CN106352788A - 集成了导电滑环的圆感应同步器及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集成了导电滑环的圆感应同步器及制备方法，通过在转子基板上固定底座，在底座上套入下环体、绝缘片、上环体、压板，上、下环体上均开有V形环槽，上、下环体通过焊接的方式引出连接线与转子激励输入线连接。在定子基板上固定有刷丝座，上、下刷丝的末端穿入刷丝座上的过线孔，随后嵌入到上、下环体的V形环槽内，上、下刷丝通过焊接的方式引出连接线作为输入信号线。由于输入信号线最终与转子激励输入端相连，因而通过对输入信号线施加激励信号，即可驱动转子工作。本发明既解决了转子引出线在工作过程中绞线的问题，同时又没有增加系统体积、也未引入电磁干扰，对圆感应同步器的应用带来了极大的便利性。

Description

集成了导电滑环的圆感应同步器及制备方法

技术领域

本发明涉及角度传感器，尤其是涉及一种集成了导电滑环的圆感应同步器及制备方法。

背景技术

圆感应同步器是一种电磁感应的角度传感器，它具有耐恶劣环境、测量精度高、寿命长、成本低、安装方便、运行速度快、稳定可靠等一系列优点，常用于转台、陀螺平台、火炮控制、导航制导、雷达天线、经纬仪等设备中。圆感应同步器分为定子和转子两部分，通常定子安装在固定体上，转子安装在转轴上，如对转子施加激励信号，定子将感应出两相的正、余弦信号。工作过程中，转轴带动转子转动，使得转子与定子产生相对旋转运动，定子感应出的两相正、余弦信号也会随着转子的转动而发生有规律的变化，通过监测、解算这两路信号来实现角度测量的目的。

圆感应同步器的转子需外引激励线，鉴于圆感应同步器的转子在使用过程中需要连续旋转，这将使得外引激励线存在绞线的问题，解决这一问题途径有两种：一种方法是为其配备一个独立的导电滑环，但这又进一步增加了系统的体积、成本，同时也存在因轴向空间受限而无法安装的情况；另一种方法是在圆感应同步器内嵌入环状的导磁槽，导磁槽内放入环状金属导线，转子金属绕组与其导磁槽内的环状金属导线连接，通过对定子导磁槽内的环状金属导线施加激励信号将使得转子金属绕组获得激励，从而使得转子无需外引激励线，这种内嵌导磁槽的方式又存在两个问题：（1）当圆感应同步器径向尺寸空间受限时将没有安装导磁槽的径向空间；（2）嵌入导磁槽将会对圆感应同步器引入附加的电磁干扰，这将会对圆感应同步器自身的感应磁场产生影响，进而降低圆感应同步器的精度。

综上所述，如何通过一种新型的工艺方法，既能解决圆感应同步器在使用过程中因连续旋转而存在的绞线问题，同时又不增加系统的尺寸、体积，且不带来额外的电磁干扰将具有非常重要的意义。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种集成了导电滑环的圆感应同步器，它既解决了转子引出线在工作过程中绞线的问题，同时又没有增加系统体积、也未引入电磁干扰，对圆感应同步器的应用带来了极大的便利性。

本发明的第二个目的在于提供一种集成了导电滑环的圆感应同步器及制备方法。

本发明的第一个目的是这样实现的：

一种集成了导电滑环的圆感应同步器，包括安装在固定体上的定子基板和安装在转轴上的转子基板，定子基板和转子基板均为金属材料，在定子基板的上表面固定有定子绝缘层，在定子绝缘层上固定有环状的定子金属绕组，在转子基板的下表面固定有与定子绝缘层位置对应的转子绝缘层,在转子绝缘层上固定有环状的转子金属绕组,定子金属绕组与转子金属绕组相对放置,定子金属绕组和转子金属绕组均与转轴垂直,特征是：在转子基板上固定有环形的底座，在底座的上面从下到上依次分别设有下环体、绝缘片、上环体、压板，压板、上环体、绝缘片、下环体通过螺丝固定在转子基板上，在下环体的侧壁上设有开口向外的下环体V形环槽，上环体的侧壁上设有开口向外的上环体V形环槽，下环体通过焊接的方式引出第一连接线，第一连接线线与第一转子激励输入线连接，上环体通过焊接的方式引出第二连接线，第二连接线与第二转子激励输入线连接；在定子基板上面的左侧边缘固定有刷丝座，将下刷丝的末端、分别穿入刷丝座上的两个下过线孔，随后嵌入到下环体的下环体V形环槽内，将上刷丝的末端、分别穿入刷丝座上的两个上过线孔，随后嵌入到上环体的上环体V形环槽内，下刷丝通过焊接的方式引出第一输入信号线，上刷丝通过焊接的方式引出第二输入信号线。

