變壓器式傳感器的製作方法

2023-12-10 04:45:51

專利名稱：變壓器式傳感器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於傳感器，具體地說，涉及一種變壓器式傳感器。
背景技術：
變壓器式傳感器是利用電磁感應中的互感現象，將被測的位移量轉換成線 圈互感的變化。公知的變壓器式傳感器主要有三種類型螺管型、變氣隙型和 變截面型。目前普遍使用的變壓器式傳感器產品都是在這三類基礎上設計製造 的。
螺管型變壓器式傳感器由於量程大，結構簡單，易於製作和批量生產，因 此應用最廣泛。螺管型差動變壓器式傳感器是最常用的一種變壓器式傳感器， 如圖1所示，導磁體通常由磁筒1和磁芯5組成，磁筒l用以改善導磁性能，螺管 一次線圈2和二次線圈3固定在骨架4上，中間的磁芯5來回移動，引起主磁路變 化，從而使線圈的互感發生變化，輸出電信號。其主要缺陷在於，磁芯5在移動 過程中，與磁筒l的相對位置發生改變，主磁路需穿越導磁材料的不同部位，這 使得主磁路受到導磁材料不同部位的表面形態、材料均勻度和空間裝配尺寸的 影響。這就要求導磁體有較高的材料均勻度和製造裝配精度，增加了製造難度， 提高了成本。另外，磁芯在靠近磁筒兩端時，與磁筒端頭形成新的導磁迴路， 引起主磁路發生突變，嚴重影響輸出線性。
變氣隙型變壓器式傳感器通過氣隙變化改變磁通量，靈敏度比較高，但是 非線性誤差較大，量程小，並且裝配也比較困難；變截面型變壓器式傳感器通 過導磁截面變化改變磁通量，靈敏度要低於變氣隙型，雖然線性誤差較小，但 是測量範圍受到截面面積的限制，量程較小。這兩種傳感器對製作精度要求也 比較高，導磁體的表面形態和材料均勻度不一致，都會影響主磁路的磁通量和 空間分布變化，穩定性差。上述三類變壓器式傳感器，工作方式都歸結於主磁路發生了空間分布和/或 磁通量的變化，這些變化具有非線性特徵，並且受材料均勻度及製造精度的影 響大，限制了變壓器式傳感器的性能提升。
實用新型內容
本實用新型的目的是提供一種變壓器式傳感器，工作時主磁路的空間分布 及磁通量不變，主磁路不受導磁材料均勻度及表面形態影響，穩定性好，輸出 精度高，量程大，但製作精度要求不高，成本低。
為達到上述目的，本實用新型表述一種變壓器式傳感器，在導磁體上套有 一次線圈和二次線圈，所述導磁體上開有氣隙，其關鍵在於所述一次線圈產 生的磁通由導磁體匯集，形成閉合，且空間分布穩定的主磁路，所述一次線圈 和二次線圈至少有一個套在靠近所述氣隙一側的導磁體上，所述導磁體固定， 所述一次線圈和/或二次線圈與該導磁體做相對移動，或者所述一次線圈和/或 二次線圈固定，所述導磁體與該一次線圈和/或二次線圈做相對移動，切割主磁 路。
所述一次線圈為信號輸入端，所述二次線圈為信號輸出端。設置所述氣隙 是為了能使所述一次線圈或/和二次線圈在與所述導磁體做相對移動時，部分或 全部切割主磁路，使進入閉合磁路的有效匝數發生改變，從而產生感應電動勢。 本實用新型有三個影響輸出信號的主要因素導磁體、氣隙、線圈。其中導磁 體、氣隙作為一個整體相對於線圈運動，所以一旦製成，產生的主磁路的空間 分布和磁通量就不會變化，變化的只是線圈切割主磁路的匝數，易於控制，所 以本實用新型的輸出精度高，穩定性好，輸出功率大，綜合性能優於傳統變壓 器式傳感器。
所述氣隙的個數根據需要設定，可以為1個，也可以為2個或更多，所述 導磁體可以為一個整體件，也可以由兩個或兩個以上氣隙分成幾部分。
所述氣隙寬度大於靠近該氣隙，且與所述導磁體相對移動的線圈的截面寬
