专利名称：磁致伸缩位置传感器及其磁致感应组件的制作方法
技术领域：
本发明是关于一种磁致伸缩位置传感器及其磁致感应组件，尤指一种具有特殊设计的磁致感应组件而得简化构造并提高使用稳定度的磁致伸缩位置传感器；上述的磁致伸缩位置传感器并能形成分离结构便利安装拆卸。
背景技术：
磁致伸缩位置传感器的基本结构，其由一个磁导材料，一个以上的磁性移动体，一个电流脉波发生器以及应变信号检出器构成。应变信号检出器可以是藉由检出磁导材料因应变产生的磁场变化，在另一端由Coil检出。或者，以一个压电材料，检出应变量转换成电压。此效应称为magnetostrictive effects (磁场造成磁导材料械形变)，结合反向作用，称为inverse magnetostrictive effects (机械形变造成磁场变异)，则可以检知磁导材料的变化，作为信号检出。磁致伸缩位置传感器的作动原理是利用磁感，量测回波的振动信号。整个作动机制，(1) Electric Trigger电流脉冲信号馈入磁导材料，产生磁场以光速沿磁导材料轴向传递。( 与磁性移动体上的固定磁场相冲击，磁导材料因质量远小于磁性移动体，由于磁场相冲击的反作用力激起应变震波，此震波以声波速度沿磁导材料两边传递。( 此震波传回时，震波经由一个压电转换器或coil，输出电压脉冲信号。(4) Electric Trigger信号与电压脉冲信号，计算震波波速与时间差，得到距离定位值。磁致伸缩位置传感器为精密的工业用位置传感器，其内部驱动原理为电路装置输入一脉冲电流进入磁导材料(磁致伸缩材料)，当脉冲电流与磁性移动体遭遇时，改变磁导材料的磁场方向，产生微小的震动或磁场变化，最后信号回到感测电路装置，利用脉冲电流与回波信号的时间间隔做计算而检测出磁铁的感应位置。但也因为磁致伸缩传感器为高精度与高稳定度的产品，故内部的结构设计便极为重要，既要有相当的可靠度结构设计且组装过程必须简单而不复杂。如美国第5，998，991号发明专利案公开有一种磁致伸缩位置传感器40，其包括一内管44及一外管M，该内管44内设有一磁导材料12，磁导材料12的两端分别透过一弹簧 18固定在内管44的两端，以便利用弹簧18对磁导材料12施加预应力；又磁导材料12其中一端连接有一减震器20。再者，磁导材料12 —端和一外部连接器58连接，另端则透过内管44和另一外部连接器60连接，以便和外部的感测电路(图中未示)连接，其意味着内管 44是由具导电性的材料构成，而为防止磁导材料12和内管44内壁接触造成震波衰减而影响信号传递能力，内管44内必须每隔一段距离安装一间隔体42，确保内管44和磁导材料 12的完全隔离。由上述可知，前述美国专利案是在磁导材料12两端分设施加预应力的弹簧18，使磁导材料12受到一定的拉力以维持良好的电磁信号及量测线性度；但该弹簧18设计是该专利案必备的组件，但也为其缺点之一，由于弹簧18长时间在高温的环境下使用，原本即有导致疲乏的缺点，但该弹簧18既为必要组件，却因弹性疲乏问题而导致量测时线性度的不稳定，另一方面，也相对增加了繁琐的零件组装程序。再者，前述美国专利案也公开在磁导材料12上设减震器20，以防止内部扭转波会沿着磁导材料12返回而造成干扰，然而若可排除干扰的顾虑，该减震器20即为非必要设计。相同道理，前述美国专利案利用内管44接地或传递信号，为确保磁导材料12不与内管 44接触，因而在内管44安装间隔体42亦同样是繁琐的零件组件程序。由上述可知，既有磁致伸缩位置传感器实有进一步检讨，并谋求可行解决方案的必要。
发明内容
因此本发明主要目在提供一种磁致伸缩位置传感器的磁致感应组件，其在结构设计上无须施加预应力，亦即无须使用拉伸弹簧，对于简化结构而言具有相当的帮助；同时本发明简化了磁导材料的减震器设计，却不易造成内部结构不良的情形，可提高结构整体强度。另本发明采用多段式的内管组合方式，该内管为绝缘不导电，相邻内管间的连接结构可避免磁导材料与管内壁接触造成震波衰减，进而维持信号传递的能力。为达成前述目的采取的主要技术手段是令前述磁致感应组件包括有
