一种复合软磁芯的变磁通式转速传感器的制作方法

1.本发明属于技术领域，具体涉及一种复合软磁芯的变磁通式转速传感器。


背景技术：

2.如图1所示，是一种传统的变磁通式转速传感器及其应用场景，左侧是一个旋转的被测目标，当齿轮601的齿顶与齿槽顺序经过变磁通式转速传感器的软磁芯602时，能够引起软磁芯602的磁通发生变化，从而使绕在软磁芯602外面的线圈感应出周期性电压信号。检测这个交流信号则能得出目标齿轮的转速。同时在图1中所示，具体体现是由尺寸φa和φb定义的圆柱体要小，输出电信号电压高，带负载能力要强。在齿轮到永久磁铁的连线方向上，其软磁芯各处截面相同，即铁芯是个φc的柱体。这种结构不利于进一步提高传感器的信号。
3.在专利号为202111124988.9的专利中公开了一种变截面软磁芯的变磁通式转速传感器，虽然在现有技术中作出部分改进，即在变截面软磁芯加以优化。但该结构由于磁芯是变截面的，造成线圈中孔也是变截面的，不利于生产。


技术实现要素：

4.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种复合软磁芯的变磁通式转速传感器，解决了现有技术中存在的上述技术问题。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种复合软磁芯的变磁通式转速传感器，包括齿轮组件、转速传感器组件，所述齿轮组件通过外部的驱动源转动，
7.所述转速传感器组件设置于所述齿轮组件所在的径向一侧，同时所述转速传感器组件包括复合软磁芯、线圈以及永久磁铁，所述永久磁铁设置在位于复合软磁芯的右端部，所述复合软磁芯所在的左端面于所述齿轮组件的锯齿相平齐，所述线圈环绕于复合软磁芯的外部；
8.所述复合软磁芯包括主软磁芯和附软磁芯，所述附软磁芯所在的几何重心位于齿轮组件与永久磁铁之间且靠近永久磁铁一侧，并实现所述主软磁芯与附软磁芯所在的外壁形成整体，所述附软磁芯的磁性能优于主软磁芯的磁性能；
9.通过锯齿的转动，周期性地扰动由永久磁铁在复合软磁芯中建立的磁场，从而使线圈感应出周期性感应电压，同时通过线圈将产生的周期性电信号输出向外。
10.进一步的，所述附软磁芯所在的右端部截面面积不小于左端部截面面积。
11.进一步的，所述附软磁芯为多段式阶梯状相连，且位于齿轮组件一侧的截面面积小于位于永久磁铁一侧的截面面积。
12.进一步的，所述附软磁芯所在的外径与主软磁芯所在的外径相同，并使所述主软磁芯位于附软磁芯靠近齿轮组件一侧。
13.进一步的，所述附软磁芯所在的外径小于主软磁芯所在的外径，并使所述主软磁
芯环绕于所述附软磁芯所在的外侧，且附软磁芯靠近永久磁铁一侧设置。
14.进一步的，所述线圈贴合环绕在所述复合软磁芯所在的外壁。
15.本发明的有益效果：
16.1、本装置的复合软磁芯采用主软磁芯和附软磁芯相互结合，附软磁芯几何重心处于远离齿轮更靠近永久磁铁的位置，附软磁芯的磁性能优于主软磁芯。这样就通过磁性能更优的附软磁芯的变截面特征实现，以便更高的电信号输出，以及提高产品的输出电压，便于采集器信号采集，及降低产品内阻，提高产品负载能力。
17.2、本装置由于软磁材料磁性能与材料加工及装配(焊接等)的工艺性通常不能全部集优点于一身，通过采用复合方式，可提高产品工艺性。
18.3、本装置采用的仅将附软磁芯采用较高的磁性能材质，使复合软磁芯没有全部使用磁性能更高的磁芯，能够降低材料总成本。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
20.图1是现有技术中变磁通式转速传感器的整体结构示意图；
21.图2是本发明实施例1的整体结构示意图；
22.图3是本发明实施例2的整体结构示意图；
23.图4是本发明实施例3的整体结构示意图；
24.图5是本发明实施例4的整体结构示意图；
25.图6是本发明实施例5的整体结构示意图；
26.图7是现有技术中变磁通式转速传感器的输出信号图表数据图；