度。 ^
所述氣隙的寬度以所述一次線圈或二次線圈能相對所述導磁體移動，實現 部分或全部切割主磁路為準。
本實用新型還能進行拓撲使用，如增加閉合磁迴路的數量，導磁體或線圈 並聯、串聯， 一次線圈和二次線圈形成差動等，擴大測量範圍，增加靈敏度， 提升應用性能。
本實用新型的顯著效果是提供一種變壓器式傳感器，導磁體整體與線圈 做相對運動，使其工作時主磁路的空間分布及磁通量不變，主磁路不受導磁體 的材料均勻度和表面形態影響，穩定性好，輸出精度高，量程大，輸出功率大， 但是製作精度要求不高，成本低，並能進行拓撲使用，提升應用性能。


圖1是現有螺管型差動變壓器式傳感器的結構示意圖2是本實用新型實施例1的結構示意圖3是本實用新型實施例2的結構示意圖4是本實用新型實施例3的結構示意圖5是本實用新型實施例4的結構示意圖6是本實用新型實施例5的結構示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。 實施例1:
如圖2所示 一種變壓器式傳感器，在導磁體1上套有一次線圈2和二次
線圈3，所述導磁體1上開有一個氣隙4，所述一次線圈2產生的磁通由導磁體 l匯集，形成閉合且空間分布穩定的主磁路5，所述一次線圈2與所述導磁體1 相對固定，所述二次線圈3套在靠近所述氣隙4 一側的導磁體1上，所述導磁 體1固定，所述二次線圈3與該導磁體1做相對移動，或者所述二次線圈3固 定，所述導磁體1與該二次線圈3做相對移動，切割主磁路5，所述二次線圈3 套入的導磁體1部分呈直線型。
所述氣隙4寬度大於所述二次線圈3的截面寬度。以所述二次線圈3能相 對所述導磁體1移動為準。
其工作原理如下
所述一次線圈2為信號輸入端，所述二次線圈3隨被測物體的移動與所述 導磁體1相對移動，對主磁路5切割，產生感應電動勢，該感應電動勢與所述 二次線圈3進入閉合磁路的有效匝數成正比，將被測物體的位移轉換為產生的 感應電動勢的大小。
實施例2:
如圖3所示本實施例與實施例1結構大致相同，不同之處在於所述二
次線圈3套入的導磁體1部分呈弧線型。
本實施例工作原理與實施例1相同。
實施例3:
如圖4所示 一種變壓器式傳感器，在導磁體1上套有一次線圈2和二次
線圈3，所述導磁體1上開有兩個氣隙4，所述一次線圈2產生的磁通由導磁體 l匯集，形成閉合且空間分布穩定的主磁路5，該一次線圈2與所述導磁體1相 對固定，所述二次線圈3套在靠近所述氣隙4 一側的導磁體1上，所述導磁體1 固定，所述二次線圈3與該導磁體1做相對移動，或者所述二次線圈3固定， 所述導磁體1與該二次線圈3做相對移動，切割主磁路5，所述二次線圈3套入 的導磁體l部分呈直線型。
所述二次線圈3分為上部和下部，所述上部和下部的一同相端相連，另一 同相端分別為兩信號輸出端。
所述氣隙4寬度大於所述二次線圈3的截面寬度。以所述二次線圈3能相 對所述導磁體1移動為準。
其工作原理如下.-
所述一次線圈2為信號輸入端，所述二次線圈3的上部和下部分別隨被測 物體的移動與所述導磁體1相對移動，該上部和下部移動方向一致，對磁路切 割，產生感應電動勢，該感應電動勢與所述二次線圈3進入閉合磁路的有效匝 數成正比。
當所述二次線圈3向下移動時，所述上部進入閉合磁路的有效匝數增多， 所述下部進入閉合磁路的有效匝數減少；反之，當所述二次線圈3向上移動時， 所述上部進入閉合磁路的有效匝數減少，所述下部進入閉合磁路的有效匝數增 多。總的電動勢為上部與下部產生的感應電動勢的差。本實施例穩定性更高。
