CN108872888B - 一种磁芯骨架结构的磁通门磁传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种磁芯骨架结构的磁通门磁传感器，通过设置内、外骨架进行相互配合，在内骨架中的第一腔室内放置缠绕激励线圈的磁芯，并在内骨架上缠绕感应线圈，同时在外骨架上缠绕反馈线圈，能够保证反馈场的均匀；并且内、外骨架的配合使得安装更容易，后期标定工作更简单，便于批量化生产；同时采用本发明PEEK材料制作的骨架比现有传感器中的材料重量更轻，价格更便宜、更容易加工，并具有电绝缘，耐高温，重量轻，拉伸强度高，热膨胀系数与漆包线基本一致等优点。
Description
技术领域
本发明属于传感器技术领域，具体涉及一种磁芯骨架结构的磁通门磁传感器。
背景技术
磁通门传感器的研究主要集中在三种几何形状：棒形，跑道形和环形。在这些几何形状中，棒形由于其通孔弯曲附近的开口端而具有较差的灵敏度和较高的噪声水平。另一方面，与垂直于棒长度的轴线的大的去磁因子，这种几何形状对交叉磁场有良好的响应。跑道形传感器的闭环几何形状是有利的，磁化的噪声保持最小，但是交叉磁场效应低于棒形，由于施加在带上的大的机械应力朝向轨道的转向点，噪声水平将很高。环形磁芯能够满足i)零交叉场效应；ii)零偏移值；iii)大动态范围；iv)稳定性；v)高灵敏度。
现有的环形磁芯磁通门磁强计主要有球形磁通门磁传感器、立方体磁通门磁传感器、正方形磁通门磁传感器：
1)球形磁通门磁传感器：紧凑型三轴反馈式磁通门磁传感器，使用两个激励磁芯，激励功率较低，因为共芯，磁芯均匀性要求较高。缺点是镂空线圈需要三轴共球心组装的方式，组装要求高，不能批量生产，后期正交性标定比较困难。
2)立方体型磁通门磁传感器：和球形磁通门磁传感器相类似，有反馈线圈，两个激励磁芯，激励功率较低，磁芯均匀性要求较高。相对球形磁通门磁传感器更好组装。
3)分离式磁通门磁传感器：三轴相互不影响，组装方便，无反馈线圈，体积较大；三个磁芯，激励功率较大；后期标定较为容易。
4)共Z轴式分离式磁通门磁传感器：两个激励磁芯，激励功率较低，磁芯均匀性要求较高。组装正交性要求比较高，节约体积；后期标定较难。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：
目前现有磁通门磁强计磁通门磁传感器带反馈的磁通门磁传感器正交性组装较难，X、Z轴共用磁芯对磁芯均匀性要求高。对后期三轴正交性标定要求很高。
不带反馈线圈的磁通门磁传感器组装较易，可是体积较大，使用XYZ三轴单独磁芯，同一种磁芯条件下与两个磁芯的相比激励功率略大，后期三轴正交性标定要求较低。反馈效果较差，影响磁通门磁强计精度。
发明内容
针对以上问题，本发明旨在提供提供一种带反馈的分离式磁芯骨架结构的磁通门磁传感器。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种磁芯骨架结构的磁通门磁传感器，包括壳体和设置在壳体内部的外骨架和内骨架；所述内骨架包括用于容置磁芯的第一腔室，所述第一腔室位于所述内骨架的中心，所述内骨架还包括与第一腔室同轴设置的感应线圈支撑架，感应线圈缠绕在所述感应线圈支撑架上；所述外骨架包括用于容置内骨架的第二腔室，所述第二腔室位于所述外骨架的中心，所述外骨架还包括与第二腔室同轴设置的反馈线圈支撑架，反馈线圈缠绕在所述反馈线圈支撑架上，安装好磁芯和感应线圈的内骨架放置在所述第二腔室内；所述内骨架和外骨架上设置有配合的固定结构。
进一步的，所述固定结构包括设置在内骨架一侧的固定板，所述固定板上具有多个定位孔，所述外骨架上设置有对应的安装孔，所述固定板通过螺丝或螺栓与外骨架固定连接。
