CN201237607Y - 电磁式旋转角加速度传感器 - Google Patents

Abstract

一种电磁式旋转角加速度传感器，它包括前后端带有端盖的机座，穿过前端盖和后端盖中心的转轴，与转轴同轴心置放的设有绕组槽的外定子铁心，置于外定子铁心与转轴之间的内定子铁心，内定子铁心与外定子铁心之间存在一间隙，嵌入在外定子铁心上绕组槽内的外定子铁心输出绕组，嵌入在外定子铁心上绕组槽内的轴线与外定子铁心输出绕组的轴线成正交的外定子铁心励磁绕组，外定子铁心励磁绕组由直流恒流电源供电，构成外定子铁心至内定子铁心之间磁路的励磁源，励磁源在外定子铁心与内定子铁心之间的间隙中形成励磁磁场；一杯形转子绕组，杯底装在转轴上，杯体位于外定子铁心与内定子铁心之间的间隙中。具有测量精度高，结构简单，使用方便的特点。

Description

电磁式旋转角加速度传感器

技术领域

本实用新型涉及一种角加速度传感器，尤其涉及一种电磁式旋转角加速度传感器。

背景技术

在很多运动物体的控制、监测及导航中，不仅需要角位移，角速度的信息，更需要角加速度的信息。旋转角加速度的测量是机械量测量中常见的测量之一。公知的旋转角加速度的测量，一般是通过间接的几个线加速度信号的合成来求取。也有采用流动电势原理制作的直接测量旋转角加速度的液环式旋转角加速度传感器，但实现起来比较复杂，而且精度较低。

在公开的现有技术中，中国专利ZL87208367，提供一种磁电式的加速度传感器，它包括外壳、铜环、线圈、磁铁和弹簧片。外壳与线圈、磁钢之间相对静止连成一体；与外壳相固接的弹簧片支承铜环，铜环位于线圈与磁铁之间，当铜环与线圈、磁铁作相对运动时，线圈能感生出与振动加速度成正比的电压信号。该实用新型专利适用于测量振动加速度，由于铜环连接在外壳上不能转动，无法测量旋转角加速度。

发明内容

本实用新型的目的是针对上述现有技术的不足提出一种新型的旋转角加速度传感器，以电磁感应原理为基础，构成电磁式测量角加速度的传感器。传感器的转轴与被测系统的旋转轴同轴安装，直接把旋转轴上旋转角加速度转换成电信号输出，输出的电压信号与旋转角加速度直接对应，因此，测量精度较高，而且，结构简单，使用方便。

本实用新型的目的是通过如下技术方案实现的：

一种电磁式旋转角加速度传感器，它包括机座，位于机座前端的前端盖，位于机座后端的后端盖，穿过前端盖和后端盖中心的转轴，分别置于转轴与前端盖和转轴与后端盖之间的轴承，与转轴同轴心地置于机座内的设有绕组槽的外定子铁心，置于外定子铁心与转轴之间的内定子铁心，内定子铁心与外定子铁心和转轴同轴心，并与外定子铁心之间留有间隙，嵌入在外定子铁心上绕组槽内的外定子铁心输出绕组，嵌入在外定子铁心上绕组槽内的外定子铁心励磁绕组，外定子铁心励磁绕组的轴线与外定子铁心输出绕组的轴线正交，外定子铁心励磁绕组由一直流恒流电源供电，构成外定子铁心至内定子铁心之间磁路的励磁源，励磁源在外定子铁心与内定子铁心之间的间隙中形成励磁磁场；一杯形转子绕组，杯底与转轴同轴心地装在转轴上，杯体位于外定子铁心与内定子铁心之间的间隙中。

如上述本实用新型的旋转角加速度传感器，其工作原理为：外定子铁心励磁绕组通过直流恒流电源供电作为内外定子铁心之间磁路的励磁源，该励磁源在内外定子铁心之间的间隙中形成励磁磁场(或称为气隙磁场)，杯形转子绕组位于内外定子铁心之间的气隙磁场内并与两定子铁心同轴心，杯形转子绕组装于(固定连接)转轴(或称机械量输入轴)上，可相对于两定子铁心作旋转运动。工作时，传感器的转轴与被测系统的旋转轴同轴联接。如被测系统的旋转轴作恒转速运动，则杯形转子绕组也作恒转速运动，在杯形转子绕组中产生电势，此电势产生转子电流，转子电流产生磁场，此时，该磁场的磁势幅值恒定，外定子铁心输出绕组的电势为零；如被测系统的旋转轴作非恒转速运动，即存在旋转角加速度时，则杯形转子绕组也作非恒转速运动，则在杯形转子绕组中产生电势的大小与被测系统的非恒转速运动的转速相对应，此电势产生转子电流，该转子电流随时间变化。因此，该转子电流所产生磁场的磁势幅值也随时间变化，该磁势幅值随时间变化的磁场与外定子铁心输出绕组交链，从而在外定子铁心输出绕组中产生输出电势，该输出电势与被测系统的转速变化相对应。

