CN201935996U - 单铁芯磁通门以及磁通门三轴传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单铁芯磁通门以及磁通门三轴传感器，用于解决现有的三轴磁通门传感器加工困难的技术问题。技术方案是磁通门的铁芯是长条形，加工绕线更加方便，更能保证测量轴与安装轴的一致，降低了制造成本。采用长条形铁芯磁通门的三轴磁通门传感器，采用磁通门与传感器基座分离结构，降低了铁芯、线圈的加工、绕线和装配的复杂程度，保证了三个单轴磁通门相互垂直，三个单轴磁通门固定方便，提高了磁通门三轴传感器的可靠性和可维修性。

Description

单铁芯磁通门以及磁通门三轴传感器

技术领域

本实用新型涉及一种磁通门，特别是一种单铁芯磁通门。还涉及由这种单铁芯磁通门构成的磁通门三轴传感器。

背景技术

磁通门传感器是一种具有很好综合性能的磁场分量传感器。三个单轴磁通门相互垂直安装构成三轴磁通门传感器。如何保证三个单轴磁通门的相互垂直，减小三个单轴磁通门铁芯与信号之间的相互影响，使得磁通门加工容易，绕线方便，提高其可靠性、可维修性，是三轴磁通门传感器要解决的关键技术问题。

参照图5～7。文献“专利号是US 5,672,97的美国专利”公开了一种三轴磁通门传感器，该三轴磁通门传感器是由三个单轴磁通门和反馈线圈5组成。单轴磁通门是先将激励线圈1绕在一个长度为单轴磁通门长度两倍的空心骨架4上，再从中间将空心骨架4截断后对折，并将铁芯2装入骨架4的孔内。测量线圈3绕在对折后的激励线圈1外面。用聚苯氧基树脂材料加工基座6，在基座6的外面加工六个绕线槽用于容纳反馈线圈5。在基座6上加工三个相互垂直的通孔7正好容纳三个单轴磁通门。整个三轴磁通门传感器与其他电路一起安装在一个电路板上，激励线圈1、测量线圈3和反馈线圈5的引线都焊接在电路板上。

文献所述的单轴磁通门的骨架在绕完激励线圈后需要从中间截断，骨架的强度受到限制，截断过程可能伤及激励线圈；铁芯的装配和固定不方便，如果用胶粘，会影响铁芯的温度性能。在基座上加工六个容纳反馈线圈的绕线槽，对机械加工要求较高，不易保证三个反馈线圈的相互垂直；在基座上加工三个相互垂直的孔同样存在对机械加工要求较高，不易保证三个单轴磁通门相互垂直的问题。三个单轴磁通门在孔中的固定不方便，若用胶封，需特别细心才能保证单轴磁通门装配位置不变。该结构与电路板装在一起，如果希望单独将传感器安装到受铁磁材料影响小的地方，显得不太方便。这种磁通门的成本相对较高，可靠性和可维修性不理想。

发明内容

为了克服现有的三轴磁通门传感器加工困难的不足，本实用新型提供一种单铁芯磁通门，采用长条形铁芯，可以使加工绕线更加方便，更能保证测量轴与安装轴的一致，可以降低制造成本。

本实用新型还提供采用这种单铁芯磁通门的磁通门三轴传感器，磁通门与传感器基座分离，降低铁芯、线圈的加工、绕线和装配的复杂程度，保证三个单轴磁通门相互垂直，三个单轴磁通门固定方便，可以提高磁通门三轴传感器的可靠性和可维修性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案：一种单铁芯磁通门，包括激励线圈1、铁芯2、测量线圈3和骨架4，其特点是还包括套管17，所述骨架4的绕线部分是管状，骨架前端15和骨架后端19都是正方形，正方形的中心位置固连有骨架4的绕线部分，骨架4的管状中心与骨架前端18和骨架后端19的正方形中心同圆心；所述铁芯2是长条形，其厚度为0.02mm至0.1mm之间，宽度为1mm，长度与骨架4长度相同，激励线圈1绕在骨架4管状部分的里层，测量线圈3绕在激励线圈1上；在骨架前端18的两个角上有两个引线槽20，激励线圈入端24引线和激励线圈出端25引线从右侧引线槽20引出；测量线圈入端26引线和测量线圈出端27引线从左侧引线槽20引出；骨架4管状部分的内径比铁芯2的宽度略大，装有铁芯2的套管17位于骨架4的内孔中，套管17的外径与骨架4的内径等大。

