一種新型非接觸式直線位移傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及直線傳感器，尤其是一種新型非接觸式直線位移傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，測(cè)量直線位移的傳感器主要有光柵尺、磁柵尺及一些電容、電感的傳感器，尤其是光柵尺廣泛應(yīng)用于直線位移測(cè)量及直線伺服電機(jī)位置檢測(cè)中，但光柵尺原理特性及結(jié)構(gòu)特性決定了它對(duì)使用環(huán)境要求較高，如灰塵、油漬及較強(qiáng)的沖擊、振動(dòng)都可能使其精度變差或損壞，同時(shí)結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜、成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的一種適用于直線伺服、驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)次級(jí)位置檢測(cè)的基于變磁阻原理的直線位移傳感器，檢測(cè)精度高，實(shí)用可靠。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一種新型非接觸式直線位移傳感器，包括初級(jí)組件和次級(jí)組件，所述初級(jí)組件包括初級(jí)鐵心和繞組，所述初級(jí)鐵心上排列有若干個(gè)齒柱，所述繞組通過(guò)絕緣件安裝在齒柱上，所述次級(jí)組件為次級(jí)鐵心，所述次級(jí)鐵心上設(shè)有與齒柱相對(duì)應(yīng)的齒槽，齒槽由間隔分布的凸起和凹槽組成，所述初級(jí)鐵心的長(zhǎng)度大于次級(jí)鐵心的長(zhǎng)度且初級(jí)鐵心與次級(jí)鐵心之間隔開(kāi)形成一氣隙，所述次級(jí)鐵心上的凸起的數(shù)目為直線位移傳感器的極對(duì)數(shù)，所述次級(jí)鐵心對(duì)應(yīng)的初級(jí)鐵心部分的極對(duì)數(shù)與次級(jí)鐵心極對(duì)數(shù)一致，即初級(jí)鐵心與次級(jí)鐵心相對(duì)應(yīng)部分的極對(duì)數(shù)相同，該極對(duì)數(shù)可為1、2、3、4、5、6等。
[0005]上述結(jié)構(gòu)中，所述齒柱沿初級(jí)鐵心等間隔分布，所述齒柱的個(gè)數(shù)設(shè)置為大于或等于4個(gè)，具體的，齒柱分布在初級(jí)鐵心與次級(jí)鐵心相對(duì)的一側(cè)邊上。
[0006]上述結(jié)構(gòu)中，所述絕緣件為絕緣骨架或由絕緣材料做成的套件。
[0007]上述結(jié)構(gòu)中，所述凸起與/或凹槽的輪廓線為圓弧形，即凸起與凹槽的輪廓線為整段圓弧，形成波浪型結(jié)構(gòu)，或者凸起和凹槽的輪廓線由幾段圓弧組成。
[0008]優(yōu)選的，所述繞組包括激磁繞組和信號(hào)輸出繞組，所述激磁繞組均勻分布在齒柱上，所述信號(hào)輸出繞組匝數(shù)依據(jù)極對(duì)數(shù)及次級(jí)鐵心對(duì)應(yīng)的齒柱個(gè)數(shù)并按正弦規(guī)律布置在齒柱上。
[0009]優(yōu)選的，所述信號(hào)輸出繞組為余弦信號(hào)輸出繞組和正弦信號(hào)輸出繞組。
[0010]更優(yōu)選的，所述齒柱之間的槽形為矩形、梨形或梯形。
[0011]上述結(jié)構(gòu)中，所述氣隙的最小寬度范圍為0.1-2_之間。
[0012]工作時(shí)，初級(jí)鐵心固定，次級(jí)鐵心連接在需要測(cè)量直線位移的設(shè)備上，當(dāng)次級(jí)鐵心被牽引移動(dòng)時(shí)，氣隙尺寸發(fā)生改變，引起磁路中磁阻變化，從而使正、余弦信號(hào)輸出繞組的輸出電壓按正、余弦規(guī)律變化，進(jìn)而確定次級(jí)鐵心位移量的大小和方向。
[0013]本發(fā)明的有益效果:該直線位移傳感器是基于變磁阻原理來(lái)實(shí)現(xiàn)非電量測(cè)量的傳感器，在初級(jí)鐵心上設(shè)置帶繞組的齒柱，次級(jí)組件僅采用次級(jí)鐵心，初級(jí)鐵心與次級(jí)鐵心之間存在氣隙，這樣，當(dāng)次級(jí)鐵心被牽引移動(dòng)時(shí)，氣隙厚度發(fā)生改變，引起磁路中磁阻變化，從而使正、余弦信號(hào)輸出繞組的輸出電壓按正、余弦規(guī)律變化，進(jìn)而確定次級(jí)鐵心位移量的大小和方向，實(shí)現(xiàn)測(cè)量直線位移，且初級(jí)鐵心比次級(jí)鐵心長(zhǎng)，測(cè)量靈敏度更高，同時(shí)具有無(wú)刷化、精度高、可靠性高、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0015]