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一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器,角度傳感器包括一套管和一轉(zhuǎn)子，套管內(nèi)設(shè)有一密封內(nèi)腔，轉(zhuǎn)子可拆卸的安插進內(nèi)腔內(nèi)，轉(zhuǎn)子可在內(nèi)腔內(nèi)轉(zhuǎn)動，套管的外表面上設(shè)有若干個相互不接觸的骨架，若干個骨架之間的間隙與套管形成第一次級線圈槽、第二次級線圈槽和一個初級線圈槽，所述初級線圈槽內(nèi)設(shè)有初級線圈，第一次級線圈槽和第二次級線圈槽內(nèi)分別設(shè)有第一次級線圈和第二次級線圈，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、第一環(huán)形體、第二環(huán)形體和圓柱體，第一環(huán)形體與第二環(huán)形體對稱固定在圓柱體的兩端，圓柱體與轉(zhuǎn)軸固定連接，轉(zhuǎn)軸的一端依次穿過第一環(huán)形體、圓柱體和第二環(huán)形體，轉(zhuǎn)軸的另一端與被測件連接。本實用新型具有耐高壓能力。
【專利說明】一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種角度傳感器，具體涉及一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的差動變壓器式角度傳感器(RVDT)采用圓柱型平繞線圈配合扇形轉(zhuǎn)子工作，初級線圈為中心布置方式，次級線圈為交錯布置方式，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時初級線圈和次級線圈間的互感做相應(yīng)變化，通過后續(xù)電路處理后即可獲得相應(yīng)的角度信號，但是徑向尺寸較大，使用非常不變，其由于其線圈腔是不封閉的，所以其不具有耐高壓的特性。
[0003]另外，傳統(tǒng)的差動變壓器式直線位移傳感器(LVDT)是通過套管式結(jié)構(gòu)實現(xiàn)耐高壓性能，但是其無法測量角度信號。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:傳統(tǒng)的差動變壓器式角度傳感器(RVDT)不具有耐高壓的特性，且線性工作范圍窄，量程小，溫度穩(wěn)定性差，從而提供一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器。
[0005]為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器，所述角度傳感器包括一套管和一轉(zhuǎn)子，所述套管內(nèi)設(shè)有一密封內(nèi)腔，所述轉(zhuǎn)子可拆卸的安插進內(nèi)腔內(nèi)，所述轉(zhuǎn)子可在內(nèi)腔內(nèi)轉(zhuǎn)動，
[0007]所述套管的外表面上設(shè)有若干個相互不接觸的骨架，所述若干個骨架之間的間隙與套管形成第一次級線圈槽、第二次級線圈槽和一個初級線圈槽，所述初級線圈槽內(nèi)設(shè)有初級線圈，所述第一次級線圈槽和第二次級線圈槽內(nèi)分別設(shè)有第一次級線圈和第二次級線圈，
[0008]所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、第一環(huán)形體、第二環(huán)形體和圓柱體，所述第一環(huán)形體與第二環(huán)形體對稱固定在圓柱體的兩端，所述圓柱體與轉(zhuǎn)軸固定連接，所述轉(zhuǎn)軸的一端依次穿過第一環(huán)形體、圓柱體和第二環(huán)形體，所述轉(zhuǎn)軸的另一端與被測件連接。
[0009]在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述骨架包括第一骨架、第二骨架、第三骨架和第四骨架，所述第一骨架與第二骨架相對的端面呈斜環(huán)狀，并與套管一起形成一個斜向環(huán)形狀的第一次級線圈槽，所述第二骨架與第三骨架的相對端面呈環(huán)狀，并與套管一起形成一個環(huán)形狀的初級線圈槽，所述第三骨架與第四骨架的相對端面呈斜環(huán)狀，并與套管一起形成一個斜向環(huán)形狀的第二次級線圈槽。
[0010]在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述初級線圈槽的中心與圓柱體的中心相重合，所述第一次級線圈槽與第二次級線圈槽對稱設(shè)置在初級線圈槽兩邊。
[0011]在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述第一次級線圈槽的中心與第一環(huán)形體的中心相重合，所述第二次級線圈槽的中心與第二環(huán)形體的中心相重合。
