[发明专利]一种圆筒形直线位移传感器

说明书

本发明公开了一种圆筒形直线位移传感器，包括：圆筒状的定子，定子包括：多个定子齿环、多个导磁环和多个环形绕组线圈，多个定子齿环沿其轴向方向间隔平行布置，导磁环嵌固在相邻两个定子齿环之间外缘处，且导磁环、相邻两个定子齿环之间围成的空间形成定子齿槽，环形绕组线圈嵌于定子齿槽内，多个定子齿环的内环壁和多个环形绕组线圈的内环壁围成的空间形成筒状通道；动子铁芯轴，动子铁芯轴穿设于筒状通道内，动子铁芯轴表面轮廓为波浪状或齿槽状结构，动子铁芯轴与筒状通道之间具有气隙。定子和动子铁芯轴之间采用无接触结构，通过电磁感应传递电磁信号，具有结构简单、成本低，抗冲击振动、高温低温、湿度、灰尘及油渍等优点。

技术领域

本发明涉及长度检测元件技术领域，更具体的说是涉及一种圆筒形直线位移传感器。

背景技术

直线检测的传感元件主要有光栅尺、磁栅尺，还有一些电容、电感类传感器，光栅尺由于自身的优点在长度位移检测方面应用较多，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。还有基于变磁阻原理的扁平结构圆筒形直线位移传感器，其具有抗冲击、振动，适合用于比较恶劣的环境，但由于结构原理特点，产生纵向、横向边端效应，影响电气精度，同时扁平式结构产生的单边磁拉力也影响传感器高速运行。

因此，如何提供一种既有较高的电气精度、适合高速运行、环境适应能力比较强、结构简单、价格也较低得圆筒形直线位移传感器是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种既有较高的电气精度、适合高速运行、环境适应能力比较强、结构简单、价格也较低得圆筒形直线位移传感器。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种圆筒形直线位移传感器，包括：

定子，所述定子为圆筒状，且所述定子包括：多个定子齿环、多个导磁环和多个环形绕组线圈，多个所述定子齿环沿其轴向方向间隔平行布置，所述导磁环嵌固在相邻两个所述定子齿环之间外缘处，且所述导磁环、相邻两个所述定子齿环之间围成的空间形成定子齿槽，所述环形绕组线圈嵌于所述定子齿槽内，多个所述定子齿环的内环壁和多个所述环形绕组线圈的内环壁围成的空间形成筒状通道；

动子铁芯轴，所述动子铁芯轴穿设于所述筒状通道内，所述动子铁芯轴表面轮廓为波浪状或齿槽状结构，所述动子铁芯轴与所述筒状通道之间具有气隙。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种圆筒形直线位移传感器，本发明中定子和动子铁芯轴之间采用无接触结构，通过电磁感应传递电磁信号实现长度检测，因此具有结构简单、成本低，抗冲击振动、高温低温、湿度、灰尘及油渍等优点。同时，定子由于采用圆筒状结构，横向无开断，所以磁场沿轴向均匀分布，无横向边端效应，并且径向拉力互相抵消，基本没有单边磁拉力；并且本发明中的环形绕组线圈由环形线圈组成，没有线圈端部，增加了绕组利用率。

进一步的，所述动子铁芯轴表面轮廓为波浪状结构，所述动子铁芯轴与所述定子有效耦合部分的凸起圆弧个数为圆筒形直线位移传感器的极对数；或所述动子铁芯轴表面轮廓为齿槽状结构，其与所述定子有效耦合部分的齿槽个数为圆筒形直线位移传感器的极对数。

进一步的，所述极对数可选为i个，i＝1，2，3，4，5，……；所述定子齿环个数可选为2j+1个，j＝2，3，4，5，……；所述环形绕组线圈个数为2j，j＝2，3，4，5，……，且i≠j。

进一步的，所述环形绕组线圈包括励磁绕组和信号输出绕组，所述励磁绕组由多个等匝环形线圈均布在每个所述定子齿槽内，且每个环形线圈隔槽绕制方向一致，并依次串联组成，所述信号输出绕组包括正弦信号输出绕组和余弦信号输出绕组，所述正弦信号输出绕组的匝数和所述余弦信号输出绕组匝数的匝数依据所述极对数个数及所述环形绕组线圈个数按正弦规律布置在所述定子齿槽内。