一種圓柱形分離式感應(yīng)同步器的制造方法
【專利說明】
所屬技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本發(fā)明屬于傳感器技術(shù)領(lǐng)域，圓柱形分離式感應(yīng)同步器是基于電磁感應(yīng)原理進(jìn)行設(shè)計(jì)的空間相對位移測量傳感器。
【背景技術(shù)】
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[0002]目前，利用電磁原理制造的角度傳感器在各種儀器和設(shè)備上有著幾十年的廣泛應(yīng)用，感應(yīng)同步器就是這類部件的典型代表。
[0003]感應(yīng)同步器以電磁感應(yīng)原理為設(shè)計(jì)基本根據(jù)，通過激磁電路對激磁線圈輸入變化電流，使得感應(yīng)線圈輸出感應(yīng)電壓，感應(yīng)電壓大小取決于激磁電流的變化、軟磁材料體的空間分布、線圈形狀和激磁線圈與感應(yīng)線圈的相對位置。對感應(yīng)電壓進(jìn)行采樣和計(jì)算，即可得到空間相對位置的測量數(shù)據(jù)。
[0004]分離式角度測量感應(yīng)同步器分為兩個部件，一個部件安裝在轉(zhuǎn)動軸上，簡稱為轉(zhuǎn)子，另一個部件安裝在軸座上，簡稱為定子，兩個部件之間有很小的間隙(一般是零點(diǎn)幾毫米)，兩個部件的相對面簡稱工作面。
[0005]目前，角度測量感應(yīng)同步器的定子和轉(zhuǎn)子是圓盤形，徑向尺寸較大，感應(yīng)信號較弱，難以達(dá)到廣泛應(yīng)用，為了減小空間尺寸，研制出新型的分離式圓柱形感應(yīng)同步器，并且采用將所有線圈都制作在定子上的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高了可靠性，參看圖1;在某些應(yīng)用場合中具有一定的優(yōu)勢。
[0006]為了在360°內(nèi)獲得高分辨力的絕對編碼，通常具有兩套角度測量系統(tǒng)，一套得到小區(qū)間內(nèi)的高分辨力的編碼，稱為精編碼，稱此路激磁電流為精激磁電流，感應(yīng)線圈為精感應(yīng)線圈，其它類推；另一套得到360°區(qū)間內(nèi)的較低分辨力的編碼，稱為粗編碼，于是稱此路激磁電流為粗激磁電流，感應(yīng)線圈為粗感應(yīng)線圈，其它類推。利用精編碼和粗編碼進(jìn)行計(jì)算，可以得到高分辨力的360°區(qū)間上的絕對編碼。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0007]為了減小空間尺寸和提高可靠性，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種新型的圓柱形分離式感應(yīng)同步器，其技術(shù)方案如下:
[0008]第一創(chuàng)新點(diǎn):以軟磁材料體分布的變化來影響感應(yīng)線圈內(nèi)磁通量的變化為出發(fā)點(diǎn)，進(jìn)行新型感應(yīng)同步器的設(shè)計(jì)；新型感應(yīng)同步器包括轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子和定子的工作面為圓柱面，其特征為:將精感應(yīng)線圈部件、粗感應(yīng)線圈部件和激磁線圈部件都制作在圓筒形定子上，精感應(yīng)線圈部件包含多個精感應(yīng)線圈組，精感應(yīng)線圈組的組數(shù)可選大于等于4的偶數(shù)；精感應(yīng)線圈在定子上環(huán)形排列；每組內(nèi)相鄰線圈相對于圓心的夾角為360° /2N，N為精編碼在360°內(nèi)的周期數(shù)；精感應(yīng)線圈磁芯的一端面處于定子的內(nèi)側(cè)圓柱形工作面上，另一端固定在一個軟磁材