一种非接触式磁传感器的制作方法

本实用新型涉及传感器领域，特别是涉及一种非接触式磁传感器。

背景技术：

目前，霍尔式传感器以其精度高、体积小等优势在电子控制领域，尤其是汽车电子部件的控制领域得到了广泛的应用。然而，其在检测电机转子的位置方面的应用却很少。

在变速箱换挡位置检测中，多采用电位计挡位检测形式，有些也应用开关式霍尔传感器，很少采用线性霍尔传感器，也未见分动器换挡位置检测中采用霍尔传感技术。目前大多数分动器换挡电机采用位置编码器检测挡位位置，由于该编码器是传统的接触式位置传感器，电阻基体与电刷相对运动，通过采样经过电刷传输出来的高低电压值或者组合的数字信号来判断分动器的挡位。因汽车工作环境恶劣，长期处在高温、振动的环境下工作，电刷与电阻基体的摩擦极易导致触点磨损、电阻基体磨损，影响位置传感器的输出特性和使用寿命。

中国专利申请201020642117.7，公开了一种霍尔式电机转子位置传感器，该电机转子转轴的一端，安装有平面两级充磁的磁体，并采用了公差环和磁体安装套固定，磁体两极连线垂直于电机转子转轴的轴向中心线、磁体的两极连线的中点位于电机转子转轴的轴向中心线上；线性霍尔感测部件，与磁体相应设置。线性霍尔芯片检测磁体产生的正弦变化的磁场，并将其转换为电压信号输出，从而达到测量电机转子位置的目的。然而该位置传感器无法应用于蜗轮蜗杆电机的位置检测。

中国专利申请201220504295.2，公开了一种非接触式绝对值型角度位移传感器，包括壳体、壳盖、磁钢部件、pcb板、霍尔集成芯片、屏蔽导线和环氧树脂；该传感器壳体内设有pcb板，pcb板一面设有霍尔集成芯片，另一面设有屏蔽导线；壳盖与壳体连接，所属屏蔽导线从壳盖中伸出，在pcb板、壳体以及壳盖所形成的的腔室中封装有环氧树脂，壳体左端腔口中非接触配设有磁钢，磁钢部件上设有固定螺钉，磁钢座上设有轴连接孔，轴转动时带动磁钢一同旋转，线性霍尔芯片检测磁体产生的正弦变化的磁场，并将其转换为电压信号输出，从而达到测量电机转子位置的目的。然而该位置传感器也无法应用于蜗轮蜗杆电机的位置检测。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种非接触式磁传感器，应用霍尔传感技术检测换挡电机的蜗轮转角，达到检测分动器挡位的目的。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种非接触式磁传感器，所述传感器包括：

安装底座；

pcb板，位于所述安装底座上；

霍尔传感芯片，位于所述pcb板上，

磁钢，位于电机的蜗轮上；

隔离板，位于所述安装底座上，用于隔离所述霍尔传感芯片和所述磁钢；

导线，焊接在所述pcb板上，并从所述安装底座中引出。

可选的，所述传感器还包括：磁钢安装底座，所述磁钢通过所述磁钢安装底座固定在所述电机的蜗轮上。

可选的，所述传感器还包括：橡胶塞，所述橡胶塞装配在所述安装底座中，用于固定和保护所述导线。

可选的，所述安装底座与所述隔离板通过热铆焊接工艺连接。

可选的，所述传感器还包括：安装立柱，所述安装立柱用于将所述pcb板固定在所述安装底座上，所述安装立柱与所述安装底座一体成型。

可选的，所述安装立柱包括支撑部和铆柱，所述铆柱与所述支撑部为一体设计，所述铆柱的底面积小于所述支撑部的底面积，所述支撑部用于支撑所述pcb板，使所述霍尔传感芯片与所述磁钢之间保持预先设定距离和相对初始角度，所述铆柱穿出所述pcb板。

