CN102012491A - 单铁芯磁通门以及磁通门双轴传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单铁芯磁通门以及磁通门双轴传感器，用于解决现有的双轴磁通门传感器绕线困难的技术问题。技术方案是磁通门的铁芯是长条形，加工绕线更加方便，更能保证测量轴与安装轴的一致。磁通门与传感器支架分离，降低铁芯、线圈的加工、绕线和装配的复杂程度，保证了两个轴之间的相互垂直和测量轴与外壳的一致性，提高了磁通门双轴传感器的可靠性和可维修性；电路板的橡胶垫和顶丝上的橡胶垫以及柔性套管减小了铁芯所受的应力，提高了磁通门铁芯抗冲击能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁通门，特别是一种单铁芯磁通门。还涉及由这种单铁芯磁通门构成的磁通门双轴传感器。
背景技术
磁通门是一种具有很好综合性能的磁场分量传感器。在测量平面磁场时，需要将两个单轴磁通门相互垂直安装构成双轴磁通门传感器。如何保证两个磁通门传感器的相互垂直，使得磁通门加工容易，绕线方便，提高其可靠性、可维修性，是双轴磁通门要解决的关键技术问题之一。
参照图5。文献“专利号是US 3,895,869的美国专利”公开了一种双轴磁通门传感器，该双轴磁通门传感器是由矩形铁芯2和绕在其上的激励线圈1、测量线圈3、反馈线圈5和外壳4组成。铁芯是采用粘合剂粘接成的叠片式结构；激励线圈1按相同方向均匀绕在矩形铁芯2的四个臂上；X轴的测量按相反方向绕在矩形铁芯与X轴平行的两个臂上；Y轴的测量按相反方向绕在矩形铁芯与Y轴平行的两个臂上；反馈线圈5绕在铁芯的外边。整个双轴磁通门传感器封装在外壳4中。
这种结构没有骨架，所有线圈都绕在铁芯上，铁芯必须很厚才能承载所有线圈，磁通门铁芯很厚时，功耗很大。采用粘合剂粘接成的叠片式结构的铁芯的工艺性不理想。在方形铁芯上绕激励线圈和测量线圈很不方便。绕好线圈的磁通门在往外壳内封装时，很难保证测量轴与外壳安装方向的一致性。这种磁通门的成本相对较高，可靠性和可维修性不理想。
发明内容
为了克服现有的双轴磁通门传感器绕线困难的不足，本发明提供一种单铁芯磁通门，采用长条形铁芯，可以使加工绕线更加方便，更能保证测量轴与安装轴的一致。
本发明还提供采用这种单铁芯磁通门的磁通门双轴传感器，磁通门与传感器支架分离，降低铁芯、线圈的加工、绕线和装配的复杂程度，保证两个轴之间的相互垂直和测量轴与外壳的一致性，可以提高磁通门双轴传感器的可靠性和可维修性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种单铁芯磁通门，包括激励线圈1、铁芯2、测量线圈3和骨架6，其特点是还包括套管14，所述骨架6的绕线部分是管状，骨架前端15和骨架后端16都是正方形，正方形的中心位置固连有骨架6的绕线部分，骨架6的管状中心与骨架前端15和骨架后端16的正方形中心同圆心；所述铁芯2是长条形，其厚度为0.02mm至0.1mm之间，宽度为1mm，长度与骨架6长度相同，激励线圈1绕在骨架6管状部分的里层，测量线圈3绕在激励线圈1上；在骨架前端15的两个角上有两个引线槽17，激励线圈入端21引线和激励线圈出端22引线从右侧引线槽17引出；测量线圈入端23引线和测量线圈出端24引线从左侧引线槽17引出；骨架6管状部分的内径比铁芯2的宽度略大，装有铁芯2的套管14位于骨架6的内孔中，套管14的外径与骨架6的内径等大。
所述套管14是橡胶管、软塑料管或黄腊管任一种。
所述铁芯2的材料是坡莫合金或非晶软磁材料任一种。
一种采用上述单铁芯磁通门的磁通门双轴传感器，其特点是包括四个单铁芯磁通门、支架7、挡板8、挡片9、电路板12和底座13；四个单铁芯磁通门两两组成单铁芯磁通门对，磁通门双轴传感器由单铁芯磁通门对相互垂直构成；
