CN102012492A - 单铁芯磁通门以及磁通门单轴传感器 - Google Patents

单铁芯磁通门以及磁通门单轴传感器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种单铁芯磁通门以及磁通门单轴传感器，用于解决现有的磁通门铁芯加工困难的技术问题。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。采用长条形铁芯磁通门的单轴磁通门传感器，采用挡板和电路板固定方式，保证了可靠性和可维修性，也使引线焊接更为方便，成本较低；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

单铁芯磁通门以及磁通门单轴传感器
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单轴传感器。
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。磁通门传感器的结构直接影响其性能。通过结构设计保证磁通门传感器探头与安装方向的一致性，降低其铁芯加工难度和线圈绕线难度，提高其可靠性、可维修性，是轴磁通门要解决的关键技术问题之一。
参照图5。文献“公开号是US 6,972,563B2的美国专利”公开了一种磁通门传感器，该传感器采用的磁通门包括激励线圈1、铁芯2、测量线圈3和骨架4，所述铁芯2是圆环形，激励线圈1均匀地绕在铁芯2上，测量线圈3绕在中心是方孔的骨架4上，激励线圈1与铁芯2位于骨架4的方孔内。通过转动激励线圈1与铁芯2找到合适的装配位置；然后用环氧树脂胶封装。
由于磁通门的铁芯是圆环形，所以这种结构的铁芯加工相对困难。如果铁芯厚到能够直接在其上绕线，传感器的功耗就会很大；如果铁芯很薄，必须为激励线圈配备骨架，骨架的加工也相对困难。激励线圈在圆环形铁芯上绕线比在直线圈上绕线难度大。激励线圈往测量线圈内装配时，要保证测量轴与安装轴的一致性很困难，需一边转动一边检测信号。激励线圈装配位置确定后，用环氧树脂胶封装过程比较费时，且需特别细心才能保证激励线圈装配位置不变。这种磁通门的成本相对较高，可维修性不理想。
发明内容
为了克服现有的磁通门铁芯加工困难的不足，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单轴传感器，螺钉和电路板固定方式可以保证可靠性和可维修性，也使引线焊接更为方便，降低成本；电路板与顶丝上的橡胶垫与柔性套管可以减小铁芯所受的应力，可以提高磁通门铁芯抗冲击能力。
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4，其特点是还包括柔性套管10，所述骨架4的绕线部分是管状，骨架前端11和骨架后端12都是正方形，正方形的中心位置固连有骨架4的绕线部分，骨架4的管状中心与骨架前端11和骨架后端12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4长度相同，激励线圈1绕在骨架4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11的两个角上有两个引线槽13，激励线圈入端引线16和激励线圈出端引线17从右侧引线槽13引出；测量线圈入端引线18和测量线圈出端引线19从左侧引线槽13引出；骨架4管状部分的内径比铁芯2的宽度略大，装有铁芯2的柔性套管10位于骨架4的内孔中，柔性套管10的外径与骨架4的内径等大。
所述柔性套管10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单轴传感器，其特点是包括两个单铁芯磁通门28、外壳5、挡板6和和电路板7，所述外壳5是有矩形通孔的长方体，外壳5采用无磁金属材料或酚醛塑料，外壳5上矩形通孔的截面的长等于单铁芯磁通门骨架前端11和骨架后端12正方形边长的2倍；宽等于单铁芯磁通门骨架前端11和骨架后端12正方形的边长，正好能并排装入两个相同尺寸的单铁芯磁通门；两个单铁芯磁通门并排位于外壳5的矩形通孔中，骨架前端11通过电路板7用螺钉8螺钉固定外壳5上，骨架后端12通过挡板6用螺钉8固定在外壳5上；挡板6正对单铁芯磁通门中心处有螺纹孔27，顶丝9与螺纹孔27配合固定铁芯2；顶丝9靠近铁芯一端有与顶丝9截面尺寸相同的橡