專利名稱：變壓器式傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于傳感器，具體地說，涉及一種變壓器式傳感器。
背景技術(shù)：
變壓器式傳感器是利用電磁感應(yīng)中的互感現(xiàn)象，將被測的位移量轉(zhuǎn)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(chǎn)品都是在這三類基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)制造 的。
螺管型變壓器式傳感器由于量程大，結(jié)構(gòu)簡單，易于制作和批量生產(chǎn)，因 此應(yīng)用最廣泛。螺管型差動(dòng)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(dǎo)磁體通常由磁筒6和磁芯7組成，磁筒7用以改善導(dǎo)磁性能，螺管 一次線圈2和二次線圈3固定在骨架8上，中間的磁芯7來回移動(dòng)，引起主磁路變 化，從而使線圈的互感發(fā)生變化，輸出電信號(hào)。其主要缺陷在于，磁芯7在移動(dòng) 過程中，與磁筒6的相對(duì)位置發(fā)生改變，主磁路需穿越導(dǎo)磁材料的不同部位，這 使得主磁路受到導(dǎo)磁材料不同部位的表面形態(tài)、材料均勻度和空間裝配尺寸的 影響。這就要求導(dǎo)磁體有較高的材料均勻度和制造裝配精度，增加了制造難度， 提高了成本。另外，磁芯在靠近磁筒兩端時(shí)，與磁筒端頭形成新的導(dǎo)磁回路， 引起主磁路發(fā)生突變，嚴(yán)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，并且裝配也比較困難；變截面型變壓器式傳感器通 過導(dǎo)磁截面變化改變磁通量，靈敏度要低于變氣隙型，雖然線性誤差較小，但 是測量范圍受到截面面積的限制，量程較小。這兩種傳感器對(duì)制作精度要求也 比較高，導(dǎo)磁體的表面形態(tài)和材料均勻度不一致，都會(huì)影響主磁路的磁通量和 空間分布變化，穩(wěn)定性差。
上述三類變壓器式傳感器，工作方式都?xì)w結(jié)于主磁路發(fā)生了空間分布和/或 磁通量的變化，這些變化具有非線性特征，并且受材料均勻度及制造精度的影 響大，限制了變壓器式傳感器的性能提升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種變壓器式傳感器，工作時(shí)主磁路的空間分布及磁 通量不變，主磁路不受導(dǎo)磁材料均勻度及表面形態(tài)影響，穩(wěn)定性好，輸出精度 高，量程大，但制作精度要求不高，成本低。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明表述一種變壓器式傳感器，在導(dǎo)磁體上套有一次 線圈和二次線圈，所述導(dǎo)磁體上開有氣隙，其關(guān)鍵在于所述一次線圈產(chǎn)生的 磁通由導(dǎo)磁體匯集，形成閉合，且空間分布穩(wěn)定的主磁路，所述一次線圈和二 次線圈至少有一個(gè)套在靠近所述氣隙一側(cè)的導(dǎo)磁體上，并切割所述氣隙中主磁 路的磁力線，所述導(dǎo)磁體固定，所述一次線圈和/或二次線圈與該導(dǎo)磁體做相對(duì) 移動(dòng)，或者所述一次線圈和/或二次線圈固定，所述導(dǎo)磁體與該一次線圈和/或 二次線圈做相對(duì)移動(dòng)，切割主磁路。
所述一次線圈為信號(hào)輸入端，所述二次線圈為信號(hào)輸出端。設(shè)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(dǎo)磁體做相對(duì)移動(dòng)時(shí)，部分或 全部切割主磁路，使進(jìn)入閉合磁路的有效匝數(shù)發(fā)生改變，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。 本發(fā)明有三個(gè)影響輸出信號(hào)的主要因素導(dǎo)磁體、氣隙、線圈。其中導(dǎo)磁體、氣隙作為一個(gè)整體相對(duì)于線圈運(yùn)動(dòng)，所以一旦制成，產(chǎn)生的 主磁路的空間分布和磁通量就不會(huì)變化，變化的只是線圈切割主磁路的匝數(shù)， 易于控制，所以本發(fā)明的輸出精度高，穩(wěn)定性好，輸出功率大，綜合性能優(yōu)于 傳統(tǒng)變壓器式傳感器。
所述氣隙的個(gè)數(shù)根據(jù)需要設(shè)定，可以為1個(gè)，也可以為2個(gè)或更多，所述 導(dǎo)磁體可以為一個(gè)整體件，也可以由兩個(gè)或兩個(gè)以上氣隙分成幾部分。
