專利名稱：電磁式旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種角加速度傳感器，尤其涉及一種電磁式旋轉(zhuǎn)角加 速度傳感器。
背景技術(shù)：
在很多運(yùn)動(dòng)物體的控制、監(jiān)測(cè)及導(dǎo)航中，不僅需要角位移，角速度的 信息，更需要角加速度的信息。旋轉(zhuǎn)角加速度的測(cè)量是機(jī)械量測(cè)量中常見(jiàn) 的測(cè)量之一。公知的旋轉(zhuǎn)角加速度的測(cè)量， 一般是通過(guò)間接的幾個(gè)線加速 度信號(hào)的合成來(lái)求取。也有采用流動(dòng)電勢(shì)原理制作的直接測(cè)量旋轉(zhuǎn)角加速 度的液環(huán)式旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器，但實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較復(fù)雜，而且精度較低。
在公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)中，中國(guó)專利ZL87208367，提供一種磁電式的加 速度傳感器，它包括外殼、銅環(huán)、線圈、磁鐵和彈簧片。外殼與線圈、磁 鋼之間相對(duì)靜止連成一體；與外殼相固接的彈簧片支承銅環(huán)，銅環(huán)位于線 圈與磁鐵之間，當(dāng)銅環(huán)與線圈、磁鐵作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈能感生出與振動(dòng) 加速度成正比的電壓信號(hào)。該實(shí)用新型專利適用于測(cè)量振動(dòng)加速度，由于 銅環(huán)連接在外殼上不能轉(zhuǎn)動(dòng)，無(wú)法測(cè)量旋轉(zhuǎn)角加速度。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足提出一種新型的旋轉(zhuǎn) 角加速度傳感器，以電磁感應(yīng)原理為基礎(chǔ)，構(gòu)成電磁式測(cè)量角加速度的傳 感器。傳感器的轉(zhuǎn)軸與被測(cè)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸同軸安裝，直接把旋轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn) 角加速度轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，輸出的電壓信號(hào)與旋轉(zhuǎn)角加速度直接對(duì)應(yīng)， 因此，測(cè)量精度較高，而且，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便。
本實(shí)用新型的目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種電磁式旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器，它包括機(jī)座，位于機(jī)座前端的前端 蓋，位于機(jī)座后端的后端蓋，穿過(guò)前端蓋和后端蓋中心的轉(zhuǎn)軸，分別置于轉(zhuǎn)軸與前端蓋和轉(zhuǎn)軸與后端蓋之間的軸承，與轉(zhuǎn)軸同軸心地置于機(jī)座內(nèi)的 設(shè)有繞組槽的外定子鐵心，置于外定子鐵心與轉(zhuǎn)軸之間的內(nèi)定子鐵心，內(nèi) 定子鐵心與外定子鐵心和轉(zhuǎn)軸同軸心，并與外定子鐵心之間留有間隙，嵌 入在外定子鐵心上繞組槽內(nèi)的外定子鐵心輸出繞組，嵌入在外定子鐵心上 繞組槽內(nèi)的外定子鐵心勵(lì)磁繞組，外定子鐵心勵(lì)磁繞組的軸線與外定子鐵 心輸出繞組的軸線正交，外定子鐵心勵(lì)磁繞組由一直流恒流電源供電，構(gòu) 成外定子鐵心至內(nèi)定子鐵心之間磁路的勵(lì)磁源，勵(lì)磁源在外定子鐵心與內(nèi) 定子鐵心之間的間隙中形成勵(lì)磁磁場(chǎng)； 一杯形轉(zhuǎn)子繞組，杯底與轉(zhuǎn)軸同軸 心地裝在轉(zhuǎn)軸上，杯體位于外定子鐵心與內(nèi)定子鐵心之間的間隙中。
