[发明专利]一种新型非接触式直线位移传感器

说明书

技术领域

本发明涉及直线传感器，尤其是一种新型非接触式直线位移传感器。

背景技术

目前，测量直线位移的传感器主要有光栅尺、磁栅尺及一些电容、电感的传感器，尤其是光栅尺广泛应用于直线位移测量及直线伺服电机位置检测中，但光栅尺原理特性及结构特性决定了它对使用环境要求较高，如灰尘、油渍及较强的冲击、振动都可能使其精度变差或损坏，同时结构也比较复杂、成本较高。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种适用于直线伺服、驱动电机系统次级位置检测的基于变磁阻原理的直线位移传感器，检测精度高，实用可靠。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种新型非接触式直线位移传感器，包括初级组件和次级组件，所述初级组件包括初级铁心和绕组，所述初级铁心上排列有若干个齿柱，所述绕组通过绝缘件安装在齿柱上，所述次级组件为次级铁心，所述次级铁心上设有与齿柱相对应的齿槽，齿槽由间隔分布的凸起和凹槽组成，所述初级铁心的长度大于次级铁心的长度且初级铁心与次级铁心之间隔开形成一气隙，所述次级铁心上的凸起的数目为直线位移传感器的极对数，所述次级铁心对应的初级铁心部分的极对数与次级铁心极对数一致，即初级铁心与次级铁心相对应部分的极对数相同，该极对数可为1、2、3、4、5、6等。

上述结构中，所述齿柱沿初级铁心等间隔分布，所述齿柱的个数设置为大于或等于4个，具体的，齿柱分布在初级铁心与次级铁心相对的一侧边上。

上述结构中，所述绝缘件为绝缘骨架或由绝缘材料做成的套件。

上述结构中，所述凸起与/或凹槽的轮廓线为圆弧形，即凸起与凹槽的轮廓线为整段圆弧，形成波浪型结构，或者凸起和凹槽的轮廓线由几段圆弧组成。

优选的，所述绕组包括激磁绕组和信号输出绕组，所述激磁绕组均匀分布在齿柱上，所述信号输出绕组匝数依据极对数及次级铁心对应的齿柱个数并按正弦规律布置在齿柱上。

优选的，所述信号输出绕组为余弦信号输出绕组和正弦信号输出绕组。

更优选的，所述齿柱之间的槽形为矩形、梨形或梯形。

上述结构中，所述气隙的最小宽度范围为0.1-2mm之间。

工作时，初级铁心固定，次级铁心连接在需要测量直线位移的设备上，当次级铁心被牵引移动时，气隙尺寸发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而使正、余弦信号输出绕组的输出电压按正、余弦规律变化，进而确定次级铁心位移量的大小和方向。

本发明的有益效果：该直线位移传感器是基于变磁阻原理来实现非电量测量的传感器，在初级铁心上设置带绕组的齿柱，次级组件仅采用次级铁心，初级铁心与次级铁心之间存在气隙，这样，当次级铁心被牵引移动时，气隙厚度发生改变，引起磁路中磁阻变化，从而使正、余弦信号输出绕组的输出电压按正、余弦规律变化，进而确定次级铁心位移量的大小和方向，实现测量直线位移，且初级铁心比次级铁心长，测量灵敏度更高，同时具有无刷化、精度高、可靠性高、适应环境能力强、体积小、结构简单、价格低等优点。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明。

图1是本发明的结构原理示意图。

具体实施方式

参照图1，本发明的一种新型非接触式直线位移传感器，包括初级组件和次级组件，初级组件包括初级铁心1和绕组13，该初级铁心1上排列有若干个齿柱11，绕组13通过绝缘件12安装在齿柱11上，该绕组13即为初级线圈；次级组件为次级铁心2，次级铁心2无需缠绕线圈，该次级铁心2上设有与齿柱11相对应的齿槽，该齿槽由间隔分布的凸起21和凹槽22组成，初级铁心1的长度大于次级铁心2的长度，且初级铁心1与次级铁心2之间隔开形成一气隙3。

该实施例中，将次级铁心2上的凸起21的数目设定为直线位移传感器的极对数，次级铁心2对应的初级铁心1部分的极对数与次级铁心2极对数一致，即初级铁心与次级铁心相对应部分的极对数相同，该极对数可为1、2、3、4、5、6等。安装时，初级组件安装固定在传感器的壳体上，次级组件与传感器中运动部分相连接，气隙3的最小宽度范围为0.1-2mm之间，基于变磁阻的原理而实现，结构简单实用，具有使用寿命长、灵敏度高分辨率大、输出信号强、重复性好、线性度优良等优点。