一组合管件，是呈中空状，具有一第一端及一第二端，该组合管件主要是由二个以上的组合管所组成，相邻组合管之间是以一中空管接头套接连结，各组合管与管接头均具绝缘特性；又该管接头的内管径小于组合管内管径；
一上固定座，套设于组合管件的第一端，该上固定座是呈中空状，具有一外侧端及一内侧端，其内侧端形成有一与组合管件连通的线槽，外侧端形成有一线槽连通的安装槽；
一感应模组，是设于上固定座第一端的安装槽内，该感应模组是于一绝缘的环状本体内设有一感应线圈所构成，该环状本体具通孔，与上固定座上的线槽连通；
一下固定座，套设于组合管件的第二端，该下固定座是呈中空状，具有一外侧端及一内侧端，其内侧端形成有一与组合管件连通的线槽，外侧端形成有一线槽连通的安装槽；
一磁导材料，是穿过组合管件的各组合管及管接头，该磁导材料两端分设有一线接头， 其中一线接头设于上固定座的安装槽中，且穿过感应模组，另一线接头是设于下固定座的安装槽内，利用两线接头将磁导材料的两端分别固定在组合管件的第一、第二端上，进而使磁导材料不接触地穿设于组合管件内；
在前述构造中，磁导材料是利用线接头固定在组合管件第一、第二端的上、下固定座内，而无须使用拉伸弹簧，故可有效简化构造及组装程序；又磁导材料是穿设在组合管件内，该组合管件是由多数组合管以管接头套接组成，由于组合管及管接头均属绝缘，故可避免对磁导材料造成干扰，又管接头具有小于组合管的内管径，其可限制磁导材料使其不接触组合管的内壁，避免发生震波衰减，以维持信号传递的能力。本发明的第二个具体特征，在于一种分离结构的磁致伸缩位置传感器，其包括有
一夕卜管与Housing ；
一个磁致伸缩位置感测部件，其特征为由一磁致感应组件，是如上述的磁致感应组件； 与一感测电路模组，是设于外管的一端放置于上述的Housing，并与外管内的磁致感应组件电连接；上述的磁致伸缩位置感测部件可以藉由机械结构，例如扣件、滑块、滑槽、螺丝锁固、焊接等方法，与上述的外管与Housing相固定结合。这样的设计，当一个以上的磁性移动体套设于上述的外管上，相对移动于上述的磁致伸缩位置感测部件，则可检出移动的相对位置。该磁性移动体内设有至少一个以上的永久磁铁；此分离结构可以便利于安装、维护，特别对于有经常性拆卸的需求。
图1是本发明一较佳实施例的剖视图。图2是本发明一较佳实施例的磁致感应组件剖视图。图3是本发明一较佳实施例的一磁致感应组件局部剖视图。图4是本发明一较佳实施例又一磁致感应组件局部剖视图。图5是本发明一较佳实施例的分解图主要组件符号说明
10外管 12磁性移动体 20磁致感应组件 22管接头 222套接部 30上固定座 32,42线槽 40下固定座 50感应模组 52孔槽 60磁导材料
具体实施例方式关于本发明的一较佳实施例，首先请参阅图1所示，主要是于一外管10内设有一磁致感应组件，又外管10 —端设有一感测电路模组11，该感测电路模组11是与外管10内的磁致感应组件电连接，又外管10上可移动地套设有一磁性移动体12，磁性移动体12内设有永久磁铁(图中未示)，当磁性移动体12随着液位升降，其内部的永久磁铁将对外管10 内部的磁致感应组件产生感应，其感应信号则为感测电路模组11所检知；本发明主要特征是在外管10内部的磁致感应组件，关于该磁致感应组件的具体构造谨进一步详述如后
请参阅图2所示，该磁致感应组件主要是由一组合管件20、一上固定座30、一下固定座 40、一感应模组50、一磁导材料60及两线接头61，62等所组成；其中
该组合管件20呈中空状，具有一第一端及一第二端(第一端是位于图式左侧，第二端位于图式右侧)，又组合管件20主要是由二个以上的组合管21所组成，相邻组合管之间是以一中空管接头22套接连结，本实施例中，在图式上是以示意方式揭示该组合管件20是由两组合管21及一管接头22所组成，其仅方便了解组合管21与管接头22的详细构造及连接关系，并用以限制其数量，合先陈明；又前述组合管21、管接头22是由绝缘材料构成或经
11感测电路模组
21组合管 221通孔 223凸缘 31，41套接部 33,43安装槽
51通孔
