专利名称：单铁芯磁通门以及磁通门三轴传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种磁通门，特别是一种单铁芯磁通门。还涉及由这种单铁芯磁通门构成的磁通门三轴传感器。
背景技术：
磁通门传感器是一种具有很好综合性能的磁场分量传感器。三个单轴磁通门相互垂直安装构成三轴磁通门传感器。如何保证三个单轴磁通门的相互垂直，减小三个单轴磁通门铁芯与信号之间的相互影响，使得磁通门加工容易，绕线方便，提高其可靠性、可维修性，是三轴磁通门传感器要解决的关键技术问题。参照图5 7。文献“专利号是US 5，672，97的美国专利”公开了一种三轴磁通门传感器，该三轴磁通门传感器是由三个单轴磁通门和反馈线圈5组成。单轴磁通门是先将激励线圈1绕在一个长度为单轴磁通门长度两倍的空心骨架4上，再从中间将空心骨架 4截断后对折，并将铁芯2装入骨架4的孔内。测量线圈3绕在对折后的激励线圈1外面。 用聚苯氧基树脂材料加工基座6，在基座6的外面加工六个绕线槽用于容纳反馈线圈5。在基座6上加工三个相互垂直的通孔7正好容纳三个单轴磁通门。整个三轴磁通门传感器与其他电路一起安装在一个电路板上，激励线圈1、测量线圈3和反馈线圈5的引线都焊接在电路板上。文献所述的单轴磁通门的骨架在绕完激励线圈后需要从中间截断，骨架的强度受到限制，截断过程可能伤及激励线圈；铁芯的装配和固定不方便，如果用胶粘，会影响铁芯的温度性能。在基座上加工六个容纳反馈线圈的绕线槽，对机械加工要求较高，不易保证三个反馈线圈的相互垂直；在基座上加工三个相互垂直的孔同样存在对机械加工要求较高， 不易保证三个单轴磁通门相互垂直的问题。三个单轴磁通门在孔中的固定不方便，若用胶封，需特别细心才能保证单轴磁通门装配位置不变。该结构与电路板装在一起，如果希望单独将传感器安装到受铁磁材料影响小的地方，显得不太方便。这种磁通门的成本相对较高， 可靠性和可维修性不理想。
发明内容为了克服现有的三轴磁通门传感器加工困难的不足，本实用新型提供一种单铁芯磁通门，采用长条形铁芯，可以使加工绕线更加方便，更能保证测量轴与安装轴的一致，可以降低制造成本。本实用新型还提供采用这种单铁芯磁通门的磁通门三轴传感器，磁通门与传感器基座分离，降低铁芯、线圈的加工、绕线和装配的复杂程度，保证三个单轴磁通门相互垂直， 三个单轴磁通门固定方便，可以提高磁通门三轴传感器的可靠性和可维修性。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案一种单铁芯磁通门，包括激励线圈1、铁芯2、测量线圈3和骨架4，其特点是还包括套管17，所述骨架4的绕线部分是管状， 骨架前端15和骨架后端19都是正方形，正方形的中心位置固连有骨架4的绕线部分，骨架4的管状中心与骨架前端18和骨架后端19的正方形中心同圆心；所述铁芯2是长条形，其厚度为0. 02mm至0. Imm之间，宽度为1mm，长度与骨架4长度相同，激励线圈1绕在骨架4 管状部分的里层，测量线圈3绕在激励线圈1上；在骨架前端18的两个角上有两个引线槽 20，激励线圈入端M引线和激励线圈出端25引线从右侧引线槽20引出；测量线圈入端沈引线和测量线圈出端27引线从左侧引线槽20引出；骨架4管状部分的内径比铁芯2的宽度略大，装有铁芯2的套管17位于骨架4的内孔中，套管17的外径与骨架4的内径等大。所述套管17是橡胶管、软塑料管或黄腊管任一种。所述铁芯2的材料是坡莫合金或非晶软磁材料任一种。