CN201666795U - 一种角度传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种角度传感器，包括转轴、磁环、霍尔集成芯片、上盖和壳体，壳体与上盖密封固定，霍尔集成芯片设置于壳体内部，磁环套设于转轴一端，转轴另一端从上盖穿出，霍尔集成芯片与磁环相对设置且间隙相隔，磁环与霍尔集成芯片相对的端面上设有至少一个沿直径方向的贯通槽，贯通槽将磁环的端面平均分成若干个相等的部分，各相邻部分分别磁化成N极和S极。霍尔集成芯片通过磁环磁极旋转，感应磁场强度变化，得到转轴旋转的角度，达到角度传感器测量角度变化的目的。角度传感器中转轴上的磁环采用塑磁一次性注塑而成，简化了制造工艺，同时在磁环外设置了具有抗干扰作用的屏蔽罩，增加了角度传感器在磁场中的抗干扰能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器领域，特别涉及一种角度传感器。
背景技术
角度传感器可以检测从转轴传入的旋转角度变化，并将旋转角度转化为电压信号。现在市面上角度传感器主要有两大类：接触式角度传感器和非接触式角度传感器。接触式角度传感器因器件磨损而造成寿命及精度有限。非接触式角度传感器，一般利用霍尔感应效应测量角度变化，但在磁环的选用上，多采用套装在转轴上多极磁环，制作工艺复杂，成本高，且在测量过程中因缺少屏蔽结构而容易受电磁干扰。
实用新型内容
为解决现有技术中利用霍尔效应工作的非接触式角度传感器制作工艺复杂，在电磁环境中抗干扰能力差的问题，本实用新型提供一种产品结构简单，工艺可靠，并且在测量过程中不易受电磁干扰的角度传感器。
为解决上述问题，本实用新型包括转轴、磁环、霍尔集成芯片和外壳，所述外壳包括壳体和上盖，所述壳体与所述上盖密封固定，所述霍尔集成芯片设置于壳体内部，所述磁环套设于所述转轴一端，所述转轴另一端从上盖穿出，所述霍尔集成芯片与磁环相对设置且间隙相隔，所述磁环与霍尔集成芯片相对的端面上设有至少一个沿直径方向的贯通槽，所述贯通槽将磁环的端面分为若干个相等的部分，各部分分别磁化成N极或S极，任意相邻两部分极性不相同。
所述角度传感器的磁环端面上设有沿直径方向的贯通槽的个数为一个，所述贯通槽将磁环端面分为第一部分和第二部分，所述第一部分磁化成N极，第二部分磁化成S极。
所述角度传感器还包括屏蔽罩，所述屏蔽罩由金属材料制成，所述屏蔽罩注塑嵌件在壳体内侧表面，所述屏蔽罩将磁环包裹。
所述转轴装有磁环的一端具有一环形挡肩，所述磁环套设在转轴该端部外侧并紧贴挡肩端面。
所述上盖内环设有一轴承，转轴穿过轴承从上盖穿出，所述转轴通过挡肩与轴承端面相抵顶。
所述上盖外侧环绕设有若干个凹槽，所述壳体设有与上述凹槽数目相同的凸起，所述凹槽与所述凸起形状大小相匹配，所述上盖和壳体通过凹槽与凸起相咬合并焊接在一起。
所述壳体中设有PCB板，所述PCB板固定于壳体内部底面，所述霍尔集成芯片固定在所述PCB板上。
所述磁环端面与霍尔集成芯片之间的距离为2mm-5mm。
所述霍尔集成芯片由四个霍尔传感器集成构成，所述每个霍尔传感器最大可测量90度的磁场变化，所述四个霍尔传感器成矩形排列。
本实用新型的优点在于：角度传感器中转轴上的磁环采用塑磁一次性注塑而成，简化了制造工艺，同时在磁环外设置了具有抗干扰作用的屏蔽罩，增加了所述角度传感器在磁场中的抗干扰能力。
附图说明
图1是本实用新型提供的角度传感器一种实施方式的结构分解图；
图2是本实用新型提供的角度传感器一种实施方式的剖视图。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，根据本实用新型的角度传感器的一种实施方式，包括转轴1、磁环2、霍尔集成芯片3和外壳4，外壳4包括壳体5和上盖6，壳体5和上盖6采用塑料直接注塑而成。壳体5的外侧环绕设有若干个形状相同的凸起11，凸起11形状大小相同，且均匀分布，本实施例中，设定凸起11数目为三个，上盖6上设有与凸起11数目相同的凹槽10，凹槽10与凸起11的形状大小相匹配，且与凸起11同分布，壳体5与上盖6相固定，本实施方式下，壳体5和上盖6采用超声焊接固定，其中凸起11和凹槽10咬合连接在一起，并构成密封的外壳4。转轴1由不锈钢制成，其一端靠近端部处有一环形挡肩8，该端部外侧套设有紧贴挡肩8端面的圆柱形磁环2，磁环2采用塑磁直接注塑在转轴1上，上盖6内部设有一轴承7，转轴1另一端穿过轴承7从上盖6穿出，并与外部机械转动部件相连接，转轴1的挡肩8与轴承7底面抵顶，其中，轴承7能对转轴1起到径向加固的作用。壳体5内侧嵌件注塑一屏蔽罩9，将磁环2包裹，屏蔽罩9由金属材料制成，本实施例中可采用低碳钢材料注塑得到，采用了屏蔽罩9后，可增加角度传感器在磁场中的抗干扰能力，提高其使用精度。
