CN117956772A - 具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器，属于角位移传感器的生产技术领域，包括传感器外壳体、磁传感组件、转轴、传感器内壳体、散热电机、散热叶片、清洁连杆和清洁刷，磁传感组件安装于传感器内壳体内，传感器内壳体置于传感器外壳体内，传感器内壳体安装有散热电机，散热电机的电机轴上套装有散热叶片，清洁连杆的一端与电机轴连接，传感器外壳体上设有排气通孔、进气通孔，清洁连杆上靠近进气通孔和排气通孔的位置分别设有清洁刷。本发明能够实现高效散热功能，同时对进气通孔和排气通孔区域的传感器外壳体内壁进行实时清洁，尤其适用于需要检测高温容器内的旋转件角位移的应用场景。

Description

具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器

技术领域

本发明属于角位移传感器的生产技术领域，具体涉及一种磁电阻角位移传感器，尤其涉及一种具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器。

背景技术

角位移传感器（或电位器）作为角度位置反馈元件，能精准反馈被测物体转动角度，角位移传感器因其具有体积小、精度高、可靠性高、使用寿命长、能适用于各种复杂环境等优点而被广泛应用于航空、航天、石油、汽车等领域。

磁电阻角位移传感器是利用磁电阻效应获得角位移信号的角位移传感器，其基本原理是：在传感器外壳内安装有磁传感组件，磁传感组件包括磁阻元件（如磁敏电阻等）和磁产生元件（如永磁体或电磁铁等），将磁阻元件或磁产生元件（一般为磁阻元件）安装在转轴上，转轴的外端穿过传感器外壳并用于与待测设备的旋转部件连接，转轴旋转时带动磁阻元件或磁产生元件旋转，磁阻元件的电阻值随着磁场变化而变化，该变化信号传输给处理器后由处理器通过计算获得转轴旋转的角度值，实现角位移检测目的。比如，双Z轴磁电阻角位移传感器就是一种采用两个沿Z轴方向安装的磁阻元件的磁电阻角位移传感器。

传统磁电阻角位移传感器因为自身产生热量很小，所以没有设计能够提高散热效果的结构，在一般应用环境中没有问题，但是，对于一些特殊应用场景，这种传统磁电阻角位移传感器则会因为磁阻元件处于高温环境而导致测量精度降低甚至失效的问题，因为高温会导致磁阻元件发生温度漂移的问题，导致电阻值发生变化，从而引起输出信号不准确，最终导致测量精度降低甚至失效。

比如，在一些应用场合中，需要对高温容器内的旋转件进行角位移检测，该旋转件因为本身结构原因无法延伸至高温容器外，必须将磁电阻角位移传感器的主体安装在高温容器内，但可以将磁电阻角位移传感器的端部置于高温容器外，这种情况下，传统磁电阻角位移传感器的磁阻元件必定存在处于高温环境而导致测量精度降低甚至失效的问题，难以满足应用需要。在一些化工企业的部分高温容器如高温搅拌罐中即存在上述需求，如果将高温搅拌罐内的搅拌轴伸出罐外，则必然存在旋转密封问题，而较大尺寸的旋转密封对于精细化工原料很难实现良好密封效果，容易发生泄漏，而如果将磁电阻角位移传感器的端部置于高温容器外，且属于固定密封，能够实现良好的密封效果。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器，包括传感器外壳体、磁传感组件和转轴，所述磁传感组件安装于所述传感器外壳体内并与所述转轴的内端连接，所述转轴的外端穿过所述传感器外壳体上的对应通孔并置于所述传感器外壳体外，所述具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器还包括传感器内壳体、散热电机、散热叶片、清洁连杆和清洁刷，所述传感器内壳体、所述散热电机、所述散热叶片、所述清洁连杆和所述清洁刷均置于所述传感器外壳体内，所述磁传感组件安装于所述传感器内壳体内，所述转轴穿过所述传感器内壳体两端中的第一端的对应通孔，所述传感器内壳体两端中的第二端安装有所述散热电机，所述散热电机的电机轴上套装有所述散热叶片，所述清洁连杆与所述散热电机的电机轴相互垂直，所述清洁连杆的一端与所述散热电机的电机轴连接且所述散热叶片位于所述散热电机与所述清洁连杆之间，所述传感器外壳体上靠近所述传感器内壳体第二端的一端壳壁的中心位置设有排气通孔、外周位置设有进气通孔，所述清洁连杆上靠近所述进气通孔和所述排气通孔的位置分别设有刷毛并分别形成所述清洁刷。