一种采用上述单铁芯磁通门的磁通门三轴传感器，其特点是包括六个单铁芯磁通门、基座6、底座8、挡板9、X轴电路板10、Y轴电路板11、Z轴电路板12和上盖16 ；所述基座6是正立方体，正立方体的六个面上分别有六个方形槽，基座6正立方体相互平行的两个面为一组，每组两个面上的方形槽相互平行，且与另外四个面上的方形槽垂直；基座6的边长与单铁芯磁通门骨架4的长度相同；基座6上方形槽的截面与单铁芯磁通门骨架前端18和骨架后端19相同；每个方槽放置一个单铁芯磁通门；基座6每个面上的四个角处都有螺纹孔21，螺钉13通过螺纹孔21将基座6固定在底座8上；螺钉13通过基座6前面的螺纹孔21将挡板9固定在基座6的前面，通过基座 6右面的，螺纹孔21将另一挡板9固定在基座6右面；基座6的前面、右面分别设置挡板9，挡板9和底座8上正对着每个单铁芯磁通门的中心处都有顶丝孔22，顶丝14固定铁芯2 ；单铁芯磁通门有引线的一端分别位于基座6的左面、后面和上面，且引线都位于外侧，螺钉13将X轴电路板10固定在基座6的左面，将Y轴电路板11固定在基座6后面， 将Z轴电路板12固定在基座6的上面；激励信号23引线与X轴的一个激励线圈入端M引线相连并焊在X激励焊盘31 上，X轴两个激励线圈出端25引线相连并焊在X激励过渡焊盘32上；X轴另一个激励线圈入端M引线与Y轴的一个激励线圈入端M引线相连并焊在Y激励焊盘33上，Y轴两个激励线圈出端25引线相连并焊在Y激励过渡焊盘34上；Y轴另一个激励线圈入端M引线与 Z轴的一个激励线圈入端M引线相连并焊在Z激励焊盘35上，Z轴两个激励线圈出端25 弓I线连并焊在Z激励过渡焊盘36上，Z轴另一个激励线圈入端M弓I线接地并焊在地线焊盘 37上。X轴一个测量线圈入端沈引线与另一个测量线圈出端27引线相连并焊在X测量过渡焊盘38上；X轴另一个测量线圈入端沈引线与X轴输出信号观引线与相连并焊在X输出信号焊盘39上，X轴另一个测量线圈出端27引线接地并焊在地线焊盘37上；Y轴一个测量线圈入端沈引线与另一个测量线圈出端27引线相连并焊在Y测量过渡焊盘40上；Y轴另一个测量线圈入端沈引线与Y轴输出信号四引线与相连并焊在Y输出信号焊盘41上， Y轴另一个测量线圈出端27引线接地并焊在接地焊盘37上。Z轴一个测量线圈入端沈引线与另一个测量线圈出端27引线相连并焊在Z测量过渡焊盘42上；Z轴另一个测量线圈入端26引线与Z轴输出信号30引线与相连并焊在Z输出信号焊盘43上，Z轴另一个测量线圈出端27引线接地并焊在地线焊盘37上，每块电路板靠近基座6的一侧都有与电路板尺寸相同的橡胶垫；每个顶丝14的靠近基座6的一侧也都有与顶丝14截面尺寸相同的橡胶垫；[0017]基座6后面的Y轴电路板安装孔处有两个线卡15，用于固定磁通门三轴传感器的引出线，上盖16通过螺钉13与底座8相连；磁通门三轴传感器中，除铁芯2外所有零部件均采用无磁性的材料。所述无磁金属材料是黄铜或无磁硬铝任一种。所述基座6的材料是夹布胶木或酚醛塑料任一种。本实用新型的有益效果是由于磁通门的铁芯是长条形，加工绕线更加方便，更能保证测量轴与安装轴的一致，相对降低了制造成本。采用这种单铁芯磁通门的磁通门三轴传感器，磁通门与传感器基座分离，降低了铁芯、线圈的加工、绕线和装配的复杂程度，保证了三个单轴磁通门相互垂直；三个单轴磁通门固定方便，提高了磁通门三轴传感器的可靠性和可维修性。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作详细说明。
