專利名稱：單鐵芯磁通門以及磁通門三軸傳感器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種磁通門，特別是一種單鐵芯磁通門。還涉及由這種單鐵芯磁通門構成的磁通門三軸傳感器。
背景技術：
磁通門傳感器是一種具有很好綜合性能的磁場分量傳感器。三個單軸磁通門相互垂直安裝構成三軸磁通門傳感器。如何保證三個單軸磁通門的相互垂直，減小三個單軸磁通門鐵芯與信號之間的相互影響，使得磁通門加工容易，繞線方便，提高其可靠性、可維修性，是三軸磁通門傳感器要解決的關鍵技術問題。參照圖5 7。文獻“專利號是US 5，672，97的美國專利”公開了一種三軸磁通門傳感器，該三軸磁通門傳感器是由三個單軸磁通門和反饋線圈5組成。單軸磁通門是先將激勵線圈1繞在一個長度為單軸磁通門長度兩倍的空心骨架4上，再從中間將空心骨架 4截斷后對折，并將鐵芯2裝入骨架4的孔內。測量線圈3繞在對折后的激勵線圈1外面。 用聚苯氧基樹脂材料加工基座6，在基座6的外面加工六個繞線槽用于容納反饋線圈5。在基座6上加工三個相互垂直的通孔7正好容納三個單軸磁通門。整個三軸磁通門傳感器與其他電路一起安裝在一個電路板上，激勵線圈1、測量線圈3和反饋線圈5的引線都焊接在電路板上。文獻所述的單軸磁通門的骨架在繞完激勵線圈后需要從中間截斷，骨架的強度受到限制，截斷過程可能傷及激勵線圈；鐵芯的裝配和固定不方便，如果用膠粘，會影響鐵芯的溫度性能。在基座上加工六個容納反饋線圈的繞線槽，對機械加工要求較高，不易保證三個反饋線圈的相互垂直；在基座上加工三個相互垂直的孔同樣存在對機械加工要求較高， 不易保證三個單軸磁通門相互垂直的問題。三個單軸磁通門在孔中的固定不方便，若用膠封，需特別細心才能保證單軸磁通門裝配位置不變。該結構與電路板裝在一起，如果希望單獨將傳感器安裝到受鐵磁材料影響小的地方，顯得不太方便。這種磁通門的成本相對較高， 可靠性和可維修性不理想。
發明內容為了克服現有的三軸磁通門傳感器加工困難的不足，本實用新型提供一種單鐵芯磁通門，采用長條形鐵芯，可以使加工繞線更加方便，更能保證測量軸與安裝軸的一致，可以降低制造成本。本實用新型還提供采用這種單鐵芯磁通門的磁通門三軸傳感器，磁通門與傳感器基座分離，降低鐵芯、線圈的加工、繞線和裝配的復雜程度，保證三個單軸磁通門相互垂直， 三個單軸磁通門固定方便，可以提高磁通門三軸傳感器的可靠性和可維修性。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案一種單鐵芯磁通門，包括激勵線圈1、鐵芯2、測量線圈3和骨架4，其特點是還包括套管17，所述骨架4的繞線部分是管狀， 骨架前端15和骨架后端19都是正方形，正方形的中心位置固連有骨架4的繞線部分，骨架4的管狀中心與骨架前端18和骨架后端19的正方形中心同圓心；所述鐵芯2是長條形，其厚度為0. 02mm至0. Imm之間，寬度為1mm，長度與骨架4長度相同，激勵線圈1繞在骨架4 管狀部分的里層，測量線圈3繞在激勵線圈1上；在骨架前端18的兩個角上有兩個引線槽 20，激勵線圈入端M引線和激勵線圈出端25引線從右側引線槽20引出；測量線圈入端沈引線和測量線圈出端27引線從左側引線槽20引出；骨架4管狀部分的內徑比鐵芯2的寬度略大，裝有鐵芯2的套管17位于骨架4的內孔中，套管17的外徑與骨架4的內徑等大。所述套管17是橡膠管、軟塑料管或黃臘管任一種。所述鐵芯2的材料是坡莫合金或非晶軟磁材料任一種。