CN203690083U - 一种电梯称量装置用螺线管式差动变压器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电梯称量装置用螺线管式差动变压器，包括导磁衔铁、非导磁拉杆、初级绕组、第一次级绕组、第二次级绕组、骨架及引出线，骨架为空心圆柱，导磁衔铁设在骨架的内部，非导磁拉杆固定连接在导磁衔铁的两端，并伸出到骨架的外面，非导磁拉杆带动导磁衔铁在骨架内滑动，初级绕组绕制在骨架的中心，第一次级绕组与第二次级绕组分别绕制在骨架的两侧，引出线连接在骨架上。与现有技术相比，本实用新型为单铁心三节式螺线管式差动变压器，结构简单，接线方便；比双铁心差动变压器、带补偿绕组差动变压器、多节式差动变压器比，体积更小。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种变压器，尤其是涉及一种电梯称量装置用螺线管式差动变压器。
背景技术
为了确保电梯的安全、平稳、可靠运行，电梯必须具备能实现超载报警、满载保护功能的称量装置。当电梯轿厢实时的载重量变化时，称量装置中由检测板、拉杆、滑轮组件、钢丝绳和弹簧等机械零部件组成的功能模块会将实时载重变化量转变为差动变压器铁心的位移变化量，差动变压器将铁心位移变化量转换成电量信号输出，并且将输出的信号转换成单极性或双极性，为电梯控制系统提供可靠的控制信号，从而实现电梯的动态称量控制。
差动变压器是一种广泛用于电子技术和非电量(如重量、位移、压力、速度、加速度、流量等)检测中的变压装置。差动变压器种类很多，按结构型式可分为变隙式、变面积式、螺线管式差动变压器。螺线管式差动变压器按照初级、次级绕组排列不同可分为二节式、三节式、四节式和五节式等形式，按铁心数量不同可分为单铁心式和双铁心式，按绕组形式可分为带补偿绕组式和不带补偿绕组式。二节式比三节式灵敏度高、线性范围大，三节式的零点残余电压较小，四节式和五节式增大了传感器线性范围。双铁心比单铁心线性范围更大。带补偿绕组比不带补偿绕组线性范围更大，容易实现微型化设计，并可提供故障检测信号。
衡量差动变压器优劣的主要性能指标有：灵敏度(一般为0.05～5.0V/mm)、线性范围(一般为1/10～1/1的骨架长度)和零点残余电压(一般为0～99mV)。根据使用的场合不同，选择不同结构型式的差动变压器。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、接线方便、性能优越的电梯称量装置用螺线管式差动变压器。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种电梯称量装置用螺线管式差动变压器，包括导磁衔铁、非导磁拉杆、初级绕组、第一次级绕组、第二次级绕组、骨架及引出线，所述的骨架为空心圆柱，所述的导磁衔铁设在骨架的内部，所述的非导磁拉杆固定连接在导磁衔铁的两端，并伸出到骨架的外面，非导磁拉杆带动导磁衔铁在骨架内滑动，所述的初级绕组绕制在骨架的中心，所述的第一次级绕组与第二次级绕组分别绕制在骨架的两侧，所述的引出线连接在骨架上。
还包括外壳、非出线端端盖及出线端端盖，所述的外壳设在骨架的外侧，并将初级绕组、第一次级绕组及第二次级绕组包围在内，所述的非出线端端盖与出线端端盖设在外壳的两端，所述的非导磁拉杆从非出线端端盖与出线端端盖的中间伸出，所述的引出线贯穿出线端端盖。
所述的非出线端端盖与非导磁拉杆之间设有密封圈，所述的出线端端盖与非导磁拉杆之间设有密封圈。
固定连接在导磁衔铁两端的两个非导磁拉杆的长度不同。
所述的导磁衔铁与非导磁拉杆之间通过螺纹连接，并采用胶与E形卡簧固定，形成铁心。
所述的导磁衔铁选自坡莫合金或电磁纯铁。
所述的骨架的外侧设有用以隔离初级绕组、第一次级绕组及第二次级绕组的凸台，该凸台上设置有导线穿线凹槽和导线焊接铜柱，以便各绕组接线和引线焊接。
所述的导磁衔铁与骨架之间留有方便导磁衔铁自由移动的间隙。
所述的第一次级绕组与第二次级绕组的匝数相同，所述的初级绕组输入电源为中频电源，所述的第一次级绕组与第二次级绕组为反向串接，输出为两个次级绕组的感应电压差值。
本实用新型差动变压器的工作原理如下：当初级绕组通以中频的电压激励时，根据变压器的工作原理，在第一次级绕组(匝数为W2a)和第二次级绕组(匝数为W2b)中便会产生感应电动势，在理想情况即骨架结构和绕组绕制完全对称的情况下，当铁心处于平衡位置时，第一次级绕组和第二次级绕组与初级绕组耦合磁路的磁阻相等、磁通相同、互感系数相等，根据电磁感应原理，第一次级绕组的感应电动势u2a和第二次级绕组的感应电动势u2b相等，由于第一次级绕组和第二次级绕组反向串联，输出为两者感应电动势的差值u0＝u2a-u2b，因而输出电压为零，此时铁心处于唯一的“零位”的位置；实际情况下，当铁心处于中心位置时，差动变压器的输出并不为零，存在零点残余电压ΔU0。
