CN106767953A - 一种线性可变差动变压器式传感器及绕制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于线性可变差动变压器式传感器领域，涉及一种线性可变差动变压器式传感器及绕制方法，其特征在于：沿线圈架(3)轴向次级线圈A线圈密度逐渐增大和次级线圈B线圈密度逐渐减小并排满整个线圈架(3)，并在线圈架(3)的任意段内，次级线圈A和次级线圈B的线圈总和基本相同，采用离散的线圈，便用手工绕制。本发明提供了一种大量程比的线性可变差动变压器式传感器线圈绕制方法，提高传感器线圈架的使用效率，输出恒定的和值电压，便于传感器在线监测。

Description

一种线性可变差动变压器式传感器及绕制方法
技术领域
本发明属于线性可变差动变压器式传感器领域，涉及线性可变差动变压器式传感器的绕制方法。
背景技术
线性可变差动变压器式传感器作为位置检测部件，被广泛应用于航空、航天领域。常见的阶梯式线圈，将传感器初级线圈排绕在线圈架上，两组次级线圈对称绕制在线圈架的左右两端；在交变电压下，任意时刻线圈架的内部磁场近似均匀分布；铁芯运动两组次级线圈产生的感应电压差作为输出。由于铁芯不能越过传感器中点，因此传感器的有效行程不超过铁芯长度的两倍；同时由于传感器两组次级线圈的匝数沿传感器轴线变化，这样铁芯运动时覆盖的匝数总和产生变化，导致传感器和值电压中间小、两端大，不利于传感器的在线监测。
发明内容
本发明的目的是：提供一种大行程比的线性可变差动变压器式传感器及其这绕制方法，提高线圈架的使用百分比，可以输出恒定的和值电压，便于传感器的在线监测，同时绕制工艺简单可以手工绕制实现。
本发明的技术方案是：
线性可变差动变压器式传感器包括第一聚四氟乙烯圈1、软磁合金圈2、线圈架3、第一聚酰亚胺薄膜4、初级线圈5、第二聚酰亚胺薄膜6、第一次级线圈7、软磁合金圈8、第二聚四氟乙烯圈9、第三聚酰亚胺薄膜10、第二次级线圈11、第三次级线圈12、第四聚酰亚胺薄膜13、第四次级线圈14；其中第二次级线圈11和第四次级线圈14由同一根漆包线绕制，成为次级线圈A；第一次级线圈7和第三次级线圈12由同一根漆包线绕制，成为次级线圈B；
第一聚四氟乙烯圈1用于初级线圈5与线圈架3之间的绝缘和第四次级线圈14与线圈架之间的绝缘；第二聚四氟乙烯圈9用于初级线圈5与线圈架3之间的绝缘和第一次级线圈7与线圈架之间的绝缘之间的绝缘；第一聚酰亚胺薄膜4用于初级线圈5与线圈架3之间的绝缘；第二聚酰亚胺薄膜6用于初级线圈5与第一次级线圈7之间的绝缘和初级线圈5与第四次级线圈4之间的绝缘；第三聚酰亚胺薄膜10用于第一次级线圈7与第二次级线圈11之间的绝缘；第四聚酰亚胺薄膜13用于第三次级线圈12与第四次级线圈14之间的绝缘。
其特征在于：次级线圈A的匝数密度沿线圈架3轴向从左到右逐渐递减；次级线圈B的匝数密度沿线圈架3轴向逐渐增加；次级线圈A和次级线圈B沿线圈架中点对称分布；在线圈架3任意轴向长度内次级线圈A和次级线圈B的匝数和基本相等。
m为第一次级线圈7和第四次级线圈14的导线层数；第一次级线圈7和第四次级线圈14按线圈架中点呈对称分布，线圈架3长度为L。
1)当m为偶数时，第四次级线圈14从线圈架3左侧开始排绕，第1层至第m/2层排绕，长度为L/2；第一次级线圈7排绕层从线圈架3右侧开始绕制，长度L/2。
第一次级线圈7和第四次级线圈14第(m+2)/2层至第m-1层采用排绕与间绕的组合。第m/2+k层排绕长度为L(m-2k)/2m，间绕层长度为L/m，k值为1～(m/2-1)。
第一次级线圈7和第四次级线圈14第m层采用间绕，间绕长度为L/m。
第二次级线圈11按第四次级线圈14的第m/2+1层至第m层的绕制方法绕制、第三次级线圈12按第一次级线圈7第m/2+1层至第m层的绕制方法绕制。