一種采用上述單鐵芯磁通門的磁通門三軸傳感器，其特點是包括六個單鐵芯磁通門、基座6、底座8、擋板9、X軸電路板10、Y軸電路板11、Z軸電路板12和上蓋16 ；所述基座6是正立方體，正立方體的六個面上分別有六個方形槽，基座6正立方體相互平行的兩個面為一組，每組兩個面上的方形槽相互平行，且與另外四個面上的方形槽垂直；基座6的邊長與單鐵芯磁通門骨架4的長度相同；基座6上方形槽的截面與單鐵芯磁通門骨架前端18和骨架后端19相同；每個方槽放置一個單鐵芯磁通門；基座6每個面上的四個角處都有螺紋孔21，螺釘13通過螺紋孔21將基座6固定在底座8上；螺釘13通過基座6前面的螺紋孔21將擋板9固定在基座6的前面，通過基座 6右面的，螺紋孔21將另一擋板9固定在基座6右面；基座6的前面、右面分別設置擋板9，擋板9和底座8上正對著每個單鐵芯磁通門的中心處都有頂絲孔22，頂絲14固定鐵芯2 ；單鐵芯磁通門有引線的一端分別位于基座6的左面、后面和上面，且引線都位于外側，螺釘13將X軸電路板10固定在基座6的左面，將Y軸電路板11固定在基座6后面， 將Z軸電路板12固定在基座6的上面；激勵信號23引線與X軸的一個激勵線圈入端M引線相連并焊在X激勵焊盤31 上，X軸兩個激勵線圈出端25引線相連并焊在X激勵過渡焊盤32上；X軸另一個激勵線圈入端M引線與Y軸的一個激勵線圈入端M引線相連并焊在Y激勵焊盤33上，Y軸兩個激勵線圈出端25引線相連并焊在Y激勵過渡焊盤34上；Y軸另一個激勵線圈入端M引線與 Z軸的一個激勵線圈入端M引線相連并焊在Z激勵焊盤35上，Z軸兩個激勵線圈出端25 弓I線連并焊在Z激勵過渡焊盤36上，Z軸另一個激勵線圈入端M弓I線接地并焊在地線焊盤 37上。X軸一個測量線圈入端沈引線與另一個測量線圈出端27引線相連并焊在X測量過渡焊盤38上；X軸另一個測量線圈入端沈引線與X軸輸出信號觀引線與相連并焊在X輸出信號焊盤39上，X軸另一個測量線圈出端27引線接地并焊在地線焊盤37上；Y軸一個測量線圈入端沈引線與另一個測量線圈出端27引線相連并焊在Y測量過渡焊盤40上；Y軸另一個測量線圈入端沈引線與Y軸輸出信號四引線與相連并焊在Y輸出信號焊盤41上， Y軸另一個測量線圈出端27引線接地并焊在接地焊盤37上。Z軸一個測量線圈入端沈引線與另一個測量線圈出端27引線相連并焊在Z測量過渡焊盤42上；Z軸另一個測量線圈入端26引線與Z軸輸出信號30引線與相連并焊在Z輸出信號焊盤43上，Z軸另一個測量線圈出端27引線接地并焊在地線焊盤37上，每塊電路板靠近基座6的一側都有與電路板尺寸相同的橡膠墊；每個頂絲14的靠近基座6的一側也都有與頂絲14截面尺寸相同的橡膠墊；[0017]基座6后面的Y軸電路板安裝孔處有兩個線卡15，用于固定磁通門三軸傳感器的引出線，上蓋16通過螺釘13與底座8相連；磁通門三軸傳感器中，除鐵芯2外所有零部件均采用無磁性的材料。所述無磁金屬材料是黃銅或無磁硬鋁任一種。所述基座6的材料是夾布膠木或酚醛塑料任一種。本實用新型的有益效果是由于磁通門的鐵芯是長條形，加工繞線更加方便，更能保證測量軸與安裝軸的一致，相對降低了制造成本。采用這種單鐵芯磁通門的磁通門三軸傳感器，磁通門與傳感器基座分離，降低了鐵芯、線圈的加工、繞線和裝配的復雜程度，保證了三個單軸磁通門相互垂直；三個單軸磁通門固定方便，提高了磁通門三軸傳感器的可靠性和可維修性。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作詳細說明。