作为优选，为了尽量减少通过进气通孔和排气通孔进入传感器外壳体内的灰尘且不影响正常工作时的进气和排气功能，所述具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器还包括导筒、拉簧、拉杆、半圆形盖板和半圆环形盖板，所述电机轴的悬空端穿过所述传感器外壳体的对应端部壳壁上的中心通孔后分别与在同一直线排列的两个所述导筒的一端连接，所述导筒的中心线与所述电机轴的中心线相互垂直，两个所述拉簧分别位于两个所述导筒内，两个所述拉杆分别位于两个所述导筒内，所述拉簧的两端分别与对应的所述导筒的一端和对应的所述拉杆的一端连接，所述拉杆的另一端穿过对应的所述导筒的另一端后与其中一个所述半圆形盖板连接，两个所述半圆形盖板相互靠近对接后形成一个圆形盖板且该圆形盖板与多个所述排气通孔对应，两个所述半圆环形盖板分别通过盖板连杆与两个所述半圆形盖板连接，两个所述半圆环形盖板相互靠近对接后形成一个圆环形盖板且该圆环形盖板与沿圆环形周向排列的多个所述进气通孔对应。

作为优选，为了使两个半圆形盖板的内腔尽量覆盖所有排气通孔以提高排气效率，同时使两个半圆环形盖板的内腔尽量覆盖所有进气通孔以提高进气效率，所述半圆形盖板和所述半圆环形盖板均设有用于气体流动的内腔且其开口侧靠近所述传感器外壳体的对应端部外壁，两个所述半圆形盖板的内腔相互靠近对接后形成一个圆形内腔且两个所述导筒均位于该圆形内腔内，两个所述半圆环形盖板的内腔相互靠近对接后形成一个圆环形内腔。

作为优选，为了实现更好的散热效果，所述具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器还包括导热板和散热鳍片，所述导热板安装于所述传感器内壳体的第二端外壁表面，所述散热电机安装于所述导热板上，所述导热板上设有多个所述散热鳍片。

作为优选，为了实现更好的散热效果，多个所述散热鳍片与所述导热板一体成型，多个所述散热鳍片位于所述散热电机的外周且沿圆周方向均匀分布。

作为优选，为了更好地实现传感器对于外界环境的隔热效果以及将内部热量排出的散热效果并便于加工和组装，所述传感器外壳体为隔热效果好的隔热壳体且由一端开口、另一端封闭的第一筒状壳体和一端开口、另一端封闭的第二筒状壳体对接而成，所述转轴穿过所述第一筒状壳体的封闭端的对应通孔，所述进气通孔和所述排气通孔均设于所述第二筒状壳体的封闭端外壁，所述传感器内壳体为导热效果好的导热壳体。

本发明的有益效果在于：

本发明通过设计由传感器内壳体和传感器外壳体构成双壳体结构，并在传感器内壳体上安装散热电机，利用散热电机驱动散热叶片旋转产生气流，将传感器外壳体内的热量尽量排出，从而实现高效散热功能，同时利用清洁连杆和清洁刷对进气通孔和排气通孔区域的传感器外壳体内壁进行实时清洁，防止灰尘积累而降低气流效率，尽量确保长期工作具有高效散热功能，尤其适用于需要检测高温容器（如高温搅拌罐）内的旋转件（如搅拌轴）的角位移且能够将本传感器的进气通孔和排气通孔一端置于高温容器外的应用场景，比如用于化工企业的高温搅拌罐内搅拌轴的角位移检测。