当铁心向某一个次级绕组方向移动位移Δx时，由于耦合磁场的变化，磁阻发生变化，两个次级绕组的感应电动势呈反向变化，输出的差值也随之变化。差动变压器输出电压与铁心位移之间存在着相对稳定的线性关系。本实用新型差动变压器线性范围约为骨架长度的15％，机械行程约为骨架长度的35％。
在理论情况下，一个次级绕组感应电动势的增值与另一个次级绕组感应电动势的减值相等，增值和减值绝对值的和值除以位移Δx即为该差动变压器的灵敏度，铁心材料的导磁性能是影响灵敏度的一个关键因素。由于某些工艺参数的影响，本实用新型差动变压器灵敏度为0.51±5％V/mm。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点及有益效果：
1、本实用新型差动变压器为单铁心三节式螺线管式差动变压器，结构简单，接线方便；
2、为了获取最佳性能，调试更简单：在铁心材料确定并且骨架对称和线圈绕组对称的前提下，本实用新型通过调节原副边匝数比即可获取优良的灵敏度和线性度。双铁心差动变压器通过调整原副边匝数比和两铁心距离来获取线性度和灵敏度的最佳性能点，带补偿绕组的差动变压器通过粗调和精调补偿绕组和初级、次级绕组首末端的长短位置来获取线性度和灵敏度的最佳性能点，调试复杂、步骤比较多需兼顾多个变量。
3、主要技术性能优越：零点残余电压低、线性度优良、灵敏度以及灵敏度左右误差等均达到系统要求。
4、同样性能指标前提下，本实用新型比双铁心差动变压器、带补偿绕组差动变压器、多节式差动变压器比，体积更小。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为实施例1中的差动变压器输出电压特性曲线。
图中：1为导磁衔铁，2为非导磁拉杆，3为初级绕组，4为第一次级绕组，5为第二次级绕组，6为骨架，7为非出线端端盖，8为出线端端盖，9为引出线，10为外壳，11为密封圈。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例
一种电梯称量装置用螺线管式差动变压器，如图1所示，包括导磁衔铁1、非导磁拉杆2、初级绕组3、第一次级绕组4、第二次级绕组5、骨架6及引出线9，骨架6为空心圆柱，导磁衔铁1设在骨架6的内部，非导磁拉杆2固定连接在导磁衔铁1的两端，并伸出到骨架6的外面，非导磁拉杆2带动导磁衔铁1在骨架6内滑动，初级绕组3绕制在骨架6的中心，第一次级绕组4与第二次级绕组5分别绕制在骨架6的两侧，引出线9连接在骨架6上。还包括外壳10、非出线端端盖7及出线端端盖8，外壳10设在骨架6的外侧，并将初级绕组3、第一次级绕组4及第二次级绕组5包围在内，非出线端端盖7与出线端端盖8设在外壳10的两端，非导磁拉杆2从非出线端端盖7与出线端端盖8的中间伸出，引出线9贯穿出线端端盖8。非出线端端盖7与非导磁拉杆2之间设有密封圈11，出线端端盖8与非导磁拉杆2之间设有密封圈11。固定连接在导磁衔铁1两端的两个非导磁拉杆2的长度不同。导磁衔铁1与非导磁拉杆2之间通过螺纹连接，并采用胶与E形卡簧固定，形成铁心。导磁衔铁1选自坡莫合金、电磁纯铁或其他导磁材料，视灵敏度要求选择。
骨架6的外侧设有用以隔离初级绕组3、第一次级绕组4及第二次级绕组5的5个凸台，该凸台上设置有导线穿线凹槽和导线焊接铜柱，以便各绕组接线和引线焊接。导磁衔铁1与骨架6之间留有方便导磁衔铁1自由移动的间隙。非出线端端盖7、出线端端盖8和外壳10可为导磁材料或非导磁材料。第一次级绕组4与第二次级绕组5的匝数相同，初级绕组3输入电源为中频电源，第一次级绕组4与第二次级绕组5为反向串接，输出为两个次级绕组的感应电压差值。
本实用新型差动变压器的工作原理如下：当初级绕组匝数为W1通以中频的电压激励时，根据变压器的工作原理，在第一次级绕组(匝数为W2a)和第二次级绕组(匝数为W2b)中便会产生感应电动势，在理想情况即骨架结构和绕组绕制完全对称的情况下，当铁心处于平衡位置时，第一次级绕组和第二次级绕组与初级绕组耦合磁路的磁阻相等、磁通相同、互感系数相等，根据电磁感应原理，第一次级绕组的感应电动势u2a和第二次级绕组的感应电动势u2b相等，由于第一次级绕组和第二次级绕组反向串联，输出为两者感应电动势的差值u0＝u2a-u2b，因而输出电压为零，此时铁心处于唯一的“零位”的位置；实际情况下，当铁心处于中心位置时，差动变压器的输出并不为零，存在零点残余电压ΔU0。
