單鐵芯磁通門以及磁通門單軸傳感器的製作方法

2023-12-03 20:11:21

專利名稱：單鐵芯磁通門以及磁通門單軸傳感器的製作方法
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 通門構成的磁通門單軸傳感器。
背景技術：
磁通門是一種具有很好綜合性能的磁場分量傳感器。磁通門傳感器的結構直接影 響其性能。通過結構設計保證磁通門傳感器探頭與安裝方向的一致性，降低其鐵芯加工難 度和線圈繞線難度，提高其可靠性、可維修性，是軸磁通門要解決的關鍵技術問題之一。參照圖5。文獻「公開號是US 6，972，563B2的美國專利」公開了一種磁通門傳感 器，該傳感器採用的磁通門包括激勵線圈1、鐵芯2、測量線圈3和骨架4，所述鐵芯2是圓 環形，激勵線圈1均勻地繞在鐵芯2上，測量線圈3繞在中心是方孔的骨架4上，激勵線圈 1與鐵芯2位於骨架4的方孔內。通過轉動激勵線圈1與鐵芯2找到合適的裝配位置 』然 後用環氧樹脂膠封裝。由於磁通門的鐵芯是圓環形，所以這種結構的鐵芯加工相對困難。如果鐵芯厚到 能夠直接在其上繞線，傳感器的功耗就會很大；如果鐵芯很薄，必須為激勵線圈配備骨架， 骨架的加工也相對困難。激勵線圈在圓環形鐵芯上繞線比在直線圈上繞線難度大。激勵線 圈往測量線圈內裝配時，要保證測量軸與安裝軸的一致性很困難，需一邊轉動一邊檢測信 號。激勵線圈裝配位置確定後，用環氧樹脂膠封裝過程比較費時，且需特別細心才能保證激 勵線圈裝配位置不變。這種磁通門的成本相對較高，可維修性不理想。
發明內容為了克服現有的磁通門鐵芯加工困難的不足，本實用新型提供一種單鐵芯磁通 門，採用長條形鐵芯，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。本實用新型還提供採用這種單鐵芯磁通門的磁通門單軸傳感器，螺釘和電路板固 定方式可以保證可靠性和可維修性，也使引線焊接更為方便，降低成本；電路板與頂絲上的 橡膠墊與柔性套管可以減小鐵芯所受的應力，可以提高磁通門鐵芯抗衝擊能力。本實用新型解決其技術問題所採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，其特點是還包括柔性套管10，所述骨架4的繞線部分是管 狀，骨架前端11和骨架後端12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11和骨架後端12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管狀部分的裡層，測量線圈3繞在激勵線圈1上；在骨架前端11的兩個角上有兩個引 線槽13，激勵線圈入端引線16和激勵線圈出端引線17從右側引線槽13引出；測量線圈入 端引線18和測量線圈出端引線19從左側引線槽13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的柔性套管10位於骨架4的內孔中，柔性套管10的外徑與骨架4 的內徑等大。[0008]所述柔性套管10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。一種採用上述單鐵芯磁通門的磁通門單軸傳感器，其特點是包括兩個單鐵芯磁通 門28、外殼5、擋板6和和電路板7，所述外殼5是有矩形通孔的長方體，外殼5採用無磁金 屬材料或酚醛塑料，外殼5上矩形通孔的截面的長等於單鐵芯磁通門骨架前端11和骨架後 端12正方形邊長的2倍；寬等於單鐵芯磁通門骨架前端11和骨架後端12正方形的邊長， 正好能並排裝入兩個相同尺寸的單鐵芯磁通門；兩個單鐵芯磁通門並排位於外殼5的矩形 通孔中，骨架前端11通過電路板7用螺釘8螺釘固定外殼5上，骨架後端12通過擋板6用 螺釘8固定在外殼5上；擋板6正對單鐵芯磁通門中心處有螺紋孔27，頂絲9與螺紋孔27 配合固定鐵芯2 ；頂絲9靠近鐵芯一端有與頂絲9截面尺寸相同的橡膠墊；擋板6有兩個螺 釘孔14，用來與外殼5配合定位單鐵芯磁通門觀；電路板7也有兩個螺釘孔14，用來與外 殼5配合定位單鐵芯磁通門觀；電路板7上分布有四個穿線孔15，每個穿線孔15能穿過兩 根線圈引線，每個引線槽13中的引線從穿線孔15中穿過，並焊接在電路板7的焊盤上；電 路板7上有五個焊盤，包括激勵信號焊盤22、激勵線圈過渡焊盤23、輸出信號焊盤M、測量 線圈過渡焊盤25和地線焊盤沈，第一個磁通門的激勵線圈入端引線16和傳感器信號激勵 端20都焊在激勵信號焊盤22上，第二個磁通門的激勵線圈入端引線16接地；兩個磁通門 的激勵線圈出端引線17都焊在激勵線圈過渡焊盤23上。