一种高灵敏度lvdt设计方法及应用该方法的绕线工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种高灵敏度LVDT设计方法及应用该方法的绕线工艺，方法步骤如下：步骤一：L长线圈被分成m段，每段长为amm，每段匝数为ak，即a1、a2、a3……ak呈等差级数排列；步骤二：根据线圈长度确定排布方式；步骤三：a＝3mm，间距0.072mm，最多只能绕41.6圈，首项a1＝7，m＝24，公差d＝13.888，分八大部分，每部分3项，组成项数为30的等差级数；工艺步骤如下：初级绕线、次级绕线、次级Ⅱ绕线、次级Ⅰ绕线。本发明实现了将4000圈按照等差级数排列，可以设计出高达1V/mm的高灵敏度LVDT，设计的绕线空间大于标称线径，不会造成重叠、磁场干扰的情况，符合用户的使用需求。
【专利说明】
一种高灵敏度LVDT设计方法及应用该方法的绕线工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及位移传感器技术领域，具体涉及一种高灵敏度LVDT设计方法及应用该 方法的绕线工艺。
【背景技术】
[0002] 国内外所有的LVDT，还没有行程大于±7.5mm、灵敏度大于100mv/v/mm、梯度为 0.75V/mm的产品。但是航空航天上需要行程± 8mm，在激励电压7V时输出电压±6V的LVDT， 其灵敏度S = 6V/8mm*7V= 107. lmm/V/mm，即梯度为0.75V/mm。
[0003] 现有技术是初级平绕，次级按等差级数排列，次级总圈数相当于平绕两层，若L = 72mm范围，绕线间距为0.072mm，平绕两层共2000圈，只能做梯度为0.35V/mm产品，要设计高 灵敏度产品，次级线圈圈数要比原来圈数增加一倍以上，则绕线间距为〇.〇36mm以下，即使 用48#漆包线能绕制成功，次级电阻也太大，每组次级电阻达2140 Ω，次级输出阻抗为5136 Ω大于2K Ω技术指标，无法设计。
【发明内容】
[0004] 为了解决现有技术中所存在的不足，本发明提出一种高灵敏度LVDT设计方法及应 用该方法的绕线工艺。
[0005] -种高灵敏度LVDT设计方法，所述方法步骤如下：
[0006] 步骤一:L长线圈被分成m段，每段长为amm，每段匝数为ak，即ai、a 2、a3……ak呈等差 级数排列；
[0007] 步骤二:根据线圈长度确定排布方式，排布方式如下：
[0008] (1)当线圈长度为0~L/8mm时，间绕一层可以排列；
[0009] (2)当线圈长度为L/8~L/4mm时，绕二层才可以排列，即第一层密绕，再加上一层 间绕；
[0010] ⑶当线圈长度为L/4~3/8Lmm时，绕三层才可以排列，即两层密绕，加一层间绕；
[0011] (4)当线圈长度为3/8L~L/2mm时，绕四层才可以排列，即三层密绕，加一层间绕；
[0012] (5)当线圈长度为1/2L~5/8Lmm时，绕五层才可以排列，即四层密绕，加一层间绕；
[0013] (6)当线圈长度为5/8L~3/4Lmm时，绕六层才可以排列，即五层密绕，加一层间绕；
[0014] (7)当线圈长度为3/4L~7/8Lmm时，绕七层才可以排列，即六层密绕，加一层间绕；
[0015] (8)当线圈长度为7/8Lmm~Lmm时，绕八层才可以排列，即七层密绕，加一层间绕；
[0016] 步骤三:a = 3mm，间距0 · 072mm，最多只能密绕41 · 6圈，首项ai = 7，m=24,公差d = 13.888，分八大部分，每部分3项，组成项数为30的等差级数；
[0017]所述等差级数排列为：
[0018] 第一层:包括ai、a2、a3,圈数分别对应为7、20.8、34.7;
[0019] 第二层：包括&4、&5、&6，圈数分别对应为48.6、62.5、73.4;
[0020] 第三层：包括a7、a8、a9，圈数分别对应为76 ·4、90·3、104·2;
[0021 ] 第四层:包括awan、a12，圈数分别对应为118、131 · 9、145 · 8;
[0022]第五层:包括 a13、ai4、a15，圈数分别对应为 159 ·7、173·6、187·5;
[0023] 第六层:包括a16、an、a18，圈数分别对应为201.4、215.3、229.2;