胶垫；挡板6有两个螺钉孔14，用来与外壳5配合定位单铁芯磁通门28；电路板7也有两个螺钉孔14，用来与外壳5配合定位单铁芯磁通门28；电路板7上分布有四个穿线孔15，每个穿线孔15能穿过两根线圈引线，每个引线槽13中的引线从穿线孔15中穿过，并焊接在电路板7的焊盘上；电路板7上有五个焊盘，包括激励信号焊盘22、激励线圈过渡焊盘23、输出信号焊盘24、测量线圈过渡焊盘25和地线焊盘26，第一个磁通门的激励线圈入端引线16和传感器信号激励端20都焊在激励信号焊盘22上，第二个磁通门的激励线圈入端引线16接地；两个磁通门的激励线圈出端引线17都焊在激励线圈过渡焊盘23上。第一个磁通门的测量线圈入端引线18和传感器信号输出端21都焊在输出信号焊盘24上，第一个磁通门的测量线圈出端引线19与第二个磁通门的测量线圈入端引线18都焊在测量线圈过渡焊盘25上；第二个磁通门的测量线圈出端引线19接地，地线焊在地线焊盘26上；在电路板7与两个单铁芯磁通门骨架前端11有与电路板7尺寸相同的橡胶垫。
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单轴传感器，采用挡板和电路板固定方式，保证了可靠性和可维修性，也使引线焊接更为方便，成本较低；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是本发明磁通门单轴传感器的结构图。
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是背景技术磁通门的结构示意图。
图中：1-激励线圈，2-铁芯，3-测量线圈，4-骨架，5-外壳，6-挡板，7-电路板，8-螺钉，9-顶丝，10-柔性套管，11-骨架前端，12-骨架后端，13-引线槽，14-螺钉孔，15-穿线孔，16-激励线圈入端引线，17-激励线圈出端引线，18-测量线圈入端引线，19-测量线圈出端引线，20-传感器信号激励端，21-传感器信号输出端，22-激励信号焊盘，23-激励线圈过渡焊盘，24-输出信号焊盘，25-测量线圈过渡焊盘，26-地线焊盘，27-螺纹孔，28-磁通门。
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4，还包括柔性套管10，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4长度相同。激励线圈1绕在骨架4的里层；测量线圈3绕在骨架4的外层。骨架前端11和骨架后端12都是正方形。在骨架前端11的两个角上加工有两个引线槽13，激励线圈入端引线16和激励线圈出端引线17从右侧引线槽13引出；测量线圈入端引线18和测量线圈出端引线19从左侧引线槽13引出。
单铁芯磁通门骨架4的内孔直径比铁芯2的宽度大。装铁芯2时，先将柔性套管10装入骨架4的内孔中，再将铁芯2装入柔性套管10的内孔中。柔性套管10的外直径与骨架4的内孔直径相同，柔性套管10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单轴传感器，由两个单铁芯磁通门28构成，还包括带有矩形通孔的长方体外壳5，挡板6和电路板7，长方体外壳5采用无磁金属材料或无磁非金属材料，例如黄铜、无磁硬铝或酚醛塑料等。长方体外壳5上矩形通孔的截面的长等于单铁芯磁通门骨架4两端正方形边长的2倍；宽等于单铁芯磁通门骨架4两端正方形边长。长方体外壳5上矩形通孔内正好能并排装入两个相同尺寸的单铁芯磁通门。长方体外壳5为金属材料时，矩形通孔用线切割方法加工；长方体外壳5为非金属材料时，矩形通孔采用磨具压制方法加工。
两个单铁芯磁通门并排装入长方体外壳5中，骨架前端11用螺钉8通过电路板7上的螺钉孔固定外壳5上，电路板7上分布有四个穿线孔15，每个穿线孔15能穿过两根线圈引线，正好将每个引线槽13中的引线从穿线孔15中穿过，并焊接在电路板7上事先排好的焊盘上。电路板7上有五个焊盘，包括激励信号焊盘22、激励线圈过渡焊盘23、输出信号焊盘24、测量线圈过渡焊盘25和地线焊盘26，第一个磁通门的激励线圈入端引线16和传感器信号激励端20都焊在激励信号焊盘22上，第二个磁通门的激励线圈入端引线16接地；两个磁通门的激励线圈出端引线17都焊在激励线圈过渡焊盘23上。第一个磁通门的测量线圈入端引线18和传感器信号输出端21都焊在输出信号焊盘24上，第一个磁通门的测量线圈出端引线19与第二个磁通门的测量线圈入端引线18都焊在测量线圈过渡焊盘25上；第二个磁通门的测量线圈出端引线19接地，地线焊在地线焊盘26上。在电路板7与两个单铁芯磁通门骨架前端11有一块与电路板7尺寸相同的橡胶垫，用于减小铁芯受震动冲击的影响。