第一個磁通門的測量線圈入端引 線18和傳感器信號輸出端21都焊在輸出信號焊盤M上，第一個磁通門的測量線圈出端引 線19與第二個磁通門的測量線圈入端引線18都焊在測量線圈過渡焊盤25上；第二個磁通 門的測量線圈出端引線19接地，地線焊在地線焊盤沈上；在電路板7與兩個單鐵芯磁通門 骨架前端11有與電路板7尺寸相同的橡膠墊。 所述無磁金屬材料是黃銅或無磁硬鋁任一種。本實用新型的有益效果是由於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。採用長條形鐵芯磁通門的磁通門單軸傳感器，採用擋板和電路板固定方式，保證 了可靠性和可維修性，也使引線焊接更為方便，成本較低；電路板的橡膠墊和頂絲上的橡膠 墊以及柔性套管減小了鐵芯所受的應力，提高了磁通門鐵芯抗衝擊能力。
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單軸傳感器的結構圖。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是背景技術磁通門的結構示意圖。圖中1-激勵線圈，2-鐵芯，3-測量線圈，4-骨架，5-外殼，6-擋板，7-電路板， 8-螺釘，9-頂絲，10-柔性套管，11-骨架前端，12-骨架後端，13-引線槽，14-螺釘孔，15-穿 線孔，16-激勵線圈入端引線，17-激勵線圈出端引線，18-測量線圈入端引線，19-測量線圈 出端引線，20-傳感器信號激勵端，21-傳感器信號輸出端，22-激勵信號焊盤，23-激勵線圈過渡焊盤，24-輸出信號焊盤，25-測量線圈過渡焊盤，26-地線焊盤，27-螺紋孔，28-磁通 門。
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，還包括柔性套管10， 所述鐵芯2是長條形，鐵芯2採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的裡層；測量 線圈3繞在骨架4的外層。骨架前端11和骨架後端12都是正方形。在骨架前端11的兩 個角上加工有兩個引線槽13，激勵線圈入端引線16和激勵線圈出端引線17從右側引線槽 13引出；測量線圈入端引線18和測量線圈出端引線19從左側引線槽13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，先將柔性套管 10裝入骨架4的內孔中，再將鐵芯2裝入柔性套管10的內孔中。柔性套管10的外直徑與 骨架4的內孔直徑相同，柔性套管10可採用橡膠管，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受震動衝擊的影響。採用上述單鐵芯磁通門的磁通門單軸傳感器，由兩個單鐵芯磁通門觀構成，還包 括帶有矩形通孔的長方體外殼5，擋板6和電路板7，長方體外殼5採用無磁金屬材料或無 磁非金屬材料，例如黃銅、無磁硬鋁或酚醛塑料等。長方體外殼5上矩形通孔的截面的長等 於單鐵芯磁通門骨架4兩端正方形邊長的2倍；寬等於單鐵芯磁通門骨架4兩端正方形邊 長。長方體外殼5上矩形通孔內正好能並排裝入兩個相同尺寸的單鐵芯磁通門。長方體外 殼5為金屬材料時，矩形通孔用線切割方法加工；長方體外殼5為非金屬材料時，矩形通孔 採用磨具壓制方法加工。兩個單鐵芯磁通門並排裝入長方體外殼5中，骨架前端11用螺釘8通過電路板7 上的螺釘孔固定外殼5上，電路板7上分布有四個穿線孔15，每個穿線孔15能穿過兩根線 圈引線，正好將每個引線槽13中的引線從穿線孔15中穿過，並焊接在電路板7上事先排好 的焊盤上。電路板7上有五個焊盤，包括激勵信號焊盤22、激勵線圈過渡焊盤23、輸出信號 焊盤對、測量線圈過渡焊盤25和地線焊盤沈，第一個磁通門的激勵線圈入端引線16和傳 感器信號激勵端20都焊在激勵信號焊盤22上，第二個磁通門的激勵線圈入端引線16接 地；兩個磁通門的激勵線圈出端引線17都焊在激勵線圈過渡焊盤23上。第一個磁通門的 測量線圈入端引線18和傳感器信號輸出端21都焊在輸出信號焊盤M上，第一個磁通門的 測量線圈出端引線19與第二個磁通門的測量線圈入端引線18都焊在測量線圈過渡焊盤25 上；第二個磁通門的測量線圈出端引線19接地，地線焊在地線焊盤沈上。在電路板7與兩 個單鐵芯磁通門骨架前端11有一塊與電路板7尺寸相同的橡膠墊，用於減小鐵芯受震動衝 擊的影響。兩個單鐵芯磁通門觀並排裝入長方體外殼5中，骨架後端12用螺釘8通過擋板6 上的螺釘孔14固定在外殼5上。擋板6上正對著每個單鐵芯磁通門中心處都有便於裝配 鐵芯的螺紋孔27，所有部件都裝配好後，可通過螺紋孔27裝配鐵芯。鐵芯裝配好後，用頂絲 9固定鐵芯。頂絲9靠近鐵芯一端有與頂絲9截面尺寸相同的橡膠墊用於減小鐵芯受震動 衝擊的影響。[0027] 單軸磁通門傳感器中，除鐵芯外所有零部件均採用無磁性的材料。