[0024]第七层：包括 a19、a2〇、a21，圈数分别对应为 243 · 1、256 · 9、270 · 8;
[0025]第八层：包括 a22、a23、a24，圈数分别对应为 284 ·7、298·6、312·5;
[0026] -种应用所述的高灵敏度LVDT设计方法的绕线工艺，所述工艺步骤如下：
[0027]第一步:初级绕线：
[0028] 35#SPT漆包线，标称线径0.156mm，密绕三层，每层450圈，间距为0.16mm;
[0029] 第二步:次级绕线：
[0030]采用42#SPT漆包线，标称线径0.071mm，绕线从中点即36mm处开始，次级I向右密绕 四层，每层500圈，间距为0.072mm;
[0031] 第5层为密绕375圈，间距为0.072mm，间绕A;
[0032] 第6层间绕A，密绕250圈，间距为0.072mm;
[0033] 第7层为间绕A，密绕125圈；
[0034] 第8层为间绕A，拉出一根引出线，与左半边第9层开始线在外部连接；
[0035] 第三步:次级Π 绕线：
[0036] 次级Π 从中点向左密绕四层，每层500圈，间距0.072mm;
[0037] 第5层为密绕375圈，间距为0.072mm，间绕B;
[0038] 第6层间绕B，接着密绕250圈，间距为0.072mm;
[0039] 第7层为间绕B，密绕125圈；
[0040] 第8层为间绕B接下去绕右半边第9层，密绕375圈，间距为0.072mm，间绕B，第10层 间绕B，密绕250圈，间距为0.072mm，第11层密绕125圈，间绕B，第12层间绕B结束为次级Π 尾；
[0041]第四步:次级I绕线：
[0042]左半边从第9层中点开始，向左密绕375圈，间距为0.072mm，间绕A;
[0043] 第10层间绕A，密绕250圈，间距为0.072mm;
[0044] 第11层密绕125圈，间绕A;
[0045] 第12层间绕A结束为次级I尾；
[0046] 这样左半边第9、10、11、12层与右半边第1、2、3、4、5、6、7、8、层组成次级1整个线 圈。
[0047]本发明的有益效果是:本发明方法步骤安排合理，实现了将4000圈按照等差级数 排列，按照本发明的技术方案可以设计出高达lV/mm的高灵敏度LVDT，工艺制定合理，设计 的绕线空间大于标称线径，不会造成重叠、磁场干扰的情况，符合用户的使用需求。
【附图说明】
[0048] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0049] 图1为本发明的高灵敏度LVDT设计方法的排列表示意图；
[0050] 图2为本发明的绕线工艺的排线示意图；
[0051 ]图3为本发明的绕线工艺中初级头、初级尾的绕线排布示意图；
[0052]图4为本发明的间绕A的绕线示意图；
[0053]图5为本发明的间绕B的绕线示意图。
【具体实施方式】
[0054] 为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对 本发明进一步阐述。
[0055] 如图1至图5所示，图1中三角形A为间绕，长方形为密绕即间距不变的间绕，密绕间 距都是0.072mm。
[0056] -种高灵敏度LVDT设计方法，所述方法步骤如下：
[0057] 步骤一:L长线圈被分成m段，每段长为amm，每段匝数为ak，即ai、a 2、a3……ak呈等差 级数排列；
[0058]步骤二:根据线圈长度确定排布方式，排布方式如下：
[0059] (1)当线圈长度为0~L/8mm时，间绕一层可以排列；
[0060] (2)当线圈长度为L/8~L/4mm时，绕二层才可以排列，即第一层密绕，再加上一层 间绕；
[0061] (3)当线圈长度为L/4~3/8Lmm时，绕三层才可以排列，即两层密绕，加一层间绕；
[0062] (4)当线圈长度为3/8L~L/2mm时，绕四层才可以排列，即三层密绕，加一层间绕；
[0063] (5)当线圈长度为1/2L~5/8Lmm时，绕五层才可以排列，即四层密绕，加一层间绕；
[0064] (6)当线圈长度为5/8L~3/4Lmm时，绕六层才可以排列，即五层密绕，加一层间绕；
