专利名称：二段式双铁心差动变压器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种差动变压器，特别是一种二段式双铁心差动变压器。
背景技术：
公知的差动变压式传感器，无论线圈的排列为二段式或三段式，其结构都由一个初级线圈，两个匝数相同的次级线圈，导磁外壳，可移动的铁心组成，工作原理同普通变压器，两者的区别仅在于，普通变压器的铁心是固定的，而差动变压器的铁心是移动的，移动的铁心可使输出电压随位移变化，能实现非电量的电测。差动变压器式传感器是将位移量转变为电量的敏感器件，在与位移有关的物理量测试中广泛应用。作为位移的量度，线性是基本要求，差动变压器的线性可由位移与输出电压的特性曲线表示。理论上的特性曲线是以铁心处于中间位置，输出电压为零的平衡点作为座标零点，与零点对称的两条斜率相等的直线，它是假定传感器结构完全对称，忽略导磁材料的涡流损耗，磁滞损耗，线圈导线分布电容等影响得到的，而实际的传感器不能完全符合上述条件，因而测出的特性曲线是两条斜率不等的曲线。这就出现了非线性误差，与理论特性曲线相比，其可利用的线性范围变窄，无效的行程加大。文献“《传感器技术手册》国防工业出版社，1986年”公开了一种差动变压器，包括左端盖1、外套2、初级骨架绕组3、次级骨架绕组4、铁心5、导杆6、右端盖8和螺钉9，初级骨架绕组3和两个次级骨架绕组4位于外套2内，左端盖1和右端盖8上的导磁凸台伸入初级骨架绕组3的中心孔，两个端头分别用螺钉9固定于次级骨架绕组4上，铁心5中心是螺纹孔，导杆6的左端部是光滑轴，右端部2/3是与铁心5螺纹配合的螺杆，铁心5旋在导杆6的螺杆上，可以左右移动。导杆6两端分别插入左端盖1和右端盖8的孔内，导杆6与左端盖1和右端盖8是间隙配合。其改善线性的经验和方法是1、确定合理的铁心长度，把设计略长的铁心，通过试验逐步缩短，找到线性最佳的长度；2、确定合理的线圈匝数，把设计匝数略多的线圈，通过试验，逐步减少至合理匝数；3、提高导磁体和骨架的加工精度以及线圈绕制的均勻性和对称性。以上措施是必要的，但各项要求都达到最佳状态也是不可能的，因此，每个传感器都必不可少的存在不同于其它传感器的综合误差，它有损于设计所期望的磁场均勻性和对称性，使线性变坏。显然，现有的方法可在一定程度上克服单项误差，但不能克服各项误差综合后对线性的影响。
发明内容为了克服现有的差动变压器由于单铁芯使得线性难以调整的不足，本实用新型提供一种二段式双铁心差动变压器，将铁芯设计为二段式，通过调整铁芯之间的距离δ，可以方便地调整差动变压器的线性。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种二段式双铁心差动变压器，包括左端盖1、外套2、初级骨架绕组3、次级骨架绕组4、铁心5、导杆6、右端盖8和螺钉 9，初级骨架绕组3和两个次级骨架绕组4位于外套2内，左端盖1和右端盖8上的导磁凸台伸入初级骨架绕组3的中心孔，两个端头分别用螺钉9固定于次级骨架绕组4上，铁心5 中心是螺纹孔，导杆6的左端部是光滑轴，右端部2/3是与铁心5螺纹配合的螺杆，导杆6 两端分别插入左端盖1和右端盖8的孔内，导杆6与左端盖1和右端盖8是间隙配合。其特点是还包括动铁心7，所述动铁心7与铁心5外径尺寸等大，结构相同；所述铁心5旋在导杆6螺杆的根部固定位置，动铁心7旋在导杆6的螺杆上，可以左右移动；铁心5和动铁心7的外径与初级骨架绕组3的骨架内孔间留有不接触可自由移动的间隙。本实用新型的有益效果是由于将铁芯设计为二段式，通过调整铁芯之间的距离 S，达到了方便调整差动变压器的线性范围的效果。测试结果表明一对长度为9mm的铁心，当间距调至δ = 1.5mm时线性趋于最佳，其线性范围由δ = Omm时的士 3mm扩大至士 5mm0
以下结合附图和实施例对本实用新型作详细说明。