料制作的圓筒形基體上，軟磁材料制作的圓筒形基體固定在圓筒形定子機(jī)體上，兩者之間用抗磁材料的墊圈隔離；每組內(nèi)奇數(shù)序號的精感應(yīng)線圈的線圈纏繞方向與偶數(shù)序號的精感應(yīng)線圈的線圈纏繞方向相反；奇數(shù)序號的精感應(yīng)線圈組內(nèi)的精感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓合成后輸出，作為第一路精感應(yīng)信號，偶數(shù)序號的線圈組內(nèi)的精感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓合成后輸出，作為第二路精感應(yīng)信號；粗感應(yīng)線圈部件包含多個粗感應(yīng)線圈組，粗感應(yīng)線圈組的組數(shù)可選大于等于4的偶數(shù)，粗感應(yīng)線圈在定子上環(huán)形排列，每組內(nèi)相鄰線圈相對于圓心的夾角為360° /2M，M為粗編碼在360°內(nèi)的周期數(shù)，粗感應(yīng)線圈磁芯的一端面處于定子的內(nèi)側(cè)圓柱形工作面上，另一端固定在一個軟磁材料制作的圓筒形基體上；每組內(nèi)奇數(shù)序號的粗感應(yīng)線圈的線圈纏繞方向與偶數(shù)序號的粗感應(yīng)線圈的線圈纏繞方向相反；奇數(shù)序號的粗感應(yīng)線圈組內(nèi)的粗感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓合成后輸出，作為第一路粗感應(yīng)信號，偶數(shù)序號的線圈組內(nèi)的粗感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓合成后輸出，作為第二路粗感應(yīng)信號；激磁線圈部件處于精感應(yīng)線圈部件和粗感應(yīng)線圈部件的中間位置，激磁線圈部件包含多個激磁線圈，激磁線圈在定子上環(huán)形排列，激磁線圈磁芯的一端面處于定子的內(nèi)側(cè)圓柱形工作面上，另一端固定在一個軟磁材料制作的圓筒形基體上；所有激磁線圈串連，輸入同一個激磁信號；在轉(zhuǎn)子基體的外側(cè)安裝有用抗磁材料制作的圓筒，其上鑲嵌著兩圈用軟磁材料制作的長方體細(xì)長塊(簡稱導(dǎo)磁塊)，導(dǎo)磁塊分兩組環(huán)形均勻分布，上圈內(nèi)有M個，下圈內(nèi)有N個；精感應(yīng)線圈、N個導(dǎo)磁塊、軟磁材料的圓筒和激磁線圈形成產(chǎn)生精感應(yīng)電壓的部件，粗感應(yīng)線圈、M個導(dǎo)磁塊、軟磁材料的圓筒和激磁線圈形成產(chǎn)生粗感應(yīng)電壓的部件。
[0009]第二創(chuàng)新點(diǎn):精感應(yīng)線圈部件和粗感應(yīng)線圈部件共同配有一個激磁線圈部件，精感應(yīng)線圈和粗感應(yīng)線圈產(chǎn)生感應(yīng)電壓所需的變化磁場都由一個激磁線圈部件產(chǎn)生。
【附圖說明】
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[0010]圖1為轉(zhuǎn)子和定子安裝完成后的剖視圖，LI表示圖4剖視圖的位置和方向，L2表示圖5剖視圖的位置和方向，L3表示圖6剖視圖的位置和方向。
[0011]圖2為轉(zhuǎn)子工作面示意圖，D和F為尺寸不同的兩組鑲嵌在轉(zhuǎn)子上的軟磁材料塊(簡稱為導(dǎo)磁塊)。
[0012]圖3為定子工作面示意圖，A為精感應(yīng)線圈，B為粗感應(yīng)線圈，Q為激磁線圈。
[0013]圖4為LI所指示的位置和方向的整體剖視圖，B為粗感應(yīng)線圈，有相同的8組，D為鑲嵌在轉(zhuǎn)子上的軟磁材料塊。
[0014]圖5為L2所指示的位置和方向的整體剖視圖，Q為激磁線圈。
