CN210269895U - 一种基于霍尔效应的磁敏测速传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种基于霍尔效应的磁敏测速传感器，包括框架组件、动力传递组件、磁敏感应组件、以及气密组件四部分。通过霍尔传感器感应磁环，能适应复杂多变环境，采用高频率的霍尔元件，提高了测速的量程范围。壳体与轴承安装座之间通过卡扣与卡槽配合锁紧，无需螺丝固定，且有相应的台阶面进行定位，减少生产时间，便于拆装。与传统的机械式的速度监控器或计数器比较，本实用新型采用霍尔传感器感应磁环的方式而非接触式测速，故不易因受到冲击和震动而对测速结构造成影响。通过设置密封机构对壳体内的元器件进行密封，提高气密性，避免灰尘进入壳体内部对传感器的测量精度造成影响。

Description

一种基于霍尔效应的磁敏测速传感器

技术领域

本实用新型涉及一种测速传感器，具体涉及一种基于霍尔效应的磁敏测速传感器。

背景技术

测速传感器是对被测物的运行速度进行测量并转化成可输出信号的传感器。测速传感器包括测量线速度传感器和测量转速度传感器。测速传感器在产品生产过程中有着重要意义，它通过与计算机连接，可对被测物进行自动化、智能化的测量控制。这也就是现在测量技术与计算机技术相结合的产物。

现有技术中测速传感器通常采用接近开关原理，导致量程偏小，无法适应于高转速的测速场景；而传统的机械式计数器又易受到震动、冲击的影响，最终导致测速结构不精确；同时，传统测速传感器的壳体结构较为简单，无法承受较高的冲击力，拆装不便，气密性能有待提高。

实用新型内容

实用新型目的：提供一种基于霍尔效应的磁敏测速传感器，解决现有技术存在的上述问题。

技术方案：一种基于霍尔效应的磁敏测速传感器，包括框架组件、动力传递组件、磁敏感应组件、以及气密组件四部分。

其中，框架组件，包括一端开口、一端闭合、且内部中空的壳体，固定在所述壳体内部的安装基座，以及卡设在所述壳体的开口一侧的轴承安装座；

动力传递组件，包括固定在所述轴承安装座内的至少两个轴承，以及插入所述轴承的轴杆；所述轴杆由壳体外部延伸至壳体内部；

磁敏感应组件，包括垫设固定在所述安装基座上的电路板，卡设在所述壳体内、且位于所述电路板上部的隔板，固定在所述隔板一侧的霍尔传感器，以及固定在所述轴杆位于壳体内部一端的磁环；

气密组件，包括设置在所述轴承安装座与壳体内壁处的密封机构。

在进一步的实施例中，所述安装基座的截面呈凹形，包括两段台阶面，分别为第一台阶面和第二台阶面，所述电路板的四角通过多个螺柱垫设在所述第一台阶面上。第一台阶面用于为电路板提供安装空间，鉴于电路板上存在元器件，故在第一台阶面上旋紧有多个螺柱，由螺柱将电路板垫高，以腾出相应的空间，同时也为电路板的被动散热提供辅助。第二台阶面为轴承安装座提供限位支撑作用。

在进一步的实施例中，所述轴承安装座的外径与所述壳体的外径相等，所述轴承安装座包括多段台阶面，分别为第三台阶面、第四台阶面、第五台阶面、第六台阶面、以及第七台阶面，所述第三台阶面与所述电路板的边缘接触并压紧，所述隔板垫设并固定在所述第四台阶面上，所述第五台阶面与所述安装基座的第二台阶面接触并压紧，所述轴承分别设置在所述第六台阶面和第七台阶面处，所述轴承与所述第六台阶面和第七台阶面过盈配合安装。第三台阶面用于将电路板压在螺柱上；第四台阶面用于为隔板提供安装基面；第五台阶面用于与安装基座贴合压紧；第六台阶面和第七台阶面为轴承提供安装空间。当轴承安装座扣接在壳体上后，各个台阶面皆相互配合。隔板用于隔离磁环和电路板，防止磁环的磁性对电路板上的元器件产生影响。