所述套管17是橡胶管、软塑料管或黄腊管任一种。

所述铁芯2的材料是坡莫合金或非晶软磁材料任一种。

一种采用上述单铁芯磁通门的磁通门三轴传感器，其特点是包括六个单铁芯磁通门、基座6、底座8、挡板9、X轴电路板10、Y轴电路板11、Z轴电路板12和上盖16；所述基座6是正立方体，正立方体的六个面上分别有六个方形槽，基座6正立方体相互平行的两个面为一组，每组两个面上的方形槽相互平行，且与另外四个面上的方形槽垂直；

基座6的边长与单铁芯磁通门骨架4的长度相同；基座6上方形槽的截面与单铁芯磁通门骨架前端18和骨架后端19相同；每个方槽放置一个单铁芯磁通门；

基座6每个面上的四个角处都有螺纹孔21，螺钉13通过螺纹孔21将基座6固定在底座8上；螺钉13通过基座6前面的螺纹孔21将挡板9固定在基座6的前面，通过基座6右面的，螺纹孔21将另一挡板9固定在基座6右面；

基座6的前面、右面分别设置挡板9，挡板9和底座8上正对着每个单铁芯磁通门的中心处都有顶丝孔22，顶丝14固定铁芯2；

单铁芯磁通门有引线的一端分别位于基座6的左面、后面和上面，且引线都位于外侧，螺钉13将X轴电路板10固定在基座6的左面，将Y轴电路板11固定在基座 6后面，将Z轴电路板12固定在基座6的上面；

激励信号23引线与X轴的一个激励线圈入端24引线相连并焊在X激励焊盘31上，X轴两个激励线圈出端25引线相连并焊在X激励过渡焊盘32上；X轴另一个激励线圈入端24引线与Y轴的一个激励线圈入端24引线相连并焊在Y激励焊盘33上，Y轴两个激励线圈出端25引线相连并焊在Y激励过渡焊盘34上；Y轴另一个激励线圈入端24引线与Z轴的一个激励线圈入端24引线相连并焊在Z激励焊盘35上，Z轴两个激励线圈出端25引线连并焊在Z激励过渡焊盘36上，Z轴另一个激励线圈入端24引线接地并焊在地线焊盘37上。X轴一个测量线圈入端26引线与另一个测量线圈出端27引线相连并焊在X测量过渡焊盘38上；X轴另一个测量线圈入端26引线与X轴输出信号28引线与相连并焊在X输出信号焊盘39上，X轴另一个测量线圈出端27引线接地并焊在地线焊盘37上；Y轴一个测量线圈入端26引线与另一个测量线圈出端27引线相连并焊在Y测量过渡焊盘40上；Y轴另一个测量线圈入端26引线与Y轴输出信号29引线与相连并焊在Y输出信号焊盘41上，Y轴另一个测量线圈出端27引线接地并焊在接地焊盘37上。Z轴一个测量线圈入端26引线与另一个测量线圈出端27引线相连并焊在Z测量过渡焊盘42上；Z轴另一个测量线圈入端26引线与Z轴输出信号30引线与相连并焊在Z输出信号焊盘43上，Z轴另一个测量线圈出端27引线接地并焊在地线焊盘37上，

每块电路板靠近基座6的一侧都有与电路板尺寸相同的橡胶垫；每个顶丝14的靠近基座6的一侧也都有与顶丝14截面尺寸相同的橡胶垫；

基座6后面的Y轴电路板安装孔处有两个线卡15，用于固定磁通门三轴传感器的引出线，上盖16通过螺钉13与底座8相连；磁通门三轴传感器中，除铁芯2外所有零部件均采用无磁性的材料。

所述无磁金属材料是黄铜或无磁硬铝任一种。

所述基座6的材料是夹布胶木或酚醛塑料任一种。

本实用新型的有益效果是：由于磁通门的铁芯是长条形，加工绕线更加方便，更能保证测量轴与安装轴的一致，相对降低了制造成本。

采用这种单铁芯磁通门的磁通门三轴传感器，磁通门与传感器基座分离，降低了铁芯、线圈的加工、绕线和装配的复杂程度，保证了三个单轴磁通门相互垂直；三个单轴磁通门固定方便，提高了磁通门三轴传感器的可靠性和可维修性。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作详细说明。