作为一种改进，所述固定结构包括设置在内骨架的多个固定柱，所述固定柱上具有定位孔，所述外骨架上设置有对应的安装孔，所述固定柱通过螺丝或螺栓与外骨架固定连接。
优选的，所述内骨架和外骨架的材质为含有玻璃的聚醚醚酮。
作为进一步的改进，所述内骨架和外骨架的材质为具有20-40％玻璃含量的聚醚醚酮。
进一步的，所述感应线圈为0.08-0.13mm的漆包线，所述感应线圈的缠绕圈数为100-200匝。
更进一步的，所述反馈线圈为0.1-0.15mm的漆包线，所述反馈线圈的缠绕圈数为50-150匝。
作为一种改进，所述感应线圈支撑架为套筒结构，所述感应线圈支撑架的大小根据磁芯大小进行调节。
更进一步的改进，所述外骨架上包括多个正交固定结构，三个所述的磁芯骨架结构的磁通门磁传感器相互正交安装，形成一个完整的环形磁芯三轴式磁通门磁强计磁通门磁传感器。
进一步的，在一个内骨架上同时正交缠绕感应线圈漆包线即可实现其中两个轴共用磁芯。
本发明一种磁芯骨架结构的磁通门磁传感器，通过设置内、外骨架进行相互配合，在内骨架中的第一腔室内放置缠绕激励线圈的磁芯，并在内骨架上缠绕感应线圈，同时在外骨架上缠绕反馈线圈，能够保证反馈场的均匀；并且内、外骨架的配合使得安装更容易，后期标定工作更简单，便于批量化生产；同时采用本发明PEEK材料制作的骨架比现有传感器中的材料重量更轻，价格更便宜、更容易加工，并具有电绝缘，耐高温，重量轻，拉伸强度高，热膨胀系数与漆包线基本一致等优点。
附图说明
图1是本发明一种磁芯骨架结构的磁通门磁传感器一种内骨架立体示意图；
图2是本发明一种磁芯骨架结构的磁通门磁传感器外骨架立体示意图；
图3是本发明一种磁芯骨架结构的磁通门磁传感器另一种内骨架立体示意图。
图中所示数字标注表示为：1、内骨架；2、外骨架；11、第一腔室；12、感应线圈支撑架；13、固定结构；21、第二腔室；22、反馈线圈支撑架。
具体实施方式
以下结合图1-3具体说明本发明提供的一种磁芯骨架结构的磁通门磁传感器。
如图1-2所示，作为本发明一种较佳实施例，一种磁芯骨架结构的磁通门磁传感器，包括壳体和设置在壳体内部的外骨架和内骨架；如图1所示，所述内骨架包括用于容置磁芯的第一腔室，所述磁芯缠绕激励线圈后安装在所述第一腔室内，调教好后进行固定；所述第一腔室位于所述内骨架的中心，所述内骨架还包括与第一腔室同轴设置的感应线圈支撑架，感应线圈缠绕在所述感应线圈支撑架上；本发明内骨架能够很好的固定磁芯，并且方便调试。
如图2所示，所述外骨架包括用于容置内骨架的第二腔室，所述第二腔室位于所述外骨架的中心，所述外骨架还包括与第二腔室同轴设置的反馈线圈支撑架，反馈线圈缠绕在所述反馈线圈支撑架上，所述内骨架和外骨架上设置有配合的固定结构，安装好磁芯和感应线圈的内骨架放置在所述第二腔室内，调教好后进行固定。本发明外骨架能够保证和内骨架以及磁芯组装之后共心，点胶之后进行固定，能够使反馈场均匀。
作为一种优选实施例，本发明所述固定结构包括设置在内骨架一侧的固定板，所述固定板上具有多个定位孔，所述外骨架上设置有对应的安装孔，所述固定板通过螺丝或螺栓与外骨架固定连接。
作为本发明另一种较佳实施例，本发明所述固定结构包括设置在内骨架的多个固定柱，所述固定柱上具有定位孔，所述外骨架上设置有对应的安装孔，所述固定柱通过螺丝或螺栓与外骨架固定连接。
特别的，为了使磁通门磁传感器的磁芯骨架结构能够同时达到电绝缘，耐高温，重量轻，拉伸强度高，热膨胀系数与漆包线基本一致等效果，发明人经多次试验论证，最终确定内骨架和外骨架的材质为含有玻璃的聚醚醚酮(PEEK)，能够完美达到预期效果。并且作为进一步的改进，所述内骨架和外骨架的材质为具有20-40％玻璃含量的聚醚醚酮(PEEK)。