在进一步的实施例中，所述轴杆包括螺纹段和光轴段，所述螺纹段位于所述壳体外部，所述光轴段位于所述轴承安装座内部、且与所述轴承之间过渡配合；所述螺纹段和光轴段之间设有退刀槽，所述光轴段的末端设有螺纹孔，所述磁环通过固定螺栓锁紧在所述光轴段的末端。螺纹段用于外接需测速的转轴，光轴段用于与轴承配合，在外部需测速的转轴与轴杆连接完毕后，转轴的转速由轴杆同步传递至磁环。

在进一步的实施例中，所述壳体的一侧安装有信号线接头，所述信号线接头的一端与所述电路板的预定位置处连接有线缆。信号线接头用于将电路板处理后的信号传递至壳体外部，信号线接头的一端通过外接的延长线延长至实际所需位置。

在进一步的实施例中，所述信号线接头的截面呈工字形，一端位于所述壳体内、一端位于所述壳体外；所述信号线接头的轴向与所述轴杆的轴向呈30°夹角。信号线接头与轴杆呈预定角度设置，能够避免在实际安装时对线缆产生弯折，影响信号传输质量，而30度夹角能够有效将线缆从壳体的侧边引导出来。

在进一步的实施例中，所述轴承包括深沟球轴承。深沟球轴承用于为轴杆提供顺滑的转动，能够承受径向负荷或径向和轴向同时作用的联合负荷。

在进一步的实施例中，所述密封机构包括弹簧座，设置在所述弹簧座一侧的推环，贴合设置在所述推环一侧的动环，贴合设置在所述动环一侧的静环，一端垫设在所述弹簧座上、另一端与所述推环接触的弹簧，设置在所述静环与壳体之间的第一O型圈，以及设置在所述动环与推环之间的第二O型圈。该密封机构依靠弹簧和密封介质的压力随轴旋转的动环和不随轴旋转的静环的接触端而上产生适当的压紧力，使这两个接触端面紧密贴合，确保在实际使用过程保持气密性。

在进一步的实施例中，所述轴承安装座的外壁处圆周设有卡槽，所述壳体的内壁处圆周设有与所述卡槽匹配的卡扣。在安装时，壳体的卡扣咬合住轴承安装座的卡槽，卡扣卡槽咬合后，轴承安装座和壳体在轴杆的轴线方向完全锁住，在沿轴线的转动方向存在自由度，可自由转动。

在进一步的实施例中，所述壳体的材料为3003铝合金。3000系列铝合金的强度满足该传感器的使用环境，铝合金用于屏蔽磁环的磁场，防止磁环对外部设备造成影响。

有益效果：本实用新型涉及一种基于霍尔效应的磁敏测速传感器，通过霍尔元件感应磁环，能适应复杂多变环境，采用高频率的霍尔元件，提高了测速的量程范围。壳体与轴承安装座之间通过卡扣与卡槽配合锁紧，无需螺丝固定，减少生产时间，便于拆装。与传统的机械式的速度监控器或计数器比较，本实用新型采用霍尔传感器感应磁环的方式而非接触式测速，故不易因受到冲击和震动而对测速结构造成影响。通过设置密封机构，对壳体内的元器件进行密封，避免灰尘进入对其测量精度造成影响。

附图说明

图1为本实用新型的截面图。

图2为本实用新型中轴承安装座的截面图。

图3为本实用新型中壳体与安装基座的截面图。

图4为本实用新型中密封机构的截面图。

图5为本实用新型未经拆解的立体图。

图中各附图标记为：隔板1、轴杆2、螺纹段201、光轴段202、轴承安装座3、第三台阶面301、第四台阶面302、第六台阶面303、第七台阶面304、卡槽305、第五台阶面306、轴承4、壳体5、磁环6、固定螺栓7、安装基座8、第一台阶面801、第二台阶面802、卡扣803、密封机构9、弹簧座901、弹簧902、推环903、第二O型圈904、动环905、静环906、第一O型圈907、信号线接头10、电路板11、霍尔传感器12。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本实用新型更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本实用新型可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本实用新型发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