61，62线接头。过绝缘表面处理，可行的采用材料为高分子聚合物；
又各组合管21分别具有一内管径，其两端贯通，供分别与管接头22、上固定座30及/ 或下固定座40套接；于本实施例中，该管接头22是呈管柱状，其中央具有通孔221，供磁导材料60通过，又管接头22两端分别形成一缩小外径的套接部222，该套接部222的外径是与组合管21的内管径匹配，以便相互套接，除了作紧配合外，该管接头22的套接部222与组合管21间可利用卡榫构造以相互卡接，藉此可避免各组合管21旋转所造成的磁导材料 60扭转。由于管接头22的通孔221孔径小于组合管21内管径，故穿过管接头22的磁导材料60即受管接头22约束而不易接触到组合管21内壁，故可避免震波衰减；请配合参阅图3所示，本实施例中，该管接头22的通孔221孔壁进一步朝轴心方向延伸一尖锥状凸缘 223，利用该凸缘223对通过的磁导材料60构成进一步的限制，以确保避免磁导材料60和组合管21内壁接触。请配合参阅图2、图4所示，该上固定座30是套设于组合管件20的第一端，该上固定座30是呈中空状，具有一外侧端及一内侧端，其内侧端形成有一缩小外径的套接部31， 该套接部31的外径是与组合管件20的组合管21内管径匹配，以便相互套接，同样的，该上固定座30内侧端的套接部31与组合管21间亦可以卡榫构造相互卡接。又上固定座30的内侧端形成有一与组合管件20连通的线槽32，而其外侧端则形成有一线槽32连通的安装槽33，该安装槽33是供安装该感应模组50，该感应模组50是于一绝缘的环状本体内设有一感应线圈(图中未示)所构成，该环状本体外径与安装槽33匹配，以便容置其间，请配合参阅图4所示，该感应模组50的环状本体内形成贯穿两端的通孔 51，供磁导材料60穿过，而通孔51的外侧端进一步扩大孔径以形成一孔槽52，供容设线接头61。请参阅图2所示，该下固定座40是套设于组合管件20的第二端，其构造与上固定座30类似，其呈中空状，具有一外侧端及一内侧端，其内侧端形成有一缩小外径的套接部 41，该套接部41的外径是与组合管件20的组合管21内管径匹配，以便相互套接，同样的， 该下固定座40内侧端的套接部41与组合管21间亦可以卡榫构造相互卡接。又下固定座 40内侧端形成一线槽42，供磁导材料60通过，而下固定座40的外侧端则形成与一线槽42 连通的安装槽43，供容设固定于磁导材料60另端的线接头62。再者，由线接头62拉出的磁导材料60另端可透过一回传信号线63沿着组合管件20回拉至上固定座30焊接固定。如前公开所述，该磁导材料60是贯穿组合管件20的各组合管21及管接头22，其两端分别固设有一线接头61，62，其中一线接头61是位于上固定座30的安装槽33内，且固设在感应模组50的孔槽52内，另一线接头62则设于下固定座40的安装槽43内，利用两线接头61，62将磁导材料60的两端拉紧，并分别固定在组合管件20的第一、第二端上，藉此令磁导材料60得以不接触地穿设于组合管件20内。而该磁导材料60可由漆包线构成。由上述可知，本发明令一磁导材料利用线接头将两端固定在组合管件第一、第二端的上、下固定座内，藉此可将磁导材料不接触且确实地固定在组合管件内，且无须使用拉伸弹簧，故得以有效简化构造及组装程序；又组合管件是由多数组合管以管接头套接组成， 该管接头具有小于组合管的内管径，其可限制磁导材料使其不接触组合管的内壁，避免发生震波衰减，以维持信号传递的能力，且管接头的通孔孔壁进一步形成有尖锥状凸缘，可更确实地隔离磁导材料与组合管的内管壁。故由上述可知，本发明得以更简化的构造提供更具稳定度的磁致伸缩位置传感器。
权利要求
