CN207301098U - 高可靠性磁电式曲轴转速传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属曲轴转速传感器领域，尤其涉及一种高可靠性磁电式曲轴转速传感器，包括壳体（1）、线圈总成（2）、过渡件（3）、螺帽（4）及引线（5）；线圈总成（2）置于壳体（1）下部腔体内；螺帽（4）与壳体（1）上部固定相接；过渡件（3）置于螺帽（4）内壁与壳体（1）形成的腔体内；所述引线（5）穿过过渡件（3）与螺帽（4）的中部通道；过渡件（3）的外壁与壳体（1）的腔体内壁封接；过渡件（3）中部通道与引线（5）外壁固定封接；线圈总成（2）经环氧树脂层与壳体（1）下部腔体封接。本实用新型耐振动、耐高温及耐防水性能好，传感器测量范围及低频率输出电压幅值高。

Description

高可靠性磁电式曲轴转速传感器

技术领域

本实用新型属曲轴转速传感器领域，尤其涉及一种高可靠性磁电式曲轴转速传感器。

背景技术

随着现代科技的发展，传感器技术渐渐变为人类探知自然界多种信息的眼睛和触手，逐渐变作人们认知、理解和操控差异的、相应的对象的先决条件和必要的依据。在工业生产、科学研究、海洋开发、宇宙探索中，几乎所有参数的获取都依靠传感器和检测仪表来检测。而传感器在汽车电子控制系统中更是主要的信息源，是汽车电子控制系统的关键部件，更是汽车电子技术领域研究的核心内容之一。据调查发现：在一辆普通的家用轿车上大约安装了几十只到近百只传感器和数台显示仪表，而在豪华轿车上的传感器数量更是多达二百余只，显示仪表可多达数十台。随着汽车电子控制技术更加成熟完善，许多传感器测量装置已经成为汽车的标准配置。发动机电子控制技术（ECU）是汽车核心控制技术之一，它采集发动机的相位、转速( n ) 、燃油压力、油门位置、温度等信号,通过一定的算法得出泵油和喷油的参数,并驱动相应的执行器工作。ECU控制系统通过传感器对温度、压力、位置、转速、加速度和振动等各种信息进行实时、准确的测量和控制。在ECU 中,曲轴转速传感器信号是整个发动机工作时序的基础,其作用就相当于芯片中的时钟，发动机的n 、喷油相位以及判缸信号等都是通过这两个传感器计算处理得出的。因此,设计一种可靠性高的曲轴转速传感器对整个汽车电控单元来说都是至关重要的。

实用新型内容

本实用新型旨在克服现有技术的不足之处而提供一种耐振动、耐高温及耐防水性能好，传感器测量范围及低频率输出电压幅值高的高可靠性磁电式曲轴转速传感器。

为解决上述技术问题，本实用新型是这样实现的：

一种高可靠性磁电式曲轴转速传感器，包括壳体、线圈总成、过渡件、螺帽及引线；所述线圈总成置于壳体下部腔体内；所述螺帽与壳体上部固定相接；所述过渡件置于螺帽内壁与壳体形成的腔体内；所述引线穿过过渡件与螺帽的中部通道；所述过渡件的外壁与壳体的腔体内壁封接；所述过渡件中部通道与引线外壁固定封接；所述线圈总成经环氧树脂层与壳体下部腔体封接。

作为一种优选方案，本实用新型所述过渡件的外壁与壳体的腔体内壁经上下排布两个O型密封圈Ⅰ封接。

进一步地，本实用新型所述过渡件中部通道与引线外壁经上下排布的三个O型密封圈Ⅱ固定封接。

进一步地，本实用新型所述线圈总成包括骨架、铁芯Ⅰ、永磁铁、铁芯Ⅱ及线圈；所述铁芯Ⅰ、永磁铁及铁芯Ⅱ置于骨架内；所述铁芯Ⅰ采用渐变锥面结构；所述骨架采用渐变锥面结构。

进一步地，本实用新型在所述螺帽内壁与过渡件上部之间设有弹簧垫片。

进一步地，本实用新型所述壳体前端厚度在0.3mm以内。

本实用新型通过大量测定的数据进行误差分析后，它的功能和性能指标达到了设计的要求。满足现场的使用要求，本实用新型改进了传统转速传感器只有在注塑外壳、铁芯探出情况下才能达到高输出电压的难题，使传感器具有良好的耐振动、耐高温、防水等性能，提高了传感器测量范围和低频率输出电压幅值。