申请人认为，在现有技术中对于测速传感器的设计有以下几点缺陷：1、通过接近开关感应原理，在复杂多变环境中测量不精确。2、在第一个缺陷的基础上，导致接近开关类的传感器体积过大，不适用于小型化的设备的测速。3、现有的生产工艺步骤多，里面有很多螺丝要拧，浪费生产时间。基于上述几点缺陷，申请人提出一种基于霍尔效应的磁敏测速传感器，通过霍尔元件感应磁环，能适应复杂多变环境，采用高频率的霍尔元件，可以测到上万的转速。壳体里有很多结构层，便于生产，可靠，不需要螺丝固定，减少生产时间。结构精巧，适用于小型设备的转速测量。与传统的机械式的速度监控器或计数器比较，本实用新型采用非接触式测速，不易因受到冲击和震动而对测速结构造成影响。

如图1至图5所示，本实用新型公开了一种基于霍尔效应的磁敏测速传感器，包括壳体5、安装基座8、轴承安装座3、轴承4、轴杆2、电路板11、隔板1、霍尔传感器12、磁环6、密封机构9。其中，所述壳体5、安装基座8、轴承安装座3组合构成本实用新型的框架组件；所述轴承4、轴杆2组合构成本实用新型的动力传递组件；所述电路板11、隔板1、霍尔传感器12、磁环6组合构成本实用新型的磁敏感应组件；所述密封机构9构成本实用新型的气密组件。具体的，所述壳体5的一端开口、一端闭合、且内部中空，所述安装基座8固定在所述壳体5内部，所述轴承安装座3卡设在所述壳体5的开口一侧，所述轴承4固定在所述轴承安装座3内，所述轴杆2插入所述轴承4内，所述轴杆2由壳体5外部延伸至壳体5内部，所述电路板11垫设固定在所述安装基座8上，所述隔板1卡设在所述壳体5内、且位于所述电路板11的上部，所述霍尔传感器12固定在所述隔板1的一侧，所述磁环6固定在所述轴杆2位于壳体5内部的一端，所述密封机构9设置在所述轴承安装座3与壳体5的内壁处。