附图说明

图1是本实用新型磁通门三轴传感器的结构图。

图2是图1中磁通门的结构示意图。

图3是图2的剖视放大图。

图4是图1中图电路板的放大图。

图5是背景技术三轴磁通门传感器所用激励线圈结构示意图。

图6是背景技术三轴磁通门传感器所用测量线圈结构示意图。

图7是背景技术三轴磁通门传感器的结构示意图。

图中：1-激励线圈，2-铁芯，3-测量线圈，4-骨架，5-反馈线圈，6-基座，7-通孔，8-底座，9-挡板，10-X轴电路板，11-Y轴电路板，12-Z轴电路板，13-螺钉，14-顶丝，15-线卡，16-上盖，17-套管，18-骨架前端，19-骨架后端，20-引线槽，21-螺纹孔，22-顶丝孔，23-激励信号，24-激励线圈入端，25-激励线圈出端，26-测量线圈入端，27-测量线圈出端，28-X轴输出信号，29-Y轴输出信号，30-Z轴输出信号，31-X激励焊盘，32-X激励过渡焊盘，33-Y激励焊盘，34-Y激励过渡焊盘，35-Z激励焊盘，36-Z激励过渡焊盘，37-地线焊盘，38-X测量过渡焊盘，39-X输出信号焊盘，40-Y测量过渡焊盘，41-Y输出信号焊盘，42-Z测量过渡焊盘，43-Z输出信号焊盘。

具体实施方式

以下实施例参照图1～4。

单铁芯磁通门包括激励线圈1、铁芯2、测量线圈3和骨架4，还包括套管17，所述铁芯2是长条形，铁芯2采用坡莫合金或非晶软磁材料，其厚度为0.02mm至0.1mm之间，宽度为1mm，长度与带有圆孔的骨架4长度相同。激励线圈1绕在骨架4的里层；测量线圈3绕在骨架4的外层。骨架前端18和骨架后端196都是正方形。在骨架前端18的两个角上加工有两个引线槽20，激励线圈入端24引线和激励线圈出端25引线从右侧引线槽20引出；测量线圈入端26引线和测量线圈出端27引线从左侧引线槽20引出。

单铁芯磁通门骨架4的内孔直径比铁芯2的宽度大。装铁芯2时，先将套管17装入骨架4的内孔中，再将铁芯2装入套管17的内孔中。套管17的外直径与骨架4的内孔直径相同，套管17可采用橡胶管，软塑料套管或黄腊套管，其作用是填补骨架的内孔中的空隙，减小铁芯2受震动冲击的影响。

采用上述单铁芯磁通门的磁通门三轴传感器，包括六个单铁芯磁通门、基座6、底座8、挡板9、X轴电路板10、Y轴电路板11、Z轴电路板12和上盖16。

基座6是正立方体，正立方体的六个面上分别有六个方形槽，基座6正立方体相 互平行的两个面为一组，每组两个面上的方形槽相互平行，且与另外四个面上的方形槽垂直。基座6的材料是无磁非金属，例如夹布胶木、酚醛塑料等。

基座6的边长与单铁芯磁通门骨架4的长度相同；基座6上方形槽的截面与单铁芯磁通门骨架前端18和骨架后端19相同；每个方槽正好能放置一个单铁芯磁通门；三轴磁通门传感器的六个单铁芯磁通门正好安装在这六个方形槽内。两个相互平行的方形槽内的单铁芯磁通门构成一个单轴磁通门。

基座6每个面上的四个角处都有螺纹孔21。单铁芯磁通门安装后，用螺钉13通过基座下面的四个螺纹孔21将基座6固定在底座8上；用螺钉13通过基座6前面的四个螺纹孔21将挡板9固定在基座6的前面；用螺钉13通过基座6右面的四个螺纹孔21将另一挡板9固定在基座6右面。