[0012]在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述第一環(huán)形體的端面與第二環(huán)形體的端面平行，所述第一環(huán)形體與第二環(huán)形體的端面與轉(zhuǎn)子中心軸呈一斜角，角度為30°至60°。
[0013]在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述第一次級線圈槽與第二次級線圈槽的端面與轉(zhuǎn)子中心軸呈一斜角，所述斜角度數(shù)與所述第一環(huán)形體與第二環(huán)形體的端面與轉(zhuǎn)子中心軸形成斜角的度數(shù)相同。
[0014]在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，所述轉(zhuǎn)軸兩端分別設(shè)有支撐環(huán)。
[0015]通過上述技術(shù)方案，本實用新型的有益效果是:
[0016](I)本實用新型采用斜環(huán)狀次級線圈配合轉(zhuǎn)子環(huán)形體工作，從而使得線性工作范圍變寬，量程變大。
[0017](2)本實用新型具有耐聞壓能力。
[0018](3)本實用新型的結(jié)構(gòu)采用對稱布置，具有差動放大結(jié)構(gòu)，溫度穩(wěn)定性好。
[0019](4)本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，生產(chǎn)成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本實用新型的剖視圖；
[0022]圖2為本實用新型的裝配示意圖；
[0023]圖3為轉(zhuǎn)子位置處于-90°的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為轉(zhuǎn)子位置處于0°的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為轉(zhuǎn)子位置處于90°的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6為本實用新型的電路原理圖；
[0027]圖7為本實用新型的輸出特性示意圖。
【具體實施方式】
[0028]為了使本實用新型實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進一步闡述本實用新型。
[0029]參見圖1和圖2，本實用新型提供的一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器，主要包括套管100和轉(zhuǎn)子200。
[0030]套管100，采用非導(dǎo)磁材料制成，具體可采用非導(dǎo)磁不銹鋼制成，其為一圓柱體，在其內(nèi)部開設(shè)一密封腔體110，密封腔體110可承受流體高壓，在密封腔體110內(nèi)安置有轉(zhuǎn)子200。
[0031]在套管100的外表面設(shè)有若干個相互不連接的骨架，骨架由尼龍制成，這樣可以使得溫度系數(shù)變低，熱變形小。
[0032]在本實用新型中，在套管100的外表面分別設(shè)有第一骨架121、第二骨架122、第三骨架123和第四骨架124。
[0033]第一骨架121與第二骨架122相對的端面呈斜環(huán)狀，并且第一骨架121與第二骨架122相對的端面之間的間隙與套管100 —起可形成一個斜向環(huán)形溝槽狀的第一次級線圈槽130，第一次級線圈槽130內(nèi)設(shè)有第一次級線圈140 ；
[0034]第二骨架122與第三骨架123的相對端面呈環(huán)狀，并且第二骨架122與第三骨架123的相對端面之間的間隙與套管100 —起可形成一個環(huán)形狀的初級線圈槽131，初級線圈槽131內(nèi)設(shè)有初級線圈141 ；
[0035]第三骨架123與第四骨架124的相對端面呈斜環(huán)狀，并且第三骨架123與第四骨架124的相對端面之間的間隙與套管100 —起形成一個斜向環(huán)形溝槽狀的第二次級線圈槽132，第二次級線圈槽132內(nèi)設(shè)有第二次級線圈142。
[0036]在本實用新型中，第一次級線圈槽130與第二次級線圈槽132對稱分布在初級線圈槽131的兩邊，這樣具有差動放大結(jié)構(gòu)，溫度穩(wěn)定性非常好。
[0037]在本實用新型中第一次級線圈140、初級線圈141和第二次級線圈142采用高強度漆包銅導(dǎo)線繞制而成，制作簡單。
[0038]通過上述實施，使得第一次級線圈140、初級線圈141和第二次級線圈142設(shè)置在套管100的密封腔體110的外表面，與密封腔體110內(nèi)的轉(zhuǎn)子200隔離，從而使得本實用新型具有耐高壓性能。
