一种轴端异形结构有利于磁场均匀空心的角度传感器结构的制作方法

1.本发明涉及传感器装置技术领域，特别涉及一种轴端异形结构有利于磁场均匀空心的角度传感器结构。


背景技术：

2.现有磁敏感角度传感器标准工作方式是把角度传感器安装在待测转动轴的末端，角度传感器的轴和待测轴同心固定，随着待测轴的转动同步转动，角度传感器的轴和测角度芯片对应的一端固定磁性材料，随着轴的转动磁场强度发生变化，测角芯片通过计算把角度变化量转化成电信号输出给上位机进行计算。角度传感器的精度取决于磁场的变化量是否完全由于角度变化而产生的，任何可能影响到磁场变化的因素都有可能被计算在内，从而影响到计算结果，影响角度传感器的测量精度。
3.固定在角度传感器轴上的磁性材料通常是一个圆饼状磁体，它产生的磁力线穿透测角芯片，芯片再根据它的变化量转换成电信号输出。磁性材料的磁体受外界磁体的干扰比较大，周围有软磁材料，电机以及通过的电流产生的磁力线都会对穿过测角芯片的的磁力线带来干扰，磁体加工过程中也会由于不明原因导致磁体表面存在热点，导致磁力线不均匀，易影响角度传感器的精度水平，降低标定结果的可靠性，因此，本技术提供了一种轴端异形结构有利于磁场均匀空心的角度传感器结构来满足需求。


技术实现要素：

4.本发明要解决的技术问题是提供一种轴端异形结构有利于磁场均匀空心的角度传感器结构以解决电机以及通过的电流产生的磁力线都会对穿过测角芯片的的磁力线带来干扰，磁体加工过程中也会由于不明原因导致磁体表面存在热点，导致磁力线不均匀，易影响角度传感器的精度水平，降低标定结果的可靠性的问题。
5.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
6.一种轴端异形结构有利于磁场均匀空心的角度传感器结构，包括壳体，所述壳体的一侧固定连接有背板，所述壳体靠近所述背板的一侧固定连接有芯片组，所述壳体远离所述背板的一侧转动套接有转轴，所述转轴内固定套接有磁钢片，所述转轴远离所述壳体的一端固定连接有第一固定块，所述第一固定块为矩形块，所述第一固定块远离所述转轴的一侧开设有方形凹槽，所述方形凹槽的一侧内壁开设有贯穿所述转轴的第三限位孔，所述第一固定块上开设有若干轴向不同的孔洞，所述孔洞与所述方形凹槽不相通，所述转轴远离所述第一固定块的一侧开设有第三通线槽，所述转轴远离所述第一固定块的一侧固定连接有第二隔板，所述壳体远离所述背板的一侧固定连接有第三限位环，所述第三限位环内开设有第一阶梯槽，所述第一阶梯槽内固定连接有第一隔板，所述第一隔板上开设有两个第二通线槽，所述壳体靠近所述背板的一侧开设有两个第一通线槽，所述第一通线槽与所述第二通线槽相连通。
7.优选地，所述第二隔板的两侧均开设有第三凹槽，所述第三凹槽贯穿所述第二隔
板与所述第三通线槽相连通。
8.优选地，所述转轴与所述第二隔板上均开设有第二限位孔，所述转轴上的所述第二限位孔与所述第三限位孔相连通，所述第二隔板上的所述第二限位孔贯穿所述第二隔板。
9.优选地，所述转轴靠近所述壳体的一侧固定连接有两个第一限位块，所述第一隔板上开设有两个第一限位孔，所述第一限位孔与所述第一限位块滑动套接。
10.优选地，所述第一隔板的中部固定连接有支撑台，所述第二隔板靠近所述壳体的一侧开设有第二定位槽，所述支撑台与所述第二定位槽相适配，所述支撑台的中部开设有第四凹槽。
11.优选地，所述壳体的一侧开设有与所述芯片组相适配的第一限位槽，所述第一限位槽的中部开设有第一凹槽。
12.优选地，所述壳体靠近所述背板的一侧固定连接有第一定位环，所述第一限位槽位于所述第一定位环内。
13.优选地，所述背板上开设有与所述第一定位环相适配的第一定位槽，所述第一定位槽的中部开设有与所述芯片组相适配的第二凹槽。
14.优选地，所述转轴为阶梯轴，所述转轴转动套接有轴承，所述转轴上通过螺纹连接有第一限位环，所述第一限位环与所述轴承抵触，所述轴承与所述第一阶梯槽的中部端面抵触。
15.优选地，所述第一阶梯槽通过螺纹连接有第二限位环，所述第二限位环与所述轴承抵触。
16.本发明与现有技术相比，至少具有如下有益效果：
17.上述方案中，通过设置矩形的第一固定块，改变杂磁场走向，降低传感器轴的形状对工作磁力线产生的影响，另外在传感器工作过程中，可通过向开设在第一固定块上的若干不同轴向的孔洞中粘接微小磁性颗粒来改善工作磁体线的性能，调整磁钢片在工作区间的匀场性能，提高磁钢片的抗干扰能力，增加角度传感器的精度水平，通过这样的方法可以改善一些原来始终无法达到精度要求的产品特性，提高产品合格率，以获得较理想的标定结果。