基座6的前面、右面分别设置挡板9，挡板9和底座8上正对着每个单铁芯磁通门的中心处都有顶丝孔22便于装配铁芯2。铁芯2装配后，用顶丝14将铁芯2固定。

单铁芯磁通门有引线的一端分别位于基座6的左面、后面和上面，且引线都位于外侧。在基座6的左面用螺钉13将X轴电路板10固定到基座6上；在基座6的后面用螺钉13将Y轴电路板11固定到基座6上；在基座6的上面用螺钉13将Z轴电路板12固定到基座6上。

激励信号23引线与X轴的一个激励线圈入端24引线相连并焊在X激励焊盘31上，X轴两个激励线圈出端25引线相连并焊在X激励过渡焊盘32上；X轴另一个激励线圈入端24引线与Y轴的一个激励线圈入端24引线相连并焊在Y激励焊盘33上，Y轴两个激励线圈出端25引线相连并焊在Y激励过渡焊盘34上；Y轴另一个激励线圈入端24引线与Z轴的一个激励线圈入端24引线相连并焊在Z激励焊盘35上，Z轴两个激励线圈出端25引线连并焊在Z激励过渡焊盘36上，Z轴另一个激励线圈入端24引线接地并焊在地线焊盘37上。X轴一个测量线圈入端26引线与另一个测量线圈出端27引线相连并焊在X测量过渡焊盘38上；X轴另一个测量线圈入端26引线与X轴输出信号28引线与相连并焊在X输出信号焊盘39上，X轴另一个测量线圈出端27引线接地并焊在地线焊盘37上。Y轴一个测量线圈入端26引线与另一个测量线圈出端27引线相连并焊在Y测量过渡焊盘40上；Y轴另一个测量线圈入端26引线与Y轴输出信号29引线与相连并焊在Y输出信号焊盘41上，Y轴另一个测量线圈出端27引线接地并焊在接地焊盘37上。Z轴一个测量线圈入端26引线与另一个测量线圈出端27引线相连并焊在Z测量过渡焊盘42上；Z轴另一个测量线圈入端26引线与 Z轴输出信号30引线与相连并焊在Z输出信号焊盘43上，Z轴另一个测量线圈出端27引线接地并焊在地线焊盘37上。

每块电路板靠近基座6的一侧都有与电路板尺寸相同的橡胶垫；每个顶丝14的靠近基座6的一侧也都有与顶丝14截面尺寸相同的橡胶垫。这些橡胶垫的作用是减小铁芯受震动冲击的影响。

基座6后面的Y轴电路板安装孔处有两个线卡15，用于固定磁通门三轴传感器的引出线。上盖16通过螺钉13与底座8相连。

磁通门三轴传感器中，除铁芯2外所有零部件均采用无磁性的材料。

Claims (6)

1.一种单铁芯磁通门，包括激励线圈(1)、铁芯(2)、测量线圈(3)和骨架(4)，其特征在于还包括套管(17)，所述骨架(4)的绕线部分是管状，骨架前端(18)和骨架后端(19)都是正方形，正方形的中心位置固连有骨架(4)的绕线部分，骨架(4)的管状中心与骨架前端(18)和骨架后端(19)的正方形中心同圆心；所述铁芯(2)是长条形，其厚度为0.02mm至0.1mm之间，宽度为1mm，长度与骨架(4)长度相同，激励线圈(1)绕在骨架(4)管状部分的里层，测量线圈(3)绕在激励线圈(1)上；在骨架前端(18)的两个角上有两个引线槽(20)，激励线圈入端(24)引线和激励线圈出端(25)引线从右侧引线槽(20)引出；测量线圈入端(26)引线和测量线圈出端(27)引线从左侧引线槽(20)引出；骨架(4)管状部分的内径比铁芯(2)的宽度略大，装有铁芯(2)的套管(17)位于骨架(4)的内孔中，套管(17)的外径与骨架(4)的内径等大。

2.根据权利要求1所述的单铁芯磁通门，其特征在于：所述套管(17)是橡胶管、软塑料管或黄腊管任一种。

3.根据权利要求1所述的单铁芯磁通门，其特征在于：所述铁芯(2)的材料是坡莫合金或非晶软磁材料任一种。

4.一种采用权利要求1所述单铁芯磁通门的磁通门三轴传感器，其特征在于：包括六个单铁芯磁通门、基座(6)、底座(8)、挡板(9)、X轴电路板(10)、Y轴电路板(11)、Z轴电路板(12)和上盖16；所述基座(6)是正立方体，正立方体的六个面上分别有六个方形槽，基座(6)正立方体相互平行的两个面为一组，每组两个面上的方形槽相互平行，且与另外四个面上的方形槽垂直；