更为具体的，所述安装基座8的截面呈凹形，包括第一台阶面801和第二台阶面802，所述电路板11的四角通过多个螺柱垫设在所述第一台阶面801上。第一台阶面801用于为电路板11提供安装空间，鉴于电路板11上存在元器件，故在第一台阶面801上旋紧有多个螺柱，由螺柱将电路板11垫高，以腾出相应的空间，同时也为电路板11的被动散热提供辅助。第二台阶面802为轴承安装座3提供限位支撑作用。所述轴承安装座3的外径与所述壳体5的外径相等，所述轴承安装座3包括多段台阶面，分别为第三台阶面301、第四台阶面302、第五台阶面306、第六台阶面303、以及第七台阶面304，所述第三台阶面301与所述电路板11的边缘接触并压紧，所述隔板1垫设并固定在所述第四台阶面302上，所述第五台阶面306与所述安装基座8的第二台阶面802接触并压紧，所述轴承4分别设置在所述第六台阶面303和第七台阶面304处，所述轴承4与所述第六台阶面303和第七台阶面304过盈配合安装。第三台阶面301用于将电路板11压在螺柱上；第四台阶面302用于为隔板1提供安装基面；第五台阶面306用于与安装基座8贴合压紧；第六台阶面303和第七台阶面304为轴承4提供安装空间。当轴承安装座3扣接在壳体5上后，各个台阶面皆相互配合。隔板1用于隔离磁环6和电路板11，防止磁环6的磁性对电路板11上的元器件产生影响。所述轴杆2包括螺纹段201和光轴段202，所述螺纹段201位于所述壳体5外部，所述光轴段202位于所述轴承安装座3内部、且与所述轴承4之间过渡配合；所述螺纹段201和光轴段202之间设有退刀槽，所述光轴段202的末端设有螺纹孔，所述磁环6通过固定螺栓7锁紧在所述光轴段202的末端。螺纹段201用于外接需测速的转轴，光轴段202用于与轴承4配合，在外部需测速的转轴与轴杆2连接完毕后，转轴的转速由轴杆2同步传递至磁环6。所述壳体5的一侧安装有信号线接头10，所述信号线接头10的一端与所述电路板11的预定位置处连接有线缆。信号线接头10用于将电路板11处理后的信号传递至壳体5外部，信号线接头10的一端通过外接的延长线延长至实际所需位置。所述信号线接头10的截面呈工字形，一端位于所述壳体5内、一端位于所述壳体5外；所述信号线接头10的轴向与所述轴杆2的轴向呈30°夹角。信号线接头10与轴杆2呈预定角度设置，能够避免在实际安装时对线缆产生弯折，影响信号传输质量，而30度夹角能够有效将线缆从壳体5的侧边引导出来。所述轴承4包括深沟球轴承4。深沟球轴承4用于为轴杆2提供顺滑的转动，能够承受径向负荷或径向和轴向同时作用的联合负荷。所述密封机构9包括弹簧902座901，设置在所述弹簧902座901一侧的推环903，贴合设置在所述推环903一侧的动环905，贴合设置在所述动环905一侧的静环906，一端垫设在所述弹簧902座901上、另一端与所述推环903接触的弹簧902，设置在所述静环906与壳体5之间的第一O型圈907，以及设置在所述动环905与推环903之间的第二O型圈904。该密封机构9依靠弹簧902和密封介质的压力随轴旋转的动环905和不随轴旋转的静环906的接触端而上产生适当的压紧力，使这两个接触端面紧密贴合，确保在实际使用过程保持气密性。所述轴承安装座3的外壁处圆周设有卡槽305，所述壳体5的内壁处圆周设有与所述卡槽305匹配的卡扣803。在安装时，壳体5的卡扣803咬合住轴承安装座3的卡槽305，卡扣803卡槽305咬合后，轴承安装座3和壳体5在轴杆2的轴线方向完全锁住，在沿轴线的转动方向存在自由度，可自由转动。所述壳体5的材料为3003铝合金。3000系列铝合金的强度满足该传感器的使用环境，铝合金用于屏蔽磁环6的磁场，防止磁环6对外部设备造成影响。

本实用新型的工作及使用过程如下：在实际工作时，将轴杆2的螺纹段201通过相应的锁紧装置与被测的转轴连接起来，从而将转轴的动力同步至轴杆2，此时轴杆2转动，由于轴杆2的一端安装有磁环6，故此时磁环6也与转轴动力同步。通过在隔板1的一侧安装霍尔传感器12，当磁环6通过霍尔传感器12时，霍尔传感器12会产生一个相应的脉冲，计算出两个连续脉冲的间隔时间，就可以计算出被测转速。具体的，当磁环6接近霍尔传感器12时，霍尔传感器12输出高电平，远离时则输出低电平。如此一来，轴杆2每转动一周，磁环6便与之同步转动一周，霍尔传感器12便输出一个包含低电平和高电平的脉冲，一个同时包含低电平和高电平的脉冲则为一个周期脉冲信号，通过电路板11上的单片机计算低电平和高电平的脉冲的间隔时间，则可计算出被测转轴的转速，测量传感器输出的脉冲信号的频率再乘以60就是转速。在对本实用新型拆装时，不需要螺丝固定，仅需将轴承安装座3和壳体5的位置对正后相互挤压，此时壳体5的卡扣803咬合住轴承安装座3的卡槽305，卡扣803卡槽305咬合后，轴承安装座3和壳体5在轴杆2的轴线方向完全锁住，在沿轴线的转动方向存在自由度，可自由转动。在完全卡合的状态下，第三台阶面301与电路板11的边缘接触并压紧，隔板1垫设并固定在第四台阶面302上，第五台阶面306与安装基座8的第二台阶面802接触并压紧，轴承4分别设置在第六台阶面303和第七台阶面304处，轴承4与第六台阶面303和第七台阶面304过盈配合安装。第三台阶面301用于将电路板11压在螺柱上；第四台阶面302用于为隔板1提供安装基面；第五台阶面306用于与安装基座8贴合压紧；第六台阶面303和第七台阶面304为轴承4提供安装空间。当轴承安装座3扣接在壳体5上后，各个台阶面皆相互配合。在卡扣803和卡槽305咬合后，密封机构9起到密封作用，该密封机构9依靠弹簧902和密封介质的压力随轴旋转的动环905和不随轴旋转的静环906的接触端而上产生适当的压紧力，使这两个接触端面紧密贴合，确保在实际使用过程保持气密性。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本实用新型，但其不得解释为对本实用新型自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本实用新型的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上做出各种变化。