图1是本实用新型二段式双铁心差动变压器结构图。图2是图1中铁心的放大图。图3是背景技术差动变压器结构图。图中，1-左端盖，2-外套，3-初级骨架绕组，4-次级骨架绕组，5-铁心，6-导杆， 7-动铁心，8-右端盖，9-螺钉，a-导磁凸台的高度，b-铁心长度，δ -铁心间距，LO-左端盖 1与右端盖8导磁凸台端面间距。
具体实施方式
参照附图1 2，本实用新型二段式双铁心差动变压器，包括导杆6和与其组成一体并随其移动的铁心5和动铁心7，在导杆6，铁心5和动铁心7的外围还包括初级骨架绕组3，两次级骨架绕组4，外套2，左端盖1和右端盖8，锁紧螺钉9，导杆6的左部是光滑轴， 右部是螺杆；铁心5和动铁心7的尺寸相同，有内孔制成螺纹；铁心5是不调铁心，旋在导杆 6螺杆的根部，动铁心7是位置可调的铁心，两个铁心的外径与初级骨架绕组3的骨架内孔间留有不接触可自由移动的间隙。所述的左端盖1和右端盖8尺寸相同，中心有孔，在孔的一侧各有外径相同，高度为a的导磁凸台，分别插入初级骨架绕组3的骨架内孔两端；导杆6左部的光滑轴插入左端盖1的中心孔中，被中心孔支承，两者是间隙配合；导杆6右部的螺纹外径小于右端盖8的中心孔径，当导杆6螺纹头移至右极限位置时可进入右端盖8的中心孔中。所述的铁心5和动铁心7、外壳2、左端盖1和右端盖8的材料都是工业纯铁，通电后由这些材料构成有空气隙的闭合磁路；导杆6是不导磁材料铜或lcrl8Ni9Ti，可防漏磁。将初级骨架绕组3的线圈接振荡电源多谐振荡器，用9V直流稳压电源供电，两次级骨架绕组4的线圈接差动整流电路，其直流输出接量程士20V，分辨力为0. OlV的3位半数字电压表，即可进行铁心位移与输出电压关系的测试。测试设置传感器位移测量台，其中测微头装有读数鼓轮，刻度值为0. 005mm ；游标卡尺，精度为0. 02mm。
铁心取出与装入方法采用附图所示结构的差动变压器，在保持原装配状态条件下，只将左端盖1的3个锁紧螺钉9卸下，即可取下左端盖1和导杆6及与导杆6组成一体的铁心5和动铁心7，改变两铁心的间距时用卡尺测量，记下尺寸后，再将左端盖1连同导杆 6及铁心5和动铁心7 —起回复原装配状态，并用锁紧螺钉9固定。测试方法从传感器输出电压为零的平衡点向正负两方位移，每隔Imm测一点，双方各测5点。测试步骤先从铁心间距δ =0开始测试，然后逐步扩大间距，其测出数据的特征先是靠近零点的灵敏度高，远离零点逐渐降低，但当数据出现相反情况，即靠近零点的灵敏度低，远离零点的灵敏度高时，则改用往复逼近法寻找最佳间距，最佳间距测出数据的特征是各测点每毫米位移的灵敏度基本一致。表1铁心长度b = 9mm的测试数据
改变铁心间距δ的测试
姊、产软 _5=0(mm)__5=l(mm)__5=2(mm)__5=1.5(mm)_
二姍丨^ 两点测点两点测点I两点测点I两点由 、压差 ^JSEss 压差mm
__頃(ν)(ν)(V)(V)(V)(ν)(V)
5 6^94L26 5Μ L07 5^2L08 539L07~
4 5.681.35 4.57 1.09 4.04 1.04 4.32 1.08
3 4.331.44 3.48 1.14 3.00 1.02 3.24 1.07
2 2.891.44 2.34 1.17 1.98 1.00 2.17 1.09
1 1.451.45 1.17 1.17 0.98 0.98 1.08 1.08
0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 -1 -1.45 -1.45 -1.18 -1.18 -0.98 -0.98 -1.08 -1.08 -2 -2.90 -1.45 -2.36 -1.18 -1.97 -0.99 -2.16 -1.08 -3 -4.36 -1.46 -3.52 -1.16 -2.98 -1.01 -3.23 -1.07 -4 -5.62 -1.26 -4.66 -1.14 -4.01 -1.03 -4.30 -1.07 -5__-6.71 -1.09 -5.74 -1.08 -5.08 -1.07 -5.38 -1.08
