[發(fā)明專利]一種直軸與交軸磁阻不等的永磁旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410259099.7
• 申請(qǐng)日: 2014-06-11
• 公開（公告）號(hào): CN104034916B
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮浩;趙浩;丁立軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01P15/08
• 分類號(hào): G01P15/08
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 黃前澤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種傳感器，具體涉及一種直軸與交軸磁阻不等的永磁旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器。

背景技術(shù)

旋轉(zhuǎn)（角）加速度測(cè)量是機(jī)械量測(cè)量中的最常見測(cè)量之一，公知的永磁式旋轉(zhuǎn)（角）加速度其內(nèi)定子整體采用永磁磁鋼，由于永磁磁鋼磁阻很大，交軸直軸磁阻相等，而由旋轉(zhuǎn)角加速度在杯形轉(zhuǎn)子中所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)大小有限，所以，該電勢(shì)產(chǎn)生的電流而產(chǎn)生的磁通會(huì)很小，從而在輸出繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)會(huì)很小，傳感器的靈敏度很低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種直軸與交軸磁阻不等的永磁旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器，具有更高的靈敏度，即在同一旋轉(zhuǎn)角加速度的情況下當(dāng)輸出繞組匝數(shù)不變時(shí)，輸出繞組中能輸出更大的感應(yīng)電勢(shì)。

一種直軸與交軸磁阻不等的永磁旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器，包括殼體、底座、所述的殼體的中心設(shè)有一水平轉(zhuǎn)軸，殼體固定在底座上，外定子鐵心安裝固定在殼體內(nèi)，外定子的鐵心繞組槽內(nèi)設(shè)置有輸出繞組，內(nèi)定子鐵心內(nèi)嵌入永磁磁鋼，杯形轉(zhuǎn)子固定并安裝在外定子鐵心與內(nèi)定子鐵心的氣隙間，杯形轉(zhuǎn)子通過活動(dòng)套與轉(zhuǎn)軸固定連接，轉(zhuǎn)軸通過兩個(gè)軸承安裝在殼體上，外定子的輸出繞組的軸線（直軸）與內(nèi)定子鐵心內(nèi)嵌入永磁磁鋼的磁軸（交軸）互相正交。

另第二種形式:所述的永磁磁鋼嵌入外定子鐵心，輸出繞組設(shè)置在外定子鐵心內(nèi)，外定子的輸出繞組的軸線（直軸）與嵌入外定子鐵心的永磁磁鋼的磁軸（交軸）互相正交。定子鐵心外設(shè)有非鐵磁材料固定套，該套與底座固定。

另第三種形式:所述的永磁磁鋼嵌入外定子鐵心，輸出繞組設(shè)置在內(nèi)定子鐵心內(nèi)，內(nèi)定子鐵心的輸出繞組的軸線（直軸）與嵌入外定子鐵心的永磁磁鋼的磁軸（交軸）互相正交。定子鐵心外設(shè)有非鐵磁材料固定套，該套與底座固定。

所述的轉(zhuǎn)軸采用不銹鋼材料制作，所述的殼體采用鐵磁材料制作，定子鐵心采用硅鋼片，所述的輸出繞組采用銅電磁線，所述的杯形轉(zhuǎn)子繞組采用電阻率小的銅或鋁。

有益效果：由于傳感器的直軸、交軸磁阻不同，所以與整個(gè)全采用永磁磁鋼的內(nèi)定子結(jié)構(gòu)相比，具有更高的靈敏度，且輸出電動(dòng)勢(shì)與旋轉(zhuǎn)（角）加速度一一對(duì)應(yīng)，精度高，而且，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；由于傳感器與傳動(dòng)系統(tǒng)同軸相聯(lián)，旋轉(zhuǎn)（角）加速度信號(hào)獲取直接，因此，使用方便。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為實(shí)施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1，如圖1、圖2所示，一種直軸與交軸磁阻不等的永磁旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器，包括殼體2、所述的殼體的中心設(shè)有一水平轉(zhuǎn)軸1，外定子鐵心3安裝固定在殼體2內(nèi)，外定子的鐵心繞組槽內(nèi)設(shè)置有輸出繞組6，內(nèi)定子鐵心4內(nèi)嵌入永磁磁鋼7，杯形轉(zhuǎn)子5固定并安裝在外定子鐵心與內(nèi)定子鐵心的氣隙間，杯形轉(zhuǎn)子通過活動(dòng)套與轉(zhuǎn)軸固定連接，轉(zhuǎn)軸通過兩個(gè)軸承安裝在殼體上，外定子中的輸出繞組的軸線（直軸）與內(nèi)定子鐵心內(nèi)嵌入永磁磁鋼的磁軸（交軸）互相正交。