18.通过设置相连通的第一通线槽、第二通线槽、第三通线槽，实现了传感器的中空过孔设计，满足特殊情况下需要布线的要求，提高产品的综合性能，同时相比于现有市场上的中空编码器或旋转变压器产品，本装置的体积较小，可以实现在狭小空间内的装配，通过设置支撑台、第一隔板对芯片组、磁钢片进行分隔，使电路装配区与磁体装配区相分隔，降低芯片组、磁钢片的相互干扰，降低杂磁场造成的误差影响，提高芯片组的检测精确度。
19.通过设置与第一限位块滑动套接的第一限位孔，使角度传感器只能在既定行程内自由往复转动，使得特殊需求下，需要通过相连通的第一通线槽、第二通线槽、第三通线槽进行布线时，避免由于转轴旋转超过工作区间，进而使得穿过第一通线槽、第二通线槽、第三通线槽的连接线在第一隔板与第二隔板剪切力作用下断裂，避免异常操作的时候超范围工作，规避由于误操作带来的机械损伤，如舵片损伤及连接线损伤，保障特殊需求下，连接线的使用安全，提高标定工作的稳定性。
附图说明
20.并入本文中并且构成说明书的部分的附图示出了本公开的实施例，并且与说明书一起进一步用来对本公开的原理进行解释，并且使相关领域技术人员能够实施和使用本公开。
21.图1为轴端异形结构有利于磁场均匀空心的角度传感器结构第一视角立体结构示意图；
22.图2为轴端异形结构有利于磁场均匀空心的角度传感器结构第二视角立体结构示意图；
23.图3为转轴第一视角立体放大结构示意图；
24.图4为转轴第二视角立体放大结构示意图；
25.图5为转轴剖视立体放大结构示意图；
26.图6为第一限位环、第二限位环、轴承装配局部剖视立体放大结构示意图；
27.图7为壳体第一视角立体放大结构示意图；
28.图8为壳体第二视角立体放大结构示意图；
29.图9为壳体剖视立体放大结构示意图；
30.图10为背板立体放大结构示意图；
31.图11为芯片组立体放大结构示意图。
32.[附图标记]
[0033]
1、壳体；2、背板；3、转轴；4、第一限位环；5、第二限位环；6、轴承；7、芯片组；8、磁钢片；9、第一限位槽；10、第一定位环；11、第一凹槽；12、第一通线槽；13、第三限位环；14、第一阶梯槽；15、支撑台；16、第一隔板；17、第一限位孔；18、第二通线槽；19、第一定位槽；20、第二凹槽；21、第一限位块；22、第三通线槽；23、第二隔板；24、第三凹槽；25、第二限位孔；26、第一固定块；27、方形凹槽；28、第三限位孔；29、第四凹槽；30、第二定位槽。
[0034]
如图所示，为了能明确实现本发明的实施例的结构，在图中标注了特定的结构和器件，但这仅为示意需要，并非意图将本发明限定在该特定结构、器件和环境中，根据具体需要，本领域的普通技术人员可以将这些器件和环境进行调整或者修改，所进行的调整或者修改仍然包括在后附的权利要求的范围中。
具体实施方式
[0035]
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的一种轴端异形结构有利于磁场均匀空心的角度传感器结构进行详细描述。同时在这里做以说明的是，为了使实施例更加详尽，下面的实施例为最佳、优选实施例，对于一些公知技术本领域技术人员也可采用其他替代方式而进行实施；而且附图部分仅是为了更具体的描述实施例，而并不旨在对本发明进行具体的限定。
[0036]
需要指出的是，在说明书中提到“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”、“一些实施例”等指示所述的实施例可以包括特定特征、结构或特性，但未必每个实施例都包括该特定特征、结构或特性。另外，在结合实施例描述特定特征、结构或特性时，结合其它实施例(无论是否明确描述)实现这种特征、结构或特性应在相关领域技术人员的知识范围内。
[0037]
通常，可以至少部分从上下文中的使用来理解术语。例如，至少部分取决于上下
文，本文中使用的术语“一个或多个”可以用于描述单数意义的任何特征、结构或特性，或者可以用于描述复数意义的特征、结构或特性的组合。另外，术语“基于”可以被理解为不一定旨在传达一组排他性的因素，而是可以替代地，至少部分地取决于上下文，允许存在不一定明确描述的其他因素。