支架7是长方体，长方体的上、下两个面上各有一个矩形槽构，两个矩形槽相互垂直；支架7的高度等于单铁芯磁通门两端的正方形边长的2倍；矩形槽的长度等于单铁芯磁通门骨架6的长度；矩形槽的宽度等于单铁芯磁通门两端的正方形边长的2倍；矩形槽的深度等于单铁芯磁通门两端的正方形的边长；X轴的单铁芯磁通门对位于长方体上面的矩形槽内；Y轴的单铁芯磁通门对位于长方体下面的矩形槽内；
支架7的左侧面和后侧面分别有一个挡片9，挡片9通过螺钉11固定在支架7上；每个挡片9上都有四个小孔，每个小孔能穿过两根线圈引线，每个引线槽17中的引线从四个小孔中穿过，X轴的引线从左侧面挡片9引出；Y轴的引线从后侧面挡片9引出；
支架7的右侧面和前侧面分别有一个挡板8，挡板8通过螺钉11固定在支架7上；挡板8上正对着每个单铁芯磁通门的中心处都有便于装配铁芯的顶丝孔18，通过顶丝10固定铁芯2；
每个挡片9靠近单铁芯磁通门的一侧都有一块与挡片9尺寸相同的橡胶垫；每个顶丝10靠近单铁芯磁通门的一侧都有一个与顶丝10截面尺寸相同的橡胶垫；
支架7上面设有螺纹孔19，一块与支架7上面大小相同电路板12通过螺纹孔19固定在支架7上；
激励信号20引线与X轴的一个激励线圈入端21引线相连并焊在X激励焊盘27上，X轴两个激励线圈出端22引线相连并焊在X激励过渡焊盘28上；X轴另一个激励线圈入端21引线与Y轴的一个激励线圈入端21引线相连并焊在Y激励焊盘29上，Y轴两个激励线圈出端22引线相连并焊在Y激励过渡焊盘30上；Y轴另一个激励线圈入端21引线接地并焊在地线焊盘31上；X轴一个测量线圈入端23引线与X轴另一个测量线圈出端24引线相连并焊在X测量过渡焊盘32上；X轴另一个测量线圈入端23引线与X轴输出信号25引线相连并焊在X输出信号焊盘33上，X轴另一个测量线圈出端24引线接地并焊在地线焊盘31上；Y轴一个测量线圈入端23引线与Y轴另一个测量线圈出端24引线相连并焊在Y测量过渡焊盘34上；Y轴另一个测量线圈入端23引线与Y轴输出信号26引线与相连并焊在Y输出信号焊盘35上，Y轴另一个测量线圈出端24引线接地并焊在接地焊盘31上；
支架7下面设有螺纹孔，螺钉11穿过螺纹孔将支架7与底座13固定连接。
所述无磁金属材料是黄铜或无磁硬铝任一种。
本发明的有益效果是：由于磁通门的铁芯是长条形，加工绕线更加方便，更能保证测量轴与安装轴的一致。
采用长条形铁芯磁通门的磁通门双轴传感器，磁通门与传感器支架分离，降低铁芯、线圈的加工、绕线和装配的复杂程度，保证了两个轴之间的相互垂直和测量轴与外壳的一致性，提高了磁通门双轴传感器的可靠性和可维修性；电路板的橡胶垫和顶丝上的橡胶垫以及柔性套管减小了铁芯所受的应力，提高了磁通门铁芯抗冲击能力。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
附图说明
图1是本发明磁通门双轴传感器的结构图。
图2是图1中磁通门的结构示意图。
图3是图2的剖视放大图。
图4是图1中图电路板的放大图。
图5是背景技术双轴磁通门传感器的结构示意图。
图中：1-激励线圈，2-铁芯，3-测量线圈，4-外壳，5-反馈线圈，6-骨架，7-支架，8-挡板，9-挡片，10-顶丝，11-螺钉，12-电路板，13-底座，14-套管，15-骨架前端，16-骨架后端，17-引线槽，18-顶丝孔，19-螺纹孔，20-激励信号，21-激励线圈入端，22-激励线圈出端，23-测量线圈入端，24-测量线圈出端，25-X轴输出信号，26-Y轴输出信号，27-X激励焊盘，28-X激励过渡焊盘，29-Y激励焊盘，30-Y激励过渡焊盘，31-地线焊盘，32-X测量过渡焊盘，33-X输出信号焊盘，34-Y测量过渡焊盘，35-Y输出信号焊盘。
具体实施方式
以下实施例参照图1～4。