可选的，所述磁钢安装底座与所述电机的蜗轮一体成型。

可选的，所述导线包括：信号线和电源线。

可选的，所述安装底座的材质为尼龙。

可选的，所述隔离板的材质为尼龙。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：

本实用新型涉及一种检测汽车分动器挡位的非接触式磁传感器，当电机蜗轮旋转时，通过安装在换挡电机上的霍尔传感器芯片，检测固定在蜗轮上的磁体的磁场变化，将磁场变化量转化为电压信号或占空比信号，检测蜗轮旋转的角度，进而判断分动器的挡位位置，达到了将电机工作的机械环境和角度传感器检测挡位的电气环境分离，非接触式位置检测挡位的目的。本实用新型因采用线性霍尔传感芯片，相比于现有的编码器只能模糊的检测分动器的挡位，具有输出信号精确性与稳定性好，实现非接触式检测，传感器不易损坏寿命长。并且，通过设置隔离板将电机蜗轮蜗杆的机械部分和霍尔传感芯片的电气环境相隔离，防止用于润滑蜗轮蜗杆的油脂以及磨损的铁屑污染到霍尔传感器；

另外，传感器安装座、隔离板以及蜗轮为尼龙材料制成，在保证电机换挡功能和磁传感器检测挡位功能正常实现的前提下，减重降低了成本。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例非接触式磁传感器结构示意图；

图2为本实用新型实施例非接触式磁传感器与电机配合使用时结构示意图。

附图标记说明：

安装底座1、pcb板2、霍尔传感芯片3、磁钢4、隔离板5、导线6、磁钢安装底座7、橡胶塞8、安装立柱9、蜗杆10、蜗轮11、销12、电机壳13、垫片14、轴用弹簧挡圈15以及轴套16。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种非接触式磁传感器，应用霍尔传感技术检测换挡电机的蜗轮转角，达到检测分动器挡位的目的。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型实施例非接触式磁传感器结构示意图，如图1所示，所述传感器包括：安装底座1、pcb板2、霍尔传感芯片3、磁钢4、隔离板5以及导线6。

其中，所述pcb板2位于所述安装底座1上；

所述霍尔传感芯片3位于所述pcb板2上，

所述磁钢4位于电机的蜗轮上；

所述隔离板5位于所述安装底座1上，用于隔离所述霍尔传感芯片3和所述磁钢4；

所述导线6焊接在所述pcb板2上，并从所述安装底座中1引出。

此外，为了使得磁钢4更加牢固，本实用新型中的传感器还设置有磁钢安装底座7，所述磁钢4通过所述磁钢安装底座7固定在所述电机的蜗轮上。

具体的，磁钢安装底座7与所述电机的蜗轮一体成型，或者是所述磁钢安装底座7与所述电机的蜗轮通过密封胶连接，所述安装底座1与所述隔离板5通过热铆焊接工艺连接，或者通过密封胶粘接，大大节约了成本。

磁钢通过嵌件模塑成型工艺固定在磁钢安装底座上。

此外，为了更好的保护和固定导线，本实用新型中的传感器还包括：橡胶塞8，所述橡胶塞8装配在所述安装底座1中，导线6通过所述橡胶塞8引出所述传感器安装底座1。

具体的，所述传感器还包括安装立柱9，所述安装立柱9用于将所述pcb板2固定在所述安装底座1上，所述安装立柱9与所述安装底座1一体成型。

所述安装立柱9包括支撑部和铆柱，所述铆柱与所述支撑部为一体设计，所述铆柱的底面积小于所述支撑部的底面积，所述支撑部用于支撑所述pcb板，使所述霍尔传感芯片与所述磁钢之间保持预先设定距离和相对初始角度，所述铆柱穿出所述pcb板。具体的，是采用热铆焊接工艺将pcb板固定在安装底座上，将铆柱热熔，然后将pcb板固定在安装底座上。