所述氣隙寬度大于靠近該氣隙，且與所述導(dǎo)磁體相對(duì)移動(dòng)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(duì)所述導(dǎo)磁體移動(dòng)，實(shí)現(xiàn) 部分或全部切割主磁路為準(zhǔn)。
一種變壓器式傳感器，在導(dǎo)磁體上套有一次線圈，所述一次線圈產(chǎn)生的磁 通由導(dǎo)磁體匯集，形成閉合，且空間分布穩(wěn)定的主磁路，所述導(dǎo)磁體上開有氣
隙，其關(guān)鍵在于該氣隙處設(shè)置有線圈盤，該線圈盤切割所述氣隙中主磁路的 磁力線，所述線圈盤與該導(dǎo)磁體做相對(duì)移動(dòng)。
一次線圈為信號(hào)輸入端，線圈盤為信號(hào)輸出端。設(shè)置所述氣隙是為了能使 所述線圈盤與導(dǎo)磁體做相對(duì)移動(dòng)時(shí)，切割主磁路的磁力線，使線圈盤進(jìn)入閉合 磁路的有效匝數(shù)發(fā)生改變，從而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，變化的只是線圈盤切割主磁 路的匝數(shù)，易于控制，所以本發(fā)明的輸出精度高，穩(wěn)定性好，輸出功率大，綜 合性能優(yōu)于傳統(tǒng)變壓器式傳感器。
本發(fā)明還能進(jìn)行拓?fù)涫褂茫缭黾娱]合磁回路的數(shù)量，導(dǎo)磁體或線圈并聯(lián)、 串聯(lián)， 一次線圈和二次線圈形成差動(dòng)等，擴(kuò)大測量范圍，增加靈敏度，提升應(yīng) 用性能。本發(fā)明的顯著效果是提供一種變壓器式傳感器，導(dǎo)磁體整體與線圈做相 對(duì)運(yùn)動(dòng)，使其工作時(shí)主磁路的空間分布及磁通量不變，主磁路不受導(dǎo)磁體的材 料均勻度和表面形態(tài)影響，穩(wěn)定性好，輸出精度高，量程大，輸出功率大，但 是制作精度要求不高，成本低，并能進(jìn)行拓?fù)涫褂茫嵘龖?yīng)用性能。


圖1是現(xiàn)有螺管型差動(dòng)變壓器式傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖4是本發(fā)明實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖5是本發(fā)明實(shí)施例4的結(jié)構(gòu)示意圖6是本發(fā)明實(shí)施例5的結(jié)構(gòu)示意圖7是本發(fā)明實(shí)施例6的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
實(shí)施例1:
如圖2所示 一種變壓器式傳感器，在導(dǎo)磁體1上套有一次線圈2和二次
線圈3，所述導(dǎo)磁體1上開有氣隙4，所述一次線圈2產(chǎn)生的磁通由導(dǎo)磁體1匯 集，形成閉合，且空間分布穩(wěn)定的主磁路5，所述一次線圈2和二次線圈3至少 有一個(gè)套在靠近所述氣隙4 一側(cè)的導(dǎo)磁體1上，并切割所述氣隙4中主磁路5 的磁力線，所述導(dǎo)磁體1固定，所述一次線圈2和/或二次線圈3與該導(dǎo)磁體1 做相對(duì)移動(dòng)，或者所述一次線圈2和/或二次線圈3固定，所述導(dǎo)磁體l與該一 次線圈2和/或二次線圈3做相對(duì)移動(dòng)，切割主磁路5。所述氣隙4寬度大于所述二次線圈3的截面寬度。以所述二次線圈3能相 對(duì)所述導(dǎo)磁體1移動(dòng)為準(zhǔn)。
其工作原理如下
所述一次線圈2為信號(hào)輸入端，所述二次線圈3隨被測物體的移動(dòng)與所述 導(dǎo)磁體1相對(duì)移動(dòng)，對(duì)主磁路5切割，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，該感應(yīng)電動(dòng)勢與所述 二次線圈3進(jìn)入閉合磁路的有效匝數(shù)成正比，將被測物體的位移轉(zhuǎn)換為產(chǎn)生的 感應(yīng)電動(dòng)勢的大小。
實(shí)施例2:
如圖3所示本實(shí)施例與實(shí)施例1結(jié)構(gòu)大致相同，不同之處在于所述二 次線圈3套入的導(dǎo)磁體1部分呈弧線型。
本實(shí)施例工作原理與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例3:
