CN1240513A - 涡流式测量机构 - Google Patents

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Abstract

一种用于转速计的涡流式测量机构,其具有一个径向磁化的永久磁铁(4)和一个第二、轴向磁化的永久磁铁(8)。所述径向磁化的永久磁铁(4)用于在涡流元件(2)中产生涡流,所述涡流使得设置在指示轴(1)上的指示器(7)偏转。一固定的霍尔元件(10)位于距所述第二、轴向磁化的永久磁铁(8)的不远距离处。所述涡流元件(2)的永久磁铁(4)全部磁化以产生一个特别强的磁场。所述第二永久磁铁(8)具有多个磁极对,使得所述驱动轴(3)的旋转角有较高的分辨率。

Description

涡流式测量机构
本发明涉及一种涡流式测量机构，更具体而言本发明涉及一种用于转速计的涡流式测量机构，所述机构具有一个径向磁化的、且以可旋转固定的方式固定在驱动轴上的永久磁铁，和一钟形的涡流件，所述涡流件由导电材料制成，该涡流件叠合所述永久磁铁并且以可旋转固定的方式设置在指示轴上，所述机构还包括一个用于测量驱动轴速度的霍尔元件。
涡流式测量机构例如用在车辆的转速计上，用于显示与驱动轴的速度成比例的速度，并确定所述驱动轴的转数，由此确定所行过的距离，这种涡流式测量机构是已知的。在此种情况下，所述永久磁铁随着驱动轴的速度的增加而在涡流式元件中产生涡流。所述霍尔元件位于据所述永久磁铁的避开所述涡流元件的一侧不远的距离处，并且当所述永久磁铁的一对磁极移过去时，产生一个电信号。所述电信号的数目与所述驱动轴的转数成比例。
现有的涡流测量机构是有缺点的，所述永久磁铁通常是圆柱形的，并且仅仅在其端面产生一个弱磁场。所述弱磁场的检测要求使用特定的成本较高的霍尔元件。此外，这种永久磁铁经常是完全磁化，以便将近可能强的磁场传送至涡流元件。结果在于所述霍尔元件仅仅能产生所述驱动轴的旋转角的极低的分辨率。
本发明所基于的这种问题是构造一种在本文开头所述类型的涡流测量机构，该测量机构是成本经济型设计，并且允许所述驱动轴的旋转角的测量能近可能准确地确定。
根据本发明，所述问题通过至少再多设置一个永久磁铁来激励霍尔元件。
因此所述涡流式元件的永久磁铁能被磁化，例如完全磁化且独立于所述霍尔元件的需求，从而产生一种近可能强的磁场。由于所述霍尔元件相对于多个永久磁铁放置，它产生电信号并完全转给移动的磁极对。在根据本发明的涡流式测量机构的帮助下确定的转数因此是特别准确的。在一个最简单的例子中，为确定所述驱动轴的转数或其安装角，仅仅需要一个以特别成本经济的方式制造的单一霍尔元件。所述旋转角的分辨率是霍尔传感器的永久磁铁的磁极对数的函数。
为了激励霍尔元件，可能，例如在所述驱动轴的构架上设置一个单一的永久磁铁。然而根据本发明的有优点的改进之处，当所述霍尔元件的永久磁铁以环形包围所述驱动轴的方式安装时，所述涡流式元件能以一种特别简单的方式安装。为检测所述旋转角的分辨率，霍尔元件的永久磁铁，例如有多个设置在其面对霍尔元件的一侧上的多个磁极对。
根据本发明的另一有优点的改进之处在于当所述霍尔元件的永久磁铁在与所述涡流式元件的永久磁铁的相反侧轴向磁化时，能可靠地避免所述两个永久磁铁的磁场区域的相互叠合。因此所述永久磁铁的磁力线彼此相对旋转90°，结果所述霍尔元件上的涡流式元件的永久磁铁形成一种与所述霍尔元件的永久磁铁相比大致变弱的磁场。这种结构能可靠地避免霍尔元件由于涡流元件的永久磁铁的磁场而进行错误地测量。
根据本发明再一有优点的改进之处在于，当所述霍尔元件的永久磁铁靠在所述涡流式元件的永久磁铁上时，所述涡流测量机构的尺寸特别小。
根据本发明又一有优点的改进之处在于，当所述霍尔元件的永久磁铁设置在距所述涡流式元件的永久磁铁不远处时，由于永久磁铁的磁场的相互叠合而导致霍尔传感器的错误测量可以被进一步减小。
由永久磁铁产生的磁场变弱，并且更均匀，该磁场越均匀就可以有越多的磁极对。如果要求以特别高的分辨率来检测所述驱动轴的旋转角，就可能为霍尔元件的永久磁铁提供特别高数量的磁极对。然而这要求利用特别灵敏的，并且成本高的霍尔元件。根据本发明又一优选的进步之处，当为检测所述驱动轴的旋转角速度，而设置多个彼此间隔一定距离的霍尔元件时，所述旋转角的特定的高分辨率可以以较小敏感性进行，由此需要成本昂贵的霍尔元件。所述两个霍尔元件之间的间隔能例如相应于一磁极对的间距的一半。
本发明允许有多个实施例。为进一步解释其基本原理，其中两个实施例在附图中示出，并将在下面描述。在附图中：
图1示出通过本发明的涡流式测量机构的剖面示意图；
图2示出沿图1中线II-II所取的涡流式测量机构的截面示意图；
图3示出涡流式测量机构的另一个实施例。
图1示出一个涡流测量机构，其具有一固定在指示轴1上的钟形涡流式元件2。所述涡流式元件2叠合一个径向磁化、固定在驱动轴3上的永久磁铁4。一个磁性旋转环5设置在所述涡流件2的与所述永久磁铁4相反的一侧。并且所述指示轴1通过一扭转弹簧6偏压至正常位置，并且在其与所述涡流式元件2相反的一端上带有一个指示器(7)。在所述径向磁化的永久磁铁4的下侧设置一个第二永久磁铁8，所述第二永久磁铁具有多个在图2中示出的磁极对9，所述磁极对在第二永久磁铁上与所述径向磁化的永久磁铁4相反的一侧上。距第二永久磁铁8前端很小的距离处设置一个霍尔元件10，当所述磁极对9之一移动时，该霍尔元件产生一个电信号。
所述驱动轴3旋转，由此带动径向磁化的永久磁铁4旋转，在涡流式元件2中产生涡流，其强度相应于所述永久磁铁4的角速度。这些涡流使得指示轴1抵抗所述扭转弹簧6的力而偏移。所述指示器7的偏移是驱动轴3的速度的关系系数。所述由霍尔元件产生10产生的电信号的数量是驱动轴3的转数以及第二永久磁铁8的磁极对9的数目的产物。
图2示出了图1所示的涡流式测量机构沿线II-II的截面示意图，所述第二永久磁铁8上有多个磁极对9，由此允许驱动轴3的旋转角的分辨率很高。由于涡流式元件2的永久磁铁4是完全磁化的，因此仅仅有一个磁极对。因此在涡流元件2中产生特别强的涡流。
在图3所示出的涡流式测量机构的实施例中，所述第二永久磁铁8设置在距涡流元件2的永久磁铁4的很小距离处。因此永久磁铁4、8的磁场区域的相互叠合维持的很小。此外所述涡流测量元件有两个霍尔元件11，12，所述两个霍尔元件彼此相对设置，并且有所述第二永久磁铁8的磁极对之间间距的一半的偏移量。因此所述驱动轴3的旋转角的分辨率是同样磁极对数下的分辨率的两倍。

