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一种新型霍尔角度传感器的设计与分析

发布日期:2020-12-05 07:02

  一种新型霍尔角度传感器的设计与分析_电子/电路_工程科技_专业资料。节气门用角度传感器研究逐渐趋于小型化、智能化以及非接触测量.运用图解法对一种基于霍尔的新型角度传感器结构进行了磁路分析,得到磁体的工作点.运用Maxwell工程电磁场软件对该结构进行了有限元磁场分析,并且作了验证比较.最后通过试验,检验了传感器输入角度与输出电压的线性关系.结果表明:这

  2012年 第8期 仪表技术与传感器 Instrument Technique 2012 No.8 蛐d sen80r 一种新型霍尔角度传感器的设计与分析 (上海理工大学光电信息工程学院,上海2删) 摘要:节气门用角度传感器研究逐渐趋于小型化、智能化以及非接触测量。运用图解法对一种基于霍尔的新型角度 传感器结构进行了磁路分析,得到磁体的工作点。运用Ma】【well工程电磁场软件对该结构进行了有限元磁场分析,并且 作了验证比较。最后通过试验,检验了传感器输入角度与输出电压的线性关系。结果表明:这种结构能较好反映角度变 化,适于进一步的应用研究。 关键词:角度传感器;霍尔元件;有限元仿真;粘结永磁 季汉川,杨文焕 中图分类号:吼12 文献标识码:A 文章编号:1002—1841(2012)08—0007一02 Design and AnaIysis 0f Hall-e仃ect AngIllar P0sition Sensor’s Structure JI Han‘chu肌.YANG Wen。huaIl (UIliv盯s姆of Shan曲ai for SdeI吣e and TI羽mology,Shanghm加帅93,China) non-contact.nis p印er magnet.It used the Abs们ct:乳day,t}lrome明gIllar used gmphic method to arIalyze tIle FEM to simulate the 8tnlcture’B position sensors are tend to be miniaturized,intellectualized and sensor’s magnetic circuit,found out the working point of the pemanent m孵Ietic field.刖kr experiments,tlle 1inear relationship between the output aIld tIle angle also in. clude the advantage for the mnher research have been proved. Key words:明gIllar position sensor.hall—e娲ct element.FEM 8imulate;bonded pe珊anent magllet O引言 2磁路计算 气隙磁密随转子旋转角日线性变化或者正弦变化的原理 在一些论文中提到过…。文中对最近应用越来越广的粘结钕 铁硼在此结构中应用时的工作点用图解法进行确定分析。具 体过程如下: 以外转子式为例,p=0时,气隙中磁感应强度最大,并需要 以此调整结构参数使其满足霍尔传感器量程要求。此时此路 可以分为左右2个对称磁路,计算其中一路即可。 对于非测量部分弧形气隙,可以作如下推导¨J: 汽车节气门角度传感器,已经从原有的电位计式发展到应 用霍尔线性元件测量磁体位置。非接触式测量比电位计式可 靠性高,精确度高,耐久性好,比光电式测量成本低,也更能适 应车体恶劣的工作环境,所以得到大量的推广与应用。现有的 基于霍尔元件的角度传感器,输出的都是正弦信号,需要通过 信号调理电路及分析电路的线性化才能达到测量目的,如 M脚316。文中分析了一种测量结构,不但实现了非接触式 测量,也使输出电压信号能够在一定的角度范围内线性地反映 磁钢(转子)的旋转位罩,无需复杂的信号调理电路。此类新型 传感器有较好的发展前景。 1传感器结构 传感器结构如图1所示。 ~2等2高2丧2警㈩ A。:拦 A。2褊 蝣蕞 (2) 式中:A却为非测量部分气隙占,的磁导;咖自为通过6。的磁通量; 如为磁动势;珥为离圆心r处的磁场强度;^为结构的厚度;r3 为磁钢外半径;r4为定子内径;‰为真空磁导率;a为磁钢和转 子之间气隙弧度值(对应结构应为180。)。 式中:以。为磁体本身磁导;A。磁体截面积;r2为永磁体内径;m, 为永磁体相对磁导率(对于粘结汝铁硼一般为1.15)。 图1传感器结构示意圈(内转子式) 该传感器由转子、2片径向充磁的粘结钕铁硼磁钢、外部导 磁定子等构成,用线性霍尔测量定子气隙上的磁密。这种结构 随着转子旋转角度线性变化,测量气隙磁密也是线性变化。用 线性霍尔元件测量,得到的电压值也是线) 式中:以瑟为测量气隙的磁导;A龅测量气隙的截面积;岛为测量 气隙长度;K为饱和系数,K=1-25;%为气隙系数,%=1。 忽略未饱和的导磁材料磁阻,等效成磁阻串联,可以得到 负载曲线咖。=八L),即: 基金项目:上海市研究生创新基金项目(JwcxsLl 102) 收稿日期:2011一09—14收修改稿日期:2012一03—29 万方数据