通过对第一输入信号线、第二输入信号线施加激励信号，即可将信号传递到第一转子激励输入线、第二转子激励输入线上，进而驱动转子工作，定子将感应出与转角成比例的感应信号，这种集成了导电滑环的圆感应同步器既解决了转子引出线在工作过程中绞线的问题，同时又没有增加系统体积、也未引入电磁干扰。

在转子金属绕组中设有若干根转子有效导体，各根转子有效导体通过转子有效导体内端部与转子有效导体外端部连接而成转子金属绕组，连续的转子金属绕组从转子有效导体的两个末端引出导线作为转子的激励输入端。

定子金属绕组由分段的2K个导体组构成，2K个导体组分别属于SIN相和COS相，每相各有K个导体组，SIN相导体组和COS相导体组相隔排列，即与每个SIN相导体组相邻的导体组都为COS相导体组，与每个COS相导体组相邻的导体组都为SIN相导体组；每个导体组中设有M根定子有效导体，每根定子有效导体通过定子有效导体内端部与定子有效导体外端部连接而成，其中K、M均为正整数；属于同相的各组导体组从每个导体组中的两个末端引出导线串联联接，联接后SIN相将引出SIN+、SIN-的差分信号，COS相将引出COS+、COS-的差分信号。

本发明的第二个目的是这样实现的：

一种集成了导电滑环的圆感应同步器的制备方法，具体步骤如下：

A、选用FR-4环氧树脂材料加工出底座，并钻出上出线孔与下出线孔；

B、选用铍青铜材料加工出下环体，加工出上环体，在下环体的侧壁上设有开口向外的下环体V形环槽，下环体V形环槽的夹角为75°，在上环体的侧壁上设有开口向外的上环体V形环槽，上环体V形环槽的夹角为75°；

C、选用FR-4环氧树脂材料加工出绝缘片，绝缘片为环形；选用FR-4环氧树脂材料加工出压板；

D、将底座固定在转子基板上，随后在底座上依次放置有下环体、绝缘片、上环体，最后是压板，用螺丝将它们一并固定在转子基板上；

E、在下环体上通过焊接的方式引出第一连接线，第一连接线穿过底座上的下出线孔与第一转子激励输入线相连；在上环体上通过焊接的方式引出第二连接线，第二连接线穿过底座上的上出线孔与第二转子激励输入线相连；

F、选用FR-4环氧树脂材料加工出刷丝座，并钻出两个上过线孔、两个下过线孔，将下刷丝的末端分别穿入刷丝座上的两个下过线孔，随后嵌入到下环体的下环体V形环槽内，将上刷丝的末端分别穿入刷丝座上的两个上过线孔，随后嵌入到上环体的上环体V形环槽内，下刷丝通过焊接的方式引出第二输入信号线，上刷丝通过焊接的方式引出第一输入信号线。

本发明通过新的工艺方法可将导电滑环嵌入到圆感应同步器内，当对定子上的输入信号线施加交流（2--20KHz）的激励信号，即可最终驱动转子激励输入线工作，这种集成了导电滑环的圆感应同步器既解决了转子引出线在工作过程中绞线的问题，同时又没有增加系统体积、也未引入电磁干扰，对圆感应同步器的使用带来了极大得便利性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为底座的结构示意图；

