一种轴端霍尔速度传感器制造技术

一种轴端霍尔速度传感器，包括壳体、传动轴、齿轮、霍尔元件和电缆，传动轴穿过壳体，一端位于壳体内，另一端与车辆轴端连接，齿轮设置在传动轴位于壳体内的部分且与传动轴同步转动，霍尔元件设置在齿轮外侧周处，电缆与霍尔元件连通且将霍尔元件的感应信号输出，霍尔元件数量为一组以上，一组包括两个霍尔元件，一组内的两个霍尔元件的感应点之间的连线在齿轮转动方向上的投影距离为(mπ/4)mm，且此两个霍尔元件输出的信号通过异或门成为一路倍频后的信号，其中m为齿轮的模数。本实用新型专利技术通过合理设置两个霍尔元件在齿轮外侧周处的位置，使两路频率相同的方波信号之间的相位差为90

【技术实现步骤摘要】
一种轴端霍尔速度传感器


[0001]本技术涉及一种速度传感器，具体涉及一种轴端霍尔速度传感器。

技术介绍

[0002]目前，部分地铁的牵引系统速度传感器均采用光电原理的速度传感器，根据车辆段的故障统计，运行3年左右的光电速度传感器故障率高达40%～50%，故障主要集中在电路模块、光断续器等抗振动、冲击较弱的部位。而同车其它轴位抗震性较强的制动系统用的霍尔速度传感器、信号系统用的电涡流速度传感器则故障率较低。由于此部分地铁线路和车辆牵引方式的特殊性，传感器是直接连接在轮轴的端部，列车运行过程中，传动轴既提供转速、又作为传感器承重的支撑，因此安装在轴端的速度传感器承受高强度的振动和冲击，振动和冲击均高于标准要求的最大值（标准最大值：振动30g，冲击100g）。且光电速度传感器存在光的发射与接收，为保证光线可无损的直射，需要保障发光管与接收管之间无遮光体阻挡，因此模块盒无法做到全灌封，高强度振动、冲击给电子器件带来的应力全部由器件的引脚和焊点承受，在长时间的应力作用下很容易导致电子元器件本身及焊点疲劳失效。还由于传感器内部有旋转机构，同样无法实现用胶灌封，为确保传感器内部电路与外壳之间能承受较高的耐压值，模块盒一般采用塑料材质，在强振动环境下，塑料容易老化，极端情况下存在模块盒开裂的情况。而霍尔速度传感器由安装在轴端的测速齿轮和传感器本体两部分组成，由于传感器本体是感应磁场的变化，因此可以与旋转结构分离（即非接触），同时传感器本体可以通过灌封胶把传感器内部进行整体灌封，这样大大提高了传感器结构的稳定性，使得该类传感器的抗震性很优越，实际试验中，60g的振动和200g的冲击不会对传感器本体造成损伤。
[0003]因此，有必要采用抗震性更强的霍尔速度传感器来替换目前使用的光电速度传感器。但是由于轴端处的安装空间有限，又要求输出信号的通道数量多，进而限制了霍尔速度传感器齿轮的大小，要使其每转输出的脉冲数量满足要求，需要降低测速齿轮的齿间距来增加齿数，而当齿间距过小时，对齿轮的加工要求会大大提高，且齿轮质量会下降。因此，为了降低齿轮的加工难度和保证齿轮的质量，需要一种不过分减小齿间距又能满足齿轮每转一圈所输出的脉冲数量要求的霍尔速度传感器。

