專利名稱：階梯形線圈及階梯形變壓器式角度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于傳感器安裝裝置，具體地說，是一種基于電磁信號(hào)傳遞的階梯形 線圈及階梯形變壓器式角度傳感器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的變壓器式傳感器，主要有三種結(jié)構(gòu)類型一是變氣隙型、二是變截面型、三 是螺管型。其中變氣隙型由于靈敏度很高、非線性嚴(yán)重、只適用于測(cè)量Imm以內(nèi)的微小位移。 變截面型的測(cè)量范圍有所增大，可以方便地設(shè)計(jì)成角度傳感器，但它的缺點(diǎn)是非線性仍然 很明顯、線性輸出范圍太小，一般在20度左右。螺管型的示值范圍大，行程易于任意安排， 應(yīng)用非常廣泛，但螺管型均是采用直筒狀線圈結(jié)構(gòu)，用于角度檢測(cè)時(shí)，必須通過機(jī)械結(jié)構(gòu)將 旋轉(zhuǎn)變化為直線型滑動(dòng)，限制了螺管型變壓器式傳感器的應(yīng)用性能。上述傳統(tǒng)技術(shù)都有一 個(gè)共同缺點(diǎn)，它們?cè)趯?shí)際使用中，都采用差動(dòng)式線圈結(jié)構(gòu)，差動(dòng)式線圈結(jié)構(gòu)只能提供線性輸 出，不能按用戶需要定制輸出曲線。為此，本申請(qǐng)人設(shè)計(jì)了一種變壓器式角度傳感裝置，其結(jié)構(gòu)是在同一圓弧形導(dǎo)磁 條上套裝圓弧形的勵(lì)磁線圈和感應(yīng)線圈。該變壓器式角度傳感裝置體積小、示值范圍大、輸 出曲線可以定制的階梯形變壓器式角度傳感器，能適用于各種角位移的檢測(cè)。滿足不同弧 度的角度位移檢測(cè)需要，且其輸出線性也可以按照需要設(shè)置制作。但其最大的缺點(diǎn)是由于勵(lì)磁線圈和感應(yīng)線圈的導(dǎo)線需要纏繞在圓弧形的線圈骨 架上，或呈圓弧排布的線圈骨架上，其繞制難度很大，繞制出來的產(chǎn)品工藝難度高、成本較尚ο發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種階梯形線圈及階梯形變壓器式角度傳感器，在具備 變壓器式角度傳感裝置優(yōu)點(diǎn)，其中階梯形線圈具備有便于繞制的優(yōu)勢(shì)，可以提高階梯形變 壓器式角度傳感器的均勻度和一致性。為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型提供了一種階梯形線圈及基于該階梯形線圈的一種 階梯形變壓器式角度傳感器。其中階梯形線圈的關(guān)鍵在于為了使線圈與導(dǎo)磁體盡可能地靠近，采用了兩個(gè)或 以上的直管線圈進(jìn)行錯(cuò)位排列的組合，該結(jié)構(gòu)由至少兩個(gè)固定在一起的線圈骨架組成，所 有線圈骨架內(nèi)都開有通道，且所有線圈骨架的通道相通，這樣，線圈內(nèi)的通道與圓弧形導(dǎo)磁 體的運(yùn)行軌跡更加吻合，繞制時(shí)也更加方便，當(dāng)需要對(duì)其中一個(gè)線圈骨架繞線時(shí)，只需以該 線圈骨架中心線為基準(zhǔn)，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)繞制即可，當(dāng)繞到另一個(gè)線圈骨架上后，可以更換到相應(yīng) 的繞線基準(zhǔn)即可。階梯形線圈的形狀與圓弧狀導(dǎo)磁體能夠在形狀上更好的匹配，并且具備便于繞制 的優(yōu)勢(shì)，同樣可以實(shí)現(xiàn)變壓器式角度傳感器的均勻度和一致性。[0010]相鄰兩線圈骨架的中心線位于兩條直線上，這兩條直線可以成一定的角度。一個(gè) 優(yōu)選的方案是所有線圈骨架的呈階梯形排布。所有線圈骨架的中心線相互平行。這樣更 易于尋找每個(gè)線圈骨架的繞制基準(zhǔn)線。所述線圈骨架的橫截面為“U”形或“0”形或“η”形。