壳体5中设置有一PCB板12，PCB板12固定于壳体5内部底面，在本实施方式下，采用铆钉固定，当然，也可采用其他固定方式，如焊接。本实施例中采用的霍尔集成芯片3由四个霍尔传感器集成构成，每个霍尔传感器最大可测量90度的磁场变化，四个霍尔传感器成矩形排列，由此可测量周围磁场360度角度变化，霍尔集成芯片3感应磁场的变化并输出电压。霍尔集成芯片3焊接于PCB板12之上，磁环2端面与霍尔集成芯片3相对，且相隔一定距离，其中，设定距离为2mm-5mm，本实施例中，该距离的优选范围为3mm-4mm。
磁环2与霍尔集成芯片3相对的端面上设有至少一个沿直径方向的贯通槽13，贯通槽13将磁环2的端面平均分为若干个部分，各部分形状、大小相同，各部分分别磁化成N极或S极，且任意相邻两部分的极性不相同。本实用新型的该种实施方式下，磁环2端面上设有贯通槽13的个数为一个，贯通槽13将磁环2分为第一部分14和第二部分15，磁环2的第一部分14磁化成N极，第二部分15磁化成S极。磁环2采用一次性注塑而成，并且在装配过程中只需对其进行充磁操作，制作工艺较现有技术中的多极磁环装配过程简单方便，简化了制造工艺的同时，也降低了时间成本。
本实用新型的工作原理如下，外部机械转动部件旋转，带动转轴1和磁环2旋转，第一部分14和第二部分15位置变化产生变化的磁场，与磁环2端面相对的霍尔集成芯片3感应到磁场由弱到强或由强到弱的趋势变化，并由此通过霍尔集成芯片3中的霍尔传感器得到相应电压，霍尔集成芯片3通过对电压进行运算处理得到转轴1旋转的角度，以达到角度传感器测量角度变化的目的。由于霍尔集成芯片3通过磁场变化得到旋转角度，并输出电压在目前属于公知技术，因此本实施方式中不对此作详细说明。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所做的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本领域的普通技术人员而言，可以在不脱离本实用新型的原理的情况下对此实施例进行多种变化、修改、替换和变形，但都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种角度传感器，包括转轴(1)、磁环(2)、霍尔集成芯片(3)和外壳(4)，所述外壳包括壳体(5)和上盖(6)，所述壳体(5)与所述上盖(6)密封固定，其特征在于：所述霍尔集成芯片(3)设置于壳体(5)内部，所述磁环(2)套设于所述转轴(1)一端，所述转轴(1)另一端从上盖(6)穿出，所述霍尔集成芯片(3)与磁环(2)相对设置且间隙相隔，所述磁环(2)与霍尔集成芯片(3)相对的端面上设有至少一个沿直径方向的贯通槽(13)，所述贯通槽(13)将磁环(2)的端面分为若干个相等的部分，各部分分别磁化成N极或S极，任意相邻两部分极性不相同。
2.如权利要求1所述的一种角度传感器，其特征在于：所述角度传感器的磁环(2)端面上设有沿直径方向的贯通槽(13)的个数为一个，所述贯通槽(13)将磁环(2)端面分为第一部分(14)和第二部分(15)，所述第一部分(14)磁化成N极，第二部分(15)磁化成S极。
3.如权利要求1所述的一种角度传感器，其特征在于：所述角度传感器还包括屏蔽罩(9)，所述屏蔽罩(9)由金属材料制成，所述屏蔽罩(9)注塑嵌件在壳体(5)内侧表面，所述屏蔽罩(9)将磁环(2)包裹。
4.如权利要求1所述的一种角度传感器，其特征在于：所述转轴(1)装有磁环(2)的一端具有一环形挡肩(8)，所述磁环(2)套设在转轴(1)该端部外侧并紧贴挡肩(8)端面。
5.如权利要求1所述的一种角度传感器，其特征在于：所述上盖(6)内设有一轴承(7)，转轴(1)穿过轴承(7)从上盖(6)穿出，所述转轴(1)通过挡肩(8)与轴承(7)端面相抵顶。
6.如权利要求1所述的一种角度传感器，其特征在于：所述上盖(6)外侧环绕设有若干个凹槽(10)，所述壳体(5)设有与上述凹槽(10)数目相同的凸起(11)，所述凹槽(10)与所述凸起(11)形状大小相匹配，所述上盖(6)和壳体(5)通过凹槽(10)与凸起(11)相咬合并焊接在一起。
7.如权利要求1所述的一种角度传感器，其特征在于：所述壳体(5)中设有PCB板(12)，所述PCB板(12)固定于壳体(5)内部底面，所述霍尔集成芯片(3)固定在所述PCB板(12)上。
8.如权利要求1所述的一种角度传感器，其特征在于：所述磁环(2)端面与霍尔集成芯片(3)之间的距离为2mm-5mm。
9.如权利要求1所述的一种角度传感器，其特征在于：所述霍尔集成芯片(3)由四个霍尔传感器集成构成，所述每个霍尔传感器最大可测量90度的磁场变化，所述四个霍尔传感器成矩形排列。
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