单铁芯磁通门包括激励线圈1、铁芯2、测量线圈3和骨架6，还包括柔性套管14，所述铁芯2是长条形，铁芯2采用坡莫合金或非晶软磁材料，其厚度为0.02mm至0.1mm之间，宽度为1mm，长度与带有圆孔的骨架6长度相同。激励线圈1绕在骨架6的里层；测量线圈3绕在骨架6的外层。骨架前端15和骨架后端16都是正方形。在骨架前端15的两个角上加工有两个引线槽17，激励线圈入端21引线和激励线圈出端22引线从右侧引线槽17引出；测量线圈入端23引线和测量线圈出端24引线从左侧引线槽17引出。
单铁芯磁通门骨架6的内孔直径比铁芯2的宽度大。装铁芯2时，先将柔性套管14装入骨架6的内孔中，再将铁芯2装入柔性套管14的内孔中。柔性套管14的外直径与骨架6的内孔直径相同，柔性套管14可采用橡胶管，软塑料套管或黄腊套管，其作用是填补骨架的内孔中的空隙，减小铁芯2受震动冲击的影响。
采用上述单铁芯磁通门的磁通门双轴传感器，包括四个单铁芯磁通门、支架7、挡板8、挡片9、电路板12和底座13。四个单铁芯磁通门两两组成单铁芯磁通门对，磁通门双轴传感器由单铁芯磁通门对相互垂直构成。
支架7是长方体，长方体的上、下两个面上各加工一个矩形槽构，两个矩形槽相互垂直。支架7的高度等于单铁芯磁通门两端的正方形边长的2倍；矩形槽的长度等于单铁芯磁通门骨架6的长度；矩形槽的宽度等于单铁芯磁通门两端的正方形边长的2倍；矩形槽的深度等于单铁芯磁通门两端的正方形的边长。X轴的单铁芯磁通门对安装在长方体上面的矩形槽内；Y轴的单铁芯磁通门对安装在长方体下面的矩形槽内。
支架7的左侧面和后侧面分别有一个挡片9，挡片9通过螺钉11固定在支架7上。每个挡片9上都有四个小孔，每个小孔能穿过两根线圈引线，正好将每个引线槽17中的引线从这四个孔中穿过。X轴的引线从左侧面挡片9引出；Y轴的引线从后侧面挡片9引出。
支架7的右侧面和前侧面分别有一个挡板8，挡板8通过螺钉11固定在支架7上。挡板8上正对着每个单铁芯磁通门的中心处都有便于装配铁芯的顶丝孔18，铁芯2装配后，用顶丝10固定铁芯2。
在每个挡片9靠近单铁芯磁通门的一侧都有一块与挡片9尺寸相同的橡胶垫；在每个顶丝10靠近单铁芯磁通门的一侧也都有一个与顶丝10截面尺寸相同的橡胶垫。他们的作用是减小铁芯受震动冲击的影响。
支架7上面设有螺纹孔19，一块与支架7上面大小相同电路板通过螺纹孔固定在支架7上。
激励信号20引线与X轴的一个激励线圈入端21引线相连并焊在X激励焊盘27上，X轴两个激励线圈出端22引线相连并焊在X激励过渡焊盘28上；X轴另一个激励线圈入端21引线与Y轴的一个激励线圈入端21引线相连并焊在Y激励焊盘29上，Y轴两个激励线圈出端22引线相连并焊在Y激励过渡焊盘30上；Y轴另一个激励线圈入端21引线接地并焊在地线焊盘31上。X轴一个测量线圈入端23引线与X轴另一个测量线圈出端24引线相连并焊在X测量过渡焊盘32上；X轴另一个测量线圈入端23引线与X轴输出信号25引线相连并焊在X输出信号焊盘33上，X轴另一个测量线圈出端24引线接地并焊在地线焊盘31上。Y轴一个测量线圈入端23引线与Y轴另一个测量线圈出端24引线相连并焊在Y测量过渡焊盘34上；Y轴另一个测量线圈入端23引线与Y轴输出信号26引线与相连并焊在Y输出信号焊盘35上，Y轴另一个测量线圈出端24引线接地并焊在接地焊盘31上。
支架7下面设有螺纹孔，螺钉11通过螺纹孔将支架7与底座13固定连接。
双轴磁通门传感器中，除铁芯2外所有零部件均采用无磁性的材料。
Claims (5)
