一种线位移传感器的磁芯组件的制作方法

文档序号:10853162阅读:356来源:国知局
一种线位移传感器的磁芯组件的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种应用于航空航天领域的用于测量直线位移的传感器,具体涉及一种线位移传感器的磁芯组件。磁芯为一光滑圆柱体,两端没有连接孔,在磁芯外有护套管,在磁芯与护套管之间有柔性缓冲材料,用真空灌胶的方式将胶水灌入柔性缓冲材料与护套管内壁的细小缝隙,待胶水固化以后使用磨削方式,清除表面多余胶水,最终降低线位移传感器的磁芯加工难度,减少生产成本;提高线位移传感器的一致性、抗冲击能力、增加平均无故障时间、可靠性及系统安全性;减少由于线位移传感器导致的航空航天器的拆卸、维护、维修。
【专利说明】
一种线位移传感器的磁芯组件
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种应用于航空航天领域的用于测量直线位移的传感器,具体涉及一种线位移传感器的磁芯组件。
【背景技术】
[0002]在航空航天领域,零部件的拆卸、维修是非常繁杂、困难、昂贵的。所以对产品的一致性、可靠性要求比较苛刻,相比于民用产品、工业产品,平均无故障时间也要长的多,各种环境实验要求也严格的多,冲击实验中严酷等级的峰值加速度达到了 500-1000m/S2。
[0003]大体上,线位移传感器包括两个主要组件:动子组件、静子组件;动子组件即是线位移传感器的移动部分,一般情况下是安装在某个直线移动的零件上,动子组件上有移动杆、一个或多个磁芯组件组成;静子组件即是线位移传感器固定不动的部分,一般情况下是安装在某个基座上,静子组件有外壳、线圈组件、电缆等零部件,能将动子组件所在的位置转成电信号并输出给外部电路。
[0004]如图1所示:大体上,非本专利的常见磁芯组件是由连杆、磁芯、堵头装配并刚性连接组成;通常情况下,磁芯的两端有连接孔,便于和连杆、堵头连接及固定。
[0005]—般情况下,静子组件的线圈组件内部包含有一个初级线圈和两个次级线圈,通过给初级线圈输入一个交流的激励电压,然后两个次级线圈会分别输出感应电压,将两个次级线圈反向串联,则会输出一个差动电压。
[0006]—般情况下,线位传感器是通过磁芯位移量的变化改变线圈组件的磁路磁阻变化,首先引起线圈组件内的两个次级线圈互感量变化,然后引起两个次级线圈的输出感应电压变化,最终是输出的差动电压变化,通常线位移传感器的输出差动电压变化和磁芯的位移量有线性关系。
[0007]理论上,磁芯的位置在线圈组件的中间位置处,即零位处,两个次级线圈的互感量是完全相同的,即两个次级线圈的输出感应电压相同,对应的差动输出电压即为零。
[0008]如果磁芯两端的连接孔尺寸不一致,则会导致:零位处两个次级线圈的互感量不相同,然后两个次级线圈的输出感应电压也不相同,此时差动输出电压即不为零,此电压即为零位失调电压,由于零位失调电压的存在,最终导致线位移传感器在零位处的精度下降。
[0009]如果希望零位失调电压较小,则磁芯必须具有非常高的一致性,具体表现在:所有磁芯两端连接孔的直径、深度均要求一致,并且有很严格的尺寸公差要求,此一项给磁芯的机械加工带来了很大的难度,同时增加了线位移传感器的磁芯生产制造成本。
[0010]大体上,磁芯的材料选择是非常关键的,一般情况下选择为坡莫合金、钴基合金、非晶合金、工业纯铁、铁氧体等,而已知的大部分磁性材料在遇到冲击、碰撞以后磁性能会出现不可逆的变化,最终影响线位移传感器的精度,甚至性能下降、可靠性及系统安全性的降低。
[0011]大体上,线位移传感器的磁芯组件与线圈组件之间需要一个宽松且阻力较小的环境,便于动子组件相对于静子组件做直线位移运动,由于加工精度及装配误差的存在,磁芯组件在移动过程中不可避免的会和线圈组件产生摩擦,而长期的摩擦会导致磁芯组件中的磁芯磨损,最终也会影响线位移传感器的精度,并导致性能下降、可靠性及系统安全性的降低。
