[發(fā)明專(zhuān)利]用于感應(yīng)式角位移傳感器的轉(zhuǎn)子

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201980087715.6
• 申請(qǐng)日: 2019-12-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113272628B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬修·施密特;伯納德·拉布雷特;帕特里克·貝松;蒂埃里·貝塞德
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 賽峰電子與防務(wù)公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01D5/20
• 分類(lèi)號(hào): G01D5/20;G01D5/22
• 代理公司: 北京派特恩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11270
• 代理人: 江海;姚開(kāi)麗

本發(fā)明涉及一種用于感應(yīng)式角位移傳感器的未卷繞轉(zhuǎn)子(1)，該轉(zhuǎn)子可繞第一軸線(X1)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)并關(guān)于第一軸線(X1)對(duì)稱(chēng)，轉(zhuǎn)子(1)具有：?中心部分(10)，?在中心部分(10)相對(duì)于第一軸線(X1)的兩側(cè)上的兩個(gè)活動(dòng)部分(20)，每個(gè)活動(dòng)部分(20)包括外表面(21)和用于將外表面(21)連接到中心部分(10)的兩個(gè)連接壁(221，222)，轉(zhuǎn)子(1)的特征在于，在垂直于第一軸線(X1)的平面(P)中，每個(gè)連接壁(221，222)與第二軸線(X2)形成大于45°的角度(a)。本發(fā)明還描述了一種包括這種轉(zhuǎn)子的感應(yīng)式角位移傳感器。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及感應(yīng)式角位移傳感器的領(lǐng)域。

背景技術(shù)

感應(yīng)式角位移傳感器(旋轉(zhuǎn)可變差動(dòng)變壓器，RVDT)通常用于測(cè)量一個(gè)部件相對(duì)于另一個(gè)部件的角位移。

按照已知方式，感應(yīng)式角位移傳感器包括轉(zhuǎn)子和定子。由鐵磁材料制成的定子包括一個(gè)初級(jí)繞組和兩個(gè)次級(jí)繞組，并界定一個(gè)空腔，轉(zhuǎn)子放置在該空腔內(nèi)。由鐵磁材料制成的轉(zhuǎn)子未卷繞(即沒(méi)有繞組)，并可在定子內(nèi)旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。轉(zhuǎn)子與待測(cè)量其角位移的部件為一體。

如圖1示意性所示，感應(yīng)式角位移傳感器根據(jù)變壓器的原理工作。定子3的初級(jí)繞組31經(jīng)受通過(guò)電磁耦合鐵磁性轉(zhuǎn)子100的磁場(chǎng)而感應(yīng)出的電流。反過(guò)來(lái)，該磁場(chǎng)在定子3的兩個(gè)次級(jí)繞組32中感應(yīng)出電壓。

定子的兩個(gè)次級(jí)繞組的位置使得它們的輸出電壓與轉(zhuǎn)子和定子之間形成的角度通過(guò)關(guān)系式θ＝θ0*(U1-U2)/(U1+U2)相關(guān)聯(lián)，其中θ表示由感應(yīng)式角位移傳感器測(cè)量的角度，θ0表示傳感器的靈敏度，U1表示第一次級(jí)繞組的輸出電壓，U2表示第二次級(jí)繞組的輸出電壓。

圖2的曲線圖示出了定子的次級(jí)繞組的輸出電壓U1、U2與轉(zhuǎn)子的角位移之間的關(guān)系。有用角度范圍對(duì)應(yīng)于范圍[-θmax；+θmax]，即能夠以可接受的精度測(cè)量轉(zhuǎn)子的角位移的角度范圍。

感應(yīng)式角位移傳感器根據(jù)電壓比確定轉(zhuǎn)子的角位移，從而消除電子設(shè)備的故障。因此，感應(yīng)式角位移傳感器除了成本低之外，還是一種堅(jiān)固的設(shè)備，可以在惡劣環(huán)境(極端溫度和壓力、濕度、存在異物……)中可靠地運(yùn)行。然而，感應(yīng)式角位移傳感器的有用角度范圍是有限的，傳感器的精度尤其受到轉(zhuǎn)子的漏磁通(leakage flux)的限制。對(duì)于未包含在該有用角度范圍內(nèi)的角位移，傳感器的測(cè)量精度顯著且迅速地下降，例如呈指數(shù)形式下降。

如圖3中以示例的方式所示，按照已知的方式，感應(yīng)式角位移傳感器的轉(zhuǎn)子100具有中心部分110和兩個(gè)活動(dòng)部分120，兩個(gè)活動(dòng)部分120位于關(guān)于第一軸線X1對(duì)稱(chēng)的轉(zhuǎn)子的中心部分110的兩側(cè)，轉(zhuǎn)子100可繞軸線X1旋轉(zhuǎn)移動(dòng)。轉(zhuǎn)子100還關(guān)于第二軸線X2對(duì)稱(chēng)，第二軸線X2包含在垂直于第一軸線X1并穿過(guò)兩個(gè)活動(dòng)部分120的平面中?；顒?dòng)部分120通過(guò)連接壁130連接到中心部分110，連接壁130在垂直于第一軸線X1的平面中與第二軸線X2形成45°的角度α'。這種類(lèi)型的轉(zhuǎn)子允許獲得有用角度范圍(在該有用角度范圍內(nèi)，測(cè)量精度是可接受的)，通常在+/-36°的量級(jí)。

在某些情況下，需要在更大的角度范圍內(nèi)測(cè)量角位移，同時(shí)保持可接受的甚至改進(jìn)的測(cè)量精度。

一種已知具有高精度的、用于測(cè)量轉(zhuǎn)子在整個(gè)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中的角位移的裝置是繞線轉(zhuǎn)子解算器(wound rotor resolver)。該解算器的轉(zhuǎn)子呈螺旋狀堆疊，其發(fā)電機(jī)與轉(zhuǎn)子不同軸。轉(zhuǎn)子也是卷繞的并包括初級(jí)繞組，兩個(gè)次級(jí)繞組位于定子上。然后必須給轉(zhuǎn)子供電，轉(zhuǎn)子的繞組需要安裝集電器或旋轉(zhuǎn)變壓器。

與感應(yīng)式角位移傳感器相比，該解算器是更昂貴且更不堅(jiān)固的設(shè)備。因此，繞線轉(zhuǎn)子解算器不適用于一定要在惡劣環(huán)境中測(cè)量角位移的情況，例如在航空、航天或軍事領(lǐng)域不適用，或者在成本有限的情況下不適用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是提出一種具有增加的有用角度范圍的感應(yīng)式角位移傳感器。

本發(fā)明的另一個(gè)目標(biāo)是提出一種具有更高測(cè)量精度的感應(yīng)式角位移傳感器。