圖1是本實用新型磁通門三軸傳感器的結構圖。圖2是圖1中磁通門的結構示意圖。圖3是圖2的剖視放大圖。圖4是圖1中圖電路板的放大圖。圖5是背景技術三軸磁通門傳感器所用激勵線圈結構示意圖。圖6是背景技術三軸磁通門傳感器所用測量線圈結構示意圖。圖7是背景技術三軸磁通門傳感器的結構示意圖。圖中1-激勵線圈，2-鐵芯，3-測量線圈，4-骨架，5-反饋線圈，6-基座，7-通孔， 8-底座，9-擋板，IO-X軸電路板，11-Y軸電路板，12-Z軸電路板，13-螺釘，14-頂絲，15-線卡，16-上蓋，17-套管，18-骨架前端，19-骨架后端，20-引線槽，21-螺紋孔，22-頂絲孔， 23-激勵信號，24-激勵線圈入端，25-激勵線圈出端，26-測量線圈入端，27-測量線圈出端， 28-X軸輸出信號，29-Y軸輸出信號，30-Z軸輸出信號，31-X激勵焊盤，32-X激勵過渡焊盤， 33-Y激勵焊盤，34-Y激勵過渡焊盤，35-Z激勵焊盤，36-Z激勵過渡焊盤，37-地線焊盤，38-X 測量過渡焊盤，39-X輸出信號焊盤，40-Y測量過渡焊盤，41-Y輸出信號焊盤，42-Z測量過渡焊盤，43-Z輸出信號焊盤。
具體實施方式
以下實施例參照圖1 4。單鐵芯磁通門包括激勵線圈1、鐵芯2、測量線圈3和骨架4，還包括套管17，所述鐵芯2是長條形，鐵芯2采用坡莫合金或非晶軟磁材料，其厚度為0. 02mm至0. Imm之間，寬度為1mm，長度與帶有圓孔的骨架4長度相同。激勵線圈1繞在骨架4的里層；測量線圈3 繞在骨架4的外層。骨架前端18和骨架后端196都是正方形。在骨架前端18的兩個角上加工有兩個引線槽20，激勵線圈入端M引線和激勵線圈出端25引線從右側引線槽20引出；測量線圈入端沈引線和測量線圈出端27引線從左側引線槽20引出。單鐵芯磁通門骨架4的內孔直徑比鐵芯2的寬度大。裝鐵芯2時，先將套管17裝入骨架4的內孔中，再將鐵芯2裝入套管17的內孔中。套管17的外直徑與骨架4的內孔直徑相同，套管17可采用橡膠管，軟塑料套管或黃臘套管，其作用是填補骨架的內孔中的空隙，減小鐵芯2受震動沖擊的影響。采用上述單鐵芯磁通門的磁通門三軸傳感器，包括六個單鐵芯磁通門、基座6、底座8、擋板9、X軸電路板10、Y軸電路板11、Z軸電路板12和上蓋16。基座6是正立方體，正立方體的六個面上分別有六個方形槽，基座6正立方體相互平行的兩個面為一組，每組兩個面上的方形槽相互平行，且與另外四個面上的方形槽垂直。基座6的材料是無磁非金屬，例如夾布膠木、酚醛塑料等。基座6的邊長與單鐵芯磁通門骨架4的長度相同；基座6上方形槽的截面與單鐵芯磁通門骨架前端18和骨架后端19相同；每個方槽正好能放置一個單鐵芯磁通門；三軸磁通門傳感器的六個單鐵芯磁通門正好安裝在這六個方形槽內。兩個相互平行的方形槽內的單鐵芯磁通門構成一個單軸磁通門。基座6每個面上的四個角處都有螺紋孔21。單鐵芯磁通門安裝后，用螺釘13通過基座下面的四個螺紋孔21將基座6固定在底座8上；用螺釘13通過基座6前面的四個螺紋孔21將擋板9固定在基座6的前面；用螺釘13通過基座6右面的四個螺紋孔21將另一擋板9固定在基座6右面。基座6的前面、右面分別設置擋板9，擋板9和底座8上正對著每個單鐵芯磁通門的中心處都有頂絲孔22便于裝配鐵芯2。鐵芯2裝配后，用頂絲14將鐵芯2固定。單鐵芯磁通門有引線的一端分別位于基座6的左面、后面和上面，且引線都位于外側。在基座6的左面用螺釘13將X軸電路板10固定到基座6上；在基座6的后面用螺釘13將Y軸電路板11固定到基座6上；在基座6的上面用螺釘13將Z軸電路板12固定到基座6上。