[0065] (7)当线圈长度为3/4L~7/8Lmm时，绕七层才可以排列，即六层密绕，加一层间绕；
[0066] (8)当线圈长度为7/8Lmm~Lmm时，绕八层才可以排列，即七层密绕，加一层间绕；
[0067] 步骤三:a = 3mm，间距0.072mm，最多只能密绕41.6圈，首项al = 7，m = 24,公差d = 13.888，分八大部分，每部分3项，组成项数为30的等差级数；
[0068]所述等差级数排列为：
[0069] 第一层：包括ai、a2、a3，圈数分别对应为7、20 · 8、34 · 7;
[0070] 第二层：包括a4、a5、a6，圈数分别对应为48 ·6、62·5、73·4;
[0071] 第三层：包括a7、a8、a9，圈数分别对应为76 · 4、90 · 3、104 · 2;
[0072] 第四层:包括aKKan、a12，圈数分别对应为118、131 · 9、145 · 8;
[0073]第五层:包括 a13、ai4、a15，圈数分别对应为 159 ·7、173·6、187·5;
[0074] 第六层:包括a16、an、a18，圈数分别对应为201.4、215.3、229.2;
[0075]第七层：包括 a19、a2Q、a21，圈数分别对应为 243 · 1、256 · 9、270 · 8;
[0076]第八层:包括 a22、a23、a24,圈数分别对应为 284·7、298·6、312·5;
[0077] -种应用所述的高灵敏度LVDT设计方法的绕线工艺，所述工艺步骤如下：
[0078]第一步:初级绕线：
[0079] 35#SPT漆包线，标称线径0.156mm，密绕三层，每层450圈，间距为0.16mm;
[0080] 第二步:次级绕线：
[0081 ]采用42#SPT漆包线，标称线径0.071mm，绕线从中点即36mm处开始，次级I向右密绕 四层，每层500圈，间距为0.072mm，绕线方向如图2中箭头所示；
[0082] 第5层为密绕375圈，间距为0.072mm，间绕A见图4;
[0083] 第6层间绕A，密绕250圈，间距为0.072mm;
[0084] 第7层为间绕A，密绕125圈；
[0085] 第8层为间绕A，拉出一根引出线，与左半边第9层开始线在外部连接；
[0086] 第三步:次级Π 绕线：
[0087] 次级Π 从中点向左密绕四层，每层500圈，间距0.072mm，方向如图2所示；
[0088] 第5层为密绕375圈，间距为0.072mm，间绕B，见图5;
[0089] 第6层间绕B，接着密绕250圈，间距为0.072mm;
[0090] 第7层为间绕B，密绕125圈；
[0091] 第8层为间绕B接下去绕右半边第9层，密绕375圈，间距为0.072mm，间绕B，第10层 间绕B，密绕250圈，间距为0.072mm，第11层密绕125圈，间绕B，第12层间绕B结束为次级Π 尾；
[0092]第四步:次级I绕线：
[0093]左半边从第9层中点开始，向左密绕375圈，间距为0.072mm，间绕A;
[0094] 第10层间绕A，密绕250圈，间距为0.072mm;
[0095] 第11层密绕125圈，间绕A;
[0096] 第12层间绕A结束为次级I尾；
[0097] 这样左半边第9、10、11、12层与右半边第1、2、3、4、5、6、7、8、层组成次级1整个线 圈。
[0098]按照本发明的技术方案进行实施，制成的高灵敏度LVDT，测试结果如下：
[0099] 表1高灵敏度LVDT测试结果汇总表 [0100]
[0101 ]由表1可知，传感器梯度为1.06V/mm，即采用本发明后可以设计出高达lV/mm的高 灵敏度LVDT。
[0102] 另外，为了适应航空航天上的使用需求，即传感器梯度要求值0.75V/mm，上表中的 传感器梯度大于要求值〇. 75V/mm，故重新设计降低公差，测试结果如下：
[0103] 表2航空航天用高灵敏度LVDT测试结果汇总表
[0104]
[0106]由表2可知，传感器梯度:0.754V/mm;完全符合用户要求。
[0107]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明 的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和 改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效 物界定。