[0039]另外，由于第一次級線圈槽130和第二次級線圈槽132都為斜向環(huán)形溝槽狀，這樣配合密封腔體110內(nèi)的轉(zhuǎn)子200工作時，可以獲得較寬的工作范圍和較大的工作量程。
[0040]轉(zhuǎn)子200，可拆卸的安插進密封腔體110內(nèi)，并且轉(zhuǎn)子200可在內(nèi)腔內(nèi)轉(zhuǎn)動。
[0041]轉(zhuǎn)子200由轉(zhuǎn)軸210、第一環(huán)形體220、圓柱體230和第二環(huán)形體240。轉(zhuǎn)軸210采用非導(dǎo)磁材料制成，具體可采用非導(dǎo)磁不銹鋼制成；第一環(huán)形體220、圓柱體230和第二環(huán)形體240采用高磁導(dǎo)率材料制成，具體可采用鐵鎳合金制成。
[0042]第一環(huán)形體220與第二環(huán)形體240對稱固定在圓柱體230的兩端，并且當轉(zhuǎn)子200安插進密封腔體Iio內(nèi)時，第一環(huán)形體220的中心與第一次級線圈槽130的中心相重合，第二環(huán)形體240的中心與第二次級線圈槽132的中心相重合，這樣便于第一次級線圈槽130內(nèi)的第一次級線圈140與第二次級線圈槽132內(nèi)的第二次級線圈142感應(yīng)到第一環(huán)形體220與第二環(huán)形體240上的磁通變化。
[0043]在本實用新型中，由于第一次級線圈140、初級線圈141、第二次級線圈142、第一環(huán)形體220、第二環(huán)形體240以及轉(zhuǎn)子200都呈對稱分布，這樣通過后續(xù)電路的差動放大和共模抑制，使得線圈溫度變化不會引起輸出電壓e2的變化，從而實現(xiàn)傳感器的溫度補償。
[0044]圓柱體230與轉(zhuǎn)軸210固定連接，并且，當轉(zhuǎn)子200安插進密封腔體110內(nèi)時，圓柱體230的中心與初級線圈槽131的中心相重合，這樣便于圓柱體230感應(yīng)到初級線圈141上的激勵磁通。
[0045]轉(zhuǎn)軸210的一端依次穿過第一環(huán)形體220、圓柱體230和第二環(huán)形體240，另一端與被測物件連接。
[0046]這樣，轉(zhuǎn)軸210可將第一環(huán)形體220、圓柱體230和第二環(huán)形體240 —起安插進密封腔體110內(nèi)，并且，由于第一環(huán)形體220與第二環(huán)形體240與圓柱體230固定連接，圓柱體230與轉(zhuǎn)軸210也是固定連接，所述當轉(zhuǎn)軸210在密封腔體110內(nèi)轉(zhuǎn)動時，第一環(huán)形體220、圓柱體230和第二環(huán)形體240也會隨著轉(zhuǎn)軸210 —起轉(zhuǎn)動。
[0047]為了便于轉(zhuǎn)子200可繞套管100的中心軸與套管100做相對轉(zhuǎn)動，在轉(zhuǎn)軸210的兩端設(shè)有支撐環(huán)250。[0048]在本實用新型中，第一環(huán)形體220與第二環(huán)形體240的端面與轉(zhuǎn)子200中心軸呈一斜角，角度為30°至60° ;
[0049]第一次級線圈槽130與第二次級線圈槽132的端面與轉(zhuǎn)子200中心軸呈一斜角，并且斜角度數(shù)與第一環(huán)形體220和第二環(huán)形體240的端面與轉(zhuǎn)子200中心軸形成斜角的度數(shù)相同。
[0050]參見圖6,初級線圈141通入高頻交流電壓em后會產(chǎn)生激勵磁場,這時,密封腔體110內(nèi)與初級線圈槽131處于統(tǒng)一中心的圓柱體230也會處于激勵磁場內(nèi)，并將此激勵磁通分別傳遞至第一環(huán)形體220與第二環(huán)形體240 ；
[0051]第一環(huán)形體220接受到激勵磁通后，與第一環(huán)形體220處于同一中心的第一次級線圈140便會感應(yīng)到磁通變化,產(chǎn)生感應(yīng)電壓esl,與初級線圈141之間形成互感Ml ；
[0052]第二環(huán)形體240接受到激勵磁通后，與第二環(huán)形體240處于同一中心的第二次級線圈142便會感應(yīng)到磁通變化，并產(chǎn)生感應(yīng)電壓es2，與初級線圈141之間形成互感M2 ；
[0053]參見圖3和圖7，當轉(zhuǎn)子200轉(zhuǎn)角為-90°時，第一環(huán)形體220與第一次級線圈140最近，這時互感Ml處于最大，而第二環(huán)形體240離第二次級線圈132最遠，這時互感M2處于最小，這時感應(yīng)電壓e2為一極值，隨著轉(zhuǎn)角的逐漸增大，第一環(huán)形體220離第一次級線圈140逐漸變遠，互感Ml會逐漸減小，第二環(huán)形體240離第二次級線圈132逐漸變近，互感M2會逐漸增大；