当铁心向某一个次级绕组方向移动位移Δx时，由于耦合磁场的变化，磁阻发生变化，两个次级绕组的感应电动势呈反向变化，输出的差值也随之变化。差动变压器输出电压与铁心位移之间存在着相对稳定的线性关系，如图2所示，反映了差动变压器的线性范围、直线性和对称性。本实用新型差动变压器线性范围约为骨架长度的15％，机械行程约为骨架长度的35％。
在理论情况下，一个次级绕组感应电动势的增值与另一个次级绕组感应电动势的减值相等，增值和减值绝对值的和值除以位移Δx即为该差动变压器的灵敏度，铁心材料的导磁性能是影响灵敏度的一个关键因素。由于某些工艺参数的影响，本实用新型差动变压器灵敏度为0.51±5％V/mm。
根据本实施例，该种差动变压器的生产已完全成熟，目前已大批量生产。所生产的差动变压器原副边匝数比为5.17，铁心采用电磁纯铁，外壳和端盖采用A3钢。灵敏度达到0.51±5％V/mm，灵敏度的左右误差为±1.0％以内，输出电压直线性为±1.5％以内，线性范围为±6mm，机械行程超过28mm。
Claims (9)
1.一种电梯称量装置用螺线管式差动变压器，其特征在于，包括导磁衔铁(1)、非导磁拉杆(2)、初级绕组(3)、第一次级绕组(4)、第二次级绕组(5)、骨架(6)及引出线(9)，所述的骨架(6)为空心圆柱，所述的导磁衔铁(1)设在骨架(6)的内部，所述的非导磁拉杆(2)固定连接在导磁衔铁(1)的两端，并伸出到骨架(6)的外面，非导磁拉杆(2)带动导磁衔铁(1)在骨架(6)内滑动，所述的初级绕组(3)绕制在骨架(6)的中心，所述的第一次级绕组(4)与第二次级绕组(5)分别绕制在骨架(6)的两侧，所述的引出线(9)连接在骨架(6)上。
2.根据权利要求1所述的一种电梯称量装置用螺线管式差动变压器，其特征在于，还包括外壳(10)、非出线端端盖(7)及出线端端盖(8)，所述的外壳(10)设在骨架(6)的外侧，并将初级绕组(3)、第一次级绕组(4)及第二次级绕组(5)包围在内，所述的非出线端端盖(7)与出线端端盖(8)设在外壳(10)的两端，所述的非导磁拉杆(2)从非出线端端盖(7)与出线端端盖(8)的中间伸出，所述的引出线(9)贯穿出线端端盖(8)。
3.根据权利要求2所述的一种电梯称量装置用螺线管式差动变压器，其特征在于，所述的非出线端端盖(7)与非导磁拉杆(2)之间设有密封圈(11)，所述的出线端端盖(8)与非导磁拉杆(2)之间设有密封圈(11)。
4.根据权利要求1所述的一种电梯称量装置用螺线管式差动变压器，其特征在于，固定连接在导磁衔铁(1)两端的两个非导磁拉杆(2)的长度不同。
5.根据权利要求1所述的一种电梯称量装置用螺线管式差动变压器，其特征在于，所述的导磁衔铁(1)与非导磁拉杆(2)之间通过螺纹连接，并采用胶与E形卡簧固定，形成铁心。
6.根据权利要求1所述的一种电梯称量装置用螺线管式差动变压器，其特征在于，所述的导磁衔铁(1)选自坡莫合金或电磁纯铁。
7.根据权利要求1所述的一种电梯称量装置用螺线管式差动变压器，其特征在于，所述的骨架(6)的外侧设有用以隔离初级绕组(3)、第一次级绕组(4)及第二次级绕组(5)的凸台，该凸台上设置有导线穿线凹槽和导线焊接铜柱，以便各绕组接线和引线焊接。
8.根据权利要求1所述的一种电梯称量装置用螺线管式差动变压器，其特征在于，所述的导磁衔铁(1)与骨架(6)之间留有方便导磁衔铁(1)自由移动的间隙。
9.根据权利要求1所述的一种电梯称量装置用螺线管式差动变压器，其特征在于，所述的第一次级绕组(4)与第二次级绕组(5)的匝数相同，所述的初级绕组(3)输入电源为中频电源，所述的第一次级绕组(4)与第二次级绕组(5)为反向串接，输出为两个次级绕组的感应电压差值。
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| CN109916288A (zh) * | 2019-04-10 | 2019-06-21 | 西安西灵传感技术有限公司 | 一种差动变压器式线位移传感器 |
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| CN109916288B (zh) * | 2019-04-10 | 2024-03-19 | 西安西灵传感技术有限公司 | 一种差动变压器式线位移传感器 |
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| C20 | Patent right or utility model deemed to be abandoned or is abandoned |