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专利名称：永磁式旋转角加速度传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种角加速度传感器，尤其涉及一种永磁式旋转角加速度 传感器。
背景技术：
对于运动物体的控制、监测及导航，不仅需要角位移，角速度的信息， 更需要角加速度的信息。旋转角加速度的测量是机械量测量中常见的测量 数据。公知的旋转角加速度的测量， 一般是通过间接的几个线加速度数据 的合成来求取。也有采用流动电势原理制作的直接测量旋转角加速度的液 环式旋转角加速度传感器，但一般实现起来比较复杂，或测量精度较低。
在公开的现有fe术中，中国专利87208367号提供一种磁电式的加速 度传感器，它包括外壳、铜环、线圈、磁铁、磁钢和弹簧片。外壳与线圈、 磁钢之间相对静止地连成一体。与外壳相固接的弹簧片支承铜环，铜环位 于线圈与磁铁之间，当铜环与线圈、磁铁作相对运动时，线圈能感生出与 振动加速度成正比'的电压信号。该加速度传感器适用于测量振动加速度， 由于它的铜环固定连接在外壳上，不能旋转。因此，它无法测量旋转角加 速度。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术的不足提出一种新型的永磁式旋 转角加速度传感器，以电磁感应原理为基础，构成永磁式测量角加速度的 传感器。传感器的转轴与被测系统的旋转轴同轴安装，直接把旋转轴上旋 转角加速度转换成电信号输出，输出的电压信号与旋转角加速度直接对 应，测量精度比较高，结构简单，使用方便。 '
本发明的目的是通过如下技术方案实现的
一种永磁式旋转角加速度传感器，它包括机座，位于机座前端的前端 盖，位于机座后端的后端盖，穿过前端盖和后端盖中心的转轴，分别置于转轴与前端盖和转轴与后端盖之间的轴承；与转轴同轴心地置于机座内的
设有绕组槽的外定子铁心；与外定子铁心和转轴同轴心的置于外定子铁心
与转轴之间的永磁内定子铁心，永磁内定子铁心与外定子铁心之间存有间 隙，永磁内定子铁心作为永磁内定子铁心与外定子铁心之间磁路的励磁
体，在永'磁内定子铁心与外定子铁心之间的间隙中构成励磁磁场；嵌入在 外定子铁心上绕组槽内的外定子铁心输出绕组，外定子铁心输出绕组的轴 线与励磁磁场的磁轴垂直；与转轴同轴心置放的杯形转子绕组，其杯底固
定安装于转轴上，杯体位于外定子铁心与内定子铁心之间的间隙中。
如上述的结构，本实用新型的旋转角加速度传感器，其工作原理为 永磁内定子铁心作为内、外定子铁心之间的磁路的励磁体，构成了气隙磁
场；外定子铁心输出绕组的轴线与永磁内定子铁心的磁场轴线同轴，杯形
转子绕组位于内外定子铁心之间的气隙内与内外定子铁心同轴心，杯形转 子绕组装于(固定联接)转轴(机械量输入轴)上，可相对于内外定子铁 心作旋转运动。工作时，传感器转轴与被测系统的旋转轴同轴联接。如被 测系统的旋转轴作恒转速运动，则杯形转子绕组也作恒转速运动，杯形转 子绕组中产生电势，此电势产生转子电流，转子电流产生磁场。此时，该
磁场磁势幅值恒定，外定子铁心输出绕组电势为零；如被测系统的旋转轴 作非恒转速运动，即存在旋转角加速度，则杯形转子绕组也作非恒转速运 动，由于，励磁磁场恒定，则杯形转子绕组中产生的电势大小与被测系统 的非恒转速运动的转速相对应，此电势产生转子电流，转子电流随时间变 化。因此，该转子电流所产生磁场的磁势幅值也随时间变化，该磁势幅值 随时间变化的磁场与外定子铁心输出绕组交链，从而在外定子铁心输出绕 组中产生输出电势，该输出电势与被测系统的转速变化相对应。
如上述的结构，本实用新型利用电磁感应原理构成旋转角加速度传感 器。传感器的转轴与被测系统的旋转轴同轴安装，直接把旋转轴上旋转角 加速度转换成电信号输出，输出的电压信号与旋转角加速度直接对应；在 结构上采用了永磁内定子铁心作为励磁体，励磁磁场(气'隙磁场)恒定， 输出电压与旋转角加速度一一对应，因此，测量精度高，而且，结构简单； 由于采用杯形转子绕组的结构，传感器的转动惯量明显降低，灵敏度及测 量精度明显提高；由于传感器的转轴与被测系统的旋转轴同轴相联，旋转角加速度信号获取直接，因此，使用方便。可用于各种需要测量旋转角加 速度的场合。