如圖5所示 一種變壓器式傳感器，在導磁體1上套有一次線圈2和二次 線圈3，所述導磁體1上開有兩個氣隙4，所述一次線圈2產生的磁通由導磁體 l匯集，形成閉合且空間分布穩定的主磁路5，所述一次線圈2和二次線圈3套 在靠近所述氣隙4 一側的導磁體1上，所述導磁體1固定，所述一次線圈2和 二次線圈3與該導磁體1做相對移動，或者所述一次線圈2和二次線圈3固定， 所述導磁體1與該一次線圈2和二次線圈3做相對移動，切割主磁路5。所述一 次線圈2在下，所述二次線圈3在上，二者套入的導磁體1部分呈直線型。
所述氣隙4寬度分別大於所述一次線圈2或二次線圈3的截面寬度。以所 述一次線圈2和二次線圈3能相對所述導磁體1移動為準。
其工作原理如下
所述一次線圈2為信號輸入端，所述二次線圈3作為信號輸出端，所述一 次線圈2和二次線圈3隨被測物體的移動與所述導磁體1相對移動，該一次線 圈2和二次線圈3的移動方向一致，對磁路切割，產生感應電動勢，該感應電 動勢與所述一次線圈2和二次線圈3進入閉合磁路的有效匝數成正比。
當所述一次線圈2和二次線圈3向下移動時，所述二次線圈3進入閉合磁 路的有效匝數增多，所述一次線圈2進入閉合磁路的有效匝數減少，輸出電壓 與輸入電壓之比增大；反之，當所述一次線圈2和二次線圈3向上移動時，所 述二次線圈3進入閉合磁路的有效匝數減少，所述一次線圈2進入閉合磁路的 有效匝數增多，輸出電壓與輸入電壓之比減小。本實施例靈敏度更高。
實施例5:
如圖6所示本實施例是實施例1的拓撲結構，本實施例中的導磁體1由 兩個實施例1的導磁體1並聯構成，套有所述二次線圈3的導磁體1為公共部 分，並且一次線圈2也套在該公共部分上，並位於所述二次線圈3下方。
本實施例工作原理與實施例1工作原理大致相同，其不同之處在於本實 施例的主磁路由兩個閉合的磁路並聯構成，因此磁路更豐富，磁通量更大，輸 出功率也更高。
權利要求1、一種變壓器式傳感器，在導磁體(1)上套有一次線圈(2)和二次線圈(3)，所述導磁體(1)上開有氣隙(4)，其特徵在於所述一次線圈(2)產生的磁通由導磁體(1)匯集，形成閉合，且空間分布穩定的主磁路(5)，所述一次線圈(2)和二次線圈(3)至少有一個套在靠近所述氣隙(4)一側的導磁體(1)上，所述導磁體(1)固定，所述一次線圈(2)和/或二次線圈(3)與該導磁體(1)做相對移動，或者所述一次線圈(2)和/或二次線圈(3)固定，所述導磁體(1)與該一次線圈(2)和/或二次線圈(3)做相對移動，切割主磁路(5)。
2、 根據權利要求1所述變壓器式傳感器，其特徵在於所述氣隙(4)寬 度大於靠近該氣隙(4)，且與所述導磁體(1)相對移動的線圈的截面寬度。
專利摘要本實用新型公開了一種變壓器式傳感器，在導磁體上套有一次線圈和二次線圈，所述導磁體上開有氣隙，其特徵在於所述一次線圈產生的磁通由導磁體匯集，形成閉合，且空間分布穩定的主磁路，所述一次線圈和二次線圈至少有一個套在靠近所述氣隙一側的導磁體上，所述導磁體固定，所述一次線圈和/或二次線圈與該導磁體做相對移動，或者所述一次線圈和/或二次線圈固定，所述導磁體與該一次線圈和/或二次線圈做相對移動，切割主磁路。本實用新型工作時主磁路的空間分布及磁通量不變，主磁路不受導磁材料均勻度及表面形態影響，穩定性好，輸出精度高，量程大，但製作精度要求不高，成本低。
文檔編號G01B7/02GK201203402SQ20082009842
公開日2009年3月4日 申請日期2008年5月28日 優先權日2008年5月28日
發明者蔣勤舟 申請人:蔣勤舟