所述预先设定距离为1-2mm，即所述霍尔传感芯片3与所述磁钢4之间的距离为1-2mm。

具体的，蜗轮11的背面有磁钢的安装方向标记，磁钢n、s极按照标记安装。pcb板安装底座按照换挡电机壳体上的安装方向标记进行安装。这种安装方式保证了pcb板上霍尔传感芯片和磁钢的初始相对位置，同时，也便于后续的传感器标定工作。

此外，本实用新型中的安装底座、隔离板以及蜗轮均选用尼龙材料，在保证电机换挡功能和磁传感器检测挡位功能正常实现的前提下，减重降低了成本。

如图2所示，图2为本实用新型实施例非接触式磁传感器与电机配合使用时结构示意图，其中，电机部分包括：蜗杆10、蜗轮11、销12、电机壳13、垫片14、轴用弹簧挡圈15以及轴套16。

本实用新型中的传感器采用三轴霍尔技术，磁钢固定在磁钢安装底座内，磁钢安装底座与电机蜗轮是一体化设计。当电机蜗轮旋转时，磁钢随电机蜗轮一同旋转，产生磁场变化。集磁片imc可同时感应磁钢的垂直和水平方向的磁场变化，并结合霍尔传感芯片处理器产生随蜗轮转角变化的占空比信号，周期1ms，占空比范围1％-99％，电机控制器通过捕捉传感器发出的占空比信号来检测电机的蜗轮转角，以确定此时的分动器挡位，若检测到电机未到达相应挡位对应的转角，则继续控制换挡电机蜗轮旋转，形成闭环控制，直到电机到达相应挡位对应的转角。

分动器的三个挡位分别是高速2驱(2h)，高速4驱(4h)，低速4驱(4l)，每一个挡位对应一个电机的转角位置。传感器通过检测蜗轮4的转角，即可判断电机是否旋转到目标挡位。具体控制流程如下：

定义分动器各挡位对应转角如下：高速2驱——θ2h

高速4驱——θ4h

低速4驱——θ4l

四驱汽车初始行驶状态为2h。当外界工况变化，需要切换到4h时，控制器向换挡电机发出信号，使蜗轮进行旋转，磁传感器检测蜗轮转角确定是否到达4h档。当磁传感器检测到蜗轮转角θ满足θ2h＜θ＜θ4h关系时，控制器继续控制换挡电机蜗轮旋转；当磁传感器检测到蜗轮转角θ＝θ4h时，控制器判断挡位已经切换到4h，控制器不再控制换挡电机蜗轮旋转。

当外界工况变化，需要切换到4l挡位时，控制器向换挡电机发出信号，使蜗轮进行旋转，磁传感器检测蜗轮转角确定是否到达4l。当磁传感器检测到蜗轮转角θ满足θ4h＜θ＜θ4l关系时，控制器继续控制换挡电机蜗轮旋转；当磁传感器检测到蜗轮转角θ＝θ4l时，控制器判断挡位已经切换到4l，控制器不再控制换挡电机蜗轮旋转。

当外界工况变化，挡位切换过程为4l-4h-2h时，工作原理类似，此处不再一一赘述。

本实用新型中的传感器通过所述隔离板5将蜗杆10、蜗轮11等电机的机械部分和霍尔传感芯片3、pcb板2相隔离，不仅能够实现蜗轮转角的非接触检测，分动器挡位的检测，而且能够实现电机内的机械环境和电气环境的解耦分离，避免了机械环境的润滑油脂和铁屑侵入到电气环境中使芯片失效的情况发生。

所述蜗杆10和蜗轮11相互啮合，蜗杆10与电机的电枢是一体结构，安装在电机壳13内；蜗轮11通过轴用弹簧挡圈15和垫片14安装在电机壳13上，蜗轮11会在电机工作时受到轴向力，此安装方式可将轴向力施加在电机壳13上，限制了蜗轮10的轴向运动以保护传感器芯片。轴套16装配在蜗轮11的轴上，起轴承和限位的作用。销12对蜗轮11起到限位作用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。