附图说明

图1是本发明所述具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器的立体图；

图2是本发明所述具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器的局剖立体图，其中传感器外壳体除了远离转轴一端的端板外均为半剖立体图；

图3是本发明所述具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器的传感器内壳体、散热电机、散热叶片、导热板和散热鳍片的立体图；

图4是本发明所述具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器的第二筒状壳体、散热电机、电机轴、散热叶片、清洁连杆、清洁刷、两个导筒、两个半圆形盖板和一个半圆环形盖板的局剖立体图，其中第二筒状壳体为半剖立体图；

图5是本发明所述具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器的电机轴、散热叶片、两个导筒、一个拉簧、一个拉杆和一个半圆形盖板的局剖立体图，其中一个导筒为半剖立体图。

图中，1-转轴，2-第一筒状壳体，3-第二筒状壳体，4-半圆环形盖板，5-盖板连杆，6-半圆形盖板，7-传感器内壳体，8-散热电机，9-散热鳍片，10-电机轴，11-散热叶片，12-进气通孔，13-排气通孔，14-清洁连杆，15-清洁刷，16-导热板，17-导筒，18-拉杆，19-拉簧。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图1-图5所示，本发明所述具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器包括传感器外壳体（图中未单独标记，参考下述第一筒状壳体2和第二筒状壳体3）、磁传感组件（图中未显示，为传统部件）、转轴1、传感器内壳体7、散热电机8、散热叶片11、清洁连杆14和清洁刷15，所述磁传感组件安装于所述传感器外壳体内并与转轴1的内端连接，转轴1的外端穿过所述传感器外壳体上的对应通孔并置于所述传感器外壳体外，传感器内壳体7、散热电机8、散热叶片11、清洁连杆14和清洁刷15均置于所述传感器外壳体内，所述磁传感组件安装于传感器内壳体7内，转轴1穿过传感器内壳体7两端中的第一端的对应通孔，传感器内壳体7两端中的第二端安装有散热电机8，散热电机8的电机轴10上套装有散热叶片11，清洁连杆14与散热电机8的电机轴10相互垂直，清洁连杆14的一端与散热电机8的电机轴10连接且散热叶片11位于散热电机8与清洁连杆14之间，所述传感器外壳体上靠近传感器内壳体7第二端的一端壳壁的中心位置设有排气通孔13、外周位置设有进气通孔12，清洁连杆14上靠近进气通孔12和排气通孔13的位置分别设有刷毛并分别形成清洁刷15。

如图1-图5所示，本发明还公开了以下多种更加优化的具体结构：

为了尽量减少通过进气通孔12和排气通孔13进入传感器外壳体内的灰尘且不影响正常工作时的进气和排气功能，所述具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器还包括导筒17、拉簧19、拉杆18、半圆形盖板6和半圆环形盖板4，电机轴10的悬空端穿过所述传感器外壳体的对应端部壳壁上的中心通孔后分别与在同一直线排列的两个导筒17的一端连接，导筒17的中心线与电机轴10的中心线相互垂直，两个拉簧19分别位于两个导筒17内，两个拉杆18分别位于两个导筒17内，拉簧19的两端分别与对应的导筒17的一端和对应的拉杆18的一端连接，拉杆18的另一端穿过对应的导筒17的另一端后与其中一个半圆形盖板6连接，两个半圆形盖板6相互靠近对接后形成一个圆形盖板（图中未单独标记）且该圆形盖板与多个排气通孔13对应，两个半圆环形盖板4分别通过盖板连杆5与两个半圆形盖板6连接，两个半圆环形盖板4相互靠近对接后形成一个圆环形盖板（图中未单独标记）且该圆环形盖板与沿圆环形周向排列的多个进气通孔12对应。