一種階梯形變壓器式角度傳感器，設(shè)置有底座，該底座上安裝有勵(lì)磁線圈和感應(yīng) 線圈，且勵(lì)磁線圈和感應(yīng)線圈中套裝有同一導(dǎo)磁體，其關(guān)鍵在于所述導(dǎo)磁體為圓弧形導(dǎo)磁 條，所述勵(lì)磁線圈為直管狀線圈，所述感應(yīng)線圈為階梯形線圈。或者勵(lì)磁線圈和感應(yīng)線圈都繞制在同一階梯形線圈上，利用階梯形線圈的繞制優(yōu) 勢(shì)，降低了傳感器的制作成本，也簡(jiǎn)化了勵(lì)磁線圈和感應(yīng)線圈參數(shù)設(shè)置難度，降低了傳感器 的設(shè)計(jì)成本。所述導(dǎo)磁體由至少兩層導(dǎo)磁條重疊組成，且伸入所述感應(yīng)線圈內(nèi)的相鄰導(dǎo)磁條間 的長(zhǎng)度依次遞增。不同長(zhǎng)度的磁條，可以調(diào)整感應(yīng)線圈的輸出線性。位于所述感應(yīng)線圈以外的導(dǎo)磁體連接有支臂，該支臂上安裝有轉(zhuǎn)軸，該轉(zhuǎn)軸位于 所述導(dǎo)磁體的圓弧圓心處。左、右限位塊限制所述支臂的移動(dòng)范圍。也限制了導(dǎo)磁體的擺動(dòng)行程，避免導(dǎo)磁體 的行程超限。勵(lì)磁線圈也可以固定在導(dǎo)磁體上或支臂上或轉(zhuǎn)軸上。用導(dǎo)磁體制作支臂和轉(zhuǎn)軸， 就可以將勵(lì)磁線圈固定在支臂上或轉(zhuǎn)軸，只要能將絕大部分磁力線引入導(dǎo)磁體就可以。勵(lì) 磁線圈經(jīng)活動(dòng)導(dǎo)線與信號(hào)源相連接。所述轉(zhuǎn)軸上固定有主動(dòng)臂，所述底座上固定有左、右限位塊，其中左限位塊位于所 述主動(dòng)臂移動(dòng)軌跡的左端，右限位塊位于所述主動(dòng)臂移動(dòng)軌跡的右端，所述左、右限位塊限 制所述主動(dòng)臂的移動(dòng)范圍。所述導(dǎo)磁體到感應(yīng)線圈的最小直線距離大于1mm。所述階梯形線圈中還固定有第二導(dǎo)磁塊，該第二導(dǎo)磁塊靠近所述導(dǎo)磁體的運(yùn)行軌 跡；所述第二導(dǎo)磁塊，位于所述導(dǎo)磁體的運(yùn)行軌跡的末端。第二導(dǎo)磁塊固定在制定位置，當(dāng)導(dǎo)磁體行進(jìn)到該位置時(shí)，感應(yīng)線圈上的感應(yīng)信號(hào) 發(fā)生驟變，便于后續(xù)電路識(shí)別。本實(shí)用新型的顯著效果是提供了一種體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、便于繞制的階梯形線 圈，采用該階梯形線圈所設(shè)計(jì)出的階梯形變壓器式角度傳感器均勻度和一致性好，制作成 本低，也簡(jiǎn)化了勵(lì)磁線圈和感應(yīng)線圈參數(shù)設(shè)置難度，降低了傳感器的設(shè)計(jì)成本。這種階梯形變壓器式角度傳感器的示值范圍大、輸出曲線可以定制的階梯形變壓 器式角度傳感器，能適用于各種角位移的檢測(cè)。滿足不同弧度的角度位移檢測(cè)需要，且其輸 出線性也可以按照需要快速設(shè)置制作。
圖1是實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)圖，其中圖Ia是實(shí)施例1的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；[0028]圖Ib是實(shí)施例1的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是實(shí)施例2的第一種結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是實(shí)施例2的第二種結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是實(shí)施例2的第三種結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。