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一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器,角度傳感器包括一套管和一轉子，套管內設有一密封內腔，轉子可拆卸的安插進內腔內，轉子可在內腔內轉動，套管的外表面上設有若干個相互不接觸的骨架，若干個骨架之間的間隙與套管形成第一次級線圈槽、第二次級線圈槽和一個初級線圈槽，所述初級線圈槽內設有初級線圈，第一次級線圈槽和第二次級線圈槽內分別設有第一次級線圈和第二次級線圈，轉子包括轉軸、第一環形體、第二環形體和圓柱體，第一環形體與第二環形體對稱固定在圓柱體的兩端，圓柱體與轉軸固定連接，轉軸的一端依次穿過第一環形體、圓柱體和第二環形體，轉軸的另一端與被測件連接。本實用新型具有耐高壓能力。
【專利說明】一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種角度傳感器，具體涉及一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器。
【背景技術】
[0002]傳統的差動變壓器式角度傳感器(RVDT)采用圓柱型平繞線圈配合扇形轉子工作，初級線圈為中心布置方式，次級線圈為交錯布置方式，轉子旋轉時初級線圈和次級線圈間的互感做相應變化，通過后續電路處理后即可獲得相應的角度信號，但是徑向尺寸較大，使用非常不變，其由于其線圈腔是不封閉的，所以其不具有耐高壓的特性。
[0003]另外，傳統的差動變壓器式直線位移傳感器(LVDT)是通過套管式結構實現耐高壓性能，但是其無法測量角度信號。
實用新型內容
[0004]本實用新型要解決的技術問題是:傳統的差動變壓器式角度傳感器(RVDT)不具有耐高壓的特性，且線性工作范圍窄，量程小，溫度穩定性差，從而提供一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器。
[0005]為達到上述目的，本實用新型的技術方案如下:
[0006]一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器，所述角度傳感器包括一套管和一轉子，所述套管內設有一密封內腔，所述轉子可拆卸的安插進內腔內，所述轉子可在內腔內轉動，
[0007]所述套管的外表面上設有若干個相互不接觸的骨架，所述若干個骨架之間的間隙與套管形成第一次級線圈槽、第二次級線圈槽和一個初級線圈槽，所述初級線圈槽內設有初級線圈，所述第一次級線圈槽和第二次級線圈槽內分別設有第一次級線圈和第二次級線圈，
[0008]所述轉子包括轉軸、第一環形體、第二環形體和圓柱體，所述第一環形體與第二環形體對稱固定在圓柱體的兩端，所述圓柱體與轉軸固定連接，所述轉軸的一端依次穿過第一環形體、圓柱體和第二環形體，所述轉軸的另一端與被測件連接。
[0009]在本實用新型的一個優選實施例中，所述骨架包括第一骨架、第二骨架、第三骨架和第四骨架，所述第一骨架與第二骨架相對的端面呈斜環狀，并與套管一起形成一個斜向環形狀的第一次級線圈槽，所述第二骨架與第三骨架的相對端面呈環狀，并與套管一起形成一個環形狀的初級線圈槽，所述第三骨架與第四骨架的相對端面呈斜環狀，并與套管一起形成一個斜向環形狀的第二次級線圈槽。
[0010]在本實用新型的一個優選實施例中，所述初級線圈槽的中心與圓柱體的中心相重合，所述第一次級線圈槽與第二次級線圈槽對稱設置在初級線圈槽兩邊。
[0011]在本實用新型的一個優選實施例中，所述第一次級線圈槽的中心與第一環形體的中心相重合，所述第二次級線圈槽的中心與第二環形體的中心相重合。
[0012]在本實用新型的一個優選實施例中，所述第一環形體的端面與第二環形體的端面平行，所述第一環形體與第二環形體的端面與轉子中心軸呈一斜角，角度為30°至60°。
[0013]在本實用新型的一個優選實施例中，所述第一次級線圈槽與第二次級線圈槽的端面與轉子中心軸呈一斜角，所述斜角度數與所述第一環形體與第二環形體的端面與轉子中心軸形成斜角的度數相同。
[0014]在本實用新型的一個優選實施例中，所述轉軸兩端分別設有支撐環。
[0015]通過上述技術方案，本實用新型的有益效果是:
[0016](I)本實用新型采用斜環狀次級線圈配合轉子環形體工作，從而使得線性工作范圍變寬，量程變大。
[0017](2)本實用新型具有耐聞壓能力。
[0018](3)本實用新型的結構采用對稱布置，具有差動放大結構，溫度穩定性好。
[0019](4)本實用新型結構簡單，使用方便，生產成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0021]圖1為本實用新型的剖視圖；
[0022]圖2為本實用新型的裝配示意圖；
[0023]圖3為轉子位置處于-90°的結構示意圖；
[0024]圖4為轉子位置處于0°的結構示意圖；
[0025]圖5為轉子位置處于90°的結構示意圖；