[0038]
如本文使用的，术语“标称/标称地”是指在生产或制造过程的设计阶段期间设置的针对部件或过程操作的特性或参数的期望或目标值，以及高于和/或低于期望值的值的范围。值的范围可能是由于制造过程或容限中的轻微变化导致的。如本文使用的，术语“大约”指示可以基于与主题半导体器件相关联的特定技术节点而变化的给定量的值。基于特定技术节点，术语“大约”可以指示给定量的值，其例如在值的5％-15％(例如，值的
±
5％、
±
10％或
±
15％)内变化。
[0039]
可以理解的是，本公开中的“在
……
上”、“在
……
之上”和“在
……
上方”的含义应当以最宽方式被解读，以使得“在
……
上”不仅表示“直接在”某物“上”而且还包括在某物“上”且其间有居间特征或层的含义，并且“在
……
之上”或“在
……
上方”不仅表示“在”某物“之上”或“上方”的含义，而且还可以包括其“在”某物“之上”或“上方”且其间没有居间特征或层的含义。
[0040]
此外，诸如“在
…
之下”、“在
…
下方”、“下部”、“在
…
之上”、“上部”等空间相关术语在本文中为了描述方便可以用于描述一个元件或特征与另一个或多个元件或特征的关系，如在附图中示出的。空间相关术语旨在涵盖除了在附图所描绘的取向之外的在设备使用或操作中的不同取向。设备可以以另外的方式被定向，并且本文中使用的空间相关描述词可以类似地被相应解释。
[0041]
如图1-5、图7所示的，本发明的实施例提供一种轴端异形结构有利于磁场均匀空心的角度传感器结构，包括壳体1，壳体1的一侧固定连接有背板2，壳体1靠近背板2的一侧固定连接有芯片组7，壳体1远离背板2的一侧转动套接有转轴3，转轴3内固定套接有磁钢片8，转轴3远离壳体1的一端固定连接有第一固定块26，第一固定块26为矩形块，第一固定块26远离转轴3的一侧开设有方形凹槽27，方形凹槽27的一侧内壁开设有贯穿转轴3的第三限位孔28，第一固定块26上开设有若干轴向不同的孔洞，孔洞的直径不大于3mm，孔洞与方形凹槽27不相通，转轴3远离第一固定块26的一侧开设有第三通线槽22，转轴3远离第一固定块26的一侧固定连接有第二隔板23，壳体1远离背板2的一侧固定连接有第三限位环13，第三限位环13内开设有第一阶梯槽14，第一阶梯槽14内固定连接有第一隔板16，第一隔板16上开设有两个第二通线槽18，两个第二通线槽18关于壳体1的中心对称，壳体1靠近背板2的一侧开设有两个第一通线槽12，第一通线槽12与第二通线槽18相连通。
[0042]
通过设置异形的第一固定块26，改变杂磁场走向，降低传感器轴的形状对工作磁力线产生的影响，另外在传感器工作过程中，可通过向开设在第一固定块26上的若干不同轴向的孔洞中粘接微小磁性颗粒来改善工作磁体线的性能，调整磁钢片8在工作区间的匀场性能，提高磁钢片8的抗干扰能力，增加角度传感器的精度水平，通过这样的方法可以改善一些原来始终无法达到精度要求的产品特性，提高产品合格率，以获得较理想的标定结果。
[0043]
通过设置相连通的第一通线槽12、第二通线槽18、第三通线槽22，实现了传感器的中空过孔设计，满足特殊情况下需要布线的要求，提高产品的综合性能，同时相比于现有市
场上的中空编码器或旋转变压器产品，本装置的体积较小，可以实现在狭小空间内的装配。
[0044]
如图4、图7所示，在本实施例中，所述第二隔板23的两侧均开设有第三凹槽24，第三凹槽24贯穿第二隔板23与第三通线槽22相连通；转轴3与第二隔板23上均开设有第二限位孔25，转轴3上的第二限位孔25与第三限位孔28相连通，第二隔板23上的第二限位孔25贯穿第二隔板23；转轴3靠近壳体1的一侧固定连接有两个第一限位块21，第一隔板16上开设有两个第一限位孔17，第一限位孔17与第一限位块21滑动套接。
[0045]
通过设置与第一限位块21滑动套接的第一限位孔17，使角度传感器只能在既定行程内自由往复转动，使得特殊需求下，需要通过相连通的第一通线槽12、第二通线槽18、第三通线槽22进行布线时，避免由于转轴3旋转超过工作区间，进而使得穿过第一通线槽12、第二通线槽18、第三通线槽22的连接线在第一隔板16与第二隔板23剪切力作用下断裂，避免异常操作的时候超范围工作，规避由于误操作带来的机械损伤，如舵片损伤及连接线损伤，保障特殊需求下，连接线的使用安全，提高标定工作的稳定性。