与现有技术相比，本实用新型具有如下特点。

1、抗振动特性

由于本实用新型长期运行在发动机曲轴附近，长期处于高温、高振动环境下，因此，对整机进行抗振动、冲击防护设计也是十分必要的。本实用新型采用的不锈钢外壳及内部耐高温环氧树脂胶灌封，结构牢固，承压能力强，可完全满足现场的振动环境要求，本实用新型经过多次的试验验证，可连续承受35g强度的振动环境试验。

2、宽量程、高输出电压特性

本实用新型探头前端厚度控制在0.3mm以内，本实用新型壳体为整体，即解决了传感器耐振动、防水、耐腐蚀等问题，又可以使传感器的输出电压不会降低。经过多次试验验证，本实用新型的测量范围可达到：50Hz～5000Hz，当负载为4.7kΩ、安装间隙为1mm条件下，50Hz时输出电压峰峰值大于2V，200Hz时输出电压峰峰值大于5V。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。本实用新型的保护范围不仅局限于下列内容的表述。

图1为本实用新型整体结构示意图。

图中：1、壳体；2、线圈总成；201、骨架；202、铁芯Ⅰ；203、永磁铁；204、铁芯Ⅱ；205、线圈；3、过渡件；4、螺帽；5、引线；6、O型密封圈Ⅰ；7、O型密封圈Ⅱ；8、弹簧垫片；9、护线簧；10、胶圈；11、环氧树脂层。

具体实施方式

磁电式转速传感器主要是由与轴相连的触发轮（或称相位盘，是一个被等分的齿轮盘，其上面有多齿或缺齿）和相对静止的传感器两部分组成。磁电转速传感器采用电磁感应原理实现测速，在传感器前端绕有线圈，当发动机运行时，传感器铁芯和相位盘齿轮的齿之间的间隙发生周期性变化，使得磁路中磁阻也产生相应变化，从而引起通过线圈的磁通发生变化，在传感器线圈中产生近似正弦波的周期性电压，通过对该电压处理计数，就能测出齿轮的转速。

根据磁电式转速传感器的工作原理可以得知，传感器产生的交流电压信号的频率与被测齿轮转速和齿数成正比。设被测齿轮的齿数为z，被测轴的转速为n那么线圈中产生的感应电势的频率为

式中：n——发动机转速，r/s；z——触发轮被等分的齿数；f——磁电式传感器的输出信号频率，Hz。

当被测速齿轮的齿数为60 时，f=n，这说明传感器输出脉冲电压的频率在数值上与所测转速相等。

磁电式转速传感器的输出电压除了与发动机转速n有关外，还与传感器和触发轮的间隙（d）有关，当转速n一定时，间隙d越小，传感器输出峰值电压越高。其关系式如下：

式中，V——传感器输出峰值电压，V;n——发动机转速r/s；d——传感器与触发轮间隙，mm；K——与传感器有关的参数。

如图所示，高可靠性磁电式曲轴转速传感器，包括壳体1、线圈总成2、过渡件3、螺帽4及引线5；所述线圈总成2置于壳体1下部腔体内；所述螺帽4与壳体1上部固定相接；所述过渡件3置于螺帽4内壁与壳体1形成的腔体内；所述引线5穿过过渡件3与螺帽4的中部通道；所述过渡件3的外壁与壳体1的腔体内壁封接；所述过渡件3中部通道与引线5外壁固定封接；所述线圈总成2经环氧树脂层11与壳体1下部腔体封接。本实用新型所述过渡件3的外壁与壳体1的腔体内壁经上下排布两个O型密封圈Ⅰ6封接。本实用新型所述过渡件3中部通道与引线5外壁经上下排布的三个O型密封圈Ⅱ7固定封接。本实用新型所述线圈总成2包括骨架201、铁芯Ⅰ202、永磁铁203、铁芯Ⅱ204及线圈205；所述铁芯Ⅰ202、永磁铁203及铁芯Ⅱ204置于骨架201内；所述铁芯Ⅰ202采用渐变锥面结构；所述骨架201采用渐变锥面结构。本实用新型在所述螺帽4内壁与过渡件3上部之间设有弹簧垫片8。本实用新型所述壳体1前端厚度在0.3mm以内。