激勵信號23引線與X軸的一個激勵線圈入端M引線相連并焊在X激勵焊盤31 上，X軸兩個激勵線圈出端25引線相連并焊在X激勵過渡焊盤32上；X軸另一個激勵線圈入端M引線與Y軸的一個激勵線圈入端M引線相連并焊在Y激勵焊盤33上，Y軸兩個激勵線圈出端25引線相連并焊在Y激勵過渡焊盤34上；Y軸另一個激勵線圈入端M引線與 Z軸的一個激勵線圈入端M引線相連并焊在Z激勵焊盤35上，Z軸兩個激勵線圈出端25 引線連并焊在Z激勵過渡焊盤36上，Z軸另一個激勵線圈入端M引線接地并焊在地線焊盤37上。X軸一個測量線圈入端沈引線與另一個測量線圈出端27引線相連并焊在X測量過渡焊盤38上；X軸另一個測量線圈入端沈引線與X軸輸出信號觀引線與相連并焊在X 輸出信號焊盤39上，X軸另一個測量線圈出端27引線接地并焊在地線焊盤37上。Y軸一個測量線圈入端沈引線與另一個測量線圈出端27引線相連并焊在Y測量過渡焊盤40上； Y軸另一個測量線圈入端沈引線與Y軸輸出信號四引線與相連并焊在Y輸出信號焊盤41 上，Y軸另一個測量線圈出端27引線接地并焊在接地焊盤37上。Z軸一個測量線圈入端 26引線與另一個測量線圈出端27引線相連并焊在Z測量過渡焊盤42上；Z軸另一個測量線圈入端沈引線與Z軸輸出信號30引線與相連并焊在Z輸出信號焊盤43上，Z軸另一個測量線圈出端27引線接地并焊在地線焊盤37上。每塊電路板靠近基座6的一側都有與電路板尺寸相同的橡膠墊；每個頂絲14的靠近基座6的一側也都有與頂絲14截面尺寸相同的橡膠墊。這些橡膠墊的作用是減小鐵芯受震動沖擊的影響。基座6后面的Y軸電路板安裝孔處有兩個線卡15，用于固定磁通門三軸傳感器的引出線。上蓋16通過螺釘13與底座8相連。 磁通門三軸傳感器中，除鐵芯2外所有零部件均采用無磁性的材料。
權利要求1.一種單鐵芯磁通門，包括激勵線圈(1)、鐵芯(2)、測量線圈(3)和骨架0)，其特征在于還包括套管(17)，所述骨架(4)的繞線部分是管狀，骨架前端(18)和骨架后端(19)都是正方形，正方形的中心位置固連有骨架(4)的繞線部分，骨架(4)的管狀中心與骨架前端 (18)和骨架后端(19)的正方形中心同圓心；所述鐵芯(2)是長條形，其厚度為0.02mm至 0. 1mm之間，寬度為1mm，長度與骨架(4)長度相同，激勵線圈(1)繞在骨架(4)管狀部分的里層，測量線圈(3)繞在激勵線圈(1)上；在骨架前端(18)的兩個角上有兩個引線槽(20)， 激勵線圈入端(24)引線和激勵線圈出端(25)引線從右側引線槽OO)引出；測量線圈入端 (26)引線和測量線圈出端(27)引線從左側引線槽(20)引出；骨架(4)管狀部分的內徑比鐵芯⑵的寬度略大，裝有鐵芯⑵的套管(17)位于骨架⑷的內孔中，套管(17)的外徑與骨架的內徑等大。
2.根據權利要求1所述的單鐵芯磁通門，其特征在于所述套管(17)是橡膠管、軟塑料管或黃臘管任一種。
3.根據權利要求1所述的單鐵芯磁通門，其特征在于所述鐵芯(2)的材料是坡莫合金或非晶軟磁材料任一種。
4.一種采用權利要求1所述單鐵芯磁通門的磁通門三軸傳感器，其特征在于包括六個單鐵芯磁通門、基座(6)、底座(8)、擋板(9)、X軸電路板(10)、Y軸電路板(11)、Z軸電路板(12)和上蓋16 ；所述基座(6)是正立方體，正立方體的六個面上分別有六個方形槽， 基座(6)正立方體相互平行的兩個面為一組，每組兩個面上的方形槽相互平行，且與另外四個面上的方形槽垂直；基座(6)的邊長與單鐵芯磁通門骨架的長度相同；基座(6)上方形槽的截面與單鐵芯磁通門骨架前端(18)和骨架后端(19)相同；每個方槽放置一個單鐵芯磁通門；基座(6)每個面上的四個角處都有螺紋孔(21)，螺釘(13)通過螺紋孔將基座(6) 