[0046]
如图4、图7所示，在本实施例中，所述第一隔板16的中部固定连接有支撑台15，第二隔板23靠近壳体1的一侧开设有第二定位槽30，支撑台15与第二定位槽30相适配，支撑台15的中部开设有第四凹槽29，通过开设第四凹槽29避免标定过程中，与第二隔板23产生相对转动的支撑台15与磁钢片8干涉，造成磁钢片8的磨损，影响磁钢片8的使用寿命，并减小本装置的整体体积。
[0047]
通过设置支撑台15、第一隔板16对芯片组7、磁钢片8进行分隔，使电路装配区与磁体装配区相分隔，降低芯片组7、磁钢片8的相互干扰，降低杂磁场造成的误差影响，提高芯片组7的检测精确度。
[0048]
如图8所示，在本实施例中，所述壳体1的一侧开设有与芯片组7相适配的第一限位槽9，第一限位槽9的中部开设有第一凹槽11，通过第一限位槽9对芯片组7进行限位，芯片组7上呈周圈排布有三个第一安装孔，第一限位槽9上呈周圈排布有三个第一螺纹孔，芯片组7通过螺栓贯穿第一安装孔与第一螺纹孔螺纹连接，拆装便捷，同时降低了本装置的空间占用体积。
[0049]
如图8、图10所示，在本实施例中，所述壳体1靠近背板2的一侧固定连接有第一定位环10，第一限位槽9位于第一定位环10内；背板2上开设有与第一定位环10相适配的第一定位槽19，第一定位槽19的中部开设有与芯片组7相适配的第二凹槽20，背板2的四角均开设有第二安装孔，壳体1上开设有第二螺纹孔，背板2通过螺栓贯穿第二安装孔与第二螺纹孔螺纹连接，拆装便捷。
[0050]
通过设置相适配的第一定位槽19与第二凹槽20，对背板2进行快速定位安装，进一步提高背板2的安装便捷性，通过与芯片组7相适配的第二凹槽20，提高芯片组7的安装稳定性，并降低本装置的空间占用体积。
[0051]
如图1、图2、图6所示，在本实施例中，所述转轴3为阶梯轴，转轴3转动套接有轴承6，转轴3上通过螺纹连接有第一限位环4，第一限位环4与轴承6抵触，轴承6与第一阶梯槽14的中部端面抵触；第一阶梯槽14通过螺纹连接有第二限位环5，第二限位环5与轴承6抵触。
[0052]
通过设置第一限位环4、第二限位环5、轴承6，实现转轴3与第三限位环13的转动套接，结构简单，操作便捷，维护方便。
[0053]
本发明提供的技术方案，通过设置异形的第一固定块，改变杂磁场走向，降低传感
器轴的形状对工作磁力线产生的影响，另外在传感器工作过程中，可通过向开设在第一固定块上的若干不同轴向的孔洞中粘接微小磁性颗粒来改善工作磁体线的性能，调整磁钢片在工作区间的匀场性能，提高磁钢片的抗干扰能力，增加角度传感器的精度水平，通过这样的方法可以改善一些原来始终无法达到精度要求的产品特性，提高产品合格率，以获得较理想的标定结果。
[0054]
通过设置相连通的第一通线槽、第二通线槽、第三通线槽，实现了传感器的中空过孔设计，满足特殊情况下需要布线的要求，提高产品的综合性能，同时相比于现有市场上的中空编码器或旋转变压器产品，本装置的体积较小，可以实现在狭小空间内的装配。
[0055]
通过设置与第一限位块滑动套接的第一限位孔，使角度传感器只能在既定行程内自由往复转动，使得特殊需求下，需要通过相连通的第一通线槽、第二通线槽、第三通线槽进行布线时，避免由于转轴旋转超过工作区间，进而使得穿过第一通线槽、第二通线槽、第三通线槽的连接线在第一隔板与第二隔板剪切力作用下断裂，避免异常操作的时候超范围工作，规避由于误操作带来的机械损伤，如舵片损伤及连接线损伤，保障特殊需求下，连接线的使用安全，提高标定工作的稳定性。
[0056]
本发明涵盖任何在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。为了使公众对本发明有彻底的了解，在以下本发明优选实施例中详细说明了具体的细节，而对本领域技术人员来说没有这些细节的描述也可以完全理解本发明。另外，为了避免对本发明的实质造成不必要的混淆，并没有详细说明众所周知的方法、过程、流程、元件和电路等。
[0057]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于计算机可读取存储介质中，如：rom/ram、磁碟、光盘等。
[0058]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。