专利名称：变压器式传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于传感器，具体地说，涉及一种变压器式传感器。
背景技术：
变压器式传感器是利用电磁感应中的互感现象，将被测的位移量转换成线 圈互感的变化。公知的变压器式传感器主要有三种类型螺管型、变气隙型和 变截面型。目前普遍使用的变压器式传感器产品都是在这三类基础上设计制造 的。
螺管型变压器式传感器由于量程大，结构简单，易于制作和批量生产，因 此应用最广泛。螺管型差动变压器式传感器是最常用的一种变压器式传感器， 如图1所示，导磁体通常由磁筒1和磁芯5组成，磁筒l用以改善导磁性能，螺管 一次线圈2和二次线圈3固定在骨架4上，中间的磁芯5来回移动，引起主磁路变 化，从而使线圈的互感发生变化，输出电信号。其主要缺陷在于，磁芯5在移动 过程中，与磁筒l的相对位置发生改变，主磁路需穿越导磁材料的不同部位，这 使得主磁路受到导磁材料不同部位的表面形态、材料均匀度和空间装配尺寸的 影响。这就要求导磁体有较高的材料均匀度和制造装配精度，增加了制造难度， 提高了成本。另外，磁芯在靠近磁筒两端时，与磁筒端头形成新的导磁回路， 引起主磁路发生突变，严重影响输出线性。
变气隙型变压器式传感器通过气隙变化改变磁通量，灵敏度比较高，但是 非线性误差较大，量程�。⑶易芭湟脖冉侠眩槐浣孛嫘捅溲蛊魇酱衅魍� 过导磁截面变化改变磁通量，灵敏度要低于变气隙型，虽然线性误差较小，但 是测量范围受到截面面积的限制，量程较小。这两种传感器对制作精度要求也 比较高，导磁体的表面形态和材料均匀度不一致，都会影响主磁路的磁通量和 空间分布变化，稳定性差。上述三类变压器式传感器，工作方式都归结于主磁路发生了空间分布和/或 磁通量的变化，这些变化具有非线性特征，并且受材料均匀度及制造精度的影 响大，限制了变压器式传感器的性能提升。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种变压器式传感器，工作时主磁路的空间分布 及磁通量不变，主磁路不受导磁材料均匀度及表面形态影响，稳定性好，输出 精度高，量程大，但制作精度要求不高，成本低。
为达到上述目的，本实用新型表述一种变压器式传感器，在导磁体上套有 一次线圈和二次线圈，所述导磁体上开有气隙，其关键在于所述一次线圈产 生的磁通由导磁体汇集，形成闭合，且空间分布稳定的主磁路，所述一次线圈 和二次线圈至少有一个套在靠近所述气隙一侧的导磁体上，所述导磁体固定， 所述一次线圈和/或二次线圈与该导磁体做相对移动，或者所述一次线圈和/或 二次线圈固定，所述导磁体与该一次线圈和/或二次线圈做相对移动，切割主磁 路。
所述一次线圈为信号输入端，所述二次线圈为信号输出端。设置所述气隙 是为了能使所述一次线圈或/和二次线圈在与所述导磁体做相对移动时，部分或 全部切割主磁路，使进入闭合磁路的有效匝数发生改变，从而产生感应电动势。 本实用新型有三个影响输出信号的主要因素导磁体、气隙、线圈。其中导磁 体、气隙作为一个整体相对于线圈运动，所以一旦制成，产生的主磁路的空间 分布和磁通量就不会变化，变化的只是线圈切割主磁路的匝数，易于控制，所 以本实用新型的输出精度高，稳定性好，输出功率大，综合性能优于传统变压 器式传感器。
所述气隙的个数根据需要设定，可以为1个，也可以为2个或更多，所述 导磁体可以为一个整体件，也可以由两个或两个以上气隙分成几部分。
所述气隙宽度大于靠近该气隙，且与所述导磁体相对移动的线圈的截面宽
度。 ^
