一种灵敏度可调的rvdt角位移传感器

文档序号:737239 发布日期:2021-04-20 浏览:15次 >En<

阅读说明:本技术 一种灵敏度可调的rvdt角位移传感器 (Sensitivity-adjustable RVDT angular displacement sensor ) 是由 葛闯 彭春增 王尊敬 张磊 于 2020-12-21 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种灵敏度可调的RVDT角位移传感器,包括转轴和转轴套筒,转轴上固定设置转子叠层,转轴套筒外壁对应转子叠层的位置上固定设置定子绕组和励磁绕组;还包括聚磁套筒组件,聚磁套筒组件包括相互固定的外套筒和聚磁内套筒,外套筒与所述转轴套筒外壁螺纹连接,使聚磁套筒组件能够在转轴套筒上轴向移动。本发明能够实现RVDT角位移传感器输出灵敏度的调节,解决RVDT角位移传感器灵敏度不一致问题,以及传统结构带来的装配调节过程困难,批次性能不一致,工艺性差,生产效率低下的问题。(The invention provides a sensitivity-adjustable RVDT angular displacement sensor, which comprises a rotating shaft and a rotating shaft sleeve, wherein a rotor lamination is fixedly arranged on the rotating shaft, and a stator winding and an excitation winding are fixedly arranged on the outer wall of the rotating shaft sleeve at positions corresponding to the rotor lamination; the magnetic flux collecting sleeve assembly comprises an outer sleeve and a magnetic flux collecting inner sleeve which are fixed with each other, and the outer sleeve is in threaded connection with the outer wall of the rotating shaft sleeve, so that the magnetic flux collecting sleeve assembly can axially move on the rotating shaft sleeve. The invention can realize the adjustment of the output sensitivity of the RVDT angular displacement sensor, and solves the problems of inconsistent sensitivity of the RVDT angular displacement sensor and difficult assembly adjustment process, inconsistent batch performance, poor manufacturability and low production efficiency caused by the traditional structure.)

一种灵敏度可调的RVDT角位移传感器

技术领域

本公开涉及旋转变压器技术领域,尤其涉及一种灵敏度可调的RVDT角位移传感器。

背景技术

RVDT(Rotary Variable Differential Transformer)角位移传感器主要对转动角度进行测量。具有精度高、线性度好、重复性好等优点,广泛应用于航空、航天、机器人系统、机械工具等军民领域。

传统的RVDT角位移传感器采用电刷、滑环等方式实现位移信号传输,而滑动接触使得传感器的寿命和可靠性受到限制。此外,接触式旋转变压器会产生噪声,不适用于对噪声敏感的场合。在以转轴转动的无接触测量的新型技术出现后,逐步取代了电刷和滑环等接触方式测量技术。转轴转动的RVDT角位移传感器的可靠性和寿命成倍提高。

除此之外,现有的非接触RVDT角位移传感器在装配完成后灵敏度单一,且多个相同规格的传感器在关键测量点的输出灵敏度不同,导致产品更换后需重新调节灵敏度参数。针对现有RVDT角位移传感器灵敏度不一致的问题,现有技术主要采用多个定子测试挑选性能相同的进行装配或者更换产品后重新调节灵敏度参数。而这些方法的制作成本高、工作效率低。

发明内容

基于此,本发明提出一种灵敏度可调的RVDT角位移传感器,可以解决RVDT角位移传感器灵敏度不一致问题,以及传统结构带来的装配调节过程困难,批次性能不一致,工艺性差,生产效率低下的问题。

为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:

一种灵敏度可调的RVDT角位移传感器,包括RVDT角位移传感器的转轴和套设于所述转轴外的转轴套筒,所述转轴上固定设置转子叠层,所述转轴套筒外壁对应所述转子叠层的位置上固定设置定子绕组和励磁绕组;还包括套设在所述定子绕组和励磁绕组外的聚磁套筒组件,所述聚磁套筒组件包括相互固定的外套筒和聚磁内套筒,所述外套筒与所述转轴套筒外壁螺纹连接,使所述聚磁套筒组件能够在所述转轴套筒上轴向移动。