【主权项】
1. 一种高灵敏度LVDT设计方法，其特征在于:所述方法步骤如下： 步骤一:L长线圈被分成m段，每段长为amm，每段匝数为ak，即ai、a2、a 3……ak呈等差级数 排列； 步骤二:根据线圈长度确定排布方式，排布方式如下： (1) 当线圈长度为〇~L/8mm时，间绕一层可以排列； (2) 当线圈长度为L/8~L/4mm时，绕二层才可以排列，即第一层密绕，再加上一层间绕； (3) 当线圈长度为L/4~3/8Lmm时，绕三层才可以排列，即两层密绕，加一层间绕； (4) 当线圈长度为3/8L~L/2mm时，绕四层才可以排列，即三层密绕，加一层间绕； (5) 当线圈长度为1/2L~5/8Lmm时，绕五层才可以排列，即四层密绕，加一层间绕； (6) 当线圈长度为5/8L~3/4Lmm时，绕六层才可以排列，即五层密绕，加一层间绕； (7) 当线圈长度为3/4L~7/8Lmm时，绕七层才可以排列，即六层密绕，加一层间绕； (8) 当线圈长度为7/8Lmm~Lmm时，绕八层才可以排列，即七层密绕，加一层间绕； 步骤三：& = 3111111，间距0.0721]1111，最多只能密绕41.6圈，首项31 = 7，111=24，公差(1 = 13.888，分八大部分，每部分3项，组成项数为30的等差级数。2. 根据权利要求1所述的一种高灵敏度LVDT设计方法，其特征在于:所述等差级数排列 为： 第一层:包括a!、a2、a3，圈数分别对应为7、20.8、34.7; 第二层:包括a4、a5、a6,圈数分别对应为48·6、62·5、73·4; 第三层:包括a?、as、a9，圈数分别对应为76 · 4、90 · 3、104 · 2; 第四层:包括aitKamau，圈数分别对应为118、131.9、145.8; 第五层:包括a13、aw、a15，圈数分别对应为159.7、173.6、187.5; 第六层:包括a16、an、a18，圈数分别对应为201.4、215.3、229.2; 第七层:包括a19、a2Q、a21，圈数分别对应为243 · 1、256 · 9、270 · 8; 第八层:包括a22、a23、a24，圈数分别对应为284 · 7、298 · 6、312 · 5。3. -种应用权利要求1至2中任一项所述的高灵敏度LVDT设计方法的绕线工艺，其特征 在于:所述工艺步骤如下： 第一步:初级绕线： 35略?1'漆包线，标称线径0.156臟，密绕三层，每层450圈，间距为0.16111111; 第二步:次级绕线： 采用42#SPT漆包线，标称线径0.071mm，绕线从中点即36mm处开始，次级I向右密绕四 层，每层500圈，间距为0.072mm; 第5层为密绕375圈，间距为0.072mm，间绕A; 第6层间绕A，密绕250圈，间距为0.072mm; 第7层为间绕A，密绕125圈； 第8层为间绕A，拉出一根引出线，与左半边第9层开始线在外部连接； 第三步:次级Π 绕线： 次级Π 从中点向左密绕四层，每层500圈，间距0.072mm; 第5层为密绕375圈，间距为0.072mm，间绕B; 第6层间绕B，接着密绕250圈，间距为0.072mm; 第7层为间绕B，密绕125圈； 第8层为间绕B接下去绕右半边第9层，密绕375圈，间距为0.072mm，间绕B，第10层间绕 B，密绕250圈，间距为0.072mm，第11层密绕125圈，间绕B，第12层间绕B结束为次级Π 尾； 第四步:次级I绕线： 左半边从第9层中点开始，向左密绕375圈，间距为0.072mm，间绕A; 第10层间绕A，密绕250圈，间距为0.072mm; 第11层密绕125圈，间绕A; 第12层间绕A结束为次级I尾； 这样左半边第9、10、11、12层与右半边第1、2、3、4、5、6、7、8、层组成次级1整个线圈。
【文档编号】H01F27/28GK105931816SQ201610261015
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月25日
【发明人】张裕悝, 张冰, 卫海燕
【申请人】安徽感航电子科技有限公司