Pcb平面差動(dòng)電感式角位移傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種差動(dòng)電感式角位移傳感器，特別是涉及一種PCB平面差動(dòng)電 感式角位移傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002] 角度計(jì)量是計(jì)量科學(xué)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于機(jī)械、光學(xué)、航空、航天、航海等 領(lǐng)域。
[0003] 相對(duì)于低壽命、難維護(hù)的接觸式角度傳感器，非接觸式的角度傳感器可以避免摩 擦，進(jìn)而避免影響測(cè)量精度以及關(guān)鍵部件上的不可靠性，主要的非接觸角度傳感器根據(jù)其 工作原理，分為光學(xué)原理和電磁感應(yīng)原理非接觸角度傳感器。采用光學(xué)原理的傳感器測(cè)量 精度高，但由于本身屬性的限制，制造裝配困難，對(duì)使用環(huán)境也有一定的要求。而基于電磁 感應(yīng)原理的傳感器制造容易、可在較惡劣的環(huán)境中使用。
[0004] 差動(dòng)電感式角位移傳感器是電磁感應(yīng)原理傳感器的一種。常規(guī)的差動(dòng)電感式角位 移傳感器較光學(xué)傳感器簡(jiǎn)單，但也相對(duì)的存在零件件數(shù)多，裝配工序多的問(wèn)題。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種平面變面積型差動(dòng)電感 式角位移傳感器，旨在用銅箔螺旋層疊的結(jié)構(gòu)作為繞組，替代一般的磁芯電感器，以簡(jiǎn)單的 結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高精度、高靈敏度、抗干擾能力強(qiáng)的角度測(cè)量。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0007] PCB平面差動(dòng)電感式角位移傳感器，其結(jié)構(gòu)包括：傳感器定子和傳感器轉(zhuǎn)子，
[0008] 其中，傳感器定子為一 PCB板，PCB板上加工有銅箔螺旋結(jié)構(gòu)的兩相繞組以及一個(gè) 實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電連接的連接器，每相繞組由兩個(gè)徑向相對(duì)的繞組串聯(lián)構(gòu)成，兩相繞組共包含四個(gè) 繞組，這四個(gè)繞組中的每個(gè)繞組根據(jù)PCB層數(shù)不同層疊相應(yīng)層數(shù)，各層疊層銅箔螺旋方向 相同，繞組通過(guò)PCB上的導(dǎo)線和連接器與外部連接；
[0009] 傳感器轉(zhuǎn)子由兩個(gè)相同的鐵磁材料薄片及轉(zhuǎn)動(dòng)軸構(gòu)成，每個(gè)鐵磁材料薄片為徑向 對(duì)稱的扇環(huán)形結(jié)構(gòu)，兩個(gè)鐵磁薄片安裝于一軸上，彼此軸向?qū)ΨQ，薄片與定子PCB板上繞組 軸向不發(fā)生接觸；所述軸與繞組同心，繞組通過(guò)電流產(chǎn)生的磁通通過(guò)兩片鐵磁材料薄片，薄 片與繞組間的氣隙形成閉合磁路。
[0010] 優(yōu)選的是，所述的PCB平面差動(dòng)電感式角位移傳感器，其中，所述四個(gè)繞組均為同 心的螺旋扇環(huán)形結(jié)構(gòu)。
[0011] 優(yōu)選的是，所述的PCB平面差動(dòng)電感式角位移傳感器，其中，轉(zhuǎn)子鐵磁薄片扇環(huán)外 圓直徑大于定子繞組線圈扇環(huán)外圓直徑，轉(zhuǎn)子鐵磁薄片扇環(huán)內(nèi)圓直徑小于定子繞組線圈扇 環(huán)內(nèi)圓直徑；
[0012] 優(yōu)選的是，所述的PCB平面差動(dòng)電感式角位移傳感器，其中，所述定子扇環(huán)圓心角 大于轉(zhuǎn)子扇環(huán)圓心角的一半。
[0013] 優(yōu)選的是，所述的PCB平面差動(dòng)電感式角位移傳感器，其中，所述PCB的層數(shù)為單 層、雙層、或者大于兩層。
[0014] 優(yōu)選的是，所述的PCB平面差動(dòng)電感式角位移傳感器，其中，轉(zhuǎn)子鐵磁薄片與定子 PCB間氣隙厚度大于0且小于等于Imm0
[0015] 優(yōu)選的是，所述的PCB平面差動(dòng)電感式角位移傳感器，其中，每相繞組中的兩個(gè)繞 組串聯(lián)連接時(shí)，其連接方式要確保在磁路中其磁通量相互疊加。
[0016] 本實(shí)用新型的有益效果：1)該傳感器不存在對(duì)溫度、濕度、灰塵等因素敏感的元 件，使用環(huán)境限制較小，可在高溫、高濕、多塵等環(huán)境應(yīng)用；2)該傳感器為電感輸出，后續(xù)的 檢測(cè)電路簡(jiǎn)單，抗干擾能力強(qiáng)；3)與一般的磁芯電感器相比，用銅箔螺旋層疊的結(jié)構(gòu)作為 繞組，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工工藝簡(jiǎn)單，安裝方便，實(shí)現(xiàn)了高精度、高靈敏度、抗干擾能力強(qiáng)的角度 測(cè)量，成本、尺寸、可靠性方面都得到提高。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例所述的PCB平面差動(dòng)電感式角位移傳感器中的結(jié)構(gòu) 圖；
[0018] 圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例所述的PCB平面差動(dòng)電感式角位移傳感器中的傳感器 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)圖；