图1是本实用新型磁通门三轴传感器的结构图。图2是图1中磁通门的结构示意图。图3是图2的剖视放大图。图4是图1中图电路板的放大图。图5是背景技术三轴磁通门传感器所用激励线圈结构示意图。图6是背景技术三轴磁通门传感器所用测量线圈结构示意图。图7是背景技术三轴磁通门传感器的结构示意图。图中1-激励线圈，2-铁芯，3-测量线圈，4-骨架，5-反馈线圈，6-基座，7-通孔， 8-底座，9-挡板，IO-X轴电路板，11-Y轴电路板，12-Z轴电路板，13-螺钉，14-顶丝，15-线卡，16-上盖，17-套管，18-骨架前端，19-骨架后端，20-引线槽，21-螺纹孔，22-顶丝孔， 23-激励信号，24-激励线圈入端，25-激励线圈出端，26-测量线圈入端，27-测量线圈出端， 28-X轴输出信号，29-Y轴输出信号，30-Z轴输出信号，31-X激励焊盘，32-X激励过渡焊盘， 33-Y激励焊盘，34-Y激励过渡焊盘，35-Z激励焊盘，36-Z激励过渡焊盘，37-地线焊盘，38-X 测量过渡焊盘，39-X输出信号焊盘，40-Y测量过渡焊盘，41-Y输出信号焊盘，42-Z测量过渡焊盘，43-Z输出信号焊盘。
具体实施方式
以下实施例参照图1 4。单铁芯磁通门包括激励线圈1、铁芯2、测量线圈3和骨架4，还包括套管17，所述铁芯2是长条形，铁芯2采用坡莫合金或非晶软磁材料，其厚度为0. 02mm至0. Imm之间，宽度为1mm，长度与带有圆孔的骨架4长度相同。激励线圈1绕在骨架4的里层；测量线圈3 绕在骨架4的外层。骨架前端18和骨架后端196都是正方形。在骨架前端18的两个角上加工有两个引线槽20，激励线圈入端M引线和激励线圈出端25引线从右侧引线槽20引出；测量线圈入端沈引线和测量线圈出端27引线从左侧引线槽20引出。单铁芯磁通门骨架4的内孔直径比铁芯2的宽度大。装铁芯2时，先将套管17装入骨架4的内孔中，再将铁芯2装入套管17的内孔中。套管17的外直径与骨架4的内孔直径相同，套管17可采用橡胶管，软塑料套管或黄腊套管，其作用是填补骨架的内孔中的空隙，减小铁芯2受震动冲击的影响。采用上述单铁芯磁通门的磁通门三轴传感器，包括六个单铁芯磁通门、基座6、底座8、挡板9、X轴电路板10、Y轴电路板11、Z轴电路板12和上盖16。基座6是正立方体，正立方体的六个面上分别有六个方形槽，基座6正立方体相互平行的两个面为一组，每组两个面上的方形槽相互平行，且与另外四个面上的方形槽垂直。基座6的材料是无磁非金属，例如夹布胶木、酚醛塑料等。基座6的边长与单铁芯磁通门骨架4的长度相同；基座6上方形槽的截面与单铁芯磁通门骨架前端18和骨架后端19相同；每个方槽正好能放置一个单铁芯磁通门；三轴磁通门传感器的六个单铁芯磁通门正好安装在这六个方形槽内。两个相互平行的方形槽内的单铁芯磁通门构成一个单轴磁通门。基座6每个面上的四个角处都有螺纹孔21。单铁芯磁通门安装后，用螺钉13通过基座下面的四个螺纹孔21将基座6固定在底座8上；用螺钉13通过基座6前面的四个螺纹孔21将挡板9固定在基座6的前面；用螺钉13通过基座6右面的四个螺纹孔21将另一挡板9固定在基座6右面。基座6的前面、右面分别设置挡板9，挡板9和底座8上正对着每个单铁芯磁通门的中心处都有顶丝孔22便于装配铁芯2。铁芯2装配后，用顶丝14将铁芯2固定。单铁芯磁通门有引线的一端分别位于基座6的左面、后面和上面，且引线都位于外侧。在基座6的左面用螺钉13将X轴电路板10固定到基座6上；在基座6的后面用螺钉13将Y轴电路板11固定到基座6上；在基座6的上面用螺钉13将Z轴电路板12固定到基座6上。