[0026]圖6為本實用新型的電路原理圖；
[0027]圖7為本實用新型的輸出特性示意圖。
【具體實施方式】
[0028]為了使本實用新型實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本實用新型。
[0029]參見圖1和圖2，本實用新型提供的一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器，主要包括套管100和轉子200。
[0030]套管100，采用非導磁材料制成，具體可采用非導磁不銹鋼制成，其為一圓柱體，在其內部開設一密封腔體110，密封腔體110可承受流體高壓，在密封腔體110內安置有轉子200。
[0031]在套管100的外表面設有若干個相互不連接的骨架，骨架由尼龍制成，這樣可以使得溫度系數變低，熱變形小。
[0032]在本實用新型中，在套管100的外表面分別設有第一骨架121、第二骨架122、第三骨架123和第四骨架124。
[0033]第一骨架121與第二骨架122相對的端面呈斜環狀，并且第一骨架121與第二骨架122相對的端面之間的間隙與套管100 —起可形成一個斜向環形溝槽狀的第一次級線圈槽130，第一次級線圈槽130內設有第一次級線圈140 ；
[0034]第二骨架122與第三骨架123的相對端面呈環狀，并且第二骨架122與第三骨架123的相對端面之間的間隙與套管100 —起可形成一個環形狀的初級線圈槽131，初級線圈槽131內設有初級線圈141 ；
[0035]第三骨架123與第四骨架124的相對端面呈斜環狀，并且第三骨架123與第四骨架124的相對端面之間的間隙與套管100 —起形成一個斜向環形溝槽狀的第二次級線圈槽132，第二次級線圈槽132內設有第二次級線圈142。
[0036]在本實用新型中，第一次級線圈槽130與第二次級線圈槽132對稱分布在初級線圈槽131的兩邊，這樣具有差動放大結構，溫度穩定性非常好。
[0037]在本實用新型中第一次級線圈140、初級線圈141和第二次級線圈142采用高強度漆包銅導線繞制而成，制作簡單。
[0038]通過上述實施，使得第一次級線圈140、初級線圈141和第二次級線圈142設置在套管100的密封腔體110的外表面，與密封腔體110內的轉子200隔離，從而使得本實用新型具有耐高壓性能。
[0039]另外，由于第一次級線圈槽130和第二次級線圈槽132都為斜向環形溝槽狀，這樣配合密封腔體110內的轉子200工作時，可以獲得較寬的工作范圍和較大的工作量程。
[0040]轉子200，可拆卸的安插進密封腔體110內，并且轉子200可在內腔內轉動。
[0041]轉子200由轉軸210、第一環形體220、圓柱體230和第二環形體240。轉軸210采用非導磁材料制成，具體可采用非導磁不銹鋼制成；第一環形體220、圓柱體230和第二環形體240采用高磁導率材料制成，具體可采用鐵鎳合金制成。
[0042]第一環形體220與第二環形體240對稱固定在圓柱體230的兩端，并且當轉子200安插進密封腔體Iio內時，第一環形體220的中心與第一次級線圈槽130的中心相重合，第二環形體240的中心與第二次級線圈槽132的中心相重合，這樣便于第一次級線圈槽130內的第一次級線圈140與第二次級線圈槽132內的第二次級線圈142感應到第一環形體220與第二環形體240上的磁通變化。
[0043]在本實用新型中，由于第一次級線圈140、初級線圈141、第二次級線圈142、第一環形體220、第二環形體240以及轉子200都呈對稱分布，這樣通過后續電路的差動放大和共模抑制，使得線圈溫度變化不會引起輸出電壓e2的變化，從而實現傳感器的溫度補償。
[0044]圓柱體230與轉軸210固定連接，并且，當轉子200安插進密封腔體110內時，圓柱體230的中心與初級線圈槽131的中心相重合，這樣便于圓柱體230感應到初級線圈141上的激勵磁通。
[0045]轉軸210的一端依次穿過第一環形體220、圓柱體230和第二環形體240，另一端與被測物件連接。
[0046]這樣，轉軸210可將第一環形體220、圓柱體230和第二環形體240 —起安插進密封腔體110內，并且，由于第一環形體220與第二環形體240與圓柱體230固定連接，圓柱體230與轉軸210也是固定連接，所述當轉軸210在密封腔體110內轉動時，第一環形體220、圓柱體230和第二環形體240也會隨著轉軸210 —起轉動。
[0047]為了便于轉子200可繞套管100的中心軸與套管100做相對轉動，在轉軸210的兩端設有支撐環250。[0048]在本實用新型中，第一環形體220與第二環形體240的端面與轉子200中心軸呈一斜角，角度為30°至60° ;
[0049]第一次級線圈槽130與第二次級線圈槽132的端面與轉子200中心軸呈一斜角，并且斜角度數與第一環形體220和第二環形體240的端面與轉子200中心軸形成斜角的度數相同。