如圖1所示，實(shí)施例1:一種階梯形線圈，由至少兩個(gè)固定在一起的線圈骨架組成，所有線圈骨架內(nèi)都開 有通道，且所有線圈骨架的通道相通。當(dāng)需要對(duì)其中一個(gè)線圈骨架繞線時(shí)，只需以該線圈骨架中心線為基準(zhǔn)，進(jìn)行均勻 繞制，就能繞出滿足該線圈骨架的繞制要求，當(dāng)導(dǎo)線繞到另一個(gè)線圈骨架上后，只需要更換 相應(yīng)的繞線基準(zhǔn)即可。階梯形線圈具備有便于繞制的優(yōu)勢(shì)，可以提高階梯形變壓器式角度傳感器的均勻 度和一致性。相鄰兩線圈骨架的中心線位于兩條直線上。所有線圈骨架的呈階梯形排布。所有線圈骨架的中心線相互平行。這樣更易于尋 找每個(gè)線圈骨架的繞制基準(zhǔn)線。所述線圈骨架的橫截面為“U”形或“0”形或“η”形。實(shí)施例2 在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上所設(shè)置的一種階梯形變壓器式角度傳感器，如圖2、3、4所示，該階梯形變壓器式角度傳感器設(shè)置有底座7，該底座7上安裝有 勵(lì)磁線圈1和感應(yīng)線圈2，且勵(lì)磁線圈1和感應(yīng)線圈2中套裝有同一導(dǎo)磁體3，所述導(dǎo)磁體 3為圓弧形導(dǎo)磁條，所述勵(lì)磁線圈1為直管狀線圈，所述感應(yīng)線圈2為階梯形線圈。如圖2、4所示，勵(lì)磁線圈1和感應(yīng)線圈2繞制在同一階梯形線圈上。如圖3所示，勵(lì)磁線圈1單獨(dú)繞制，感應(yīng)線圈2采用階梯形線圈，利用階梯形線圈 的繞制優(yōu)勢(shì)，降低了傳感器的制作成本，也簡(jiǎn)化了勵(lì)磁線圈1和感應(yīng)線圈2參數(shù)設(shè)置難度， 降低了傳感器的設(shè)計(jì)成本。所述導(dǎo)磁體3由至少兩層導(dǎo)磁條重疊組成，且伸入所述感應(yīng)線圈2內(nèi)的相鄰導(dǎo)磁 條間的長(zhǎng)度依次遞增。不同長(zhǎng)度的磁條，可以調(diào)整感應(yīng)線圈的輸出線性。位于所述感應(yīng)線圈2以外的導(dǎo)磁體3連接有支臂6，該支臂6上安裝有轉(zhuǎn)軸5，該 轉(zhuǎn)軸5位于所述導(dǎo)磁體3的圓弧圓心處。設(shè)置有左、右限位塊限制所述支臂的移動(dòng)范圍。也限制了導(dǎo)磁體的擺動(dòng)行程，避免 導(dǎo)磁體的行程超限。所述導(dǎo)磁體3到感應(yīng)線圈2的最小直線距離大于1mm，這樣可以避免感應(yīng)過于敏感。如圖3所示，所述階梯形線圈中還固定有第二導(dǎo)磁塊9，該第二導(dǎo)磁塊9靠近所述 導(dǎo)磁體3的運(yùn)行軌跡；所述第二導(dǎo)磁塊9，位于所述導(dǎo)磁體3的運(yùn)行軌跡的末端。[0051]第二導(dǎo)磁塊固定在制定位置，當(dāng)導(dǎo)磁體行進(jìn)到該位置時(shí)，感應(yīng)線圈上的感應(yīng)信號(hào) 發(fā)生驟變，便于后續(xù)電路識(shí)別。盡管以上結(jié)構(gòu)結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但本實(shí)用新型不 限于上述具體實(shí)施方式
，上述具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的而不是限定性的，本領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員在本實(shí)用新型的啟示下，在不違背本實(shí)用新型宗旨及權(quán)利要求的前提下，可以 作出多種類似的表示，如更換線圈骨架大小及數(shù)量、更換線圈繞線結(jié)構(gòu)和層數(shù)、導(dǎo)磁條的層 數(shù)改變、多種導(dǎo)磁材料相互搭配、各層導(dǎo)磁條的長(zhǎng)度不一、相互重疊等方式，這樣的變換均 落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種階梯形線圈，其特征在于由至少兩個(gè)固定在一起的線圈骨架組成，所有線圈 骨架內(nèi)都開有通道，且所有線圈骨架的通道相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯形線圈，其特征在于線圈骨架的呈階梯形排布。