基座(6)的边长与单铁芯磁通门骨架(4)的长度相同；基座(6)上方形槽的截面与单铁芯磁通门骨架前端(18)和骨架后端(19)相同；每个方槽放置一个单铁芯磁通门；

基座(6)每个面上的四个角处都有螺纹孔(21)，螺钉(13)通过螺纹孔(21)将基座(6)固定在底座(8)上；螺钉(13)通过基座(6)前面的螺纹孔(21)将挡板(9)固定在基座(6)的前面，通过基座(6)右面的，螺纹孔(21)将另一挡板(9)固定在基座(6)右面；

基座(6)的前面、右面分别设置挡板(9)，挡板(9)和底座(8)上正对着每个单铁芯磁通门的中心处都有顶丝孔(22)，顶丝(14)固定铁芯(2)；

单铁芯磁通门有引线的一端分别位于基座(6)的左面、后面和上面，且引线都位 于外侧，螺钉(13)将X轴电路板(10)固定在基座(6)的左面，将Y轴电路板(11)固定在基座(6)后面，将Z轴电路板(12)固定在基座(6)的上面；

激励信号(23)引线与X轴的一个激励线圈入端(24)引线相连并焊在X激励焊盘(31)上，X轴两个激励线圈出端(25)引线相连并焊在X激励过渡焊盘(32)上；X轴另一个激励线圈入端(24)引线与Y轴的一个激励线圈入端(24)引线相连并焊在Y激励焊盘(33)上，Y轴两个激励线圈出端(25)引线相连并焊在Y激励过渡焊盘(34)上；Y轴另一个激励线圈入端(24)引线与Z轴的一个激励线圈入端(24)引线相连并焊在Z激励焊盘(35)上，Z轴两个激励线圈出端(25)引线连并焊在Z激励过渡焊盘(36)上，Z轴另一个激励线圈入端(24)引线接地并焊在地线焊盘(37)上；X轴一个测量线圈入端(26)引线与另一个测量线圈出端(27)引线相连并焊在X测量过渡焊盘(38)上；X轴另一个测量线圈入端(26)引线与X轴输出信号(28)引线与相连并焊在X输出信号焊盘(39)上，X轴另一个测量线圈出端(27)引线接地并焊在地线焊盘(37)上；Y轴一个测量线圈入端(26)引线与另一个测量线圈出端(27)引线相连并焊在Y测量过渡焊盘(40)上；Y轴另一个测量线圈入端(26)引线与Y轴输出信号(29)引线与相连并焊在Y输出信号焊盘(41)上，Y轴另一个测量线圈出端(27)引线接地并焊在接地焊盘(37)上；Z轴一个测量线圈入端(26)引线与另一个测量线圈出端(27)引线相连并焊在Z测量过渡焊盘(42)上；Z轴另一个测量线圈入端(26)引线与Z轴输出信号(30)引线与相连并焊在Z输出信号焊盘(43)上，Z轴另一个测量线圈出端(27)引线接地并焊在地线焊盘(37)上，

每块电路板靠近基座(6)的一侧都有与电路板尺寸相同的橡胶垫；每个顶丝(14)的靠近基座(6)的一侧也都有与顶丝(14)截面尺寸相同的橡胶垫；

基座(6)后面的Y轴电路板安装孔处有两个线卡(15)，用于固定磁通门三轴传感器的引出线，上盖(16)通过螺钉(13)与底座(8)相连；磁通门三轴传感器中，除铁芯(2)外所有零部件均采用无磁性的材料。

5.根据权利要求4所述的单铁芯磁通门的磁通门三轴传感器，其特征在于：所述无磁金属材料是黄铜或无磁硬铝任一种。

6.根据权利要求4所述的单铁芯磁通门的磁通门三轴传感器，其特征在于：所述基座(6)的材料是夹布胶木或酚醛塑料任一种。 

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