Claims (6)

1.一种涡流式测量机构，特别是一种转速计的涡流式测量机构，所述测量机构具有以可旋转固定的方式固定在驱动轴上的径向磁化的永久磁铁，并有一个钟形的涡流元件，所述涡流元件有导电材料制成，叠合所述永久磁铁并且以可旋转固定的方式设置在指示轴上，所述机构还包括一个用于测量所述驱动轴速度的霍尔元件，其中至少再多设置一个永久磁铁(8)用于激励所述霍尔元件(10～12)。
2.如权利要求1所述的涡流式测量机构，其中所述霍尔元件(10～12)的永久磁铁(8)以环形包围所述驱动轴(3)的方式构造。
3.如权利要求1或2所述的涡流测量元件，其中所述霍尔元件(10～12)的永久磁铁(8)在与所述涡流式元件(2)的永久磁铁(4)相反的一侧轴向磁化。
4.如前述权利要求中至少一项所述的涡流式测量机构，其中所述霍尔元件(10)的永久磁铁(8)靠在所述涡流式元件(2)的永久磁铁(4)上。
5.如前述权利要求中至少一项所述的涡流测量机构，其中所述霍尔元件(11，12)的永久磁铁(8)设置在距所述涡流元件(2)的永久磁铁(4)不远的距离处。
6.如前述权利要求中至少一项所述的涡流式测量机构，其中为检测所述驱动轴(3)的旋转角速度设置多个彼此间隔一定距离的霍尔元件(11，12)。
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