Claims (10)

1.一种基于霍尔效应的磁敏测速传感器，其特征是包括：

框架组件，包括一端开口、一端闭合、且内部中空的壳体，固定在所述壳体内部的安装基座，以及卡设在所述壳体的开口一侧的轴承安装座；

动力传递组件，包括固定在所述轴承安装座内的至少两个轴承，以及插入所述轴承的轴杆；所述轴杆由壳体外部延伸至壳体内部；

磁敏感应组件，包括垫设固定在所述安装基座上的电路板，卡设在所述壳体内、且位于所述电路板上部的隔板，固定在所述隔板一侧的霍尔传感器，以及固定在所述轴杆位于壳体内部一端的磁环；

气密组件，包括设置在所述轴承安装座与壳体内壁处的密封机构。

2.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的磁敏测速传感器，其特征在于：所述安装基座的截面呈凹形，包括两段台阶面，分别为第一台阶面和第二台阶面，所述电路板的四角通过多个螺柱垫设在所述第一台阶面上。

3.根据权利要求2所述的一种基于霍尔效应的磁敏测速传感器，其特征在于：所述轴承安装座的外径与所述壳体的外径相等，所述轴承安装座包括多段台阶面，分别为第三台阶面、第四台阶面、第五台阶面、第六台阶面、以及第七台阶面，所述第三台阶面与所述电路板的边缘接触并压紧，所述隔板垫设并固定在所述第四台阶面上，所述第五台阶面与所述安装基座的第二台阶面接触并压紧，所述轴承分别设置在所述第六台阶面和第七台阶面处，所述轴承与所述第六台阶面和第七台阶面过盈配合安装。

4.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的磁敏测速传感器，其特征在于：所述轴杆包括螺纹段和光轴段，所述螺纹段位于所述壳体外部，所述光轴段位于所述轴承安装座内部、且与所述轴承之间过渡配合；所述螺纹段和光轴段之间设有退刀槽，所述光轴段的末端设有螺纹孔，所述磁环通过固定螺栓锁紧在所述光轴段的末端。

5.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的磁敏测速传感器，其特征在于：所述壳体的一侧安装有信号线接头，所述信号线接头的一端与所述电路板的预定位置处连接有线缆。

6.根据权利要求5所述的一种基于霍尔效应的磁敏测速传感器，其特征在于：所述信号线接头的截面呈工字形，一端位于所述壳体内、一端位于所述壳体外；所述信号线接头的轴向与所述轴杆的轴向呈30°夹角。

7.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的磁敏测速传感器，其特征在于：所述轴承包括深沟球轴承。

8.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的磁敏测速传感器，其特征在于：所述密封机构包括弹簧座，设置在所述弹簧座一侧的推环，贴合设置在所述推环一侧的动环，贴合设置在所述动环一侧的静环，一端垫设在所述弹簧座上、另一端与所述推环接触的弹簧，设置在所述静环与壳体之间的第一O型圈，以及设置在所述动环与推环之间的第二O型圈。

9.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的磁敏测速传感器，其特征在于：所述轴承安装座的外壁处圆周设有卡槽，所述壳体的内壁处圆周设有与所述卡槽匹配的卡扣。

10.根据权利要求1所述的一种基于霍尔效应的磁敏测速传感器，其特征在于：所述壳体的材料为3003铝合金。

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