如圖4所示 一種變壓器式傳感器，在導(dǎo)磁體1上套有一次線圈2和二次 線圈3，所述導(dǎo)磁體1上開有兩個(gè)氣隙4，所述一次線圈2產(chǎn)生的磁通由導(dǎo)磁體 l匯集，形成閉合且空間分布穩(wěn)定的主磁路5，該一次線圈2與所述導(dǎo)磁體1相 對(duì)固定，所述二次線圈3套在靠近所述氣隙4 一側(cè)的導(dǎo)磁體1上，所述導(dǎo)磁體1 固定，所述二次線圈3與該導(dǎo)磁體1做相對(duì)移動(dòng)，或者所述二次線圈3固定， 所述導(dǎo)磁體1與該二次線圈3做相對(duì)移動(dòng)，切割主磁路5，所述二次線圈3套入 的導(dǎo)磁體1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(hào)輸出端。
所述氣隙4寬度大于所述二次線圈3的截面寬度。以所述二次線圈3能相 對(duì)所述導(dǎo)磁體l移動(dòng)為準(zhǔn)。其工作原理如下
所述一次線圈2為信號(hào)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(dòng)與所述導(dǎo)磁體1相對(duì)移動(dòng)，該上部和下部移動(dòng)方向一致，對(duì)磁路切 割，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，該感應(yīng)電動(dòng)勢與所述二次線圈3進(jìn)入閉合磁路的有效匝 數(shù)成正比。
當(dāng)所述二次線圈3向下移動(dòng)時(shí)，所述上部進(jìn)入閉合磁路的有效匝數(shù)增多， 所述下部進(jìn)入閉合磁路的有效匝數(shù)減少；反之，當(dāng)所述二次線圈3向上移動(dòng)時(shí)， 所述上部進(jìn)入閉合磁路的有效匝數(shù)減少，所述下部進(jìn)入閉合磁路的有效匪數(shù)增 多?？偟碾妱?dòng)勢為上部與下部產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢的差。本實(shí)施例穩(wěn)定性更高。
實(shí)施例4:
如圖5所示 一種變壓器式傳感器，在導(dǎo)磁體1上套有一次線圈2和二次
線圈3，所述導(dǎo)磁體1上開有兩個(gè)氣隙4，所述一次線圈2產(chǎn)生的磁通由導(dǎo)磁體 l匯集，形成閉合且空間分布穩(wěn)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(cè)的導(dǎo)磁體1上，所述一次線圈2和二次線圈3分別插入 所述兩個(gè)氣隙4, 一次線圈2和二次線圈3切割所述氣隙4中主磁路5的磁力線； 所述導(dǎo)磁體1固定，所述一次線圈2和二次線圈3與該導(dǎo)磁體1做相對(duì)移動(dòng)， 或者所述一次線圈2和二次線圈3固定，所述導(dǎo)磁體1與該一次線圈2和二次 線圈3做相對(duì)移動(dòng)，切割主磁路5。
所述氣隙4寬度分別大于所述一次線圈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(duì)所述導(dǎo)磁體1移動(dòng)為準(zhǔn)。
其工作原理如下所述一次線圈2為信號(hào)輸入端，所述二次線圈3作為信號(hào)輸出端，所述一 次線圈2和二次線圈3隨被測物體的移動(dòng)與所述導(dǎo)磁體1相對(duì)移動(dòng)，該一次線 圈2和二次線圈3的移動(dòng)方向一致，對(duì)磁路切割，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，該感應(yīng)電 動(dòng)勢與所述一次線圈2和二次線圈3進(jìn)入閉合磁路的有效匝數(shù)成正比。
當(dāng)所述一次線圈2和二次線圈3向下移動(dòng)時(shí)，所述二次線圈3進(jìn)入閉合磁 路的有效匝數(shù)增多，所述一次線圈2進(jìn)入閉合磁路的有效匝數(shù)減少，輸出電壓 與輸入電壓之比增大；反之，當(dāng)所述一次線圈2和二次線圈3向上移動(dòng)時(shí)，所 述二次線圈3進(jìn)入閉合磁路的有效匝數(shù)減少，所述一次線圈2進(jìn)入閉合磁路的 有效匝數(shù)增多，輸出電壓與輸入電壓之比減小。本實(shí)施例靈敏度更高。
實(shí)施例5:
如圖6所示本實(shí)施例是實(shí)施例1的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中的導(dǎo)磁體1由 兩個(gè)實(shí)施例1的導(dǎo)磁體1并聯(lián)構(gòu)成，套有所述二次線圈3的導(dǎo)磁體1為公共部 分，并且一次線圈2也套在該公共部分上，并位于所述二次線圈3下方。