[0015]圖6為L3所指示的位置和方向的整體剖視圖，A為精感應(yīng)線圈，有相同的8組，F(xiàn)為鑲嵌在轉(zhuǎn)子上的軟磁材料塊。
[0016]圖7為從中心軸沿半徑觀看的精線圈磁通TJK意圖。
[0017]圖8為沿中心軸觀看的精線圈磁通示意圖。
[0018]圖9為激磁電流和感應(yīng)電壓曲線示意圖，此感應(yīng)電壓曲線是轉(zhuǎn)子與定子某一相對空間位置時的形狀。
【具體實(shí)施方式】
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[0019]本發(fā)明能夠以很多種方式來實(shí)施，選擇一個較佳例子進(jìn)行說明實(shí)施方式。本文所示的例子中N = 45,M = 32。分離式圓柱形感應(yīng)同步器是利用軟磁材料體分布的變化來影響感應(yīng)線圈的輸出電壓幅值的變化進(jìn)行設(shè)計(jì)的位置檢測傳感器，分離式圓柱形感應(yīng)同步器包括轉(zhuǎn)子和定子。將精感應(yīng)線圈部件、粗感應(yīng)線圈部件和激磁線圈部件都制作在圓筒形定子上，線圈采用漆包線繞制，線圈芯軸用軟磁材料加工形成。
[0020]參看圖3、圖6中A所指，定子上制作了 8組精感應(yīng)線圈，每組內(nèi)有8個環(huán)形排列的精感應(yīng)線圈，每組內(nèi)相鄰兩個精感應(yīng)線圈相對于圓心的夾角為4° (360° /2N);，精感應(yīng)線圈磁芯的一端面處于定子的內(nèi)側(cè)圓柱形工作面上，另一端固定在一個軟磁材料制作的圓筒形基體上，軟磁材料的圓筒形基體固定在圓筒形定子機(jī)體上，兩者之間用抗磁材料的墊圈隔離。
[0021]參看圖7、圖8，精感應(yīng)線圈C1、C3、C5和C7的線圈纏繞方向與精感應(yīng)線圈C2、C4、C6和C8的線圈纏繞方向相反，精感應(yīng)線圈S1、S3、S5和S7的線圈纏繞方向與精感應(yīng)線圈S2、S4、S6和S8的線圈纏繞方向相反。
[0022]8組精感應(yīng)線圈中的第I，3，5，7組內(nèi)的精感應(yīng)線圈的感應(yīng)電壓合成后輸出，作為第一路精感應(yīng)信號，第2，4，6，8組內(nèi)的精感應(yīng)線圈的感應(yīng)電壓合成后輸出，作為第二路精感應(yīng)信號。
[0023]參看圖3、圖4中B所指,定子上有環(huán)形排列的8組粗感應(yīng)線圈，每組內(nèi)有6個,每組內(nèi)相鄰的兩個粗感應(yīng)線圈磁芯相對于圓心的夾角是5.625° (360° /2M)，線圈磁芯的一端處于定子的圓柱形工作平面上，另一端固定在一個軟磁材料的圓筒形基體上。
[0024]粗感應(yīng)線圈的纏繞規(guī)則與精感應(yīng)線圈的纏繞規(guī)則相同。
[0025]8組粗感應(yīng)線圈中的第1，3，5，7組內(nèi)的粗感應(yīng)線圈的感應(yīng)電壓合成后輸出，作為第一路粗感應(yīng)信號，第2，4，6，8組內(nèi)的粗感應(yīng)線圈的感應(yīng)電壓合成后輸出，作為第二路粗感應(yīng)信號。
[0026]參看圖3、圖5中Q所指，激磁線圈部件處于精感應(yīng)線圈部件和粗感應(yīng)線圈部件的中間位置，激磁線圈部件包含4個激磁線圈，激磁線圈在定子上環(huán)形排列，激磁線圈磁芯的一端面處于定子的內(nèi)側(cè)圓柱形工作面上，另一端固定在一個軟磁材料制作的圓筒形基體上。
[0027]4個激磁線圈串連，輸入激磁信號后，產(chǎn)生所需的變化的磁場。
[0028]參看圖2、圖4中D、圖6中F所指，在轉(zhuǎn)子外側(cè)的用抗磁材料制作的圓筒上鑲嵌著兩圈用軟磁材料制作的導(dǎo)磁塊，導(dǎo)磁塊分兩組環(huán)形均勻分布，上圈內(nèi)有32個，下圈內(nèi)有45個。精感應(yīng)線圈、45個導(dǎo)磁塊、軟磁材料的圓筒形基體和激磁線圈組成產(chǎn)生精感應(yīng)信號的部