[0012]本实用新型主要从线位移传感器的磁芯组件的角度分析并解决问题。

【发明内容】

[0013]本实用新型一方面,将磁芯设计为一光滑圆柱体,两端没有连接孔,此项设计降低了磁芯的加工难度,减少了磁芯的生产成本,最主要的是:通过提高磁芯的一致性,进而提高所有线位移传感器的一致性。
[0014]本实用新型的另一方面,在磁芯外增加一个护套管,在长期使用后,受到磨损的只会是护套管,而并非磁芯本体,此项设计增加了线位移传感器的平均无故障时间及寿命。
[0015]本实用新型的又一个方面,在磁芯与护套管之间增加柔性缓冲材料,再使用胶水填充固定,以此来吸收冲击能量,减少冲击、碰撞对磁芯的直接影响,提高线位移传感器抗冲击、碰撞的能力。
[0016]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:磁芯组件由连杆(1)、磁芯(2)、堵头(3)、护套管(4)、柔性缓冲材料(5)、胶水(6)有序加工、装配组成,其特征是:连杆(I)的右侧有护套管(4),连杆(I)与护套管(4)焊接固定,护套管内部有磁芯(2),护套管(4)的右侧有堵头(3),护套管(4)与堵头(3)焊接固定,磁芯(2)外粘贴有柔性缓冲材料(5),柔性缓冲材料(5)与护套管(4)的缝隙填充胶水(6),整个磁芯组件(10)磨削光洁。具体的技术方案是:选用合适的非磁性材料,加工成连杆,连杆上有长度、直径恰当的台阶轴;选用合适的磁性材料,加工成圆柱体的磁芯,磁芯的长度、直径恰当,热处理后再将磁芯表面粘贴合适的柔性缓冲材料;选用合适的非磁性材料,加工成堵头,堵头的长度、直径恰当;选用合适的非磁性材料管材,管材的直径恰当,加工成护套管,护套管的长度恰当,然后在护套管外壁恰当的位置钻一个或多个工艺孔;先将连杆的台阶轴塞入护套管的左侧,再焊接固定;然后将粘贴有柔性缓冲材料的磁芯从右侧塞入护套管内;再将堵头塞入护套管的右侧,再焊接固定;通过护套管上的工艺孔,用真空灌胶的方式将胶水灌入柔性缓冲材料与护套管内壁的细小缝隙,待胶水固化以后使用磨削方式,清除表面多余胶水,使磁芯组件的表面美观,同时降低表面粗糙度。
[0017]本实用新型的有益效果是:通过各个元器件的有序生产、装配,最终降低线位移传感器的磁芯加工难度,减少生产成本;提高线位移传感器的一致性;提高线位移传感器的抗冲击能力;增加线位移传感器的平均无故障时间;增加线位移传感器的可靠性及系统安全性;减少由于线位移传感器导致的航空航天器的拆卸、维护、维修。
【附图说明】
[0018]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0019]图1是非本专利的常见磁芯组件。
[0020]图2是双余度线位移传感器结构图。
[0021 ]图3是双余度线位移传感器的动子组件结构图。
[0022]图4是使用本专利的磁芯组件爆炸图。
[0023]图5是使用本专利的磁芯组件结构图。
[0024]图6是基于图5的局部放大图。
[0025]图7是单余度线位移传感器结构图。
[0026]图8是四余度线位移传感器结构图。
[0027]在任何可能的情形下,将在所有图中使用相同参考标号来指示相同或相似的部件。
[0028]标号说明。
[0029]1.连杆。
[0030]Ia.连杆上的外螺纹。
[0031]Ib.连杆上的台阶轴。
[0032]2.磁芯。
[0033]3.堵头。
[0034]4.护套管。
[0035]4a.护套管上的工艺孔。
[0036]4b.护套管与连杆的焊接处。
[0037]4c.护套管与堵头的焊接处。
[0038]5.柔性缓冲材料。
[0039]6.胶水。
[0040]10.磁芯组件。
[0041]20.移动杆。
[0042]11.单余度线位移传感器的磁芯组件。
[0043]21.单余度线位移传感器的移动杆。
[0044]12.四余度线位移传感器的磁芯组件。
[0045]22.四余度线位移传感器的移动杆。
[0046]100.双余度线位移传感器的动子组件。