實(shí)施例2，如圖1、圖3所示，一種直軸與交軸磁阻不等的永磁旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器，包括殼體2、所述的殼體的中心設(shè)有一水平轉(zhuǎn)軸1，外定子鐵心3外設(shè)有非鐵磁材料固定套8，該套安裝固定在殼體2內(nèi)，所述的永磁磁鋼7嵌入外定子鐵心3，輸出繞組6設(shè)置在外定子鐵心3內(nèi)，外定子中的輸出繞組的軸線（直軸）與嵌入外定子鐵心的永磁磁鋼的磁軸（交軸）互相正交，杯形轉(zhuǎn)子固定并安裝在外定子鐵心與內(nèi)定子鐵心4的氣隙間，杯形轉(zhuǎn)子5通過活動(dòng)套與轉(zhuǎn)軸1固定連接，轉(zhuǎn)軸1通過兩個(gè)軸承安裝在殼體2上。

實(shí)施例3，如圖1、圖4所示，一種直軸與交軸磁阻不等的永磁旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器，包括殼體2、所述的殼體的中心設(shè)有一水平轉(zhuǎn)軸1，外定子鐵心3外設(shè)有非鐵磁材料固定套8，該套安裝固定在殼體2內(nèi)，所述的永磁磁鋼7嵌入外定子鐵心3，輸出繞組6設(shè)置在內(nèi)定子鐵心4內(nèi)，內(nèi)定子鐵心中的輸出繞組的軸線（直軸）與嵌入外定子鐵心的永磁磁鋼的磁軸（交軸）互相正交。杯形轉(zhuǎn)子固定并安裝在外定子鐵心與內(nèi)定子鐵心的氣隙間，杯形轉(zhuǎn)子5通過活動(dòng)套與轉(zhuǎn)軸1固定連接，轉(zhuǎn)軸1通過兩個(gè)軸承安裝在殼體2上。

其工作原理如下：以實(shí)例一為例，永磁勵(lì)磁磁鋼嵌于內(nèi)定子鐵心中，輸出繞組嵌于外定子鐵心中，且輸出繞組的繞組軸線與永磁磁鋼的磁場(chǎng)方向互相正交，兩定子鐵心間構(gòu)成了氣隙磁場(chǎng)，杯形轉(zhuǎn)子繞組位于內(nèi)外定子鐵心間的氣隙內(nèi)與定子同心，杯形轉(zhuǎn)子與傳感器轉(zhuǎn)軸聯(lián)接可相對(duì)于定子作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。設(shè)輸出繞組的軸線為直軸，則永磁磁鋼軸線為交軸，磁力線通過內(nèi)定子時(shí)，直軸方向的磁阻主要由內(nèi)定子鐵心的鐵磁材料的磁阻決定，交軸方向的磁阻主要?jiǎng)t由內(nèi)定子中的永磁磁鋼磁阻決定，所以，直軸的磁阻遠(yuǎn)小于交軸的磁阻。工作時(shí)，傳感器轉(zhuǎn)軸與被測(cè)系統(tǒng)的傳動(dòng)軸同軸聯(lián)接。如被測(cè)系統(tǒng)的傳動(dòng)軸作恒轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)，杯形轉(zhuǎn)子也作恒轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)，則杯形轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生電勢(shì)，此電勢(shì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，此時(shí)，該磁場(chǎng)磁勢(shì)幅值恒定，定子輸出繞組電勢(shì)為零；如被測(cè)系統(tǒng)的傳動(dòng)軸作非恒轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)，即存在旋轉(zhuǎn)（角）加速度，則杯形轉(zhuǎn)子也作非恒轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)，由于，勵(lì)磁磁場(chǎng)恒定，則杯形轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生的電勢(shì)大小與系統(tǒng)的非恒轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速相對(duì)應(yīng)，此電勢(shì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子電流，從而杯形轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生隨時(shí)間變化的電流，該轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生磁場(chǎng)磁勢(shì)幅值也隨時(shí)間變化，該磁勢(shì)幅值隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)與定子輸出繞組交鏈，從而在定子輸出繞組中產(chǎn)生輸出電勢(shì)，該輸出電勢(shì)與系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速變化相對(duì)應(yīng)。而且，由于交軸磁阻遠(yuǎn)比直軸磁阻大，所以，輸出繞組中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與整個(gè)內(nèi)定子都由永磁磁鋼構(gòu)成的情況相比，對(duì)應(yīng)于同一輸出繞組匝數(shù)、同一磁場(chǎng)強(qiáng)度、同一旋轉(zhuǎn)角加速度，則直軸、交軸磁阻不同的結(jié)構(gòu)能輸出更大的輸出電動(dòng)勢(shì)，即靈敏度提高。