如上述，本实用新型利用电磁感应原理构成旋转角加速度传感器。传感器的转轴与被测系统的旋转轴同轴安装，直接把旋转轴上旋转角加速度转换成电信号输出，输出的电压信号与旋转角加速度直接对应。在结构上采用了电磁作励磁源，且外定子铁心励磁绕组由直流恒流电源供电，气隙磁场恒定，输出电压与旋转角加速度一一对应，因此，测量精度较高，而且，结构简单；由于采用杯形转子绕组结构，传感器的转动惯量明显降低，灵敏度及测量精度明显提高；由于传感器转轴与被测系统转轴同轴相联，旋转角加速度信号获取直接，因此，使用方便。可用于各种需要测量旋转角加速度的场合。

附图说明

图1为本实用新型旋转角加速度传感器的结构示意图；

图2为图1中A-A面的剖视图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本实用新型的技术方案。

如图1、图2所示，本实用新型的角加速度传感器包括转轴1、轴承2、前端盖3、外定子铁心输出绕组4、机座5、外定子铁心6、杯形转子绕组7、内定子铁心8、后端盖9、外定子铁心励磁绕组10；

前端盖3位于机座5的前端，后端盖9位于机座5的后端，转轴1穿过前端盖3和后端盖9的中心，轴承2分别置于转轴1与前端盖3和转轴1与后端盖9之间；

外定子铁心6与转轴1同轴心地置于机座5内，在外定子铁心6上设有绕组槽；

内定子铁心8置于外定子铁心6与转轴1之间，与外定子铁心6和转轴1同轴心，并与外定子铁心6之间存有间隙；

外定子铁心输出绕组4嵌入在外定子铁心6上的绕组槽内，它的轴线与内定子铁心6的磁轴垂直；

外定子铁心励磁绕组10嵌入在外定子铁心6上的绕组槽内，它的轴线与外定子铁心输出绕组4的轴线正交；外定子铁心励磁绕组由一直流恒流电源供电作为内外定子铁心之间磁路的励磁源，励磁源在内外定子铁心之间的间隙中形成恒定的气隙磁场；

杯形转子绕组7的杯底装于转轴上，与转轴1同轴心，杯体位于外定子铁心6与内定子铁心8之间的间隙中，并与转轴1同轴心。

图2为图2中A-A面的剖视图，如图2所示，外定子铁心励磁绕组10和外定子铁心输出绕组4都嵌入在外定子铁心6上的绕组槽内，且外定子铁心励磁绕组10与外定子铁心输出绕组4的轴线相互正交；外定子铁心6与内定子铁心8与转轴1同轴心，外定子铁心6与内定子铁心8之间存在一间隙，杯形转子绕组7位于外定子铁心6与内定子铁心8之间的间隙中，杯形转子绕组7与转轴1、内定子铁心8和外定子铁心6同轴心。

在本实施例中，构成外定子铁心6和内定子铁心8的材料均为硅钢片或低剩磁的铁磁材料；构成杯形转子绕组7的材料为电阻率小的铜或铝。构成转轴1的材料为不锈钢等材料；构成前端盖3、机座5、后端盖9的材料为铝合金等金属材料；构成外定子铁心输出绕组4的材料为电磁漆包线；轴承2为高速轴承。

Claims (3)

1、一种电磁式旋转角加速度传感器，包括机座，位于机座前端的前端盖，位于机座后端的后端盖，其特征在于，包括：穿过前端盖和后端盖中心的转轴，分别置于转轴与前端盖和转轴与后端盖之间的轴承，与转轴同轴心地置于机座内的设有绕组槽的外定子铁心，置于外定子铁心与转轴之间的内定子铁心，内定子铁心与外定子铁心和转轴同轴心，并与外定子铁心之间留有间隙，嵌入在外定子铁心上绕组槽内的外定子铁心输出绕组，嵌入在外定子铁心上绕组槽内的外定子铁心励磁绕组，外定子铁心励磁绕组的轴线与外定子铁心输出绕组的轴线正交，外定子铁心励磁绕组由一直流恒流电源供电，构成外定子铁心至内定子铁心之间磁路的励磁源，励磁源在外定子铁心与内定子铁心之间的间隙中形成励磁磁场；一杯形转子绕组，杯底与转轴同轴心地装在转轴上，杯体位于外定子铁心与内定子铁心之间的间隙中。

2、根据权利要求1所述的电磁式旋转角加速度传感器，其特征在于：构成外定子铁心和内定子铁心的材料均为硅钢片或低剩磁的铁磁材料。

3、根据权利要求1所述的电磁式旋转角加速度传感器，其特征在于：构成杯形转子绕组的材料为电阻率小的铜或铝。