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专利号: 2015103196653
申请人: 重庆理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种时栅角位移传感器,包括定子(1)和转子(2),其特征在于:

所述定子(1)由定子基体(11)和两个相同的传感单元(12)构成,定子基体(11)为中心开轴孔的导磁圆柱体,两个传感单元平行且互不干扰的设在定子基体的上、下端面,传感单元包括激励线圈(121)和感应线圈(122);

所述激励线圈(121)由一起始点开始沿圆周顺时针方向或逆时针方向绕出,两端沿两条交错为N个“∞”字形的周期为Φ的曲线分别绕线,绕完整个圆周后分别引出,形成激励线圈绕线轨迹,所述起始点是两条周期为Φ的曲线的第一个交点,其中一条周期为Φ的曲线用极坐标方程表示为:另一条周期为Φ的曲线用极坐标方程表示为:

式中, N表示传感器的极对数,Φ表示一个周期对应的圆心角,其等于传感器的极距,i依次取值0至N-1中的所有整数,A表示激励线圈绕线轨迹正弦部分的幅值,R表示激励线圈绕线轨迹所沿圆周的半径,R>A;

所述感应线圈(122)的绕线方式与激励线圈的绕线方式相同,感应线圈绕线轨迹为激励线圈绕线轨迹沿圆周顺时针方向或逆时针方向旋转 圆心角后的曲线;设在定子基体上端面的传感单元的感应线圈与设在定子基体下端面的传感单元的感应线圈串联;

所述转子(2)由上转子基体(21)、下转子基体(23)、支撑柱(24)和两个相同的导磁单元构成,上转子基体与下转子基体结构相同,都为中心开轴孔的非导磁的圆盘体,支撑柱为扇环柱体,其内圆弧直径大于定子基体的外径,支撑柱的上端面与上转子基体垂直连接,支撑柱的下端面与下转子基体垂直连接,形成侧面开口的框形结构,且支撑柱与上、下转子基体的轴心线重合,两个导磁单元分别嵌在上、下转子基体上且相互平行,导磁单元由一个导磁体(22)或者由m个相同的导磁体绕上转子基体或者下转子基体的轴心线等间距排列构成,其中1<m≤2N,导磁体为扇环柱体;在由m个导磁体构成的导磁单元中,各个导磁体的上端面或者下端面位于同一平面内,相邻两个导磁体的中心所夹圆心角等于 每个导磁体的圆心角β满足: 每个导磁体的外圆弧半径大于R+A,内圆弧半径小于R-A;

所述定子基体(11)位于所述框形结构内,其轴心线与上、下转子基体的轴心线重合,两个传感单元与两个导磁单元分别正对平行,并留有相同的间隙;两个导磁单元内的导磁体与两个传感单元的激励线圈的位置应满足:如果设在定子基体上端面的传感单元的激励线圈的起始位置与设在定子基体下端面的传感单元的激励线圈的起始位置所夹圆心角为α,则嵌在上转子基体上的导磁单元内的导磁体的起始位置与嵌在下转子基体上的导磁单元内的导磁体的起始位置所夹圆心角为 或者定子(1)的两个传感单元(12)的激励线圈(121)分别连接两相对称激励电流,当转子(2)绕轴心线相对定子(1)发生转动时,导磁体(22)相对感应线圈(122)运动,两个传感单元的感应线圈串联输出幅值恒定的感应信号,将该感应信号与激励信号进行鉴相处理,相位差由插补的高频时钟脉冲个数表示,经换算后得到转子相对定子转动的角位移。

2.根据权利要求1所述的时栅角位移传感器,其特征在于:嵌在上转子基体(21)上的导磁单元内的导磁体的下端面与上转子基体的下端面平齐;嵌在下转子基体(23)上的导磁单元内的导磁体的上端面与下转子基体的上端面平齐。

3.根据权利要求1或2所述的时栅直线位移传感器,其特征在于:所述每个导磁体(22)的圆心角β都等于

4.根据权利要求3所述的时栅角位移传感器,其特征在于:所述定子基体(11)的上端面固定有与定子基体形状相匹配的上印制电路板(13),所述的一个传感单元(12)的激励线圈(121)与感应线圈(122)独立的布置在上印制电路板的不同布线层上;所述定子基体(11)的下端面固定有与定子基体形状相匹配的下印制电路板(14),所述的另一个传感单元的激励线圈(121)与感应线圈(122)独立的布置在下印制电路板的不同布线层上。

5.根据权利要求3所述的时栅角位移传感器,其特征在于:所述定子基体(11)的上端面开设有上嵌线槽,所述的一个传感单元的激励线圈(121)与感应线圈(122)按照各自的绕线方式相互绝缘的嵌在上嵌线槽内;所述定子基体(11)的下端面开设有下嵌线槽,所述的另一个传感单元的激励线圈(121)与感应线圈(122)按照各自的绕线方式相互绝缘的嵌在下嵌线槽内。