27.图8是本发明实施例5的输出信号图表数据图。
具体实施方式
28.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
29.实施例1：
30.如图2所示，一种复合软磁芯的变磁通式转速传感器，包括齿轮组件1、转速传感器组件2，齿轮组件1通过外部的驱动源转动，
31.转速传感器组件2设置于齿轮组件1所在的径向一侧，同时转速传感器组件2包括复合软磁芯21、线圈22以及永久磁铁23，永久磁铁23设置在位于复合软磁芯21的右端部，复合软磁芯21所在的左端面于齿轮组件1的锯齿11相平齐，线圈22环绕于复合软磁芯21的外部。
32.通过锯齿11的转动，周期性地扰动由永久磁铁23在复合软磁芯21中建立的磁场，从而使线圈22感应出周期性感应电压，同时通过线圈22将产生的周期性电信号输出向外。复合软磁芯21包括主软磁芯211和附软磁芯212，附软磁芯212所在的右端部截面面积大于左端部截面面积(类似锥形结构)，以便实现附软磁芯212所在的几何重心位于齿轮组件1与
永久磁铁23之间且靠近永久磁铁23一侧，并使主软磁芯211与附软磁芯212所在的外壁形成整体(即左、右边所在的截面面积相同)，附软磁芯212的磁性能优于主软磁芯211的磁性能，线圈22环绕在复合软磁芯21所在的外壁。
33.复合软磁芯21采用复合材质形式，主软磁芯211使用工艺性更好的软磁材料，附软磁芯212使用磁性能更好的软磁材料，其中附软磁芯212几何重心处于远离齿轮11更靠近永久磁铁的位置(例如圆锥或棱锥所在尖端朝向锯齿11，圆锥或棱锥所在底部远离锯齿11)，相比较现有技术中采用的方案，其性能更强。
34.实施例2：如图3所示，附软磁芯212设置为圆台状结构或棱台状(可以根据需要设置为棱台状结构，即使朝向永久磁铁的左侧截面面积小于朝向锯齿的右侧截面面积即可，截面的形状可实际情况设定，均在本技术的保护范围内)，并采用类似实施例1的方式使主软磁芯211与附软磁芯212所在的外壁形成整体，以便实现附软磁芯212所在的几何重心位于远离齿轮11重心且靠近永久磁铁23一侧，均在本技术的保护范围内。其中φc为复合软磁芯21所在的径宽，φd为环绕线圈的径宽(下同)。
35.实施例3：
36.如图4所示，附软磁芯212为多段式阶梯状相连，即位于齿轮组件1一侧的截面面积小于位于永久磁铁23一侧的截面面积，形成向右的截面面积递增的效果，并将主软磁芯211与附软磁芯212所在的外壁形成整体。
37.实施例4：
38.如图5所示，附软磁芯212所在的外径与主软磁芯211所在的外径相同，并使主软磁芯211位于附软磁芯212所在的左端部同截面相连，此时附软磁芯212所在的几何重心位于远离齿轮11重心且靠近永久磁铁23一侧。
39.实施例5：
40.如图6所示，附软磁芯212所在的外径小于主软磁芯211所在的外径，并使主软磁芯211环绕于附软磁芯212所在的外侧。
41.如图7、图8所示，分别是其它条件相同情况下，使用本专利优化前、后的输出信号的图表数据，由图可知在输出曲线的点m1处(即时间300微秒)，现有技术所产生的电压峰值为10.8695，而实施例5的电压峰值能够达到13.0637，即实现提高产品的输出电压19％。
42.由于本技术的复合软磁芯21所在的外径保持左右同径，对线圈的要求并不高，可以将外侧环绕的线圈内孔形状简单化为圆孔即可，同时，仅将附软磁芯212设置为磁性能较大，使得复合软磁芯21没有全部使用磁性能更高的铁芯，能够降低材料总成本。由于软磁材料磁性能与材料加工及装配(焊接等)的工艺性通常不能全部集优点于一身，通过采用复合方式，可提高产品工艺性。
43.本技术提供的传感器整体体积较小，重量轻，信号强。本方案除了可以降低线圈电阻提高传感器的带负载能力，同时还优化了铁芯的磁场分布，提高产品的输出电压19％，便于采集器信号采集，及降低产品内阻，提高产品负载能力。
44.以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。