1.一种单铁芯磁通门，包括激励线圈(1)、铁芯(2)、测量线圈(3)和骨架(6)，其特征在于还包括套管(14)，所述骨架(6)的绕线部分是管状，骨架前端(15)和骨架后端(16)都是正方形，正方形的中心位置固连有骨架(6)的绕线部分，骨架(6)的管状中心与骨架前端(15)和骨架后端(16)的正方形中心同圆心；所述铁芯(2)是长条形，其厚度为0.02mm至0.1mm之间，宽度为1mm，长度与骨架(6)长度相同，激励线圈(1)绕在骨架(6)管状部分的里层，测量线圈(3)绕在激励线圈(1)上；在骨架前端(15)的两个角上有两个引线槽(17)，激励线圈入端(21)引线和激励线圈出端(22)引线从右侧引线槽(17)引出；测量线圈入端(23)引线和测量线圈出端(24)引线从左侧引线槽(17)引出；骨架(6)管状部分的内径比铁芯(2)的宽度略大，装有铁芯(2)的套管(14)位于骨架(6)的内孔中，套管(14)的外径与骨架(6)的内径等大。
2.根据权利要求1所述的单铁芯磁通门，其特征在于：所述套管(14)是橡胶管、软塑料管或黄腊管任一种。
3.根据权利要求1所述的单铁芯磁通门，其特征在于：所述铁芯(2)的材料是坡莫合金或非晶软磁材料任一种。
4.一种采用权利要求1所述单铁芯磁通门的磁通门双轴传感器，其特征在于：包括四个单铁芯磁通门、支架(7)、挡板(8)、挡片(9)、电路板(12)和底座(13)；四个单铁芯磁通门两两组成单铁芯磁通门对，磁通门双轴传感器由单铁芯磁通门对相互垂直构成；
支架(7)是长方体，长方体的上、下两个面上各有一个矩形槽构，两个矩形槽相互垂直；支架(7)的高度等于单铁芯磁通门两端的正方形边长的2倍；矩形槽的长度等于单铁芯磁通门骨架(6)的长度；矩形槽的宽度等于单铁芯磁通门两端的正方形边长的2倍；矩形槽的深度等于单铁芯磁通门两端的正方形的边长；X轴的单铁芯磁通门对位于长方体上面的矩形槽内；Y轴的单铁芯磁通门对位于长方体下面的矩形槽内；
支架(7)的左侧面和后侧面分别有一个挡片(9)，挡片(9)通过螺钉(11)固定在支架(7)上；每个挡片(9)上都有四个小孔，每个小孔能穿过两根线圈引线，每个引线槽(17)中的引线从四个小孔中穿过，X轴的引线从左侧面挡片(9)引出；Y轴的引线从后侧面挡片(9)引出；
支架(7)的右侧面和前侧面分别有一个挡板(8)，挡板(8)通过螺钉(11)固定在支架(7)上；挡板(8)上正对着每个单铁芯磁通门的中心处都有便于装配铁芯的顶丝孔(18)，通过顶丝(10)固定铁芯(2)；
每个挡片(9)靠近单铁芯磁通门的一侧都有一块与挡片(9)尺寸相同的橡胶垫；每个顶丝(10)靠近单铁芯磁通门的一侧都有一个与顶丝(10)截面尺寸相同的橡胶垫；
支架(7)上面设有螺纹孔(19)，一块与支架(7)上面大小相同电路板(12)通过螺纹孔(19)固定在支架(7)上；
激励信号(20)引线与X轴的一个激励线圈入端(21)引线相连并焊在X激励焊盘(27)上，X轴两个激励线圈出端(22)引线相连并焊在X激励过渡焊盘(28)上；X轴另一个激励线圈入端(21)引线与Y轴的一个激励线圈入端(21)引线相连并焊在Y激励焊盘(29)上，Y轴两个激励线圈出端(22)引线相连并焊在Y激励过渡焊盘(30)上；Y轴另一个激励线圈入端(21)引线接地并焊在地线焊盘(31)上；X轴一个测量线圈入端(23)引线与X轴另一个测量线圈出端(24)引线相连并焊在X测量过渡焊盘(32)上；X轴另一个测量线圈入端(23)引线与X轴输出信号(25)引线相连并焊在X输出信号焊盘(33)上，X轴另一个测量线圈出端(24)引线接地并焊在地线焊盘(31)上；Y轴一个测量线圈入端(23)引线与Y轴另一个测量线圈出端(24)引线相连并焊在Y测量过渡焊盘(34)上；Y轴另一个测量线圈入端(23)引线与Y轴输出信号(26)引线与相连并焊在Y输出信号焊盘(35)上，Y轴另一个测量线圈出端(24)引线接地并焊在接地焊盘(31)上；
支架(7)下面设有螺纹孔，螺钉(11)穿过螺纹孔将支架(7)与底座(13)固定连接。
5.根据权利要求4所述的磁通门双轴传感器，其特征在于：所述无磁金属材料是黄铜或无磁硬铝任一种。
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