如上述本實(shí)用新型的旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器，其工作原理為外定子鐵 心勵(lì)磁繞組通過(guò)直流恒流電源供電作為內(nèi)外定子鐵心之間磁路的勵(lì)磁源， 該勵(lì)磁源在內(nèi)外定子鐵心之間的間隙中形成勵(lì)磁磁場(chǎng)(或稱為氣隙磁場(chǎng))， 杯形轉(zhuǎn)子繞組位于內(nèi)外定子鐵心之間的氣隙磁場(chǎng)內(nèi)并與兩定子鐵心同軸 心，杯形轉(zhuǎn)子繞組裝于(固定連接)轉(zhuǎn)軸(或稱機(jī)械量輸入軸)上，可相 對(duì)于兩定子鐵心作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。工作時(shí)，傳感器的轉(zhuǎn)軸與被測(cè)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸 同軸聯(lián)接。如被測(cè)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸作恒轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)，則杯形轉(zhuǎn)子繞組也作恒轉(zhuǎn) 速運(yùn)動(dòng)，在杯形轉(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)的磁勢(shì)幅值恒定，外定子鐵心輸出繞組的電勢(shì)為零； 如被測(cè)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸作非恒轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)，即存在旋轉(zhuǎn)角加速度時(shí)，則杯形轉(zhuǎn) 子繞組也作非恒轉(zhuǎn)速運(yùn)動(dòng)，則在杯形轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生電勢(shì)的大小與被測(cè)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，該轉(zhuǎn)子電流隨時(shí) 間變化。因此，該轉(zhuǎn)子電流所產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁勢(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(chǎn)生輸出電勢(shì)，該輸出電勢(shì)與被測(cè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速變化相對(duì)應(yīng)。
如上述，本實(shí)用新型利用電磁感應(yīng)原理構(gòu)成旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器。傳 感器的轉(zhuǎn)軸與被測(cè)系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)軸同軸安裝，直接把旋轉(zhuǎn)軸上旋轉(zhuǎn)角加速度 轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，輸出的電壓信號(hào)與旋轉(zhuǎn)角加速度直接對(duì)應(yīng)。在結(jié)構(gòu)上 采用了電磁作勵(lì)磁源，且外定子鐵心勵(lì)磁繞組由直流恒流電源供電，氣隙 磁場(chǎng)恒定，輸出電壓與旋轉(zhuǎn)角加速度一一對(duì)應(yīng)，因此，測(cè)量精度較高，而 且，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；由于采用杯形轉(zhuǎn)子繞組結(jié)構(gòu)，傳感器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量明顯降低，靈敏度及測(cè)量精度明顯提高；由于傳感器轉(zhuǎn)軸與被測(cè)系統(tǒng)轉(zhuǎn)軸同軸相聯(lián)， 旋轉(zhuǎn)角加速度信號(hào)獲取直接，因此，使用方便?？捎糜诟鞣N需要測(cè)量旋轉(zhuǎn) 角加速度的場(chǎng)合。


圖1為本實(shí)用新型旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1中A-A面的剖視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
如圖l、圖2所示，本實(shí)用新型的角加速度傳感器包括轉(zhuǎn)軸1、軸承 2、前端蓋3、外定子鐵心輸出繞組4、機(jī)座5、外定子鐵心6、杯形轉(zhuǎn)子 繞組7、內(nèi)定子鐵心8、后端蓋9、外定子鐵心勵(lì)磁繞組10;
前端蓋3位于機(jī)座5的前端，后端蓋9位于機(jī)座5的后端，轉(zhuǎn)軸1 穿過(guò)前端蓋3和后端蓋9的中心，軸承2分別置于轉(zhuǎn)軸1與前端蓋3和轉(zhuǎn) 軸1與后端蓋9之間；
外定子鐵心6與轉(zhuǎn)軸1同軸心地置于機(jī)座5內(nèi)，在外定子鐵心6上設(shè) 有繞組槽；
內(nèi)定子鐵心8置于外定子鐵心6與轉(zhuǎn)軸1之間，與外定子鐵心6和轉(zhuǎn) 軸1同軸心，并與外定子鐵心6之間存有間隙；
外定子鐵心輸出繞組4嵌入在外定子鐵心6上的繞組槽內(nèi)，它的軸線 與內(nèi)定子鐵心6的磁軸垂直；