[0047]200.双余度线位移传感器的静子组件。
[0048]101.单余度线位移传感器的动子组件。
[0049]201.单余度线位移传感器的静子组件。
[0050]102.四余度线位移传感器的动子组件。
[0051 ]202.四余度线位移传感器的静子组件。
【具体实施方式】
[0052]如图2所示:在一个实施例中,双余度线位移传感器由一个双余度线位移传感器的动子组件(100)和一个双余度线位移传感器的静子组件(200)组成。
[0053]如图3所示:双余度线位移传感器的动子组件(100)由两个磁芯组件(10)和一个移动杆(20)装配组成;具体的方法是:把连杆上的外螺纹(Ia)装配入移动杆(20)上,再圆周焊接固定(焊接方式包括但不限于:激光焊、电子束焊、氩弧焊)。
[0054]如图4所示:取合适的非磁性材料(合适的非磁性材料包括但不限于:不锈钢、钛合金、铜、铝),加工成长度、直径恰当的连杆(I),连杆(I)的左端是连杆上的外螺纹(Ia),连杆(I)的右端是连杆上的台阶轴(Ib)。
[0055]如图4所示:取合适的磁性材料(合适的磁性材料包括但不限于:坡莫合金、钴基合金、非晶合金、工业纯铁、铁氧体)加工成长度、直径恰当的磁芯(2),磁芯(2)的形状为圆柱体;磁芯(2)粗加工成圆柱体后,由磨削方式将磁芯(2)加工成非常精确的尺寸;精加工后的磁芯(2)需要经过去应力热处理;最后选取合适材质的柔性缓冲材料(5)(合适材质的柔性缓冲材料包括但不限于:聚酰亚胺胶带、聚氟乙烯热缩管、氟橡胶热缩管),柔性缓冲材料(5)需要粘贴在磁芯(2)圆柱面上。
[0056]如图4所示:取合适的非磁性材料(合适的非磁性材料包括但不限于:不锈钢、钛合金、铜、铝),加工成长度、直径恰当的堵头(3),堵头(3)能够塞入到护套管(4)的右侧。
[0057]如图4所示:取合适的非磁性材料(合适的非磁性材料包括但不限于:不锈钢、钛合金、铜、铝)管材,管材的直径恰当,加工成长度恰当的护套管(4),在护套管(4)外壁恰当的位置钻一个或多个护套管上的工艺孔(4a)。
[0058]如图5所示:将连杆(I)和护套管(4)装配;具体的方法是:把连杆上的台阶轴(Ib)塞入护套管(4)的左侧,在护套管与连杆的焊接处(4b)圆周焊接固定(焊接方式包括但不限于:激光焊、电子束焊、氩弧焊)。
[0059]如图5所示:将磁芯(2)和护套管(4)装配;具体的方法是:将已经粘贴柔性缓冲材料(5)的磁芯(2)从护套管(4)的右侧塞入护套管(4)的内部。
[0060]如图5所示:将堵头(3)和护套管(4)装配;具体的方法是:将堵头(3)从护套管(4)的右侧塞入,在护套管与堵头的焊接处(4c)圆周焊接固定(焊接方式包括但不限于:激光焊、电子束焊、氩弧焊)。
[0061]如图6所示:此时磁芯(2)的表面已经粘贴柔性缓冲材料(5),但是柔性缓冲材料
(5)与护套管(4)的内壁之间依然有细小的缝隙,若没有填充物,磁芯(2)处于一个不稳定的状态,磁芯(2)会在护套管(4)内做细小的晃动,最终对线位移传感器的精度会产生影响;为了消除此影响,选用合适材质的胶水(6)(合适材质的胶水包括但不限于:环氧树脂、硅胶、聚氨酯),需要通过护套管上的工艺孔(4a),使用真空灌胶的方式,将此细小的缝隙填充满胶水(6),待胶水(6)固化以后,磁芯(2)、护套管(4)、柔性缓冲材料(5)即处于刚性连接状
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[0062]如图5所示:此时连杆(I)、堵头(3)、护套管(4)的表面因为焊接留下焊疤、灌胶残留胶水,对线位移传感器的质量产生很多不良影响;首先:严重影响了线位移传感器的外观质量;其次:磁芯组件(10)的表面粗糙度较大,在使用中,导致双余度线位移传感器的动子组件(100)相对于双余度线位移传感器的静子组件(200)滑动困难,摩擦增大,最终影响线位移传感器的精度及使用寿命;为了消除此影响,需要使用磨削方式,将双余度线位移传感器的磁芯组件(10)表面的焊疤、残留胶水全部磨削干净。此项工序很大程度上降低了磁芯组件(10)的表面粗糙度,让线双余度线位移传感器的动子组件(100)相对于双余度线位移传感器的静子组件(200)的滑动轻松、无阻力,最终提高线位移传感器的使用寿命。