为了使两个半圆形盖板6的内腔尽量覆盖所有排气通孔13以提高排气效率，同时使两个半圆环形盖板4的内腔尽量覆盖所有进气通孔12以提高进气效率，半圆形盖板6和半圆环形盖板4均设有用于气体流动的内腔（图中未标记）且其开口侧靠近所述传感器外壳体的对应端部外壁，两个半圆形盖板6的内腔相互靠近对接后形成一个圆形内腔（图中未标记）且两个导筒17均位于该圆形内腔内，两个半圆环形盖板4的内腔相互靠近对接后形成一个圆环形内腔（图中未标记）。

为了实现更好的散热效果，所述具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器还包括导热板16和散热鳍片9，导热板16安装于传感器内壳体7的第二端外壁表面，散热电机8安装于导热板16上，导热板16上设有多个散热鳍片9。

为了实现更好的散热效果，多个散热鳍片9与导热板16一体成型，多个散热鳍片9位于散热电机8的外周且沿圆周方向均匀分布。

为了更好地实现传感器对于外界环境的隔热效果以及将内部热量排出的散热效果并便于加工和组装，所述传感器外壳体为隔热效果好的隔热壳体且由一端开口、另一端封闭的第一筒状壳体2和一端开口、另一端封闭的第二筒状壳体3对接而成，转轴1穿过第一筒状壳体2的封闭端的对应通孔，进气通孔12和排气通孔13均设于第二筒状壳体3的封闭端外壁，传感器内壳体7为导热效果好的导热壳体。

如图1-图5所示，应用时，将本发明所述磁电阻角位移传感器的主体安装在高温容器如高温搅拌罐（图中未示出）内，将转轴1与需要检测角位移的旋转件如搅拌轴（图中未示出）连接，将第二筒状壳体3的封闭端安装在高温容器如高温搅拌罐的罐壁上的对应通孔并密封连接，半圆形盖板6和半圆环形盖板4位于高温容器如高温搅拌罐外，这样不但将本发明所述磁电阻角位移传感器的主体安装在高温容器如高温搅拌罐内，能够实现内部旋转件如搅拌轴的角位移检测的目的，而且能够将罐体外部的冷空气引入罐体内部，实现散热的目的。虽然转轴1与第一筒状壳体2的封闭端之间存在旋转密封，但是这是小尺寸旋转密封，更重要的是传感器的转轴密封技术是现有成熟技术，能够实现良好的密封效果，所以基本不存在液体渗漏进入第一筒状壳体2内的问题。

工作时，旋转件如搅拌轴旋转带动转轴1旋转，转轴1带动传感器内壳体7内的磁传感组件的对应部件（磁阻元件或磁产生元件，一般为磁阻元件）旋转，磁阻元件的电阻值随着磁场变化而变化，该变化信号传输给处理器后由处理器通过计算获得转轴1旋转的角度值，实现旋转件角位移检测目的。与此同时，开启散热电机8，电机轴10旋转，带动两个导筒17、两个拉杆18、两个半圆形盖板6和两个半圆环形盖板4同步旋转，拉杆18在旋转过程中产生相对于导筒17的离心力，该离心力克服拉簧19的应力使两个拉杆18分别向相互远离的方向移动，带动两个半圆形盖板6和两个半圆环形盖板4同步移动，从而使两个半圆形盖板6分开露出排气通孔13，使两个半圆环形盖板4分开露出进气通孔12；同时，电机轴10带动散热叶片11同步旋转，将罐外的冷空气从进气通孔12吸入，再从排气通孔13排出，将传感器外壳体内的热量排出，实现散热功能。同时，电机轴10带动清洁连杆14和两个清洁刷15同步旋转，两个清洁刷15在第二筒状壳体3的封闭端内壁上分别与进气通孔12和排气通孔13对应的位置接触旋转，清扫灰尘使其随气流一起排出罐外，实现清洁功能。

停止工作后，关闭散热电机8，电机轴10停止旋转，两个拉杆18在拉簧19的应力作用下向相互靠近的方向移动，带动两个半圆形盖板6和两个半圆环形盖板4同步移动，从而使两个半圆形盖板6相互靠近对接将排气通孔13覆盖，使两个半圆环形盖板4相互靠近对接将进气通孔12覆盖，实现防尘功能。