固定在底座(8)上；螺釘(13)通過基座(6)前面的螺紋孔將擋板(9)固定在基座(6) 的前面，通過基座(6)右面的，螺紋孔將另一擋板(9)固定在基座(6)右面；基座(6)的前面、右面分別設置擋板(9)，擋板(9)和底座(8)上正對著每個單鐵芯磁通門的中心處都有頂絲孔(22)，頂絲(14)固定鐵芯(2)；單鐵芯磁通門有引線的一端分別位于基座(6)的左面、后面和上面，且引線都位于外側，螺釘(13)將X軸電路板(10)固定在基座(6)的左面，將Y軸電路板(11)固定在基座 (6)后面，將Z軸電路板(12)固定在基座(6)的上面；激勵信號03)引線與X軸的一個激勵線圈入端(24)引線相連并焊在X激勵焊盤(31) 上，X軸兩個激勵線圈出端(25)引線相連并焊在X激勵過渡焊盤(32)上；X軸另一個激勵線圈入端(24)引線與Y軸的一個激勵線圈入端(24)引線相連并焊在Y激勵焊盤(33)上， Y軸兩個激勵線圈出端(25)引線相連并焊在Y激勵過渡焊盤(34)上；Y軸另一個激勵線圈入端04)引線與Z軸的一個激勵線圈入端(24)引線相連并焊在Z激勵焊盤(35)上，Z軸兩個激勵線圈出端(25)引線連并焊在Z激勵過渡焊盤(36)上，Z軸另一個激勵線圈入端 (24)引線接地并焊在地線焊盤(37)上；X軸一個測量線圈入端(26)引線與另一個測量線圈出端咖引線相連并焊在X測量過渡焊盤(38)上；X軸另一個測量線圈入端(26)引線與X軸輸出信號08)引線與相連并焊在X輸出信號焊盤(39)上，X軸另一個測量線圈出端(XT)引線接地并焊在地線焊盤(37)上；Y軸一個測量線圈入端(26)引線與另一個測量線圈出端07)引線相連并焊在Y測量過渡焊盤GO)上；Y軸另一個測量線圈入端06)引線與Y軸輸出信號09)引線與相連并焊在Y輸出信號焊盤Gl)上，Y軸另一個測量線圈出端(XT)引線接地并焊在接地焊盤(37)上；Z軸一個測量線圈入端06)引線與另一個測量線圈出端(XT)引線相連并焊在Z測量過渡焊盤02)上；Z軸另一個測量線圈入端06) 引線與Z軸輸出信號(30)引線與相連并焊在Z輸出信號焊盤03)上，Z軸另一個測量線圈出端、2Τ)引線接地并焊在地線焊盤(37)上，每塊電路板靠近基座(6)的一側都有與電路板尺寸相同的橡膠墊；每個頂絲(14)的靠近基座(6)的一側也都有與頂絲(14)截面尺寸相同的橡膠墊；基座(6)后面的Y軸電路板安裝孔處有兩個線卡(15)，用于固定磁通門三軸傳感器的引出線，上蓋(16)通過螺釘(13)與底座⑶相連；磁通門三軸傳感器中，除鐵芯(2)外所有零部件均采用無磁性的材料。
5.根據權利要求4所述的單鐵芯磁通門的磁通門三軸傳感器，其特征在于所述無磁金屬材料是黃銅或無磁硬鋁任一種。
6.根據權利要求4所述的單鐵芯磁通門的磁通門三軸傳感器，其特征在于所述基座 (6)的材料是夾布膠木或酚醛塑料任一種。
專利摘要本實用新型公開了一種單鐵芯磁通門以及磁通門三軸傳感器，用于解決現有的三軸磁通門傳感器加工困難的技術問題。技術方案是磁通門的鐵芯是長條形，加工繞線更加方便，更能保證測量軸與安裝軸的一致，降低了制造成本。采用長條形鐵芯磁通門的三軸磁通門傳感器，采用磁通門與傳感器基座分離結構，降低了鐵芯、線圈的加工、繞線和裝配的復雜程度，保證了三個單軸磁通門相互垂直，三個單軸磁通門固定方便，提高了磁通門三軸傳感器的可靠性和可維修性。
文檔編號G01R33/02GK201935996SQ201020621359
公開日2011年8月17日 申請日期2010年11月22日 優先權日2010年11月22日
發明者嚴家明, 劉詩斌 申請人:西北工業大學