进一步的，所述感应线圈为0.08-0.13mm的漆包线，所述感应线圈的缠绕圈数为100-200匝。
更进一步的，所述反馈线圈为0.1-0.15mm的漆包线，所述反馈线圈的缠绕圈数为50-150匝。
作为本发明的一种优选实施方式，所述感应线圈支撑架为套筒结构，所述感应线圈支撑架的大小根据磁芯大小进行调节。
作为更进一步的改进，本发明上述磁芯骨架结构的磁通门磁传感器为一轴的磁通门磁传感器，在上述磁芯骨架结构的磁通门磁传感器外骨架上包括多个正交固定结构，将三个所述的磁芯骨架结构的磁通门磁传感器相互正交安装，形成一个完整的环形磁芯三轴式磁通门磁强计磁通门磁传感器。进一步的，在一个内骨架上同时正交缠绕感应线圈漆包线即可实现其中两个轴共用磁芯。
本发明一种磁芯骨架结构的磁通门磁传感器，通过设置内、外骨架进行相互配合，在内骨架中的第一腔室内放置缠绕激励线圈的磁芯，并在内骨架上缠绕感应线圈，同时在外骨架上缠绕反馈线圈，能够保证反馈场的均匀；并且内、外骨架的配合使得安装更容易，后期标定工作更简单，便于批量化生产；同时采用本发明PEEK材料制作的骨架比现有传感器中的材料重量更轻，价格更便宜、更容易加工，并具有电绝缘，耐高温，重量轻，拉伸强度高，热膨胀系数与漆包线基本一致等优点。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种磁芯骨架结构的磁通门磁传感器，其特征在于，包括壳体和设置在壳体内部的外骨架和内骨架；所述内骨架包括用于容置磁芯的第一腔室，所述第一腔室位于所述内骨架的中心，所述内骨架还包括与第一腔室同轴设置的感应线圈支撑架，感应线圈缠绕在所述感应线圈支撑架上；所述外骨架包括用于容置内骨架的第二腔室，所述第二腔室位于所述外骨架的中心，所述外骨架还包括与第二腔室同轴设置的反馈线圈支撑架，反馈线圈缠绕在所述反馈线圈支撑架上，安装好磁芯和感应线圈的内骨架放置在所述第二腔室内；所述内骨架和外骨架上设置有配合的固定结构；
所述固定结构包括设置在内骨架一侧的固定板，所述固定板上具有多个定位孔，所述外骨架上设置有对应的安装孔，所述固定板通过螺丝或螺栓与外骨架固定连接；
或者，所述固定结构包括设置在内骨架的多个固定柱，所述固定柱上具有定位孔，所述外骨架上设置有对应的安装孔，所述固定柱通过螺丝或螺栓与外骨架固定连接。
2.如权利要求1所述的磁芯骨架结构的磁通门磁传感器，其特征在于，所述内骨架和外骨架的材质为含有玻璃的聚醚醚酮。
3.如权利要求2所述的磁芯骨架结构的磁通门磁传感器，其特征在于，所述内骨架和外骨架的材质为具有20-40％玻璃含量的聚醚醚酮。
4.如权利要求1所述的磁芯骨架结构的磁通门磁传感器，其特征在于，所述感应线圈为0.08-0.13mm的漆包线，所述感应线圈的缠绕圈数为100-200匝。
5.如权利要求1所述的磁芯骨架结构的磁通门磁传感器，其特征在于，所述反馈线圈为0.1-0.15mm的漆包线，所述反馈线圈的缠绕圈数为50-150匝。
6.如权利要求1所述的磁芯骨架结构的磁通门磁传感器，其特征在于，所述感应线圈支撑架为套筒结构，所述感应线圈支撑架的大小根据磁芯大小进行调节。
7.如权利要求1所述的磁芯骨架结构的磁通门磁传感器，其特征在于，所述外骨架上包括多个正交固定结构，三个所述的磁芯骨架结构的磁通门磁传感器相互正交安装，形成一个完整的环形磁芯三轴式磁通门磁传感器。
8.如权利要求1所述的磁芯骨架结构的磁通门磁传感器，其特征在于，在一个内骨架上同时正交缠绕感应线圈漆包线即可实现其中两个轴共用磁芯。
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