在一种优选的实施方式中,还包括设置在所述转轴上的轴承,所述轴承的内圈与所述转轴固定连接,所述轴承的外圈与所述转轴套筒的内壁固定连接。

在一种优选的实施方式中,位于所述聚磁套筒组件两侧的转轴两端均设置所述轴承。

在一种优选的实施方式中,还包括防护壳,所述聚磁套筒组件设置于所述防护壳内腔中。

在一种优选的实施方式中,所述防护壳采用软磁材料,用于屏蔽外界磁场对RVDT角位移传感器的干扰。

在一种优选的实施方式中,所述防护壳的一端设置顶盖,另一端设置底盖,用于将所述防护壳内密封。

在一种优选的实施方式中,所述底盖与所述转轴套筒固定连接,并且,所述底盖设有外凸的手持部。

在一种优选的实施方式中,所述定子绕组中的定子叠片和转子叠层的材料为磁滞较小的软磁合金材料。

本发明的一种灵敏度可调的RVDT角位移传感器,其有益效果在于:

(1)相对现有的RVDT角位移传感器定子性能相对固定,本发明通过聚磁套筒组件8调节作用在定子绕组5上的磁场,从而调节输出绕组的输出电压,实现RVDT角位移传感器输出灵敏度的调节。

(2)目前成型的RVDT角位移传感器灵敏度不一致且不可调节,而本发明提出的RVDT角位移传感器能够根据需要灵活设置灵敏度,无需复杂的调试过程,能够最大程度地节约成本,提高生产效率。

(3)本发明能够在成型产品壳内在线调节灵敏度。相对现有技术,更换定子或者转子调节性能的方式,本发明的调节方法具有以下优点:实现在线调节灵敏度,大幅提升产品合格率。

(4)现有技术通过不停地更换产品内部零部件,反复抽拔定子绕组5,容易造成配合间隙,导致同轴度误差,造成产品报废。本发明无需复杂的装配、调试过程,调节聚磁套简组件8的位置,轻松达到满足要求的灵敏度,工艺性更强。

(5)目前多个传感器监测同一角度对传感器要求的性能较高,目前都采用在成批产品中挑选性能一致的传感器,或者采用多余度RVDT角位移传感器,花费大量的时间、人力、物力成本,本发明的提出的RVDT角位移传感器结构简单、调节方便,且适用多余度RVDT角位移传感器的性能调节,保证通道一致性,满足高可靠性、高精度的要求,具有工程意义。

(6)本发明具有较强的适应性和通用性,满足市场对RVDT角位移传感器各种场合灵敏度的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明一种灵敏度可调的RVDT角位移传感器的剖面图;

图2为本发明一种灵敏度可调的RVDT角位移传感器的等效电路图;

图3为本发明一种灵敏度可调的RVDT角位移传感器的输出线圈VA、VB输出曲线图;

图4为本发明一种灵敏度可调的RVDT角位移传感器的差动输出电压曲线图。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然,所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用,本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用,在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是,在不冲突的情况下,以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本公开保护的范围。

要说明的是,下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见,本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中,且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开,所属领域的技术人员应了解,本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施,且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说,可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外,可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是,以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想,图式中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制,其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变,且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外,在以下描述中,提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而,所属领域的技术人员将理解,可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

如图1所示,本公开实施例提供一种灵敏度可调的RVDT角位移传感器,包括RVDT角位移传感器的转轴1和套设于所述转轴1外的转轴套筒10,所述转轴1上固定设置转子叠层7,所述转轴套筒10外壁对应所述转子叠层7的位置上固定设置定子绕组5和励磁绕组6;还包括套设在所述定子绕组5和励磁绕组6外的聚磁套筒组件8,所述聚磁套筒组件8包括相互固定的外套筒和聚磁内套筒,所述外套筒与所述转轴套筒10外壁螺纹连接,使所述聚磁套筒组件8能够在所述转轴套筒10上轴向移动。

还包括设置在所述转轴1上的轴承4,所述轴承4的内圈与所述转轴1固定连接,所述轴承4的外圈与所述转轴套筒10的内壁固定连接,优选的,位于所述聚磁套筒组件8两侧的转轴1两端均设置所述轴承4。还包括防护壳3,所述聚磁套筒组件8设置于所述防护壳3内腔中。所述防护壳3的一端设置顶盖2,另一端设置底盖9,用于将所述防护壳3内密封。