外定子鐵心勵(lì)磁繞組10嵌入在外定子鐵心6上的繞組槽內(nèi)，它的軸 線與外定子鐵心輸出繞組4的軸線正交；外定子鐵心勵(lì)磁繞組由一直流恒 流電源供電作為內(nèi)外定子鐵心之間磁路的勵(lì)磁源，勵(lì)磁源在內(nèi)外定子鐵心 之間的間隙中形成恒定的氣隙磁場(chǎng)；
杯形轉(zhuǎn)子繞組7的杯底裝于轉(zhuǎn)軸上，與轉(zhuǎn)軸1同軸心，'杯體位于外定 子鐵心6與內(nèi)定子鐵心8之間的間隙中，并與轉(zhuǎn)軸1同軸心。
圖2為圖2中A-A面的剖視圖，如圖2所示，外定子鐵心勵(lì)磁繞組 10和外定子鐵心輸出繞組4都嵌入在外定子鐵心6上的繞組槽內(nèi)，且外定子鐵心勵(lì)磁繞組10與外定子鐵心輸出繞組4的軸線相互正交；外定子
鐵心6與內(nèi)定子鐵心8與轉(zhuǎn)軸1同軸心，外定子鐵心6與內(nèi)定子鐵心8 之間存在一間隙，杯形轉(zhuǎn)子繞組7位于外定子鐵心6與內(nèi)定子鐵心8之間 的間隙中，杯形轉(zhuǎn)子繞組7與轉(zhuǎn)軸1、內(nèi)定子鐵心8和外定子鐵心6同軸 心。
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在本實(shí)施例中，構(gòu)成外定子鐵心6和內(nèi)定子鐵心8的材料均為硅鋼片 或低剩磁的鐵磁材料；構(gòu)成杯形轉(zhuǎn)子繞組7的材料為電阻率小的銅或鋁。 構(gòu)成轉(zhuǎn)軸1的材料為不銹鋼等材料；構(gòu)成前端蓋3、機(jī)座5、后端蓋9的 材料為鋁合金等金屬材料；構(gòu)成外定子鐵心輸出繞組4的材料為電磁漆包 線；軸承2為高速軸承。
權(quán)利要求1、一種電磁式旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器，包括機(jī)座，位于機(jī)座前端的前端蓋，位于機(jī)座后端的后端蓋，其特征在于，包括穿過(guò)前端蓋和后端蓋中心的轉(zhuǎn)軸，分別置于轉(zhuǎn)軸與前端蓋和轉(zhuǎn)軸與后端蓋之間的軸承，與轉(zhuǎn)軸同軸心地置于機(jī)座內(nèi)的設(shè)有繞組槽的外定子鐵心，置于外定子鐵心與轉(zhuǎn)軸之間的內(nèi)定子鐵心，內(nèi)定子鐵心與外定子鐵心和轉(zhuǎn)軸同軸心，并與外定子鐵心之間留有間隙，嵌入在外定子鐵心上繞組槽內(nèi)的外定子鐵心輸出繞組，嵌入在外定子鐵心上繞組槽內(nèi)的外定子鐵心勵(lì)磁繞組，外定子鐵心勵(lì)磁繞組的軸線與外定子鐵心輸出繞組的軸線正交，外定子鐵心勵(lì)磁繞組由一直流恒流電源供電，構(gòu)成外定子鐵心至內(nèi)定子鐵心之間磁路的勵(lì)磁源，勵(lì)磁源在外定子鐵心與內(nèi)定子鐵心之間的間隙中形成勵(lì)磁磁場(chǎng)；一杯形轉(zhuǎn)子繞組，杯底與轉(zhuǎn)軸同軸心地裝在轉(zhuǎn)軸上，杯體位于外定子鐵心與內(nèi)定子鐵心之間的間隙中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電磁式旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器，其特征在于 構(gòu)成外定子鐵心和內(nèi)定子鐵心的材料均為硅鋼片或低剩磁的鐵磁材料。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電磁式旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器，其特征在于 構(gòu)成杯形轉(zhuǎn)子繞組的材料為電阻率小的銅或鋁。
專利摘要一種電磁式旋轉(zhuǎn)角加速度傳感器，它包括前后端帶有端蓋的機(jī)座，穿過(guò)前端蓋和后端蓋中心的轉(zhuǎn)軸，與轉(zhuǎn)軸同軸心置放的設(shè)有繞組槽的外定子鐵心，置于外定子鐵心與轉(zhuǎn)軸之間的內(nèi)定子鐵心，內(nèi)定子鐵心與外定子鐵心之間存在一間隙，嵌入在外定子鐵心上繞組槽內(nèi)的外定子鐵心輸出繞組，嵌入在外定子鐵心上繞組槽內(nèi)的軸線與外定子鐵心輸出繞組的軸線成正交的外定子鐵心勵(lì)磁繞組，外定子鐵心勵(lì)磁繞組由直流恒流電源供電，構(gòu)成外定子鐵心至內(nèi)定子鐵心之間磁路的勵(lì)磁源，勵(lì)磁源在外定子鐵心與內(nèi)定子鐵心之間的間隙中形成勵(lì)磁磁場(chǎng)；一杯形轉(zhuǎn)子繞組，杯底裝在轉(zhuǎn)軸上，杯體位于外定子鐵心與內(nèi)定子鐵心之間的間隙中。具有測(cè)量精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01P15/08GK201237607SQ200820150558
公開(kāi)日2009年5月13日 申請(qǐng)日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月4日
發(fā)明者丁立軍, 浩 馮, 李洪武 申請(qǐng)人:嘉興學(xué)院;李洪武;丁立軍