1.一种磁致伸缩位置传感器的磁致感应组件，其特征在于，包括一组合管件，是呈中空状，具有一第一端及一第二端，该组合管件主要是由至少一个以上的组合管所组成，若多于一个以上的相邻组合管间是可以一中空管接头套接连结二个以上的组合管，各组合管与管接头均具绝缘特性；一上固定座，套设于组合管件的第一端，该上固定座是呈中空状，具有一外侧端及一内侧端，其内侧端形成有一与组合管件连通的线槽，外侧端形成有一线槽连通的安装槽；一下固定座，套设于组合管件的第二端，该下固定座是呈中空状，具有一外侧端及一内侧端，其内侧端形成有一与组合管件连通的线槽，外侧端形成有一线槽连通的安装槽；一感应模组，是设于上固定座第一端的安装槽内，；一磁导材料，是穿过组合管件的各组合管及管接头，该磁导材料两端分设有一线接头， 其中一线接头位于上固定座的安装槽中且穿设于感应模组上，另一线接头是设于下固定座的安装槽内，利用两线接头将磁导材料的两端分别固定在组合管件的第一、第二端上，进而使磁导材料不接触地穿设于组合管件内。
2.如权利要求1所述的磁致伸缩位置传感器的磁致感应组件，其特征在于，各组合管分别具有一内管径，该管接头是呈管柱状，其中央具有通孔，供磁导材料通过，又管接头两端分别形成一缩小外径的套接部，该套接部的外径是与组合管的内管径匹配。
3.如权利要求2所述的磁致伸缩位置传感器的磁致感应组件，其特征在于，该管接头的套接部与组合管间是作紧配合。
4.如权利要求2所述的磁致伸缩位置传感器的磁致感应组件，其特征在于，该管接头的套接部与组合管间是以卡榫构造以相互卡接可防止相对的旋转运动。
5.如权利要求1至4项中任一项所述的磁致伸缩位置传感器的磁致感应组件，其特征在于，该管接头的通孔孔壁进一步朝轴心方向延伸一尖锥状凸缘。
6.如权利要求5所述的磁致伸缩位置传感器的磁致感应组件，其特征在于，该上、下固定座的内侧端分别形成有一缩小外径的套接部，该套接部的外径是与组合管件的组合管内管径匹配。
7.如权利要求6所述的磁致伸缩位置传感器的磁致感应组件，其特征在于，该上、下固定座内侧端的套接部与组合管间是以卡榫构造以相互卡接，可防止相对的旋转运动。
8.如权利要求7所述的磁致伸缩位置传感器的磁致感应组件，其特征在于，该感应模组的环状本体外径与上固定座的安装槽匹配，以便容置其间。
9.如权利要求8所述的磁致伸缩位置传感器的磁致感应组件，其特征在于，该环状本体内的通孔外侧端进一步扩大孔径以形成一孔槽，供容设线接头。
10.如权利要求1至8项所述的感应模组，其特征在于，可以是公知的压电材料、机电转换组件、电感线圈组件，或上述组件的组合；一种磁致伸缩位置传感器，其特征在于，包括有一外管与外壳；一磁致感应组件，是如权利要求1至9项中任一项所述的磁致感应组件；一感测电路模组，是设于外管的一端放置于上述的外壳，并与外管内的磁致感应组件电连接；一个以上的磁性移动体，是可相对移动于上述的磁致感应组件，套设于外管上，该磁性移动体内设有至少一个以上的永久磁铁。
11.一种分离结构的磁致伸缩位置传感器，其特征在于，包括有一外管与外壳；一个磁致伸缩位置感测部件，其特征为由一磁致感应组件，是如权利要求1至9项中任一项所述的磁致感应组件；与一感测电路模组，是设于外管的一端放置于上述的外壳，并与外管内的磁致感应组件电连接；上述的磁致伸缩位置感测部件可以借由机械结构，与上述的外管与外壳相固定结合。
12.—个以上的磁性移动体，是可相对移动于上述的磁致伸缩位置感测部件，套设于上述的外管上，该磁性移动体内设有至少一个以上的永久磁铁。
全文摘要
一种磁致伸缩位置传感器及其磁致感应组件，于一外管组件内设有一磁致感应组件，该磁致感应组件主要是于一绝缘且中空的组合管件两端分设一固定座，又组合管件内穿设有一磁导材料，磁导材料两端分设有一线接头，两线接头是分设于两固定座内，用以将磁导材料不接触地穿设在组合管件内，另其中一固定座内的线接头外设有一感应模组，以感应磁导材料上的信号变化；利用前述构造组成的磁致感应组件无须对磁导材料施加预应力及减震装置，故可简化构造、确保磁致伸缩位置传感器使用时的高稳定度。本发明当一个磁性移动体套设于外管上，相对移动于上述的磁致伸缩位置感测部件，则检测出相对的移动距离。
文档编号G01D5/12GK102322877SQ20111014385
公开日2012年1月18日 申请日期2011年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者吴定国 申请人:上海凡宜科技电子有限公司