[0050]參見圖6,初級線圈141通入高頻交流電壓em后會產生激勵磁場,這時,密封腔體110內與初級線圈槽131處于統一中心的圓柱體230也會處于激勵磁場內，并將此激勵磁通分別傳遞至第一環形體220與第二環形體240 ；
[0051]第一環形體220接受到激勵磁通后，與第一環形體220處于同一中心的第一次級線圈140便會感應到磁通變化,產生感應電壓esl,與初級線圈141之間形成互感Ml ；
[0052]第二環形體240接受到激勵磁通后，與第二環形體240處于同一中心的第二次級線圈142便會感應到磁通變化，并產生感應電壓es2，與初級線圈141之間形成互感M2 ；
[0053]參見圖3和圖7，當轉子200轉角為-90°時，第一環形體220與第一次級線圈140最近，這時互感Ml處于最大，而第二環形體240離第二次級線圈132最遠，這時互感M2處于最小，這時感應電壓e2為一極值，隨著轉角的逐漸增大，第一環形體220離第一次級線圈140逐漸變遠，互感Ml會逐漸減小，第二環形體240離第二次級線圈132逐漸變近，互感M2會逐漸增大；
[0054]參見圖4和圖7，當轉子的轉角為0°時，這時，第一環形體220離第一次級線圈140的距離等于第二環形體240離第二次級線圈132的距離，這時互感Ml等于互感M2，感應電壓e2輸出為0，當轉角繼續增大,互感Ml會繼續減小,互感M2會繼續增大；
[0055]參見圖5和圖7，當轉子的轉角為90°時，第一環形體220離第一次級線圈140最遠，這時互感Ml處于最小，而第二環形體240離第二次級線圈132最近，這時互感M2處于最大，這時的感應電壓e2又為另一個極值。
[0056]參見圖7，通過上述實施，使得感應電壓e2與轉子200的轉角呈一線性關系，從而可以得出傳感器輸出與轉子200的轉角成比例的電壓信號。
[0057]通過上述實施，使得本實用新型既具有高壓能力，又能測量角度信號。
[0058]以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優點。本行業的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器，所述角度傳感器包括一套管和一轉子，其特征在于，所述套管內設有一密封內腔，所述轉子可拆卸的安插進內腔內，所述轉子可在內腔內轉動， 所述套管的外表面上設有若干個相互不接觸的骨架，所述若干個骨架之間的間隙與套管形成第一次級線圈槽、第二次級線圈槽和一個初級線圈槽，所述初級線圈槽內設有初級線圈，所述第一次級線圈槽和第二次級線圈槽內分別設有第一次級線圈和第二次級線圈， 所述轉子包括轉軸、第一環形體、第二環形體和圓柱體，所述第一環形體與第二環形體對稱固定在圓柱體的兩端，所述圓柱體與轉軸固定連接，所述轉軸的一端依次穿過第一環形體、圓柱體和第二環形體，所述轉軸的另一端與被測件連接。
2.根據權利要求1所述的一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器，其特征在于，所述骨架包括第一骨架、第二骨架、第三骨架和第四骨架，所述第一骨架與第二骨架相對的端面呈斜環狀，并與套管一起形成一個斜向環形狀的第一次級線圈槽，所述第二骨架與第三骨架的相對端面呈環狀，并與套管一起形成一個環形狀的初級線圈槽，所述第三骨架與第四骨架的相對端面呈斜環狀，并與套管一起形成一個斜向環形狀的第二次級線圈槽。
3.根據權利要求1所述的一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器，其特征在于，所述初級線圈槽的中心與圓柱體的中心相重合，所述第一次級線圈槽與第二次級線圈槽對稱設置在初級線圈槽兩邊。
4.根據權利要求1所述的一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器，其特征在于，所述第一次級線圈槽的中心與第一環形體的中心相重合，所述第二次級線圈槽的中心與第二環形體的中心相重合。
5.根據權利要求1所述的一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器，其特征在于，所述第一環形體的端面與第二環形體的端面平行，所述第一環形體與第二環形體的端面與轉子中心軸呈一斜角，角度為30°至60°。
6.根據權利要求5所述的一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器，其特征在于，所述第一次級線圈槽與第二次級線圈槽的端面與轉子中心軸呈一斜角，所述斜角度數與所述第一環形體與第二環形體的端面與轉子中心軸形成斜角的度數相同。
7.根據權利要求1所述的一種耐高壓差動變壓器式角度傳感器，其特征在于，所述轉軸兩端分別設有支撐環。
【文檔編號】G01B7/30GK203657738SQ201320865237
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月25日 優先權日:2013年12月25日
【發明者】姚志偉, 崔劍 申請人:上海立新液壓有限公司