技术实现思路

[0004]本技术针对当前工况恶劣的部分地铁的牵引系统速度传感器需要使用霍尔速度传感器来替换目前使用的光电速度传感器时，由于传感器的安装空间有限，在保证齿轮齿间距的情况下输出的信号频率不能满足使用要求的问题，提出了一种轴端霍尔速度传感器，使输出频率既能满足使用要求，也不会提高齿轮的加工难度，还能保证传感器的质量。
[0005]本技术为解决上述问题所采用的技术手段为：一种轴端霍尔速度传感器，包括壳体、传动轴、齿轮、霍尔元件和电缆，传动轴穿过壳体，一端位于壳体内，另一端与车辆
轴端连接，齿轮设置在传动轴位于壳体内的部分且与传动轴同步转动，霍尔元件设置在齿轮外侧周处，电缆与霍尔元件连通且将霍尔元件的感应信号输出，霍尔元件数量为一组以上，一组包括两个霍尔元件，一组内的两个霍尔元件的感应点之间的连线在齿轮转动方向上的投影距离为(mπ/4) mm，且此两个霍尔元件输出的信号通过异或门成为一路倍频后的信号，其中m为齿轮的模数。
[0006]进一步地，所述轴端霍尔速度传感器还包括霍尔器件，霍尔器件数量为两个以上的偶数个，其包括封装成整体的一组内的两个霍尔元件，霍尔器件内的两个感应点之间的距离为d，霍尔器件内的两个感应点连线与齿轮转动方向之间的夹角为acos((mπ/4)/d)。
[0007]进一步地，所述轴端霍尔速度传感器还包括感应组件，感应组件包括封装成整体的两个霍尔器件，每个芯片内的两个感应点连线与齿轮转动方向之间的夹角均为acos((mπ/4)/d)。
[0008]进一步地，感应组件内两个霍尔器件各自的两个感应点连线之间的中点连线在齿轮转动方向上的投影距离为(n*mπ/2+mπ/8) mm，其中n为自然数。
[0009]进一步地，齿轮模数为1，一个霍尔器件内两个感应点之间的距离为1.75mm，两个感应点连线与齿轮转动方向之间的夹角为acos((π/4)/1.75)。
[0010]进一步地，一个感应组件的两个霍尔器件内各自的两个感应点连线之间的中点连线在齿轮转动方向上的投影距离为8.24mm。
[0011]进一步地，壳体包括安装座、外罩和连接头，齿轮设在安装座内，外罩将安装座的一端封住，连接头设在安装座的侧外周处，感应组件设置在连接头内，电缆从连接头穿过。
[0012]进一步地，传动轴与车辆轴端连接的一端处设有法兰盘，法兰盘和传动轴组成一体的整体式传动法兰轴，法兰盘与车辆轴端连接。
[0013]进一步地，齿轮与法兰盘之间的传动轴上设有两个轴承，传动轴通过轴承与安装座连接。
[0014]进一步地，安装座还连接有限位连杆，限位连杆的一端与车辆转向架连接。
[0015]本技术的有益效果是：
[0016]1. 本技术通过合理设置两个霍尔元件在齿轮外侧周处的位置，使两路频率相同的方波信号之间的相位差为90
o
，从而能够倍频为占空比为50%的方波信号，使输出信号中的高电平和低电平时间都达到最大，以更好地被识别出。
[0017]2. 本技术将两个霍尔器件封装在一个感应组件内，且合理设置两个霍尔器件的感应点之间的距离，使倍频后的两路方波信号的相位差为90
°
，以供识别车辆运行方向使用。
[0018]3. 本技术通过将传动轴设计成带法兰盘的整体式法兰传动轴的结构，通过法兰轴与轴端的固定连接，为整个传感器结构提供承重支撑，提高了法兰传动轴的使用寿命。
[0019]4. 本技术通过设置与转向架固定连接的限位连杆与传感器壳体连接，避免传感器壳体部分与传动轴同步转动，从而实现感应组件的信号感应。
附图说明
[0020]图1为实施例一整体结构示意图；
[0021]图2为实施例一壳体结构示意图；
[0022]图3为实施例一齿轮和传动轴结构示意图；
[0023]图4为实施例一单个霍尔器件与齿轮位置示意图；
[0024]图5为实施例一单路倍频信号原理流程框图；
[0025]图6为实施例一单个感应组件与齿轮转动方向位置示意图；
[0026]图7为实施例一两路倍频信号示意图；
[0027]图8为实施例三霍尔速度传感器整体结构示意图；
[0028]图9为实施例三霍尔速度传感器法兰传动轴结构示意图；
[0029]图10为实施例三在传动轴上设置齿轮、轴承和轴承挡板结构示意图；
[0030]图11为实施例四霍尔速度传感器整体结构示意图；
[0031]图中：1.壳体，11.安装座，12.外罩，13.连接头，2.法兰传动轴，21.传动轴，22.法兰盘，23.轴承，24.轴承挡板，3.电缆，4.齿轮，5.感应组件，51.霍尔器件，511.霍尔元件，6.本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴端霍尔速度传感器，包括壳体、传动轴、齿轮、霍尔元件和电缆，传动轴穿过壳体，一端位于壳体内，另一端与车辆轴端连接，齿轮设置在传动轴位于壳体内的部分且与传动轴同步转动，霍尔元件设置在齿轮外侧周处，电缆与霍尔元件连通且将霍尔元件的感应信号输出，其特征在于：霍尔元件数量为一组以上，一组包括两个霍尔元件，一组内的两个霍尔元件的感应点之间的连线在齿轮转动方向上的投影距离为(mπ/4) mm，且此两个霍尔元件输出的信号通过异或门成为一路倍频后的信号，其中m为齿轮的模数。2.如权利要求1所述的轴端霍尔速度传感器，其特征在于：所述轴端霍尔速度传感器还包括霍尔器件，霍尔器件数量为两个以上的偶数个，其包括封装成整体的一组内的两个霍尔元件，霍尔器件内的两个感应点之间的距离为d，霍尔器件内的两个感应点连线与齿轮转动方向之间的夹角为acos((mπ/4)/d)。3.如权利要求2所述的轴端霍尔速度传感器，其特征在于：所述轴端霍尔速度传感器还包括感应组件，感应组件包括封装成整体的两个霍尔器件，每个芯片内的两个感应点连线与齿轮转动方向之间的夹角均为acos((mπ/4)/d)。4. 如权利要求3所述的轴端霍尔速度传感器，其特征在于：感应组件内两个霍尔器件各自的两...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明义，严伟，曾育博，杨雨恋，郑骤，
申请(专利权)人：湖南湘依铁路机车电器股份有限公司，
类型：新型
国别省市：