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯形線圈，其特征在于所述線圈骨架的橫截面為“U”形 或“0”形或“η”形。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的階梯形線圈，其特征在于相鄰兩線圈骨架的中心線位于兩 條直線上。
5.一種階梯形變壓器式角度傳感器，設(shè)置有底座(7)，該底座(7)上安裝有勵(lì)磁線圈 (1)和感應(yīng)線圈(2)，且勵(lì)磁線圈(1)和感應(yīng)線圈(2)中套裝有同一導(dǎo)磁體(3)，其特征在于 所述導(dǎo)磁體(3 )為圓弧形導(dǎo)磁條，所述感應(yīng)線圈(2 )為階梯形線圈。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的階梯形變壓器式角度傳感器，其特征在于所述導(dǎo)磁體(3)由 至少兩層導(dǎo)磁條重疊組成，且伸入所述感應(yīng)線圈(2)內(nèi)的相鄰導(dǎo)磁條間的長(zhǎng)度依次遞增。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的階梯形變壓器式角度傳感器，其特征在于位于所述感應(yīng)線 圈(2)以外的導(dǎo)磁體(3)連接有支臂(6)，該支臂(6)上安裝有轉(zhuǎn)軸(5)，該轉(zhuǎn)軸(5)位于所 述導(dǎo)磁體(3)的圓弧圓心處。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的階梯形變壓器式角度傳感器，其特征在于所述轉(zhuǎn)軸(5)上 固定有主動(dòng)臂(10)，所述底座(7)上固定有左、右限位塊(8、8’)，其中左限位塊(8)位于所 述主動(dòng)臂(10)移動(dòng)軌跡的左端，右限位塊(8’)位于所述主動(dòng)臂(10)移動(dòng)軌跡的右端，所述 左、右限位塊(8、8’)限制所述主動(dòng)臂(10)的移動(dòng)范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的階梯形變壓器式角度傳感器，其特征在于所述導(dǎo)磁體(3)到 感應(yīng)線圈(2)的最小直線距離大于1mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的階梯形變壓器式角度傳感器，其特征在于所述階梯形線圈 中還固定有第二導(dǎo)磁塊(9)，該第二導(dǎo)磁塊(9)靠近所述導(dǎo)磁體(3)的運(yùn)行軌跡；所述第二導(dǎo)磁塊(9)，位于所述導(dǎo)磁體(3)的運(yùn)行軌跡的末端。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、便于繞制的階梯形線圈，其特征在于由至少兩個(gè)固定在一起的線圈骨架組成，所有線圈骨架內(nèi)都開有通道，且所有線圈骨架的通道相通。一種階梯形變壓器式角度傳感器，設(shè)置有底座7，該底座7上安裝有勵(lì)磁線圈1和感應(yīng)線圈2，且勵(lì)磁線圈1和感應(yīng)線圈2中套裝有同一導(dǎo)磁體3，其特征在于所述導(dǎo)磁體3為圓弧形導(dǎo)磁條，所述感應(yīng)線圈2為階梯形線圈。傳感器的顯著效果是均勻度和一致性好，制作成本低，也簡(jiǎn)化了勵(lì)磁線圈1和感應(yīng)線圈2參數(shù)設(shè)置難度，降低了傳感器的設(shè)計(jì)成本。
文檔編號(hào)G01B7/30GK201829296SQ20102054223
公開日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月26日
發(fā)明者蔣勤舟 申請(qǐng)人:蔣勤舟