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]參照?qǐng)D1，本發(fā)明的一種新型非接觸式直線位移傳感器，包括初級(jí)組件和次級(jí)組件，初級(jí)組件包括初級(jí)鐵心I和繞組13，該初級(jí)鐵心I上排列有若干個(gè)齒柱11，繞組13通過(guò)絕緣件12安裝在齒柱11上，該繞組13即為初級(jí)線圈；次級(jí)組件為次級(jí)鐵心2，次級(jí)鐵心2無(wú)需纏繞線圈，該次級(jí)鐵心2上設(shè)有與齒柱11相對(duì)應(yīng)的齒槽，該齒槽由間隔分布的凸起21和凹槽22組成，初級(jí)鐵心I的長(zhǎng)度大于次級(jí)鐵心2的長(zhǎng)度，且初級(jí)鐵心I與次級(jí)鐵心2之間隔開(kāi)形成一氣隙3。
[0017]該實(shí)施例中，將次級(jí)鐵心2上的凸起21的數(shù)目設(shè)定為直線位移傳感器的極對(duì)數(shù)，次級(jí)鐵心2對(duì)應(yīng)的初級(jí)鐵心I部分的極對(duì)數(shù)與次級(jí)鐵心2極對(duì)數(shù)一致，即初級(jí)鐵心與次級(jí)鐵心相對(duì)應(yīng)部分的極對(duì)數(shù)相同，該極對(duì)數(shù)可為1、2、3、4、5、6等。安裝時(shí)，初級(jí)組件安裝固定在傳感器的殼體上，次級(jí)組件與傳感器中運(yùn)動(dòng)部分相連接，氣隙3的最小寬度范圍為0.1-2_之間，基于變磁阻的原理而實(shí)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，具有使用壽命長(zhǎng)、靈敏度高分辨率大、輸出信號(hào)強(qiáng)、重復(fù)性好、線性度優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)。
[0018]該實(shí)施例中，齒柱11沿初級(jí)鐵心I等間隔分布，具體的，齒柱11分布在初級(jí)鐵心I與次級(jí)鐵心2相對(duì)的一側(cè)邊上，齒柱11的個(gè)數(shù)設(shè)置為大于或等于4個(gè)，實(shí)施例設(shè)置有18個(gè)齒柱11。采用絕緣骨架作為絕緣件12，絕緣骨架連接在齒柱11上，繞組13安裝在絕緣骨架上。優(yōu)選的，齒柱11之間的槽形為矩形、梨形或梯形。
[0019]上述結(jié)構(gòu)中，在次級(jí)鐵心2上設(shè)置的齒槽與齒柱11相對(duì)應(yīng)，實(shí)施例中，凸起21與凹槽22的輪廓線均為圓弧形，即凸起21與凹槽22的輪廓線為整段圓弧，形成波浪型結(jié)構(gòu)，如圖1所示，另外，凸起21和凹槽22的輪廓線還可以由幾段圓弧組成，即凸起21與凹槽22的輪廓線不全是采用圓弧過(guò)渡。
[0020]優(yōu)選的，上述的繞組13包括激磁繞組和信號(hào)輸出繞組，激磁繞組均勻分布在齒柱11上，附圖1中R1、R2分別為激磁繞組的出線端，信號(hào)輸出繞組依據(jù)極對(duì)數(shù)及齒柱11個(gè)數(shù)并按正弦規(guī)律布置在齒柱11上，而該信號(hào)輸出繞組為余弦信號(hào)輸出繞組和正弦信號(hào)輸出繞組，即余弦信號(hào)輸出繞組匝數(shù)和正弦信號(hào)輸出繞組匝數(shù)依據(jù)極對(duì)數(shù)及次級(jí)鐵心2對(duì)應(yīng)齒柱11數(shù)目并按正弦規(guī)律布置在齒柱11上，附圖1中S1、S2分別為余弦信號(hào)輸出繞組的出線端，S3、S4分別為正弦信號(hào)輸出繞組的出線端。
[0021]工作時(shí)，初級(jí)鐵心I固定，次級(jí)鐵心2連接在需要測(cè)量直線位移的設(shè)備上，當(dāng)次級(jí)鐵心2被牽引移動(dòng)時(shí)，氣隙3尺寸發(fā)生改變，引起磁路中磁阻變化，從而使正、余弦信號(hào)輸出繞組的輸出電壓按正、余弦規(guī)律變化，進(jìn)而確定次級(jí)鐵心位移量的大小和方向，實(shí)現(xiàn)測(cè)量直線位移，結(jié)構(gòu)實(shí)用可靠，測(cè)量精度高，輸出信號(hào)強(qiáng)，重復(fù)性好，線性度優(yōu)良，非常適合作為直線位移檢測(cè)元件用于無(wú)刷直線直流電機(jī)等直線伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)中，也可用于環(huán)境惡劣、可靠性要求高的位移測(cè)量系統(tǒng)中；同時(shí)為了適合驅(qū)動(dòng)電機(jī)系統(tǒng)控制，其極對(duì)數(shù)也可要隨著電動(dòng)機(jī)極對(duì)數(shù)的不同而改變。