上述实施例只是本发明的较佳实施例，并不是对本发明技术方案的限制，只要是不经过创造性劳动即可在上述实施例的基础上实现的技术方案，均应视为落入本发明专利的权利保护范围内。

Claims (6)

1.一种具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器，包括传感器外壳体、磁传感组件和转轴，所述磁传感组件安装于所述传感器外壳体内并与所述转轴的内端连接，所述转轴的外端穿过所述传感器外壳体上的对应通孔并置于所述传感器外壳体外，其特征在于：所述具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器还包括传感器内壳体、散热电机、散热叶片、清洁连杆和清洁刷，所述传感器内壳体、所述散热电机、所述散热叶片、所述清洁连杆和所述清洁刷均置于所述传感器外壳体内，所述磁传感组件安装于所述传感器内壳体内，所述转轴穿过所述传感器内壳体两端中的第一端的对应通孔，所述传感器内壳体两端中的第二端安装有所述散热电机，所述散热电机的电机轴上套装有所述散热叶片，所述清洁连杆与所述散热电机的电机轴相互垂直，所述清洁连杆的一端与所述散热电机的电机轴连接且所述散热叶片位于所述散热电机与所述清洁连杆之间，所述传感器外壳体上靠近所述传感器内壳体第二端的一端壳壁的中心位置设有排气通孔、外周位置设有进气通孔，所述清洁连杆上靠近所述进气通孔和所述排气通孔的位置分别设有刷毛并分别形成所述清洁刷。

2.根据权利要求1所述的具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器，其特征在于：所述具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器还包括导筒、拉簧、拉杆、半圆形盖板和半圆环形盖板，所述电机轴的悬空端穿过所述传感器外壳体的对应端部壳壁上的中心通孔后分别与在同一直线排列的两个所述导筒的一端连接，所述导筒的中心线与所述电机轴的中心线相互垂直，两个所述拉簧分别位于两个所述导筒内，两个所述拉杆分别位于两个所述导筒内，所述拉簧的两端分别与对应的所述导筒的一端和对应的所述拉杆的一端连接，所述拉杆的另一端穿过对应的所述导筒的另一端后与其中一个所述半圆形盖板连接，两个所述半圆形盖板相互靠近对接后形成一个圆形盖板且该圆形盖板与多个所述排气通孔对应，两个所述半圆环形盖板分别通过盖板连杆与两个所述半圆形盖板连接，两个所述半圆环形盖板相互靠近对接后形成一个圆环形盖板且该圆环形盖板与沿圆环形周向排列的多个所述进气通孔对应。

3.根据权利要求2所述的具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器，其特征在于：所述半圆形盖板和所述半圆环形盖板均设有用于气体流动的内腔且其开口侧靠近所述传感器外壳体的对应端部外壁，两个所述半圆形盖板的内腔相互靠近对接后形成一个圆形内腔且两个所述导筒均位于该圆形内腔内，两个所述半圆环形盖板的内腔相互靠近对接后形成一个圆环形内腔。

4.根据权利要求1、2或3所述的具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器，其特征在于：所述具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器还包括导热板和散热鳍片，所述导热板安装于所述传感器内壳体的第二端外壁表面，所述散热电机安装于所述导热板上，所述导热板上设有多个所述散热鳍片。

5.根据权利要求4所述的具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器，其特征在于：多个所述散热鳍片与所述导热板一体成型，多个所述散热鳍片位于所述散热电机的外周且沿圆周方向均匀分布。

6.根据权利要求1、2或3所述的具有高效散热和清洁功能的磁电阻角位移传感器，其特征在于：所述传感器外壳体为隔热效果好的隔热壳体且由一端开口、另一端封闭的第一筒状壳体和一端开口、另一端封闭的第二筒状壳体对接而成，所述转轴穿过所述第一筒状壳体的封闭端的对应通孔，所述进气通孔和所述排气通孔均设于所述第二筒状壳体的封闭端外壁，所述传感器内壳体为导热效果好的导热壳体。