CN1587940A - 一种用于汽车转向的永磁体磁场敏感式转矩传感器 - Google Patents

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肖生发
赵育恒
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Abstract

本发明一种用于汽车转向的永磁体磁场敏感式转矩传感器的目的是提供一种结构简单的转矩传感器。本发明是由激励磁铁部件和信号发生器等组成，其中所述的激励磁铁部件内装有三个激励磁铁，所述三个磁铁中的两个磁极极性与第三个磁铁的磁极极性相反。所述信号发生器部件内装的磁敏传感器组件中的2个差动磁敏元件；分别处于三个激励磁铁构成的方向相反的外部磁场之中。本发明结构简单、体积小、重量轻，输出电压线性度好，受温度影响小。

Description

一种用于汽车转向的永磁体磁场敏感式转矩传感器
技术领域
本发明涉及一种用于汽车电动助力转向的转矩传感器，是可以检测汽车转向转矩的大小与方向的传感器。
背景技术
目前已有的汽车电动助力转向的转矩传感器通常有四种方式：1可变电阻式；2差动变压器式；3光电式；4电磁式。这4种转矩传感器工作原理与本实用新型明显不同；其中电磁式是使对向端开有齿隙的转向盘主动轴与从动轴处于一个有气隙的闭合磁路中，当二轴因受转向转矩发生相对转动时，齿隙相对位置变化使磁路磁阻改变，从而使绕在磁路上的线圈电感量变化而实现转矩传感的。这四种传感器都存在结构零件多，机械部分加工精度要求高等缺点。
发明内容
本发明一种用于汽车转向的永磁体磁场敏感式转矩传感器的目的是提供一种结构简单的转矩传感器。本发明是由激励磁铁部件和信号发生器等组成，其中所述的激励磁铁部件内装有三个激励磁铁，所述三个磁铁中的两个磁极极性与第三个磁铁的磁极极性相反。所述信号发生器部件内装的磁敏传感器组件中的2个差动磁敏元件；分别处于三个激励磁铁构成的方向相反的外部磁场之中。所述激励磁铁部件套装固定在转向盘从动轴上；信号发生器套装固定在转向盘主动轴上。汽车转向转矩改变时，转向盘主动轴与通过软轴连接的从动轴之间发生角位移，则固定在主动轴上的磁敏传感器组件中的2个差动磁敏元件感受到固定在从动轴上的永磁体产生的2个方向相反、大小相等的磁场的线性变化，而输出与转矩的变化大小及方向有线性对应关系的直流电压变化，经差动放大后输出电压信号：转向盘顺时针转动转矩增大时，输出电压线性减小或增大；转向盘逆时针转动转矩增大时，输出电压线性增大或减小。磁敏传感器组件的差动特性可以使环境温度变化引起的输出直流电压的温度偏移减小。磁敏传感器组件与永磁体组件非接触，磁敏传感器组件的电源、地线与输出通过安装在信号发生器部件的导电滑环与电刷对外连接；或者直接引出长度足够的外接连线，使得转向盘左右转动到极限位置时，连线也处于松弛的状态。本发明结构简单、体积小、重量轻，输出电压线性度好，受温度影响小。
附图说明
图一为本发明一种用于汽车转向的永磁体磁场敏感式转矩传感器的结构示意图；图2是所述传感器的输出电压与汽车转向扭矩的关系。
具体实施方式
如图一所示，本发明一种用于汽车转向的永磁体磁场敏感式转矩传感器由信号发生器部件1、激励磁铁部件2、转向盘主动轴3、转向盘从动轴4、磁敏传感器组件5、激励磁铁6、7、8等组成。所述圆环状的信号发生器部件1和激励磁铁部件2，分别套装固定在转向盘主动轴3和转向盘从动轴4上。激励磁铁部件2内装有激励磁铁6、7、8，磁铁6和磁铁8的磁极极性与磁铁7的磁极极性相反，这样，在磁铁6与磁铁7之间的外部磁场的方向和在磁铁7与磁铁8之间的外部磁场的方向相反。信号发生器部件1内装的磁敏传感器组件5中的2个差动磁敏元件9与10分别处于这两个方向相反的外部磁场之中。当转向转矩改变时，转向盘主动轴3与通过软轴连接的从动轴4之间发生角位移，则磁敏传感器组件5中的2个差动磁敏元件分别感受到方向相反、大小相等的磁场变化，而产生与转矩的变化大小及方向有线性对应关系的直流电压变化，经差动放大后输出：如图二所示，横轴表示转动转距，纵轴表示电压。转向盘主动轴3顺时针转动转矩增大时，输出电压线性减小或当磁场反向时输出电压线性增大；转向盘主动轴3逆时针转动转矩增大时，输出电压线性增大或当磁场反向时输出电压线性减小。本发明中的磁敏传感器组件5中的2个差动磁敏元件可以是磁敏电阻元件也可以用霍尔元件达到相同效果。

Claims (4)

1、本发明一种用于汽车转向的永磁体磁场敏感式转矩传感器其特征在于：本发明是由激励磁铁部件和信号发生器组成，其中所述的激励磁铁部件内装有三个激励磁铁，所述三个磁铁中的两个磁极极性与第三个磁铁的磁极极性相反，所述信号发生器部件内装的磁敏传感器组件中的2个差动磁敏元件；分别处于三个激励磁铁构成的方向相反的外部磁场之中；所述激励磁铁部件套装固定在转向盘从动轴上；信号发生器套装固定在转向盘主动轴上；转向转矩改变时，转向盘主动轴与通过软轴连接的从动轴之间发生角位移，固定在主动轴上的磁敏传感器组件中的2个差动磁敏元件感受到固定在从动轴上的永磁体产生的2个方向相反、大小相等的磁场的线性变化，而输出与转矩的变化大小及方向有线性对应关系的直流电压变化，经差动放大后输出电压信号。
2、根据权利要求1所述的一种用于汽车转向的永磁体磁场敏感式转矩传感器的信号发生器部件和激励磁铁部件，其特征在于信号发生器部件和激励磁铁部件的最小间距为1mm～5mm。
3、根据权利要求1所述的一种用于汽车转向的永磁体磁场敏感式转矩传感器的激励磁铁部件，其特征在于：激励磁铁部件内装的激励磁铁的个数可以为多个。
4、根据权利要求1所述的一种用于汽车转向的永磁体磁场敏感式转矩传感器的磁敏传感器组件，其特征在于：所述磁敏传感器组件的2个差动磁敏元件可以是磁敏电阻元件或霍尔元件。
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PB01 Publication
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication