CN108562215A - 一种铁芯件及铁芯连杆组件及位移传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及传感器技术领域，提供了一种用于位移传感器的铁芯件，包括：轴向延伸的本体，本体具有周向外侧表面；和导磁层，导磁层设置于本体的周向外侧表面并与周向外侧表面一体连接，导磁层用于伸入位移传感器内进行位移测量；本体与导磁层由不同材质构成；本发明还提供一种包括上述铁芯件的铁芯连杆组件和位移传感器；本发明提供的连杆组件具有较小的直线度误差和圆跳动公差，减少了进行位移测量时的误差，提高了测量的精确度，并且导磁层不易脱落。

Description

一种铁芯件及铁芯连杆组件及位移传感器

技术领域

本发明属于传感器技术领域，特别涉及一种铁芯件及铁芯连杆组件及位移传感器。

背景技术

传统的位移传感器的连杆组件是由一个铁镍合金导磁层和一个奥氏体不锈钢棒材用焊接或粘接的方式连接，这样的缺点是1.连杆的组件直线度误差和圆跳动公差(圆跳动公差是指被测要素在某个测量截面内相对于基准轴线的变动量)比较大，铁镍合金导磁层和奥氏体不锈钢棒材均为圆柱体，两者理应同轴，但是在实际的加工过程中，由于加工精度限制下，铁镍合金导磁层的轴线相对于奥氏体不锈钢棒材产生一定的偏移或者成一定的倾斜角度，造成连杆组件的直线度误差和圆跳动公差比较大，造成在测量过程中，铁镍合金导磁层以偏移的方位或者以倾斜角度进入位移传感器，导致位移传感器测量不准确，并且在测量的过程中，设置有铁镍合金导磁层的待测设备可能相对位移传感器发生轴向转动，圆跳动公差大会导致测量的误差加大；2.位移传感器的应用环境多数为高频率振动环境，在该环境下铁镍合金导磁层容易从奥氏体不锈钢棒材脱落，造成测量失败。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铁芯件，以解决现有技术中存在的铁芯连杆组件直线度误差和圆跳动公差大的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种用于位移传感器的铁芯件，包括：

轴向延伸的本体，所述本体具有周向外侧表面；和

导磁层，所述导磁层设置于所述本体的周向外侧并与所述周向外侧表面一体连接，所述导磁层用于伸入位移传感器内进行位移测量；

所述本体与所述导磁层由不同材质构成。

进一步地，所述导磁层具有相同的径向的壁厚。

进一步地，所述导磁层为设置于所述本体上的电镀层。

进一步地，所述导磁层为软磁材料制成。

进一步地，所述软磁材料为铁镍合金。

进一步地，所述铁镍合金的镍含量大于或等于50％。

进一步地，所述本体为不锈钢管件。

进一步地，所述本体为不锈钢型材件。

本发明还提供一种用于位移传感器的铁芯连杆组件，包括：

连杆件，和

上述的铁芯件；

所述连杆件与所述铁芯件同轴设置；

所述连杆件的一端与所述本体固定连接。

进一步地，所述连杆件与所述导磁层由不同材质构成。

进一步地，所述连杆件与所述本体为同种材料构成。

进一步地，所述连杆件与所述本体为一体成型件。

进一步地，所述连杆件与所述本体分别为独立成型件。

进一步地，所述连杆件与所述本体通过焊接连接。

进一步地，所述本体在与所述连杆件相连接的一端设有一周向突出的肩部，所述肩部的周向外侧未设有所述导磁层。

进一步地，所述连杆件的另一端设置有螺纹部。

进一步地，所述本体和所述连杆件的邻接处形成第一台阶。

进一步地，所述的铁芯连杆组件用于线性可变差动变压器。

本发明还提供一种位移传感器，包括上述的连杆组件和线圈模组，所述导磁层穿设于所述线圈模组中。

进一步地，所述的位移传感器为线性可变差动变压器。

本发明提供的连杆组件的有益效果在于：

铁芯件用于位移传感器，其包括轴向延伸的本体，本体具有周向外侧表面，通过将导磁层设置于该周向外侧表面并且与该周向外侧表面一体连接，缩小了导磁层与本体之间的直线度误差和圆跳动公差，减少了在利用导磁层进行位移测量时的误差，提高了测量的精确度；另外，通过将导磁层一体设置于本体的周向外侧表面，导磁层不易因测量过程中的振动而脱落，损坏设备。

具备上述铁芯件的铁芯连杆组件或者位移传感器测量精度高。

附图说明

图1是本发明实施例提供的铁芯件的立体结构图；

图2是本发明实施例提供的铁芯件的立体轴向剖视图；

图3是图2中A处放大图；

图4是本发明实施例提供的铁芯连杆组件的立体轴向剖视图；

图5是图4中B处放大图。

图中各附图标记为：

铁芯件	1	铁芯连杆组件	2	螺纹部	31
						本体	11	连杆件	3	第一台阶	14
导磁层	12	肩部	13

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接位于另一个元件上或者间接位于另一个元件上。当一个元件被称为“连接于”另一个元件，它可以是直接连接或间接连接至另一个元件。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示相对重要性或指示技术特征的数量。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行更加详细的描述：

图1至图5示出了本发明实施例提供的一种铁芯件1。

如图1至图3，本实施例提供一种用于位移传感器的铁芯件1，包括：

轴向延伸的本体11，本体11具有周向外侧表面；和导磁层12，导磁层12 设置于本体11的周向外侧并与周向外侧表面一体连接，导磁层12用于伸入位移传感器内进行位移测量；本体11与导磁层12由不同材质构成。

本发明实施例的铁芯件1具有以下技术效果：

铁芯件1用于位移传感器，其包括轴向延伸的本体11，本体11具有周向外侧表面，通过将导磁层12设置于该周向外侧表面并且与该周向外侧表面一体连接，缩小了导磁层12与本体11之间的直线度误差和圆跳动公差，减少了在利用导磁层12进行位移测量时的误差，提高了测量的精确度；另外，通过将导磁层12一体设置于本体11的周向外侧表面，导磁层12不易因测量过程中的振动而脱落，损坏设备。

铁芯件1的工作原理如下：

本体11固定于待测设备上，而设置有导磁层12的本体11伸入于位移传感器中，并且导磁层12与位移传感器未发生接触，当待测设备相对位移传感器发生位移时，导磁层12也在位移传感器内部发生位移，位移传感器即可感测出待测设备的相对位移；具体地，该位移传感器的测量原理为：该位移传感器为 LVDT(Linear Variable DifferentialTransformer，线性可变差动变压器)型位移传感器，其由一个初级线圈，两个次级线圈，线圈骨架，外壳等部件组成。初级线圈、次级线圈分布在线圈骨架上，设置有导磁层12的本体11伸入线圈内部。当设置有导磁层12的本体11处于中间位置时，两个次级线圈产生的感应电动势相等，这样输出电压为零；当设置有导磁层12的本体11在线圈内部发生直线移动时，两个线圈产生的感应电动势不等，有电压输出，其电压大小取决于位移量的大小。因此，伸入线圈内部的设置有导磁层12的本体11必须垂直于线圈进入线圈内部，即，导磁层12和本体11需保持较好的直线度误差和圆跳动公差，避免在进入线圈时，本体11和导磁层12以倾斜的角度进入，影响测试精确度。

另外，为了提高位移传感器的灵敏度，改善位移传感器的线性度、增大位移传感器的线性范围，设计时将两个线圈反串相接、两个次级线圈的电压极性相反，LVDT输出的电压是两个次级线圈的电压之差，这个输出的电压值与导磁层12的本体11的位移量成线性关系。

进一步地，导磁层12具有相同的径向的壁厚。在测量过程中，导磁层12 伸入线圈内部并且切割线圈产生的磁感线，保持导磁层12径向厚度的相等使得导磁层12在切割磁感线时避免厚度不均匀而造成的产生的感应电动势不稳定。

进一步地，导磁层12为设置于本体11上的电镀层。利用电解原理在本体 11的侧面镀上一薄层的导磁层12，利用电解作用使导磁层12附着于本体11 上，导磁层12牢固地设置在本体11上，在测试过程中不易脱落，并且电镀的厚度容易控制，可以加工出厚度均匀且厚薄适宜的导磁层12。

进一步地，导磁层12为软磁材料制成。软磁材料，指的是矫顽力Hc不大于1000A/m，这样的材料称为软磁磁体。软磁材料，容易磁化也容易退磁，可以用最小的外磁场实现最大的磁化强度。

进一步地，软磁材料为铁镍合金。利用铁镍合金作为导磁层12的材质使得该导磁层12在线圈中产生位移时变化的感应电动势的差值变大，测量的位移值精度更高。另外，采用容易退磁的材料制作导磁层12避免了导磁层12脱离线圈产生磁场后不退磁，而再次进入磁场后，剩余的磁力影响该次的测量。

进一步地，铁镍合金的镍含量大于或等于50％。铁镍合金中镍含量越大，其越容易被磁化和退磁。

进一步地，本体11为不锈钢型材件。不锈钢的价格远低于铁镍合金的价格，本体11作为主体材料，在本体11的端部设置铁镍合金制成的导磁层12，既能达到将铁镍合金进行测量的功能，又能降低成本。

进一步地，如图4和图5，本体11为不锈钢管件。

请再次参阅图1至图3，本发明还提供一种用于位移传感器的铁芯连杆组件2，包括：

连杆件3和上述的铁芯件1；连杆件3与铁芯件1同轴设置；连杆件3的一端与本体11固定连接。使用时连杆件3固定于待测设备上。

进一步地，连杆件3与导磁层12由不同材质构成。

进一步地，连杆件3与本体11为同种材料构成。

进一步地，连杆件3与本体11为一体成型件。连杆件3和本体11设置为一体结构，避免在实际加工过程中，由于连杆件3与本体11分体设计而导致的两者不同轴；连杆件3与本体11设置为一体结构，缩小了连杆件3和本体11 之间的直线度误差和圆跳动公差，减少了在利用铁芯连杆组件2进行位移测量时，铁芯件1以倾斜的角度插入位移传感器中造成测量的误差，或者减少由于待测设备转动导致铁芯件1发生轴向转动而引发的误差，原因为圆跳动公差大会造成铁芯件1在位移传感器中发生轴向转动时，误差会变大，因此，缩小连杆件3和本体11之间的直线度误差和圆跳动公差，提高了测量的精确度。

进一步地，请再次参阅图4和图5，连杆件3与本体11分别为独立成型件。

进一步地，连杆件3与本体11通过焊接连接。

进一步地，请再次参阅图1，本体11在与连杆件3相连接的一端设有一周向突出的肩部13，肩部13的周向外侧未设有导磁层12。

进一步地，连杆件3的另一端设置有螺纹部31。通过设置该螺纹部31，使得铁芯件1可拆卸地设置在待测设备上，方便用户安装和更换铁芯件1。

进一步地，本体11和连杆件3的邻接处形成第一台阶14。该第一台阶14 可抵于位移传感器上，避免待测设备相对位移传感器的位移过大，设置有导磁层12的本体11在伸入位移传感器过多，本体11碰触位移传感器内部底面，损坏位移传感器。

进一步地，铁芯连杆组件2用于线性可变差动变压器。

本发明还提供一种位移传感器，包括上述的连杆组件和线圈模组，导磁层 12穿设于线圈模组中。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种用于位移传感器的铁芯件，其特征在于，包括：

轴向延伸的本体，所述本体具有周向外侧表面；和

导磁层，所述导磁层设置于所述本体的周向外侧表面并与所述周向外侧表面一体连接，所述导磁层用于伸入位移传感器内进行位移测量；

所述本体与所述导磁层由不同材质构成。

2.如权利要求1所述的铁芯件，其特征在于：所述导磁层具有相同的径向的壁厚。

3.如权利要求1所述的铁芯件，其特征在于：所述导磁层为设置于所述本体上的电镀层。

4.如权利要求1所述的铁芯件，其特征在于：所述导磁层为软磁材料制成。

5.如权利要求4所述的铁芯件，其特征在于：所述软磁材料为铁镍合金。

6.如权利要求5所述的铁芯件，其特征在于：所述铁镍合金的镍含量大于或等于50％。

7.如权利要求1所述的铁芯件，其特征在于：所述本体为不锈钢管件。

8.如权利要求1所述的铁芯件，其特征在于：所述本体为不锈钢型材件。

9.一种用于位移传感器的铁芯连杆组件，其特征在于，包括：

连杆件，和

如权利要求1至8任一项所述的铁芯件；

所述连杆件与所述铁芯件同轴设置；

所述连杆件的一端与所述本体固定连接。

10.如权利要求9所述的铁芯连杆组件，其特征在于：所述连杆件与所述导磁层由不同材质构成。

11.如权利要求9所述的铁芯连杆组件，其特征在于：所述连杆件与所述本体为同种材料构成。

12.如权利要求9所述的铁芯连杆组件，其特征在于：所述连杆件与所述本体为一体成型件。

13.如权利要求9所述的铁芯连杆组件，其特征在于：所述连杆件与所述本体分别为独立成型件。

14.如权利要求13所述的铁芯连杆组件，其特征在于：所述连杆件与所述本体通过焊接连接。

15.如权利要求13所述的铁芯连杆组件，其特征在于：所述本体在与所述连杆件相连接的一端设有一周向突出的肩部，所述肩部的周向外侧未设有所述导磁层。

16.如权利要求9所述的铁芯连杆组件，其特征在于：所述连杆件的另一端设置有螺纹部。

17.如权利要求9所述的铁芯连杆组件，其特征在于：所述本体和所述连杆件的邻接处形成第一台阶。

18.如权利要求9至17任一项所述的铁芯连杆组件，其特征在于：所述的铁芯连杆组件用于线性可变差动变压器。

19.一种位移传感器，其特征在于：包括如权利要求9-17任一项所述的铁芯连杆组件和线圈模组，所述导磁层穿设于所述线圈模组中。

20.如权利要求19所述的位移传感器，其特征在于：所述的位移传感器为线性可变差动变压器。