[发明专利]一种低功耗无接触式角度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及小型化高精度零位控制系统中使用的角度传感器技术领域，具体地，涉及一种低功耗无接触式角度传感器。

背景技术

无接触式角度传感器一般采用硅钢片作为定子、转子的铁芯材料，激磁频率较低，通常为400～500Hz。为达到输出性能要求，激磁电流较大，一般在30～50mA，甚至更高，在恒温要求的液浮表中存在温升，影响仪表精度。产品零位剩余电压较大，通常在3～5mV，使得产品的非灵敏区大，不能满足陀螺仪表的使用要求。激磁绕组和输出绕组与定子铁芯的绝缘采用绝缘端片和聚四氟乙烯薄膜，通常，绕组表面有浸漆和灌胶两种方法实现绕组的固定。表面浸漆的角度传感器由于外形不规整，在静压液浮仪表中使用，会存留气泡，影响仪表的精度。灌胶的角度传感器由于绕组外缘有薄膜彭出，灌胶厚度增加，在高低温环境中胶的热膨胀系数与铁芯和绕组的膨胀系数不一致，易导致绕组受应力作用断线。

故，现有的角度传感器由于非灵敏区大、功耗大，体积大、可靠性低等缺陷已不适合液浮陀螺仪表小型化、高精度的发展要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种非灵敏区小、功耗低、体积小、高可靠、制造使用方便的低功耗无接触式角度传感器。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案包括：

一种低功耗无接触式角度传感器，其特征在于，包括定子铁芯、激磁绕组、输出绕组、转子铁芯、以及绝缘端片，其中，所述定子铁芯基本上为环形，其内环壁上均匀地分布有多个定子齿，相邻定子齿之间具有齿槽，所述定子铁芯的各个齿槽的内壁上涂覆有绝缘漆；所述转子铁芯基本上为环形，其外环周上均匀地分布有多个转子齿；并且所述转子铁芯布置在所述定子铁芯的内环中，并与所述定子铁芯之间留有间隙；所述绝缘端片的数量为两个，两个绝缘端片的形状分别与所述定子铁芯的上表面和下表面的形状相匹配，并分别固定在所述定子铁芯的上表面和下表面上；所述定子铁芯的每两个相邻的定子齿上嵌套有一个激磁绕组，所述定子铁芯的每两个相邻的定子齿上还嵌套有一个输出绕组，并且所述激磁绕组与所述输出绕组错齿地布置，从而使得每个定子齿上既绕有激磁绕组也绕有输出绕组；并且当激磁绕组和输出绕组嵌装到位后，每个激磁绕组和输出绕组都位于所述绝缘端片的外层，并且激磁绕组和输出绕组都不与定子铁芯齿槽的内壁接触；所述定子铁芯上，在所述激磁绕组和输出绕组的外表面以及各个定子齿的齿槽中都灌封有灌封胶；并且在所述转子铁芯的齿槽中也填充有灌封胶；所述定子铁芯和转子铁芯均由软磁合金片料旋转叠压成型，并且所述定子铁芯的定子齿和所述转子铁芯的转子齿通过线切割加工完成。

优选地，所述激磁绕组和输出绕组先用绕线模绕制定型后，再嵌套到定子铁芯的相邻的两个定子齿上。

优选地，所述的定子铁芯和转子铁芯均采用铁镍软磁合金B1J95片料旋转叠压成型。

优选地，所述转子铁芯的轴向长度比所述定子铁芯的轴向长度大1～2mm。

优选地，所述绝缘端片采用0.2mm厚的酚醛层压玻璃布板。

优选地，所用激磁绕组和输出绕组均采用标称直径为φ0.06mm的聚氨酯漆包线。

优选地，用于灌封的灌封胶采用环氧树脂。

本发明与现有技术相比的优点在于：在本发明中，

1、由于采用高导磁率的铁镍软磁合金B1J95材料制作定子铁芯、转子铁芯，与传统采用硅钢片材料相比，提高了中频率起始段的磁导率，产生气隙磁场强度所需的激磁电流减小，降低了功率损耗，激磁电流从原来的30～50mA减小到4～6mA，因此功耗很低。铁芯厚度从原来的7～8mm减小到3～4mm；

2、定子铁芯和转子铁芯采用片料旋转叠压成型，并通过线切割加工出齿槽，相比用模具手工叠压的方式，齿槽的精度高，产品的结构对称性好，有效减小了产品的零位剩余电压，从原来的3～5mV减小到小于1mV，有效缩小了非灵敏区；

3、采用绝缘端片和定子铁芯槽内壁涂漆的方法实现激磁绕组和输出绕组与定子铁芯的绝缘，使得绕组边缘规整，灌胶胶层由原来的0.5～0.8mm缩减到0.2～0.4mm，有效避免了高低温环境下激磁绕组和输出绕组受应力导致断线的问题，有效提高了产品的可靠性。

附图说明

图1为根据本发明的角度传感器的轴向截面图；

图2为根据本发明的定子铁芯的主视图；

图3为根据本发明的定子铁芯与激磁绕组的轴向剖面图；

图4为根据本发明的转子铁芯的主视图。

具体实施方式