图3为下环体的结构示意图；

图4为环槽的结构示意图；

图5为绝缘垫片结构示意图；

图6为上环体的结构示意图；

图7为压板的结构示意图；

图8为刷丝座的正视图；

图9为刷丝座的俯视图；

图10为下刷丝的结构示意图；

图11为上刷丝的结构示意图；

图12为转子金属绕组的示意图；

图13为定子金属绕组的示意图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

一种集成了导电滑环的圆感应同步器，包括安装在固定体上的定子基板1和安装在转轴上的转子基板2，定子基板1和转子基板2均为金属材料，在定子基板1的上表面固定有定子绝缘层3，在定子绝缘层3上固定有环状的定子金属绕组4，在转子基板2的下表面固定有与定子绝缘层位置对应的转子绝缘层5,在转子绝缘层5上固定有环状的转子金属绕组6,定子金属绕组4与转子金属绕组6相对放置,定子金属绕组4和转子金属绕组6均与转轴垂直,在转子基板2上固定有环形的底座10，在底座10的上面从下到上依次分别设有下环体11、绝缘片12、上环体13、压板14，压板14、上环体13、绝缘片12、下环体11通过螺丝固定在转子基板2上，在下环体11的侧壁上设有开口向外的下环体V形环槽21，上环体13的侧壁上设有开口向外的上环体V形环槽22，下环体11通过焊接的方式引出第一连接线16，第一连接线线16与第一转子激励输入线17连接，上环体13通过焊接的方式引出第二连接线15，第二连接线15与第二转子激励输入线18连接；在定子基板1上面的左侧边缘固定有刷丝座7，将下刷丝8的末端27、28分别穿入刷丝座7上的两个下过线孔25、26，随后嵌入到下环体11的下环体V形环槽21内，将上刷丝9的末端29、30分别穿入刷丝座7上的两个上过线孔23、24，随后嵌入到上环体13的上环体V形环槽22内，下刷丝8通过焊接的方式引出第一输入信号线42，上刷丝9通过焊接的方式引出第二输入信号线线41。

通过对第一输入信号线41、第二输入信号线42施加激励信号，即可将信号传递到第一转子激励输入线17、第二转子激励输入线18上，进而驱动转子工作，定子将感应出与转角成比例的感应信号，这种集成了导电滑环的圆感应同步器既解决了转子引出线在工作过程中绞线的问题，同时又没有增加系统体积、也未引入电磁干扰。

在转子金属绕组6中设有若干根转子有效导体35，各根转子有效导体35通过转子有效导体内端部31与转子有效导体外端部32连接而成转子金属绕组6，连续的转子金属绕组6从转子有效导体35的两个末端33、34引出导线作为转子的激励输入端。

定子金属绕组4由分段的2K个导体组构成，2K个导体组分别属于SIN相和COS相，每相各有K个导体组，SIN相导体组和COS相导体组相隔排列，即与每个SIN相导体组相邻的导体组都为COS相导体组，与每个COS相导体组相邻的导体组都为SIN相导体组；每个导体组中设有M根定子有效导体36，每根定子有效导体36通过定子有效导体内端部37与定子有效导体外端部38连接而成，其中K、M均为正整数；属于同相的各组导体组从每个导体组中的两个末端39、40引出导线串联联接，联接后SIN相将引出SIN+、SIN-的差分信号，COS相将引出COS+、COS-的差分信号。

一种集成了导电滑环的圆感应同步器的制备方法，具体步骤如下：

A、选用FR-4环氧树脂材料加工出底座10，如按图2所示，并钻出上出线孔19与下出线孔20；

B、选用铍青铜材料加工出下环体11，加工出上环体13，在下环体11的侧壁上设有开口向外的下环体V形环槽21，下环体V形环槽21的夹角为75°，在上环体13的侧壁上设有开口向外的上环体V形环槽22，上环体V形环槽22的夹角为75°；

C、选用FR-4环氧树脂材料加工出绝缘片12，绝缘片12为环形；选用FR-4环氧树脂材料加工出压板14；

D、将底座10固定在转子基板2上，随后在底座10上依次放置有下环体11、绝缘片12、上环体13，最后是压板14，用螺丝将它们一并固定在转子基板2上；

E、在下环体11上通过焊接的方式引出第一连接线16，第一连接线16穿过底座10上的下出线孔20与第一转子激励输入线17相连；在上环体13上通过焊接的方式引出第二连接线15，第二连接线15穿过底座10上的上出线孔19与第二转子激励输入线18相连；

F、选用FR-4环氧树脂材料加工出刷丝座7，并钻出两个上过线孔23、24、两个下过线孔25、26，将下刷丝8的末端27、28分别穿入刷丝座7上的两个下过线孔25、26，随后嵌入到下环体11的下环体V形环槽21内，将上刷丝9的末端29、30分别穿入刷丝座7上的两个上过线孔23、24，随后嵌入到上环体13的上环体V形环槽22内，下刷丝8通过焊接的方式引出第二输入信号线42，上刷丝9通过焊接的方式引出第一输入信号线41。

