[發明專利]旋轉角加速度傳感器

無效

• 申請號: 200810040244.7
• 申請日: 2008-07-04
• 公開（公告）號: CN101299048A
• 公開（公告）日: 2008-11-05
• 發明（設計）人: 馮浩;李洪武;丁立軍
• 申請（專利權）人: 嘉興學院;李洪武;丁立軍
• 主分類號: G01P15/08
• 分類號: G01P15/08
• 代理公司: 上海開祺知識產權代理有限公司
• 代理人: 李蘭英;高毓秋

技術領域

本發明涉及一種加速度傳感器，尤其涉及一種角加速度傳感器，更具體的是涉及一種旋轉角加速度傳感器。

背景技術

在很多運動物體的控制、監測及導航中，不僅需要角位移，角速度信息，更需要角加速度信息。旋轉角加速度的測量是機械量測量中常見的測量之一。公知的旋轉角加速度的測量，一般都是通過間接的幾個線加速度信號的合成來求取。也有采用流動電勢原理制作的直接測量旋轉角加速度的液環式旋轉角加速度傳感器，但實現比較復雜或精度比較低。

在公開的現有技術中，中國實用新型專利號87208367提供了一種磁電式的加速度傳感器，如圖1所示，該傳感器包括外殼01、銅環02、線圈03、磁鐵04和彈簧片05。外殼01與線圈03、磁鋼04之間相對靜止地連成一體。與外殼01相固接的彈簧片05和支承銅環02，銅環02位于線圈03與磁鐵04之間，當銅環02與線圈03、磁鐵04作相對運動時，線圈03能感生出與振動加速度成正比的電壓信號。該傳感器是用于測量振動加速度，由于它的銅環連接在外殼上，無法測量旋轉角加速度。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術的不足提出一種新型的旋轉角加速度傳感器，以電磁感應原理為基礎，傳感器與旋轉機械同軸安裝，直接把旋轉軸上旋轉角加速度轉換成電信號輸出，輸出電壓信號與旋轉角加速度直接對應，結構簡單，精度較高，使用方便。

本發明的目的是通過下述技術方案實現：

一種旋轉角加速度傳感器，它包括機座，位于機座前端的前端蓋，位于機座后端的后端蓋，穿過前端蓋和后端蓋中心的轉軸，分別置于轉軸與前端蓋和轉軸與后端蓋之間的軸承，還包括：

外定子鐵心，外定子鐵心與轉軸同軸心地置于機座內，在外定子鐵心上設有繞組槽；

內定子鐵心，它置于外定子鐵心與轉軸之間，并與外定子鐵心和轉軸同軸心，內定子鐵心與外定子鐵心之間為勵磁磁場(或者稱為間隙磁場)；

外定子鐵心輸出繞組，它置于外定子鐵心的繞組槽內，它的軸線與勵磁磁場(氣隙磁場)的磁軸垂直；

杯形轉子繞組，杯底裝于轉軸上，并與轉軸同軸心，杯體位于外定子鐵心與內定子鐵心之間的勵磁磁場(氣隙磁場)中，并與轉軸同軸心。

如上述的結構，本發明的旋轉角加速度傳感器，其工作原理為；內外定子鐵心之間構成勵磁磁場(氣隙磁場)，杯形轉子繞組位于內外定子鐵心之間的勵磁磁場(氣隙磁場)內并與兩定子鐵心同軸心，杯形轉子繞組與轉軸(或稱機械量輸入軸)連接(固定連接)可相對于兩定子鐵心作旋轉運動。工作時，傳感器的轉軸與被測系統的傳動軸同軸聯接。如被測系統的傳動軸(轉軸)作恒轉速運動，則杯形轉子繞組也作恒轉速運動，在杯形轉子繞組中產生電勢，此電勢產生轉子電流，轉子電流形成勵磁磁場，此時，該勵磁磁場的磁勢幅值恒定，外定子鐵心輸出繞組的電勢為零；如被測系統的傳動軸作非恒轉速運動，即存在旋轉角加速度時，則杯形轉子繞組也作非恒轉速運動，則在杯形轉子繞組中產生電勢的大小與被測系統的非恒轉速運動的轉速相對應，此電勢產生轉子電流，該轉子電流隨時間變化，因此，該轉子電流所產生勵磁磁場的磁勢幅值也隨時間變化，該磁勢幅值隨時間變化的勵磁磁場與外定子鐵心輸出繞組交鏈，從而在外定子鐵心輸出繞組中產生輸出電勢，該輸出電勢與被測系統的轉速變化相對應。

所述內外定子鐵心之間的勵磁磁場(氣隙磁場)可以是永磁式結構或是電磁式結構。所述永磁式結構是：所述內定子鐵心與外定子鐵心之間的勵磁磁場是由永磁材料構成的永磁內定子鐵心作為內定子鐵心與外定子鐵心之間磁路的勵磁體所形成的勵磁磁場；也就是永磁內定子鐵心作為內、外定子鐵心的磁路的勵磁體，形成了勵磁磁場(氣隙磁場)。可以保持勵磁磁場的恒定，使外定子鐵心輸出繞組的輸出與被測系統轉軸的加速度成正比。

所述電磁式結構是：所述內定子鐵心與外定子鐵心之間的勵磁磁場是由置于外定子鐵心上繞組槽內的外定子鐵心勵磁繞組通過直流恒流源供電作為內定子鐵心與外定子鐵心之間磁路的勵磁源所形成的勵磁磁場；也就是通過直流恒流電源供電給外定子勵磁繞組作為內、外定子鐵心磁路的勵磁源，形成勵磁磁場(氣隙磁場)，也同樣可以保持勵磁磁場的恒定。