[0063]此时本实施例完成,通过本实施例,磁芯组件(10)所有元器件均被刚性连接、固定,并且磁芯(2)被护套管(4)、柔性缓冲材料(5)、胶水(6)保护;护套管(4)作为最外层的刚性材料,能够抵抗一定的冲击力而不变形、弯曲,同时能够长时间的承受摩擦、磨损,起到保护磁芯(2)的作用;柔性缓冲材料(5)作为柔性材料,能够将护套管(4)受到的冲击力吸收、分解;胶水(6)能够将护套管(2)和柔性缓冲材料(5)连接、固定,同时也能起到吸收、分解冲击力的作用。
[0064]如图7所示:在另一个实施例中,单余度线位移传感器需要一个单余度线位移传感器的动子组件(101)和一个单余度线位移传感器的静子组件(201);其中,单余度线位移传感器的动子组件(101)包括一个单余度线位移传感器的移动杆(21)和一个单余度线位移传感器的磁芯组件(11)。
[0065]如图8所示:在又一个实施例中,四余度线位移传感器需要一个四余度线位移传感器的动子组件(102)和一个四余度线位移传感器的静子组件(202);其中,四余度线位移传感器的动子组件(102)包括一个四余度线位移传感器的移动杆(22)和四个四余度线位移传感器的磁芯组件(12)。
【主权项】
1.一种线位移传感器的磁芯组件,由连杆(1)、磁芯(2)、堵头(3)、护套管(4)、柔性缓冲材料(5)、胶水(6)有序加工、装配组成,其特征是:连杆(I)的右侧有护套管(4),连杆(I)与护套管(4)焊接固定,护套管内部有磁芯(2),护套管(4)的右侧有堵头(3),护套管(4)与堵头(3)焊接固定,磁芯(2)外粘贴有柔性缓冲材料(5),柔性缓冲材料(5)与护套管(4)的缝隙填充胶水(6),整个磁芯组件(1)磨削光洁。2.根据权利要求1所述的一种线位移传感器的磁芯组件,其特征是:连杆(I)是由非磁性材料加工而成,连杆(I)的左端有连杆上的外螺纹(Ia);连杆(I)的右端有连杆上的台阶轴(Ib)03.根据权利要求1所述的一种线位移传感器的磁芯组件,其特征是:磁芯(2)是由磁性材料加工而成,形状为圆柱体;磁芯(2)粗加工成圆柱体后,由磨削方式精加工成非常精确的尺寸;精加工后的磁芯(2)需要经过去应力热处理。4.根据权利要求1所述的一种线位移传感器的磁芯组件,其特征是:堵头(3)是由非磁性材料加工而成,堵头(3)能够塞入到护套管(4)的右侧。5.根据权利要求1所述的一种线位移传感器的磁芯组件,其特征是:护套管(4)是由非磁性材料管材加工而成;护套管(4)的外壁上有一个或多个护套管上的工艺孔(4a)。6.根据权利要求1所述的一种线位移传感器的磁芯组件,其特征是:柔性缓冲材料(5)需要粘贴在磁芯(2)圆柱面上。7.根据权利要求1所述的一种线位移传感器的磁芯组件,其特征是:连杆上的台阶轴(Ib)塞入护套管(4)的左侧,然后在护套管与连杆的焊接处(4b)焊接固定;已经粘贴柔性缓冲材料(5)的磁芯(2)从护套管(4)的右侧塞入护套管(4)的内部;堵头(3)塞入护套管(4)的右侧,然后在护套管与堵头的焊接处(4c)焊接固定。8.根据权利要求1所述的一种线位移传感器的磁芯组件,其特征是:已经粘贴柔性缓冲材料(5)的磁芯(2)与护套管(4)的内壁细小缝隙,需要通过护套管上的工艺孔(4a),采用真空灌胶方式将胶水(6)填充满。
【文档编号】G01B7/02GK205537489SQ201620195394
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月15日
【发明人】施立刚
【申请人】北京星空建腾电子科技有限公司
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