CN102645641A - 同点三分量磁通门传感器 - Google Patents

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张松勇
唐春琴
渐开旺
徐斌
吴英俊
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Abstract

本发明公开了一种同点三分量磁通门传感器，包括铝外壳，安装在所述铝外壳内的电路板、磁芯，陶瓷骨架和绕制在陶瓷骨架上的线圈，三个传感器对应三个分量，其中两个分量共用磁芯，形成环状结构，所述环状结构的中心位置单独安装第三个分量对应一个磁芯，所述三个分量的中心位于同点，三个分量两两垂直。所述三个分量的信号引出端与电路板对应连接，通过电路板输入/输出信号。每个分量由两只线圈拼接组成，每只线圈对应绕制在一个陶瓷骨架上。所述磁芯材料选用经过热处理的坡莫合金薄带，将其绕制在陶瓷骨架中心的方孔内。本发明真正实现了各传感器的对称布局，并且三轴传感器的中心真正聚于同点，有效减少传感器所造成的测量误差。

Description

同点三分量磁通门传感器
技术领域
本发明涉及传感器技术领域，特别涉及一种用于磁场测量领域的同点三分量磁通门传感器。
背景技术
传感器是能感知外界信息并能按一定规律将这些信息转换成可用信号的装置，其实就是将外界信号转换为电信号的装置。传感器有光电传感器、热电传感器、磁传感器、化学传感器等，三分量磁传感器是磁传感器的一种，通常使用如图1所示跑道式和图2所示圆环式的铁芯布局，这种结构本身是不对称的，工艺上三个传感器的基准点与坐标原点有所偏差，且因为不对称而引起环境磁场在一个传感器上的聚磁受另两个传感器影响而轻微歪扭，造成测量误差。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明提供一种同点三分量磁通门传感器，改善以前三分量传感器的结构，使其能达到理想的对称布局，任意两个传感器铁芯均不会对第三个传感器的中心聚磁造成不对称歪扭，并且三轴传感器的几何中心聚于同点，从而有效减小三轴不正交度误差，减小三轴传感器的尺寸。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
同点三分量磁通门传感器，包括铝外壳，安装在所述铝外壳内的电路板、磁芯，陶瓷骨架和绕制在陶瓷骨架上的线圈，其特点是，三个传感器对应三个分量，其中两个分量共用磁芯，形成环状结构，所述环状结构的中心位置单独安装第三个分量对应一个磁芯，所述三个分量的中心位于同点。
上述三个分量可以对应到三维坐标系的X轴、Y轴、Z轴，并且两两垂直。
所述三个分量的信号引出端与电路板对应连接，通过电路板输入/输出信号。
每个分量由两只线圈拼接组成，每只线圈对应绕制在一个陶瓷骨架上。
所述磁芯材料选用经过热处理的坡莫合金薄带，将其绕制在陶瓷骨架中心的方孔内。
进一步，所述磁芯线圈的安装定位有一定要求，该传感器的铁芯安放固定架要保证其相对的固定架之间平行度要求和相邻的固定架之间的垂直度，均以0.01mm为宜。
上述结构的传感器，各轴传感器不垂直度≤0.1°；
所述磁芯采用直径0.2mm的带状铁芯，励磁功率低于整体铁芯结构传感器。
且由于每个轴都是对称的两个传感器，从信息融合的角度来说由此测得的数据在精度方面要好于单传感器，且可以做到冗余设计，在实际应用中当某个传感器出现问题时，不会严重影响整个测量结果，只会影响传感器的对称性。
本发明的有益效果是，该发明所提出的三分量磁通门传感器真正实现了各传感器的对称布局，其任意两个传感器铁芯均不会对第三个传感器的中心聚磁造成不对称歪扭，并且三轴传感器的中心真正聚于同点。这种结构也是唯一能够实现三轴微型化的形式，其可以使三分量同点传感器的体积减小，其这种结构能有效减少传感器所造成的测量误差。
附图说明
图1为以前跑道式三分量磁传感器的结构示意图。
图2为以前圆环式三分量磁传感器的结构示意图。
图3为本发明的结构示意图。
图4为本发明三分量的构成示意图。
图中，1、磁芯，2、电路板，3、线圈，4、磁芯，5、Z分量，6、铝外壳，7、陶瓷骨架，8、Y分量，9、X分量，10、陶瓷骨架，11、陶瓷骨架，12、陶瓷骨架。
具体实施方式：
为了使本发明的创作特征、技术手段与达成目的易于明白理解，以下结合具体实施例进一步阐述本发明。
实施例：
参看图3，一种同点三分量磁传感器，包括铝外壳6，安装在所述铝外壳6内的电路板2、X分量9与Y分量8共用的磁芯1，与Z分量5对应的磁芯4，设置在磁芯1外围的陶瓷骨架7与陶瓷骨架10，设置在磁芯4外围的陶瓷骨架11及陶瓷骨架12，绕制在陶瓷骨架11与陶瓷骨架12上的线圈3。
其特点是，如图4所示，三个传感器对应X分量9、Y分量8与Z分量5，其中，X分量9与Y分量8共用磁芯1即X1X2-Y1Y2，形成环状结构，中心位置单独安装Z分量5，这种结构使上述三个分量的几何中心位于同点，该布置使磁传感器结构能达到理想的对称布局，任意两个传感器铁芯均不会对第三个传感器的中心聚磁造成不对称歪扭，有效减少传感器所造成的测量误差。
磁芯1与磁芯4的材料选用经过热处理的坡莫合金薄带，将其绕制在对应陶瓷骨架中心的方孔内。
较佳地，磁芯1与磁芯4采用直径0.2mm的带状铁芯，励磁功率低于整体铁芯结构传感器。
进一步，每个分量的线圈绕制在两只相同的陶瓷骨架上，密绕9层共计1000匝，并且两组线圈电阻、电容、电感也相同，将线圈首尾相连接作为中心端。
该磁传感器安装在一个21mm×15mm×10mm的铝壳内，通过电路板2将三分量信号引出端引出。
在制作传感器时，安装铝壳加工以及磁芯线圈的安装定位有一定的要求，该传感器的铁芯安放固定架要保证其相对的固定架之间平行度要求和相邻的固定架之间的垂直度，均以0.01mm为宜。
本发明使三轴传感器的中心真正聚于同点，这种结构也是唯一能够实现三轴微型化的形式，其可以使三分量同点传感器的体积减小，其这种结构能有效减少传感器所造成的测量误差。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.同点三分量磁通门传感器，包括铝外壳，安装在所述铝外壳内的电路板、磁芯，陶瓷骨架和绕制在陶瓷骨架上的线圈，其特征在于，
三个传感器对应三个分量，其中两个分量共用磁芯，形成环状结构，所述环状结构的中心位置单独安装第三个分量对应一个磁芯，所述三个分量的中心位于同点。
2.根据权利要求1所述的同点三分量磁通门传感器，其特征在于，所述三个分量的信号引出端与电路板对应连接，通过电路板输入/输出信号。
3.根据权利要求1或2所述的同点三分量磁通门传感器，其特征在于，每个分量由两只线圈拼接组成，每只线圈对应绕制在一个陶瓷骨架上。
4.根据权利要求1所述的同点三分量磁通门传感器，其特征在于，所述磁芯材料选用经过热处理的坡莫合金薄带，将其绕制在陶瓷骨架中心的方孔内。
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