[0022]以上所述，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例中所提到的形狀結(jié)構(gòu)，只要其以相同的手段達(dá)到本發(fā)明的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種新型非接觸式直線位移傳感器，包括初級(jí)組件和次級(jí)組件，其特征在于:所述初級(jí)組件包括初級(jí)鐵心(I)和繞組(13)，所述初級(jí)鐵心(I)上排列有若干個(gè)齒柱(11 )，所述繞組(13)通過(guò)絕緣件(12)安裝在齒柱(11)上，所述次級(jí)組件為次級(jí)鐵心(2)，所述次級(jí)鐵心(2 )上設(shè)有與齒柱(11)相對(duì)應(yīng)的齒槽，齒槽由間隔分布的凸起(21)和凹槽(22 )組成，所述初級(jí)鐵心(I)的長(zhǎng)度大于次級(jí)鐵心(2)的長(zhǎng)度且初級(jí)鐵心(I)與次級(jí)鐵心(2)之間隔開(kāi)形成一氣隙(3)，所述次級(jí)鐵心(2)上的凸起的數(shù)目為直線位移傳感器的極對(duì)數(shù)，所述次級(jí)鐵心(2)對(duì)應(yīng)的初級(jí)鐵心(I)部分的極對(duì)數(shù)與次級(jí)鐵心(2)極對(duì)數(shù)一致。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型非接觸式直線位移傳感器，其特征在于:所述齒柱(11)沿初級(jí)鐵心(I)等間隔分布，所述齒柱(11)的個(gè)數(shù)設(shè)置為大于或等于4個(gè)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型非接觸式直線位移傳感器，其特征在于:所述絕緣件(12)為絕緣骨架或由絕緣材料做成的套件。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型非接觸式直線位移傳感器，其特征在于:所述凸起(21)與/或凹槽(22)的輪廓線為圓弧形。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型非接觸式直線位移傳感器，其特征在于:所述繞組(13)包括激磁繞組和信號(hào)輸出繞組，所述激磁繞組均勻分布在齒柱(11)上，所述信號(hào)輸出繞組的匝數(shù)依據(jù)極對(duì)數(shù)及次級(jí)鐵心(2)對(duì)應(yīng)的齒柱(11)個(gè)數(shù)并按正弦規(guī)律布置在齒柱上。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種新型非接觸式直線位移傳感器，其特征在于:所述信號(hào)輸出繞組為余弦信號(hào)輸出繞組和正弦信號(hào)輸出繞組。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的一種新型非接觸式直線位移傳感器，其特征在于:所述齒柱(11)之間的槽形為矩形、梨形或梯形。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型非接觸式直線位移傳感器，其特征在于:所述氣隙(3)的最小寬度范圍為0.l-2mm之間。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)的一種新型非接觸式直線位移傳感器，包括初級(jí)組件和次級(jí)組件，所述初級(jí)組件包括初級(jí)鐵心和繞組，在初級(jí)鐵心上設(shè)置帶繞組的齒柱，次級(jí)組件僅采用次級(jí)鐵心，初級(jí)鐵心的長(zhǎng)度大于次級(jí)鐵心的長(zhǎng)度，且初級(jí)鐵心與次級(jí)鐵心之間存在氣隙，這樣，當(dāng)次級(jí)鐵心被牽引移動(dòng)時(shí)，氣隙尺寸發(fā)生改變，引起磁路中磁阻變化，從而使正、余弦信號(hào)輸出繞組的輸出電壓按正、余弦規(guī)律變化，進(jìn)而確定次級(jí)鐵心位移量的大小和方向，實(shí)現(xiàn)測(cè)量直線位移，同時(shí)具有無(wú)刷化、精度高、可靠性高、適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低等優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】G01B7/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105222697
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510705626
【發(fā)明人】張曉宇
【申請(qǐng)人】江門(mén)職業(yè)技術(shù)學(xué)院
【公開(kāi)日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年10月23日