发动机曲轴转速传感器应用场合非常复杂，使用条件很恶劣。整体结构不但要满足使用环境中的冲击、振动、防水等要求，还要满足安装结构的要求，生产工艺、结构设计和装配有一定的难度要求。

因此，本实用新型曲轴转速传感器在外壳材料使用的是全不锈钢材料一体加工，耐高温、耐腐蚀、机械强度高，壳体前端厚度控制在0.3mm以内，可以即保证壳体强度、防水等性能又不影响传感器的电压输出；在壳体内部加工沟槽，在灌封耐高温环氧树脂胶时保证胶与壳体成为一整体；提高总体强度。在后端采用一过渡件通过两级O型密封圈Ⅰ进行密封，并用内部3个O型密封圈Ⅱ的同时将线缆固定，保证线缆的强度。其他引线、连接器等部件也选用的是耐高温、抗振动等级高的部件。

铁芯Ⅰ202使用纯铁材料，导磁效果好，结构采用渐变锥面形，具有集束效果好的优点；永久磁铁特殊制作，在尺寸受限前提下磁场强度可达到500mT；骨架采用的是聚酰亚胺材质，具有耐温性好，强度高，与胶粘接性能好等特点，其结构也采用渐变锥面设计，可提高线圈缠绕匝数；漆包线选用的是耐高温自粘漆包线，通过自动绕线机将漆包线均匀、有力的绕制在骨架上，根据其自粘工艺使线圈各绕组粘接在一起，提高线圈的整体强度和抗振动能力。

本实用新型与普通工业用曲轴转速传感器的区别在于具有高可靠性和环境适应性。本本实用新型在抗振动、防水、耐高温、耐盐雾等方面具有突出的优势。本实用新型为满足加速度35g的定频振动，壳体全部采用不锈钢材料一体加工，内部加工沟槽，在装配时内部采用耐高温环氧树脂胶整体灌封，使线圈骨架与外壳成为一个整体，机械强度优良，耐高温、抗振动能力强；为满足防水、耐盐雾等试验，在整机上设计的是全密封结构，使用过渡件采用两级密封，O型密封圈Ⅰ材质为耐高温、低温的硅氟橡胶圈，变形后的O型密封圈Ⅱ将引线固定，保证其抗拉强度，并保证密封效果，除此之外设计时还通过过渡件将线缆屏蔽与壳体压紧，做到360°电连续，大大提高产品的抗干扰能力。

可以理解地是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果。只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围内。

Claims (6)

1.一种高可靠性磁电式曲轴转速传感器，其特征在于，包括壳体（1）、线圈总成（2）、过渡件（3）、螺帽（4）及引线（5）；所述线圈总成（2）置于壳体（1）下部腔体内；所述螺帽（4）与壳体（1）上部固定相接；所述过渡件（3）置于螺帽（4）内壁与壳体（1）形成的腔体内；所述引线（5）穿过过渡件（3）与螺帽（4）的中部通道；所述过渡件（3）的外壁与壳体（1）的腔体内壁封接；所述过渡件（3）中部通道与引线（5）外壁固定封接；所述线圈总成（2）经环氧树脂层（11）与壳体（1）下部腔体封接。

2.根据权利要求1所述的高可靠性磁电式曲轴转速传感器，其特征在于：所述过渡件（3）的外壁与壳体（1）的腔体内壁经上下排布两个O型密封圈Ⅰ（6）封接。

3.根据权利要求2所述的高可靠性磁电式曲轴转速传感器，其特征在于：所述过渡件（3）中部通道与引线（5）外壁经上下排布的三个O型密封圈Ⅱ（7）固定封接。

4.根据权利要求3所述的高可靠性磁电式曲轴转速传感器，其特征在于：所述线圈总成（2）包括骨架（201）、铁芯Ⅰ（202）、永磁铁（203）、铁芯Ⅱ（204）及线圈（205）；所述铁芯Ⅰ（202）、永磁铁（203）及铁芯Ⅱ（204）置于骨架（201）内；所述铁芯Ⅰ（202）采用渐变锥面结构；所述骨架（201）采用渐变锥面结构。

5.根据权利要求4所述的高可靠性磁电式曲轴转速传感器，其特征在于：在所述螺帽（4）内壁与过渡件（3）上部之间设有弹簧垫片（8）。

6.根据权利要求5所述的高可靠性磁电式曲轴转速传感器，其特征在于：所述壳体（1）前端厚度在0.3mm以内。