如图2所示,当外部电源向励磁绕组6的线圈两端(S1-S2)供给一定频率的交流电压VE后,其产生的磁通量将通过转子叠层7引导至定子绕组5。此时如转子叠层7转动,其缺口的旋转将造成输出绕组空间上的磁场分布发生变化,从而改变励磁绕组6与定子绕组5输出线圈A、励磁绕组6与定子绕组5输出线圈B之间的互感量,最终导致输出线圈A两端(S3-S4)的感生电动势VA和输出线圈B两端(S5-S6)的感生电动势VB随铁芯转角的变化而变化。

在转轴套筒10和聚磁套筒组件8通过螺纹连接,可以沿轴向运动。聚磁套筒组件8所在位置不同,作用在定子绕组5上的磁场量不同。通过调节作用在定子绕组5上的激励磁场,实现调节输出线圈A和输出线圈B的输出电压,从而调节RVDT角位移传感器的灵敏度。

在一种优选的结构中,所述底盖9与所述转轴套筒10固定连接,并且,所述底盖9设有外凸的手持部。通过旋转底盖9实现聚磁套筒组件8与转轴套筒10之间实现相对转动,当达到规定灵敏度后,对底盖9进行锁死,或可在防护壳3内注入胶水,实现聚磁套筒组件8的固定,即灵敏度的固定。

优选的,所述定子绕组5中的定子叠片和转子叠层7均选用磁滞较小的软磁合金。采用先胶粘软磁合金叠片,叠压成毛坯件后,再慢走丝线切割加工出最终需要的齿、槽、孔、外圆等。对于定子叠片在叠压时通过转动叠片的方式使得各个叠片的轧制方向在圆周上呈一定角度均匀错开,以此来提高磁场强度的均匀性,从而减小零位剩余电压。

如附图2所示,本实施例中的RVDT角位移传感器的工作过程如下:

(1)当转子叠层7的转角为0°时,转子叠层7对于输出线圈A和B而言处于居中位置,转子叠层7到两输出线圈之间的距离相等。此时励磁绕组6和定子绕组5中的输出线圈A之间的互感量与励磁绕组6和输出线圈B之间的互感量相等,即VA=VB,差动输出电压(VA-VB)为零。

优选的,转轴套筒10采用一体化加工,保证转轴1、定子绕组5、励磁绕组6的同轴度。

优选的,选用定子绕组5的定子叠层和转子叠层7的材料为磁滞小的软磁合金材料,如1J79。其叠片沿磁化的各个方向均匀堆叠,使内部磁场均匀分布。

优选的,防护壳3采用软磁材料,能够屏蔽外界磁场对RVDT角位移传感器的干扰。

(2)当转子叠层7的转角为正方向满量程时,转子叠层7到输出线圈A的距离达到最大,到输出线圈B的距离达到最小。此时,励磁绕组6和输出线圈A之间的互感量达到最大值(VA输出达到最大),励磁绕组6和输出线圈B之间的互感量达到最小值(VB输出达到最小),差动输出电压(VA-VB)达到正向最大值。

(3)当转子叠层7的转角为负方向满量程时,缺口到输出线圈A的距离达到最小,到输出线圈B的距离达到最大。此时,转子叠层7和输出线圈A之间的互感量达到最小值(VA输出达到最小),励磁绕组6和输出线圈B之间的互感量达到最大值(VB输出达到最大),差动输出电压(VA-VB)达到负向最大值。

(4)当转子叠层7的转角为其他角度时,感生电动势VA、VB也会取得相应的值,如附图3所示,由此计算所得的差动输出电压(VA-VB)与转子叠层7的转角成线性关系,如附图4所示,所以可以根据差动电压的值计算出转子叠层7的转角大小及方向。根据差动输出的电压的斜率,得到差动电压的灵敏度。

(5)调节聚磁套简组件8的位置,改变激励在定子绕组5的磁场,重复步骤(1)-(4),得到差动电压的灵敏度。

优选的,聚磁套筒经高温处理能够提高其导磁性能,实现在较小的行程范围内实现大幅度的灵敏度调节。

理论及实践实验得到,当聚磁套筒组件8完全包裹定子叠片时,角位移传感器的灵敏度最小。随着聚磁套筒组件8与定子叠片的距离逐渐增大,角位移的灵敏度逐渐增大,到达一定距离后传感器的灵敏度逐渐减小。优选的,设置聚磁套筒8的左边缘刚好包住定子叠层,最大量程为左边缘刚好脱离定子叠片。可有效减小传感器的内部空间和体积。

以上所述,仅为本公开的具体实施方式,但本公开的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此,本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

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