所述气隙的宽度以所述一次线圈或二次线圈能相对所述导磁体移动，实现 部分或全部切割主磁路为准。
本实用新型还能进行拓扑使用，如增加闭合磁回路的数量，导磁体或线圈 并联、串联， 一次线圈和二次线圈形成差动等，扩大测量范围，增加灵敏度， 提升应用性能。
本实用新型的显著效果是提供一种变压器式传感器，导磁体整体与线圈 做相对运动，使其工作时主磁路的空间分布及磁通量不变，主磁路不受导磁体 的材料均匀度和表面形态影响，稳定性好，输出精度高，量程大，输出功率大， 但是制作精度要求不高，成本低，并能进行拓扑使用，提升应用性能。
图1是现有螺管型差动变压器式传感器的结构示意图2是本实用新型实施例1的结构示意图3是本实用新型实施例2的结构示意图4是本实用新型实施例3的结构示意图5是本实用新型实施例4的结构示意图6是本实用新型实施例5的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。 实施例1:
如图2所示 一种变压器式传感器，在导磁体1上套有一次线圈2和二次
线圈3，所述导磁体1上开有一个气隙4，所述一次线圈2产生的磁通由导磁体 l汇集，形成闭合且空间分布稳定的主磁路5，所述一次线圈2与所述导磁体1 相对固定，所述二次线圈3套在靠近所述气隙4 一侧的导磁体1上，所述导磁 体1固定，所述二次线圈3与该导磁体1做相对移动，或者所述二次线圈3固 定，所述导磁体1与该二次线圈3做相对移动，切割主磁路5，所述二次线圈3 套入的导磁体1部分呈直线型。
所述气隙4宽度大于所述二次线圈3的截面宽度。以所述二次线圈3能相 对所述导磁体1移动为准。
其工作原理如下
所述一次线圈2为信号输入端，所述二次线圈3随被测物体的移动与所述 导磁体1相对移动，对主磁路5切割，产生感应电动势，该感应电动势与所述 二次线圈3进入闭合磁路的有效匝数成正比，将被测物体的位移转换为产生的 感应电动势的大小。
实施例2:
如图3所示本实施例与实施例1结构大致相同，不同之处在于所述二
次线圈3套入的导磁体1部分呈弧线型。
本实施例工作原理与实施例1相同。
实施例3:
如图4所示 一种变压器式传感器，在导磁体1上套有一次线圈2和二次
线圈3，所述导磁体1上开有两个气隙4，所述一次线圈2产生的磁通由导磁体 l汇集，形成闭合且空间分布稳定的主磁路5，该一次线圈2与所述导磁体1相 对固定，所述二次线圈3套在靠近所述气隙4 一侧的导磁体1上，所述导磁体1 固定，所述二次线圈3与该导磁体1做相对移动，或者所述二次线圈3固定， 所述导磁体1与该二次线圈3做相对移动，切割主磁路5，所述二次线圈3套入 的导磁体l部分呈直线型。
所述二次线圈3分为上部和下部，所述上部和下部的一同相端相连，另一 同相端分别为两信号输出端。
所述气隙4宽度大于所述二次线圈3的截面宽度。以所述二次线圈3能相 对所述导磁体1移动为准。
其工作原理如下.-
所述一次线圈2为信号输入端，所述二次线圈3的上部和下部分别随被测 物体的移动与所述导磁体1相对移动，该上部和下部移动方向一致，对磁路切 割，产生感应电动势，该感应电动势与所述二次线圈3进入闭合磁路的有效匝 数成正比。
当所述二次线圈3向下移动时，所述上部进入闭合磁路的有效匝数增多， 所述下部进入闭合磁路的有效匝数减少；反之，当所述二次线圈3向上移动时， 所述上部进入闭合磁路的有效匝数减少，所述下部进入闭合磁路的有效匝数增 多。总的电动势为上部与下部产生的感应电动势的差。本实施例稳定性更高。