两个单铁芯磁通门28并排装入长方体外壳5中，骨架后端12用螺钉8通过挡板6上的螺钉孔14固定在外壳5上。挡板6上正对着每个单铁芯磁通门中心处都有便于装配铁芯的螺纹孔27，所有部件都装配好后，可通过螺纹孔27装配铁芯。铁芯装配好后，用顶丝9固定铁芯。顶丝9靠近铁芯一端有与顶丝9截面尺寸相同的橡胶垫用于减小铁芯受震动冲击的影响。
单轴磁通门传感器中，除铁芯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(4)，其特征在于还包括柔性套管(10)，所述骨架(4)的绕线部分是管状，骨架前端(11)和骨架后端(12)都是正方形，正方形的中心位置固连有骨架(4)的绕线部分，骨架(4)的管状中心与骨架前端(11)和骨架后端(12)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(4)长度相同，激励线圈(1)绕在骨架(4)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(11)的两个角上有两个引线槽(13)，激励线圈入端引线(16)和激励线圈出端引线(17)从右侧引线槽(13)引出；测量线圈入端引线(18)和测量线圈出端引线(19)从左侧引线槽(13)引出；骨架(4)管状部分的内径比铁芯(2)的宽度略大，装有铁芯(2)的柔性套管(10)位于骨架(4)的内孔中，柔性套管(10)的外径与骨架(4)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：所述柔性套管(10)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单轴传感器，其特征在于：包括两个单铁芯磁通门(28)、外壳(5)、挡板(6)和和电路板(7)，所述外壳(5)是有矩形通孔的长方体，外壳(5)采用无磁金属材料或酚醛塑料，外壳(5)上矩形通孔的截面的长等于单铁芯磁通门骨架前端(11)和骨架后端(12)正方形边长的2倍；宽等于单铁芯磁通门骨架前端(11)和骨架后端(12)正方形的边长，正好能并排装入两个相同尺寸的单铁芯磁通门；两个单铁芯磁通门并排位于外壳(5)的矩形通孔中，骨架前端(11)通过电路板(7)用螺钉(8)螺钉固定外壳(5)上，骨架后端(12)通过挡板(6)用螺钉(8)固定在外壳(5)上；挡板(6)正对单铁芯磁通门中心处有螺纹孔(27)，顶丝(9)与螺纹孔(27)配合固定铁芯(2)；顶丝(9)靠近铁芯一端有与顶丝(9)截面尺寸相同的橡胶垫；挡板(6)有两个螺钉孔(14)，用来与外壳(5)配合定位单铁芯磁通门(28)；电路板(7)也有两个螺钉孔(14)，用来与外壳(5)配合定位单铁芯磁通门(28)；电路板(7)上分布有四个穿线孔(15)，每个穿线孔(15)能穿过两根线圈引线，每个引线槽(13)中的引线从穿线孔(15)中穿过，并焊接在电路板(7)的焊盘上；电路板(7)上有五个焊盘，包括激励信号焊盘(22)、激励线圈过渡焊盘(23)、输出信号焊盘(24)、测量线圈过渡焊盘(25)和地线焊盘(26)，第一个磁通门的激励线圈入端引线(16)和传感器信号激励端(20)都焊在激励信号焊盘(22)上，第二个磁通门的激励线圈入端引线(16)接地；两个磁通门的激励线圈出端引线(17)都焊在激励线圈过渡焊盘(23)上。第一个磁通门的测量线圈入端引线(18)和传感器信号输出端(21)都焊在输出信号焊盘(24)上，第一个磁通门的测量线圈出端引线(19)与第二个磁通门的测量线圈入端引线(18)都焊在测量线圈过渡焊盘(25)上；第二个磁通门的测量线圈出端引线(19)接地，地线焊在地线焊盘(26)上；在电路板(7)与两个单铁芯磁通门骨架前端(11)有与电路板(7)尺寸相同的橡胶垫。
5.根据权利要求4所述的磁通门单轴传感器，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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