激励信号23引线与X轴的一个激励线圈入端M引线相连并焊在X激励焊盘31 上，X轴两个激励线圈出端25引线相连并焊在X激励过渡焊盘32上；X轴另一个激励线圈入端M引线与Y轴的一个激励线圈入端M引线相连并焊在Y激励焊盘33上，Y轴两个激励线圈出端25引线相连并焊在Y激励过渡焊盘34上；Y轴另一个激励线圈入端M引线与 Z轴的一个激励线圈入端M引线相连并焊在Z激励焊盘35上，Z轴两个激励线圈出端25 引线连并焊在Z激励过渡焊盘36上，Z轴另一个激励线圈入端M引线接地并焊在地线焊盘37上。X轴一个测量线圈入端沈引线与另一个测量线圈出端27引线相连并焊在X测量过渡焊盘38上；X轴另一个测量线圈入端沈引线与X轴输出信号观引线与相连并焊在X 输出信号焊盘39上，X轴另一个测量线圈出端27引线接地并焊在地线焊盘37上。Y轴一个测量线圈入端沈引线与另一个测量线圈出端27引线相连并焊在Y测量过渡焊盘40上； Y轴另一个测量线圈入端沈引线与Y轴输出信号四引线与相连并焊在Y输出信号焊盘41 上，Y轴另一个测量线圈出端27引线接地并焊在接地焊盘37上。Z轴一个测量线圈入端 26引线与另一个测量线圈出端27引线相连并焊在Z测量过渡焊盘42上；Z轴另一个测量线圈入端沈引线与Z轴输出信号30引线与相连并焊在Z输出信号焊盘43上，Z轴另一个测量线圈出端27引线接地并焊在地线焊盘37上。每块电路板靠近基座6的一侧都有与电路板尺寸相同的橡胶垫；每个顶丝14的靠近基座6的一侧也都有与顶丝14截面尺寸相同的橡胶垫。这些橡胶垫的作用是减小铁芯受震动冲击的影响。基座6后面的Y轴电路板安装孔处有两个线卡15，用于固定磁通门三轴传感器的引出线。上盖16通过螺钉13与底座8相连。 磁通门三轴传感器中，除铁芯2外所有零部件均采用无磁性的材料。
权利要求1.一种单铁芯磁通门，包括激励线圈(1)、铁芯(2)、测量线圈(3)和骨架0)，其特征在于还包括套管(17)，所述骨架(4)的绕线部分是管状，骨架前端(18)和骨架后端(19)都是正方形，正方形的中心位置固连有骨架(4)的绕线部分，骨架(4)的管状中心与骨架前端 (18)和骨架后端(19)的正方形中心同圆心；所述铁芯(2)是长条形，其厚度为0.02mm至 0. 1mm之间，宽度为1mm，长度与骨架(4)长度相同，激励线圈(1)绕在骨架(4)管状部分的里层，测量线圈(3)绕在激励线圈(1)上；在骨架前端(18)的两个角上有两个引线槽(20)， 激励线圈入端(24)引线和激励线圈出端(25)引线从右侧引线槽OO)引出；测量线圈入端 (26)引线和测量线圈出端(27)引线从左侧引线槽(20)引出；骨架(4)管状部分的内径比铁芯⑵的宽度略大，装有铁芯⑵的套管(17)位于骨架⑷的内孔中，套管(17)的外径与骨架的内径等大。
2.根据权利要求1所述的单铁芯磁通门，其特征在于所述套管(17)是橡胶管、软塑料管或黄腊管任一种。
3.根据权利要求1所述的单铁芯磁通门，其特征在于所述铁芯(2)的材料是坡莫合金或非晶软磁材料任一种。
4.一种采用权利要求1所述单铁芯磁通门的磁通门三轴传感器，其特征在于包括六个单铁芯磁通门、基座(6)、底座(8)、挡板(9)、X轴电路板(10)、Y轴电路板(11)、Z轴电路板(12)和上盖16 ；所述基座(6)是正立方体，正立方体的六个面上分别有六个方形槽， 基座(6)正立方体相互平行的两个面为一组，每组两个面上的方形槽相互平行，且与另外四个面上的方形槽垂直；基座(6)的边长与单铁芯磁通门骨架的长度相同；基座(6)上方形槽的截面与单铁芯磁通门骨架前端(18)和骨架后端(19)相同；每个方槽放置一个单铁芯磁通门；基座(6)每个面上的四个角处都有螺纹孔(21)，螺钉(13)通过螺纹孔将基座(6) 