[0019] 圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例所述的PCB平面差動(dòng)電感式角位移傳感器中的采用雙 面PCB時(shí)的傳感器定子上PCB頂層的繞組結(jié)構(gòu)圖；
[0020] 圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例所述的PCB平面差動(dòng)電感式角位移傳感器中的采用雙 面PCB時(shí)的傳感器定子上PCB底層的繞組結(jié)構(gòu)圖；
[0021] 圖5為本實(shí)用新型一實(shí)施例所述的PCB平面差動(dòng)電感式角位移傳感器中的實(shí)測(cè)的 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)角度與繞組電感差動(dòng)值關(guān)系圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說(shuō)明 書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0023] 由于鐵磁材料薄片與繞組軸向距離很小，并且不考慮磁路鐵損時(shí)，工程近似磁路 總磁阻為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. PCB平面差動(dòng)電感式角位移傳感器，其特征在于，其結(jié)構(gòu)包括：傳感器定子和傳感器 轉(zhuǎn)子， 其中，傳感器定子為一PCB板，PCB板上加工有銅箔螺旋結(jié)構(gòu)的兩相繞組以及一個(gè)實(shí)現(xiàn) 導(dǎo)電連接的連接器，每相繞組由兩個(gè)徑向相對(duì)的繞組串聯(lián)構(gòu)成，兩相繞組共包含四個(gè)繞組， 這四個(gè)繞組中的每個(gè)繞組根據(jù)PCB層數(shù)不同層疊相應(yīng)層數(shù)，各層疊層銅箔螺旋方向相同， 繞組通過(guò)PCB上的導(dǎo)線和連接器與外部連接； 傳感器轉(zhuǎn)子由兩個(gè)相同的鐵磁材料薄片及轉(zhuǎn)動(dòng)軸構(gòu)成，每個(gè)鐵磁材料薄片為徑向?qū)ΨQ 的扇環(huán)形結(jié)構(gòu)，兩個(gè)鐵磁薄片安裝于一軸上，彼此軸向?qū)ΨQ，薄片與定子PCB板上繞組軸向 不發(fā)生接觸；所述軸與繞組同心，繞組通過(guò)電流產(chǎn)生的磁通通過(guò)兩片鐵磁材料薄片，薄片與 繞組間的氣隙形成閉合磁路。
2. 如權(quán)利要求1所述的PCB平面差動(dòng)電感式角位移傳感器，其特征在于，所述四個(gè)繞組 均為同心的螺旋扇環(huán)形結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求2所述的PCB平面差動(dòng)電感式角位移傳感器，其特征在于，轉(zhuǎn)子鐵磁薄片 扇環(huán)外圓直徑大于定子繞組線圈扇環(huán)外圓直徑，轉(zhuǎn)子鐵磁薄片扇環(huán)內(nèi)圓直徑小于定子繞組 線圈扇環(huán)內(nèi)圓直徑。
4. 如權(quán)利要求3所述的PCB平面差動(dòng)電感式角位移傳感器，其特征在于，所述定子扇環(huán) 圓心角大于轉(zhuǎn)子扇環(huán)圓心角的一半。
5. 如權(quán)利要求4所述的PCB平面差動(dòng)電感式角位移傳感器，其特征在于，所述PCB的層 數(shù)為單層、雙層、或者大于兩層。
6. 如權(quán)利要求5所述的PCB平面差動(dòng)電感式角位移傳感器，其特征在于，轉(zhuǎn)子鐵磁薄片 與定子PCB間氣隙厚度大于O且小于等于1mm。
7. 如權(quán)利要求6所述的PCB平面差動(dòng)電感式角位移傳感器，其特征在于，每相繞組中的 兩個(gè)繞組串聯(lián)連接時(shí)，其連接方式要確保在磁路中其磁通量相互疊加。
【專利摘要】本案為PCB平面差動(dòng)電感式角位移傳感器，其結(jié)構(gòu)包括：傳感器定子和傳感器轉(zhuǎn)子，其中，傳感器定子為一PCB板，PCB板上加工有銅箔螺旋結(jié)構(gòu)的兩相繞組以及一個(gè)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電連接的連接器，每相繞組由兩個(gè)徑向相對(duì)的繞組串聯(lián)構(gòu)成，兩相繞組共包含四個(gè)繞組，這四個(gè)繞組中的每個(gè)繞組根據(jù)PCB層數(shù)不同層疊相應(yīng)層數(shù)，各層疊層的銅箔螺旋方向相同，繞組通過(guò)PCB上的導(dǎo)線和連接器與外部連接；傳感器轉(zhuǎn)子由兩個(gè)相同的鐵磁材料薄片及轉(zhuǎn)動(dòng)軸構(gòu)成，每個(gè)鐵磁材料薄片為徑向?qū)ΨQ的扇環(huán)形結(jié)構(gòu)，兩個(gè)鐵磁薄片安裝于一軸上，彼此軸向?qū)ΨQ，薄片與定子PCB板上繞組軸向不發(fā)生接觸；所述軸與繞組同心，繞組通過(guò)電流產(chǎn)生的磁通通過(guò)兩片鐵磁材料薄片，薄片與繞組間的氣隙形成閉合磁路。本案的傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便。
【IPC分類】G01B7-30
【公開號(hào)】CN204388777
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201420801327
【發(fā)明人】錢俊, 王弼陡, 孫海旋, 程文播, 田浩然, 張運(yùn)平
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所
【公開日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2014年12月16日