如图5所示 一种变压器式传感器，在导磁体1上套有一次线圈2和二次 线圈3，所述导磁体1上开有两个气隙4，所述一次线圈2产生的磁通由导磁体 l汇集，形成闭合且空间分布稳定的主磁路5，所述一次线圈2和二次线圈3套 在靠近所述气隙4 一侧的导磁体1上，所述导磁体1固定，所述一次线圈2和 二次线圈3与该导磁体1做相对移动，或者所述一次线圈2和二次线圈3固定， 所述导磁体1与该一次线圈2和二次线圈3做相对移动，切割主磁路5。所述一 次线圈2在下，所述二次线圈3在上，二者套入的导磁体1部分呈直线型。
所述气隙4宽度分别大于所述一次线圈2或二次线圈3的截面宽度。以所 述一次线圈2和二次线圈3能相对所述导磁体1移动为准。
其工作原理如下
所述一次线圈2为信号输入端，所述二次线圈3作为信号输出端，所述一 次线圈2和二次线圈3随被测物体的移动与所述导磁体1相对移动，该一次线 圈2和二次线圈3的移动方向一致，对磁路切割，产生感应电动势，该感应电 动势与所述一次线圈2和二次线圈3进入闭合磁路的有效匝数成正比。
当所述一次线圈2和二次线圈3向下移动时，所述二次线圈3进入闭合磁 路的有效匝数增多，所述一次线圈2进入闭合磁路的有效匝数减少，输出电压 与输入电压之比增大；反之，当所述一次线圈2和二次线圈3向上移动时，所 述二次线圈3进入闭合磁路的有效匝数减少，所述一次线圈2进入闭合磁路的 有效匝数增多，输出电压与输入电压之比减小。本实施例灵敏度更高。
实施例5:
如图6所示本实施例是实施例1的拓扑结构，本实施例中的导磁体1由 两个实施例1的导磁体1并联构成，套有所述二次线圈3的导磁体1为公共部 分，并且一次线圈2也套在该公共部分上，并位于所述二次线圈3下方。
本实施例工作原理与实施例1工作原理大致相同，其不同之处在于本实 施例的主磁路由两个闭合的磁路并联构成，因此磁路更丰富，磁通量更大，输 出功率也更高。
权利要求1、一种变压器式传感器，在导磁体(1)上套有一次线圈(2)和二次线圈(3)，所述导磁体(1)上开有气隙(4)，其特征在于所述一次线圈(2)产生的磁通由导磁体(1)汇集，形成闭合，且空间分布稳定的主磁路(5)，所述一次线圈(2)和二次线圈(3)至少有一个套在靠近所述气隙(4)一侧的导磁体(1)上，所述导磁体(1)固定，所述一次线圈(2)和/或二次线圈(3)与该导磁体(1)做相对移动，或者所述一次线圈(2)和/或二次线圈(3)固定，所述导磁体(1)与该一次线圈(2)和/或二次线圈(3)做相对移动，切割主磁路(5)。
2、 根据权利要求1所述变压器式传感器，其特征在于所述气隙(4)宽 度大于靠近该气隙(4)，且与所述导磁体(1)相对移动的线圈的截面宽度。
专利摘要本实用新型公开了一种变压器式传感器，在导磁体上套有一次线圈和二次线圈，所述导磁体上开有气隙，其特征在于所述一次线圈产生的磁通由导磁体汇集，形成闭合，且空间分布稳定的主磁路，所述一次线圈和二次线圈至少有一个套在靠近所述气隙一侧的导磁体上，所述导磁体固定，所述一次线圈和/或二次线圈与该导磁体做相对移动，或者所述一次线圈和/或二次线圈固定，所述导磁体与该一次线圈和/或二次线圈做相对移动，切割主磁路。本实用新型工作时主磁路的空间分布及磁通量不变，主磁路不受导磁材料均匀度及表面形态影响，稳定性好，输出精度高，量程大，但制作精度要求不高，成本低。
文档编号G01B7/02GK201203402SQ20082009842
公开日2009年3月4日 申请日期2008年5月28日 优先权日2008年5月28日
发明者蒋勤舟 申请人:蒋勤舟
专业数控铣床产品供应商
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