固定在底座(8)上；螺钉(13)通过基座(6)前面的螺纹孔将挡板(9)固定在基座(6) 的前面，通过基座(6)右面的，螺纹孔将另一挡板(9)固定在基座(6)右面；基座(6)的前面、右面分别设置挡板(9)，挡板(9)和底座(8)上正对着每个单铁芯磁通门的中心处都有顶丝孔(22)，顶丝(14)固定铁芯(2)；单铁芯磁通门有引线的一端分别位于基座(6)的左面、后面和上面，且引线都位于外侧，螺钉(13)将X轴电路板(10)固定在基座(6)的左面，将Y轴电路板(11)固定在基座 (6)后面，将Z轴电路板(12)固定在基座(6)的上面；激励信号03)引线与X轴的一个激励线圈入端(24)引线相连并焊在X激励焊盘(31) 上，X轴两个激励线圈出端(25)引线相连并焊在X激励过渡焊盘(32)上；X轴另一个激励线圈入端(24)引线与Y轴的一个激励线圈入端(24)引线相连并焊在Y激励焊盘(33)上， Y轴两个激励线圈出端(25)引线相连并焊在Y激励过渡焊盘(34)上；Y轴另一个激励线圈入端04)引线与Z轴的一个激励线圈入端(24)引线相连并焊在Z激励焊盘(35)上，Z轴两个激励线圈出端(25)引线连并焊在Z激励过渡焊盘(36)上，Z轴另一个激励线圈入端 (24)引线接地并焊在地线焊盘(37)上；X轴一个测量线圈入端(26)引线与另一个测量线圈出端咖引线相连并焊在X测量过渡焊盘(38)上；X轴另一个测量线圈入端(26)引线与X轴输出信号08)引线与相连并焊在X输出信号焊盘(39)上，X轴另一个测量线圈出端(XT)引线接地并焊在地线焊盘(37)上；Y轴一个测量线圈入端(26)引线与另一个测量线圈出端07)引线相连并焊在Y测量过渡焊盘GO)上；Y轴另一个测量线圈入端06)引线与Y轴输出信号09)引线与相连并焊在Y输出信号焊盘Gl)上，Y轴另一个测量线圈出端(XT)引线接地并焊在接地焊盘(37)上；Z轴一个测量线圈入端06)引线与另一个测量线圈出端(XT)引线相连并焊在Z测量过渡焊盘02)上；Z轴另一个测量线圈入端06) 引线与Z轴输出信号(30)引线与相连并焊在Z输出信号焊盘03)上，Z轴另一个测量线圈出端、2Τ)引线接地并焊在地线焊盘(37)上，每块电路板靠近基座(6)的一侧都有与电路板尺寸相同的橡胶垫；每个顶丝(14)的靠近基座(6)的一侧也都有与顶丝(14)截面尺寸相同的橡胶垫；基座(6)后面的Y轴电路板安装孔处有两个线卡(15)，用于固定磁通门三轴传感器的引出线，上盖(16)通过螺钉(13)与底座⑶相连；磁通门三轴传感器中，除铁芯(2)外所有零部件均采用无磁性的材料。
5.根据权利要求4所述的单铁芯磁通门的磁通门三轴传感器，其特征在于所述无磁金属材料是黄铜或无磁硬铝任一种。
6.根据权利要求4所述的单铁芯磁通门的磁通门三轴传感器，其特征在于所述基座 (6)的材料是夹布胶木或酚醛塑料任一种。
专利摘要本实用新型公开了一种单铁芯磁通门以及磁通门三轴传感器，用于解决现有的三轴磁通门传感器加工困难的技术问题。技术方案是磁通门的铁芯是长条形，加工绕线更加方便，更能保证测量轴与安装轴的一致，降低了制造成本。采用长条形铁芯磁通门的三轴磁通门传感器，采用磁通门与传感器基座分离结构，降低了铁芯、线圈的加工、绕线和装配的复杂程度，保证了三个单轴磁通门相互垂直，三个单轴磁通门固定方便，提高了磁通门三轴传感器的可靠性和可维修性。
文档编号G01R33/02GK201935996SQ201020621359
公开日2011年8月17日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者严家明, 刘诗斌 申请人:西北工业大学