工作原理：

第一输入信号线41与下刷丝8相连，第二输入信号线42与上刷丝9相连，而上刷丝9与上环体13的上环体V形环槽22相连，下刷丝8与下环体11的下环体V形环槽21相连，下环体11与第一转子激励输入线17相连，上环体13与第二转子激励输入线18相连，因而通过对第一输入信号线41、第二输入信号线42施加交流（2--20KHz）的激励信号，即可驱动转子工作，定子将感应出与转角成比例的感应信号。这种集成了导电滑环的圆感应同步器既解决了转子引出线在工作过程中绞线的问题，同时又没有增加系统体积、也未引入电磁干扰。

Claims (3)

1.一种集成了导电滑环的圆感应同步器，包括安装在固定体上的定子基板和安装在转轴上的转子基板，定子基板和转子基板均为金属材料，在定子基板的上表面固定有定子绝缘层，在定子绝缘层上固定有环状的定子金属绕组，在转子基板的下表面固定有与定子绝缘层位置对应的转子绝缘层,在转子绝缘层上固定有环状的转子金属绕组,定子金属绕组与转子金属绕组相对放置,定子金属绕组和转子金属绕组均与转轴垂直,其特征在于：在转子基板上固定有环形的底座，在底座的上面从下到上依次分别设有下环体、绝缘片、上环体、压板，压板、上环体、绝缘片、下环体通过螺丝固定在转子基板上，在下环体的侧壁上设有开口向外的下环体V形环槽，上环体的侧壁上设有开口向外的上环体V形环槽，下环体通过焊接的方式引出第一连接线，第一连接线线与第一转子激励输入线连接，上环体通过焊接的方式引出第二连接线，第二连接线与第二转子激励输入线连接；在定子基板上面的左侧边缘固定有刷丝座，将下刷丝的末端、分别穿入刷丝座上的两个下过线孔，随后嵌入到下环体的下环体V形环槽内，将上刷丝的末端、分别穿入刷丝座上的两个上过线孔，随后嵌入到上环体的上环体V形环槽内，下刷丝通过焊接的方式引出第一输入信号线，上刷丝通过焊接的方式引出第二输入信号线线。

2.根据权利要求1所述的集成了导电滑环的圆感应同步器，其特征在于：在转子金属绕组中设有若干根转子有效导体，各根转子有效导体通过转子有效导体内端部与转子有效导体外端部连接而成转子金属绕组，连续的转子金属绕组从转子有效导体的两个末端引出导线作为转子的激励输入端；

定子金属绕组由分段的2K个导体组构成，2K个导体组分别属于SIN相和COS相，每相各有K个导体组，SIN相导体组和COS相导体组相隔排列，即与每个SIN相导体组相邻的导体组都为COS相导体组，与每个COS相导体组相邻的导体组都为SIN相导体组；每个导体组中设有M根定子有效导体，每根定子有效导体通过定子有效导体内端部与定子有效导体外端部连接而成，其中K、M均为正整数；属于同相的各组导体组从每个导体组中的两个末端引出导线串联联接，联接后SIN相将引出SIN+、SIN-的差分信号，COS相将引出COS+、COS-的差分信号。

3.一种集成了导电滑环的圆感应同步器的制备方法，具体步骤如下：

A、选用FR-4环氧树脂材料加工出底座，并钻出上出线孔与下出线孔；

B、选用铍青铜材料加工出下环体，加工出上环体，在下环体的侧壁上设有开口向外的下环体V形环槽，下环体V形环槽的夹角为75°，在上环体的侧壁上设有开口向外的上环体V形环槽，上环体V形环槽的夹角为75°；

C、选用FR-4环氧树脂材料加工出绝缘片，绝缘片为环形；选用FR-4环氧树脂材料加工出压板；

D、将底座固定在转子基板上，随后在底座上依次放置有下环体、绝缘片、上环体，最后是压板，用螺丝将它们一并固定在转子基板上；

E、在下环体上通过焊接的方式引出第一连接线，第一连接线穿过底座上的下出线孔与第一转子激励输入线相连；在上环体上通过焊接的方式引出第二连接线，第二连接线穿过底座上的上出线孔与第二转子激励输入线相连；

F、选用FR-4环氧树脂材料加工出刷丝座，并钻出两个上过线孔、两个下过线孔，将下刷丝的末端分别穿入刷丝座上的两个下过线孔，随后嵌入到下环体的下环体V形环槽内，将上刷丝的末端分别穿入刷丝座上的两个上过线孔，随后嵌入到上环体的上环体V形环槽内，下刷丝通过焊接的方式引出第二输入信号线，上刷丝通过焊接的方式引出第一输入信号线。