2)当m为奇数时，第一次级线圈7和第四次级线圈14第1层至第(m-1)/2层排绕。第四次级线圈14排绕层从线圈架3左侧开始绕制，绕制长度为线圈架长度的L/2；第一次级线圈7排绕层从线圈架3右侧开始绕制，绕制长度为线圈架长度的L/2。
第一次级线圈7和第四次级线圈14第(m+1)/2层至第m-1层采用排绕与间绕的组合。第(m-1)/2+k层排绕长度为(m+1-2k)L/2m，间绕层长度为L(2k-1)/2m。
第一次级线圈7和第四次级线圈14第m层采用间绕，间绕长度为L/m。
第二次级线圈11按第四次级线圈14的第(m+1)/2层至第m层的绕制方法绕制、第三次级线圈12按第一次级线圈7第(m+1)/2层至第m层的绕制方法绕制。
3.如权利要求2所述的传感器绕法，将间绕段分为n段，n为偶数，每段长度为w，线径为d，则间绕匝数为：
并且第二次级线圈11、第四次级线圈14的线圈绕制每段的左边，第一次级线圈7、第三次级线圈12的线圈绕制在每段的右边。
本发明的优点是：提供了一种大行程比的线性可变差动变压器式传感器，衔铁可以越过线圈架中点，从而提高传感器的行程；在线圈架任意段内两个次级线圈的匝数总和基本相同，从而使传感器的和值保持恒定，便于传感器的在线监测。
附图说明
图1是阶梯法绕制的传感器的线圈形式。
图2是阶梯法绕制的传感器的和值输出电压示意图。
图3是本发明的传感器的绕制的线圈形式。
图4是本发明的传感器的和值输出电压示意图。
图5是间绕层线圈结构示意图。
具体实施方式
以下给出第一次级线圈7和第四次级线圈14绕制层数为4层的性可变差动变压器式传感器的具体实施：
线性可变差动变压器式传感器包括第一聚四氟乙烯圈1、软磁合金圈2、线圈架3、第一聚酰亚胺薄膜4、初级线圈5、第二聚酰亚胺薄膜6、第一次级线圈7、软磁合金圈8、第二聚四氟乙烯圈9、第三聚酰亚胺薄膜10、第二次级线圈11、第三次级线圈12、第四聚酰亚胺薄膜13、第四次级线圈14；其中第二次级线圈11和第四次级线圈14由同一根漆包线绕制，成为次级线圈A；第一次级线圈7和第三次级线圈12由同一根漆包线绕制，成为次级线圈B；
第一聚四氟乙烯圈1用于初级线圈5与线圈架3之间的绝缘和第四次级线圈14与线圈架之间的绝缘；第二聚四氟乙烯圈9用于初级线圈5与线圈架3之间的绝缘和第一次级线圈7与线圈架之间的绝缘之间的绝缘；第一聚酰亚胺薄膜4用于初级线圈5与线圈架3之间的绝缘；第二聚酰亚胺薄膜6用于初级线圈5与第一次级线圈7之间的绝缘和初级线圈5与第四次级线圈4之间的绝缘；第三聚酰亚胺薄膜10用于第一次级线圈7与第二次级线圈11之间的绝缘；第四聚酰亚胺薄膜13用于第三次级线圈12与第四次级线圈14之间的绝缘。
第一次级线圈7和第四次级线圈14绕制层数为4层，线圈架3长度为L,线径为d,间绕层分为6段，每段长度为w。
第四次级线圈14从线圈架3左侧开始排绕，第1层至第2层排绕，长度为L/2；第一次级线圈7排绕层从线圈架3右侧开始绕制，长度L/2。
第一次级线圈7和第四次级线圈14第3层采用排绕与间绕的组合，间绕层长度为L/4，排绕长度为L/4
第一次级线圈7和第四次级线圈14第4层采用间绕，间绕长度为L/m。
第二次级线圈11按第四次级线圈14的第3层至第4层的绕制方法绕制、第三次级线圈12按第一次级线圈7第3层至第4层的绕制方法绕制。
第二次级线圈11和第四次级线圈14间绕层绕制在每段的每段匝数为：
第一次级线圈7和第三次级线圈12间绕层每段匝数为：
并且第二次级线圈11、第四次级线圈14的线圈绕制每段的左边，第一次级线圈7、第三次级线圈12的线圈绕制在每段的右边。

Claims (4)

1.一种线性可变差动变压器式传感器，其特征在于：线性可变差动变压器式传感器包括第一聚四氟乙烯圈(1)、软磁合金圈(2)、线圈架(3)、第一聚酰亚胺薄膜(4)、初级线圈(5)、第二聚酰亚胺薄膜(6)、第一次级线圈(7)、软磁合金圈(8)、第二聚四氟乙烯圈(9)、第三聚酰亚胺薄膜(10)、第二次级线圈(1)、第三次级线圈(12)、第四聚酰亚胺薄膜(13)、第四次级线圈(14)；其中第二次级线圈(11)和第四次级线圈(14)由同一根漆包线绕制，成为次级线圈A；第一次级线圈(7)和第三次级线圈(12)由同一根漆包线绕制，成为次级线圈B；第一聚四氟乙烯圈(1)用于初级线圈(5)与线圈架(3)之间的绝缘和第四次级线圈(14)与线圈架之间的绝缘；第二聚四氟乙烯圈(9)用于初级线圈(5)与线圈架(3)之间的绝缘和第一次级线圈(7)与线圈架之间的绝缘之间的绝缘；第一聚酰亚胺薄膜(4)用于初级线圈(5)与线圈架(3)之间的绝缘；第二聚酰亚胺薄膜(6)用于初级线圈(5)与第一次级线圈(7)之间的绝缘和初级线圈(5)与第四次级线圈(4)之间的绝缘；第三聚酰亚胺薄膜(10)用于第一次级线圈(7)与第二次级线圈(11)之间的绝缘；第四聚酰亚胺薄膜(13)用于第三次级线圈(12)与第四次级线圈(14)之间的绝缘。
2.如权利要求1所述的传感器，其特征在于：次级线圈A的匝数密度沿线圈架(3)轴向从左到右逐渐递减；次级线圈B的匝数密度沿线圈架(3)轴向逐渐增加；次级线圈A和次级线圈B沿线圈架中点对称分布；在线圈架(3)任意轴向长度内次级线圈A和次级线圈B的匝数和基本相等。
3.一种线性可变差动变压器式传感器的绕制方法：其特征在于：如权利要求1所述的传感器，m为第一次级线圈(7)和第四次级线圈(14)的导线层数；第一次级线圈(7)和第四次级线圈(14)按线圈架中点呈对称分布，线圈架(3)长度为L；
1)当m为偶数时，第四次级线圈(14)从线圈架(3)左侧开始排绕，第1层至第m/2层排绕，长度为L/2；第一次级线圈(7)排绕层从线圈架(3)右侧开始绕制，长度L/2；
第一次级线圈(7)和第四次级线圈(14)第(m+2)/2层至第m-1层采用排绕与间绕的组合。第m/2+k层排绕长度为L(m-2k)/2m，间绕层长度为L/m，k值为1～(m/2-1)；
第一次级线圈(7)和第四次级线圈(14)第m层采用间绕，间绕长度为L/m；
第二次级线圈(11)按第四次级线圈(14)的第m/2+1层至第m层的绕制方法绕制、第三次级线圈(12)按第一次级线圈(7)第m/2+1层至第m层的绕制方法绕制；
2)当m为奇数时，第一次级线圈(7)和第四次级线圈(14)第1层至第(m-1)/2层排绕。第四次级线圈(14)排绕层从线圈架(3)左侧开始绕制，绕制长度为线圈架长度的L/2；第一次级线圈(7)排绕层从线圈架(3)右侧开始绕制，绕制长度为线圈架长度的L/2；
第一次级线圈(7)和第四次级线圈(14)第(m+1)/2层至第m-1层采用排绕与间绕的组合。第(m-1)/2+k层排绕长度为(m+1-2k)L/2m，间绕层长度为L(2k-1)/2m；
第一次级线圈(7)和第四次级线圈(14)第m层采用间绕，间绕长度为L/m；
第二次级线圈(11)按第四次级线圈(14)的第(m+1)/2层至第m层的绕制方法绕制、第三次级线圈(12)按第一次级线圈(7)第(m+1)/2层至第m层的绕制方法绕制。
4.如权利要求3所述的绕制方法，其特征在于：将间绕层分为n段，n为偶数，每段长度为w，则间绕匝数为：
2 n + 1 - 2 i 2 n · w d , ( i ∈ 1 , 2 ... n )
并且第二次级线圈(11)、第四次级线圈14的线圈绕制每段的左边，第一次级线圈(7)、第三次级线圈(12)的线圈绕制在每段的右边。
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