[0054]參見圖4和圖7，當轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角為0°時，這時，第一環(huán)形體220離第一次級線圈140的距離等于第二環(huán)形體240離第二次級線圈132的距離，這時互感Ml等于互感M2，感應(yīng)電壓e2輸出為0，當轉(zhuǎn)角繼續(xù)增大,互感Ml會繼續(xù)減小,互感M2會繼續(xù)增大；
[0055]參見圖5和圖7，當轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)角為90°時，第一環(huán)形體220離第一次級線圈140最遠，這時互感Ml處于最小，而第二環(huán)形體240離第二次級線圈132最近，這時互感M2處于最大，這時的感應(yīng)電壓e2又為另一個極值。
[0056]參見圖7，通過上述實施，使得感應(yīng)電壓e2與轉(zhuǎn)子200的轉(zhuǎn)角呈一線性關(guān)系，從而可以得出傳感器輸出與轉(zhuǎn)子200的轉(zhuǎn)角成比例的電壓信號。
[0057]通過上述實施，使得本實用新型既具有高壓能力，又能測量角度信號。
[0058]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器，所述角度傳感器包括一套管和一轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述套管內(nèi)設(shè)有一密封內(nèi)腔，所述轉(zhuǎn)子可拆卸的安插進內(nèi)腔內(nèi)，所述轉(zhuǎn)子可在內(nèi)腔內(nèi)轉(zhuǎn)動， 所述套管的外表面上設(shè)有若干個相互不接觸的骨架，所述若干個骨架之間的間隙與套管形成第一次級線圈槽、第二次級線圈槽和一個初級線圈槽，所述初級線圈槽內(nèi)設(shè)有初級線圈，所述第一次級線圈槽和第二次級線圈槽內(nèi)分別設(shè)有第一次級線圈和第二次級線圈， 所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)軸、第一環(huán)形體、第二環(huán)形體和圓柱體，所述第一環(huán)形體與第二環(huán)形體對稱固定在圓柱體的兩端，所述圓柱體與轉(zhuǎn)軸固定連接，所述轉(zhuǎn)軸的一端依次穿過第一環(huán)形體、圓柱體和第二環(huán)形體，所述轉(zhuǎn)軸的另一端與被測件連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器，其特征在于，所述骨架包括第一骨架、第二骨架、第三骨架和第四骨架，所述第一骨架與第二骨架相對的端面呈斜環(huán)狀，并與套管一起形成一個斜向環(huán)形狀的第一次級線圈槽，所述第二骨架與第三骨架的相對端面呈環(huán)狀，并與套管一起形成一個環(huán)形狀的初級線圈槽，所述第三骨架與第四骨架的相對端面呈斜環(huán)狀，并與套管一起形成一個斜向環(huán)形狀的第二次級線圈槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器，其特征在于，所述初級線圈槽的中心與圓柱體的中心相重合，所述第一次級線圈槽與第二次級線圈槽對稱設(shè)置在初級線圈槽兩邊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器，其特征在于，所述第一次級線圈槽的中心與第一環(huán)形體的中心相重合，所述第二次級線圈槽的中心與第二環(huán)形體的中心相重合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器，其特征在于，所述第一環(huán)形體的端面與第二環(huán)形體的端面平行，所述第一環(huán)形體與第二環(huán)形體的端面與轉(zhuǎn)子中心軸呈一斜角，角度為30°至60°。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器，其特征在于，所述第一次級線圈槽與第二次級線圈槽的端面與轉(zhuǎn)子中心軸呈一斜角，所述斜角度數(shù)與所述第一環(huán)形體與第二環(huán)形體的端面與轉(zhuǎn)子中心軸形成斜角的度數(shù)相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)軸兩端分別設(shè)有支撐環(huán)。
【文檔編號】G01B7/30GK203657738SQ201320865237
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月25日
【發(fā)明者】姚志偉, 崔劍 申請人:上海立新液壓有限公司