權利要求1.一種單鐵芯磁通門，包括激勵線圈(1)、鐵芯O)、測量線圈(3)和骨架0)，其特徵 在於還包括柔性套管(10)，所述骨架的繞線部分是管狀，骨架前端(11)和骨架後端 (12)都是正方形，正方形的中心位置固連有骨架的繞線部分，骨架的管狀中心與 骨架前端(11)和骨架後端(1 的正方形中心同圓心；所述鐵芯( 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⑷管 狀部分的裡層，測量線圈( 繞在激勵線圈(1)上；在骨架前端(11)的兩個角上有兩個引 線槽(13)，激勵線圈入端引線(16)和激勵線圈出端引線(17)從右側引線槽(13)引出；測 量線圈入端引線(18)和測量線圈出端引線(19)從左側引線槽(13)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的柔性套管(10)位於骨架⑷的內孔中， 柔性套管(10)的外徑與骨架(4)的內徑等大。
2.根據權利要求1所述的單鐵芯磁通門，其特徵在於所述柔性套管(10)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，其特徵在於所述鐵芯O)的材料是坡莫合 金或非晶軟磁材料任一種。
4.一種採用權利要求1所述單鐵芯磁通門的磁通門單軸傳感器，其特徵在於包括兩 個單鐵芯磁通門08)、外殼(5)、擋板(6)和和電路板(7)，所述外殼(5)是有矩形通孔的長 方體，外殼( 採用無磁金屬材料或酚醛塑料，外殼( 上矩形通孔的截面的長等於單鐵芯 磁通門骨架前端(11)和骨架後端(1 正方形邊長的2倍；寬等於單鐵芯磁通門骨架前端 (11)和骨架後端(12)正方形的邊長，正好能並排裝入兩個相同尺寸的單鐵芯磁通門；兩個 單鐵芯磁通門並排位於外殼(5)的矩形通孔中，骨架前端(11)通過電路板(7)用螺釘⑶ 螺釘固定外殼( 上，骨架後端(1 通過擋板(6)用螺釘(8)固定在外殼( 上；擋板(6) 正對單鐵芯磁通門中心處有螺紋孔(27)，頂絲(9)與螺紋孔(XT)配合固定鐵芯O)；頂絲 (9)靠近鐵芯一端有與頂絲(9)截面尺寸相同的橡膠墊；擋板(6)有兩個螺釘孔(14)，用來 與外殼( 配合定位單鐵芯磁通門08)；電路板(7)也有兩個螺釘孔(14)，用來與外殼(5) 配合定位單鐵芯磁通門08)；電路板(7)上分布有四個穿線孔(15)，每個穿線孔(15)能 穿過兩根線圈引線，每個引線槽(13)中的引線從穿線孔(15)中穿過，並焊接在電路板(7) 的焊盤上；電路板(7)上有五個焊盤，包括激勵信號焊盤(22)、激勵線圈過渡焊盤(23)、輸 出信號焊盤(M)、測量線圈過渡焊盤05)和地線焊盤(沈)，第一個磁通門的激勵線圈入 端引線(16)和傳感器信號激勵端OO)都焊在激勵信號焊盤0 上，第二個磁通門的激勵 線圈入端引線(16)接地；兩個磁通門的激勵線圈出端引線(17)都焊在激勵線圈過渡焊盤 (23)上，第一個磁通門的測量線圈入端引線(18)和傳感器信號輸出端都焊在輸出信 號焊盤04)上，第一個磁通門的測量線圈出端引線(19)與第二個磁通門的測量線圈入端 引線(18)都焊在測量線圈過渡焊盤05)上；第二個磁通門的測量線圈出端引線(19)接 地，地線焊在地線焊盤06)上；在電路板(7)與兩個單鐵芯磁通門骨架前端(11)有與電路 板(7)尺寸相同的橡膠墊。
5.根據權利要求4所述的磁通門單軸傳感器，其特徵在於所述無磁金屬材料是黃銅 或無磁硬鋁任一種。
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單軸傳感器，用於解決現有的磁通門鐵芯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。採用長條形鐵芯磁通門的單軸磁通門傳感器，採用擋板和電路板固定方式，保證了可靠性和可維修性，也使引線焊接更為方便，成本較低；電路板的橡膠墊和頂絲上的橡膠墊以及柔性套管減小了鐵芯所受的應力，提高了磁通門鐵芯抗衝擊能力。
文檔編號G01R15/00GK201859210SQ20102062137
公開日2011年6月8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