致伸缩材料，所述的压电层的材料为锆钛酸铅压电陶瓷。
4.如权利要求1所述的一种用于测量车轮转速的磁电转速传感器，其特征在于：所述的第一电磁线圈外接直流电，所述的第二电磁线圈外接交流电。
5.如权利要求1所述的一种用于测量车轮转速的磁电转速传感器，其特征在于：所述的壳体的材料为磁屏蔽材料。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111830287A (zh) * 2020-07-23 2020-10-27 中国航空工业集团公司上海航空测控技术研究所 一种磁电式转速传感器验证装置
CN113125792A (zh) * 2021-04-22 2021-07-16 长春工业大学 一种用于测量转速的压电-电磁复合式传感装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10104249A (ja) * 1996-09-27 1998-04-24 Denso Corp 車輪速センサ
JP2002005686A (ja) * 2000-06-16 2002-01-09 Furukawa Electric Co Ltd:The 回転センサ
JP2005172594A (ja) * 2003-12-10 2005-06-30 Sumiden Electronics Kk 回転検出センサ
EP1627764A1 (en) * 2004-08-20 2006-02-22 HONDA MOTOR CO., Ltd. Counter steer detecting method
CN104121936A (zh) * 2013-04-29 2014-10-29 艾默生电气（美国）控股公司（智利）有限公司 具有数字输出的动态传感器及其使用方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10104249A (ja) * 1996-09-27 1998-04-24 Denso Corp 車輪速センサ
JP2002005686A (ja) * 2000-06-16 2002-01-09 Furukawa Electric Co Ltd:The 回転センサ
JP2005172594A (ja) * 2003-12-10 2005-06-30 Sumiden Electronics Kk 回転検出センサ
EP1627764A1 (en) * 2004-08-20 2006-02-22 HONDA MOTOR CO., Ltd. Counter steer detecting method
CN104121936A (zh) * 2013-04-29 2014-10-29 艾默生电气（美国）控股公司（智利）有限公司 具有数字输出的动态传感器及其使用方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
虞锦远: "磁电复合材料结构与性能研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111830287A (zh) * 2020-07-23 2020-10-27 中国航空工业集团公司上海航空测控技术研究所 一种磁电式转速传感器验证装置
CN113125792A (zh) * 2021-04-22 2021-07-16 长春工业大学 一种用于测量转速的压电-电磁复合式传感装置
CN113125792B (zh) * 2021-04-22 2023-01-31 长春工业大学 一种用于测量转速的压电-电磁复合式传感装置

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