本實(shí)施例工作原理與實(shí)施例1工作原理大致相同，其不同之處在于本實(shí) 施例的主磁路由兩個(gè)閉合的磁路并聯(lián)構(gòu)成，因此磁路更豐富，磁通量更大，輸 出功率也更高。
實(shí)施例6:
如圖7所示 一種變壓器式傳感器，在導(dǎo)磁體1上套有一次線圈2，所述一 次線圈2產(chǎn)生的磁通由導(dǎo)磁體1匯集，形成閉合，且空間分布穩(wěn)定的主磁路5， 所述導(dǎo)磁體1上開有氣隙4，該氣隙4處設(shè)置有線圈盤3'，該線圈盤3，切割所 述氣隙4中主磁路5的磁力線，所述線圈盤3，與該導(dǎo)磁體l做相對(duì)移動(dòng)。
其工作原理是所述一次線圈2為信號(hào)輸入端，所述線圈盤3'隨被測物體的移動(dòng)與所述導(dǎo) 磁體1相對(duì)移動(dòng)，對(duì)主磁路5切割，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，該感應(yīng)電動(dòng)勢與所述線 圈盤3'進(jìn)入閉合磁路的有效匝數(shù)成正比，將被測物體的位移轉(zhuǎn)換為產(chǎn)生的感應(yīng) 電動(dòng)勢的大小。
權(quán)利要求
1、一種變壓器式傳感器，在導(dǎo)磁體(1)上套有一次線圈(2)和二次線圈(3)，所述導(dǎo)磁體(1)上開有氣隙(4)，其特征在于所述一次線圈(2)產(chǎn)生的磁通由導(dǎo)磁體(1)匯集，形成閉合，且空間分布穩(wěn)定的主磁路(5)，所述一次線圈(2)和二次線圈(3)至少有一個(gè)套在靠近所述氣隙(4)一側(cè)的導(dǎo)磁體(1)上，并切割所述氣隙(4)中主磁路(5)的磁力線，所述導(dǎo)磁體(1)固定，所述一次線圈(2)和/或二次線圈(3)與該導(dǎo)磁體(1)做相對(duì)移動(dòng)，或者所述一次線圈(2)和/或二次線圈(3)固定，所述導(dǎo)磁體(1)與該一次線圈(2)和/或二次線圈(3)做相對(duì)移動(dòng)，切割主磁路(5)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述變壓器式傳感器，其特征在于所述氣隙(4)寬 度大于靠近該氣隙(4)，且與所述導(dǎo)磁體(1)相對(duì)移動(dòng)的線圈的截面寬度。
3、 一種變壓器式傳感器，在導(dǎo)磁體(1)上套有一次線圈(2)和二次線圈 (3)，其特征在于所述導(dǎo)磁體(1)上開有兩個(gè)氣隙(4)，所述一次線圈(2)產(chǎn)生的磁通由導(dǎo)磁體(1)匯集，形成閉合且空間分布穩(wěn)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(cè)的導(dǎo)磁體(1)上， 所述一次線圈(2)和二次線圈(3)分別插入所述兩個(gè)氣隙(4)， 一次線圈(2) 和二次線圈(3)切割所述氣隙(4)中主磁路(5)的磁力線；所述導(dǎo)磁體(1) 固定，所述一次線圈(2)和二次線圈(3)與該導(dǎo)磁體(1)做相對(duì)移動(dòng)，或者 所述一次線圈(2)和二次線圈(3)固定，所述導(dǎo)磁體(1)與該一次線圈(2) 和二次線圈(3)做相對(duì)移動(dòng)，切割主磁路(5)。
4、 一種變壓器式傳感器，在導(dǎo)磁體(1)上套有一次線圈(2)，所述一次 線圈(2)產(chǎn)生的磁通由導(dǎo)磁體(1)匯集，形成閉合，且空間分布穩(wěn)定的主磁 路(5)，所述導(dǎo)磁體(1)上開有氣隙(4)，其特征在于該氣隙(4)處設(shè)置 有線圈盤(3')，該線圈盤(3，)切割所述氣隙(4)中主磁路(5)的磁力線， 所述線圈盤(3')與該導(dǎo)磁體(1)做相對(duì)移動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種變壓器式傳感器，在導(dǎo)磁體上套有一次線圈和二次線圈，所述一次線圈產(chǎn)生的磁通由導(dǎo)磁體匯集，形成閉合，且空間分布穩(wěn)定的主磁路，所述導(dǎo)磁體上開有氣隙，其特征在于所述二次線圈套在靠近所述氣隙一側(cè)的導(dǎo)磁體上，該二次線圈切割所述氣隙中主磁路的磁力線，所述二次線圈與導(dǎo)磁體做相對(duì)移動(dòng)。本發(fā)明工作時(shí)主磁路的空間分布及磁通量不變，主磁路不受導(dǎo)磁材料均勻度及表面形態(tài)影響，穩(wěn)定性好，輸出精度高，量程大，但制作精度要求不高，成本低。
文檔編號(hào)H01F21/02GK101413808SQ20081023307
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月18日
發(fā)明者蔣勤舟 申請(qǐng)人:蔣勤舟