图l'为本实用新型旋转角加速度传感器一实施例的结构示意图； 图2为图2中A-A面的剖视图。
具体实施方式
以下结合附图详细描述本发明的技术方案。
图1、图2为本实用新型的结构示意图。如图l、图2所示，本实用 新型的旋转角加速度传感器包括转轴1、轴承2、前端盖3、外定子铁心 输出绕组4、机座5、外定子铁心6、杯形转子绕组7、永磁内定子铁心8、
后端盖9;
.前端盖3位于机座5的前端，后端盖9位于机座5的后端，转轴1 穿过前端盖3和后端盖9的中心，轴承2分别置于转轴1与前端盖3和转 轴1与后端盖9之间；
外定子铁心6与转轴1同轴心地置于机座5内，在外定子铁心6上设 有绕组槽；
永磁内定子铁心8置于外定子铁心6与转轴1之间，与外定子铁心6 和转轴l同轴心，与外定子铁心6之间存在一间隙(或称气隙)，永磁内 定子铁心8作为永磁内定子铁心8与外定子铁心6之间磁路的励磁体，在 永磁内定子铁心8与外定子铁心6之间的间隙中构成励磁磁场(或称气隙 磁场)；
外定子铁心输出绕组4嵌入在外定子铁心6上的绕组槽内，外定子铁 心输出绕组4的轴线与永磁内定子铁心8的磁轴垂直；
杯形转子绕组.7的杯底与转轴1同轴心地装于转轴1上，杯体位于外 定子铁心6与永磁内定子铁心8之间的间隙中。
转轴1与被测系统的旋转轴同轴联接，外定子铁心输出绕组4中的输 出电势与被测系统的旋转加速度成正比。
从图2中更清楚地显示出，外定子铁心输出绕组4嵌入在外定子铁心

6的绕组槽内，外定子铁心输出绕组4的轴线与永磁内定子铁心8的磁轴 相互垂直。杯形转子绕组7位于内外定子铁心之间的间隙内，外定子铁心 6、杯形转子绕组7和内定子铁心8都与转轴1同轴心。
在本实施例中，构成转轴1的材料为不锈钢等材料；构成前端盖3、 机座5、后端盖9的材料为铝合金等金属材料；构成永磁内定子铁心8的 材料为高性能永磁磁钢；构成外定子铁心6的材料为硅钢片或低剩磁的铁 磁材料；构成外定子铁心输出绕组4的材料为电磁漆包线；构成杯形转子 绕组7的材料为电阻率小的铜或铝材料；轴承2为高速轴承。
权利要求1、一种永磁式旋转角加速度传感器，包括机座，位于机座前端的前端盖，位于机座后端的后端盖，其特征在于，包括穿过前端盖和后端盖中心的转轴，分别置于转轴与前端盖和转轴与后端盖之间的轴承；与转轴同轴心地置于机座内的设有绕组槽的外定子铁心；与外定子铁心和转轴同轴心的置于外定子铁心与转轴之间的永磁内定子铁心，永磁内定子铁心与外定子铁心之间存有间隙，永磁内定子铁心作为永磁内定子铁心与外定子铁心之间磁路的励磁体，在永磁内定子铁心与外定子铁心之间的间隙中构成励磁磁场；嵌入在外定子铁心上绕组槽内的外定子铁心输出绕组，外定子铁心输出绕组的轴线与励磁磁场的磁轴垂直；与转轴同轴心置放的杯形转子绕组，其杯底固定装于转轴上，杯体位于外定子铁心与内定子铁心之间的间隙中。
2、 根据权利要求l所述的永磁式旋转角加速度传感器，其特征在于 构成永磁内定子铁心的材料为高性能永磁磁钢。
3、 根据权利要求l所述的永磁式旋转角加速度传感器，其特征在于 构成外定子铁心的材料为硅钢片或低剩磁的铁磁材料块钢。
4、 根据权利要求l所述的永磁式旋转角加速度传感器，其特征在于 构成杯形转子绕组的材料为电阻率小的铜或铝。
专利摘要一种永磁式旋转角加速度传感器，它包括机座，前端盖，后端盖，穿过前端盖和后端盖中心的转轴，轴承；设有绕组槽的外定子铁心与转轴同轴心；置于外定子铁心与转轴之间与转轴同轴心的永磁内定子铁心，永磁内定子铁心作为励磁体，在永磁内定子铁心与外定子铁心之间的间隙中构成励磁磁场；嵌入在外定子铁心上绕组槽内的外定子铁心输出绕组；与转轴同轴心的杯形转子绕组，杯底固定于转轴上，杯体位于外定子铁心与内定子铁心之间的间隙中。使用时传感器的转轴与被测系统的旋转轴同轴安装，直接把旋转轴上旋转角加速度转换成电信号输出，输出的电信号与旋转角加速度直接对应。精度较高，结构简单，使用方便。
文档编号G01P15/08GK201237606SQ20082015055
公开日2009年5月13日 申请日期2008年7月4日 优先权日2008年7月4日
发明者丁立军, 浩 冯, 李洪武 申请人:嘉兴学院;李洪武;丁立军