，，度、 -1.45 -1.17 -0.98 -1.08 (v/mm)_____
线性范围““
(mm)_____
有效行程“~
, VO10
(mm)_____
(mm) ____
注机械行程计算式L(r(2b+5)
式中Lo=30mm_从表1看出1)当两铁心间距δ = 0时，相当于一个2b = 2X9 = 18mm的整体单铁心，靠近零点的灵敏度较高，可达1. 45v/mm，远离零点逐渐降低，其可利用的线性范围不超过士3mm。2)当两铁心的间距δ = Imm时，整体的灵敏度有所下降，但仍是靠近零点的灵敏度高，远离零点低，为中凸形，这表明尚需增加间距，把高的部分降下来。[0031]3)当两铁心的间距δ = 2mm时，整体的灵敏度继续下降，但灵敏度变为靠近零点低，远离零点高，为中凹形，这表明调过头了，尚需缩小间距。4)当两铁心的间距δ = 1.5mm时，各测点的灵敏度基本一致，这表明两铁心的间距趋于最佳，其灵敏度约为1.08v/mm，线性范围扩展至士5mm，其线性度优于士0.3%F*S。5)由两铁心的间距δ =Omm与δ = 1. 5mm的测试结果证明，用双铁心改变间距扩展线性范围的方法是可行的，与单铁心相比，虽然灵敏度有所下降，但机械行程却能充分利用，例如，b = 9mm的双铁心的有效行程是10mm，将一对相同铁心的长度b改为8、7、6、5mm,利用上述相同的测试方法，亦可得到相同的扩展线性范围的结果，只是灵敏度更为下降。现将b = 8mm与b = 6mm的测试结果列于表2。表2铁心长度b = 8mm与b = 6mm的测试结果
铁心长度b最佳间距δ灵敏度线性范围有效行程机械行程(mm)(mm)(v/mm)(mm)(mm)(mm)8-2.5-0.95士 51011.56-4.5 0.60士 51013.5 由表2可知，在机械行程允许的条件下，为了取得较高的灵敏度，应尽量选用一对较长尺寸的铁心，如b = 9mm或b = 8_。 综所上述，用改变铁心间距克服传感器综合误差对线性的影响，其扩展线性范围的效果是明显的，它可使每一个传感器都能用平衡磁路误差改变输出特性的方法扩展线性，从而弥补了以往只在电路上下功夫，而在磁路上无能为力的现实。
权利要求1.一种二段式双铁心差动变压器，包括左端盖(1)、外套O)、初级骨架绕组(3)、次级骨架绕组(4)、铁心(5)、导杆(6)、右端盖(8)和螺钉(9)，初级骨架绕组(3)和两个次级骨架绕组(4)位于外套O)内，左端盖(1)和右端盖(8)上的导磁凸台伸入初级骨架绕组(3) 的中心孔，两个端头分别用螺钉(9)固定于次级骨架绕组(4)上，铁心(5)中心是螺纹孔， 导杆(6)的左端部是光滑轴，右端部2/3是与铁心( 螺纹配合的螺杆，导杆(6)两端分别插入左端盖(1)和右端盖(8)的孔内，导杆(6)与左端盖(1)和右端盖(8)是间隙配合，其特征在于还包括动铁心(7)，所述动铁心(7)与铁心(5)外径尺寸等大，结构相同；所述铁心(5)旋在导杆(6)螺杆的根部固定位置，动铁心(7)旋在导杆(6)的螺杆上，可以左右移动；铁心( 和动铁心(7)的外径与初级骨架绕组(3)的骨架内孔间留有不接触可自由移动的间隙。
2.根据权利要求1所述的二段式双铁心差动变压器，其特征在于所述铁心( 与动铁心(7)之间的距离δ = 1. 5謹。
3.根据权利要求1所述的二段式双铁心差动变压器，其特征在于所述铁心( 与动铁心(7)之间的距离δ = 0mm。
4.根据权利要求1所述的二段式双铁心差动变压器，其特征在于所述铁心( 和动铁心(7)的长度b = 5 9mm。
专利摘要本实用新型公开了一种二段式双铁心差动变压器，用于解决现有的差动变压器由于单铁芯使得线性难以调整的技术问题。技术方案是在现有差动变压器的基础上设置动铁心(7)，所述动铁心(7)与铁心(5)外径尺寸等大，结构相同；所述铁心(5)旋在导杆(6)螺杆的根部固定位置，动铁心(7)旋在导杆(6)的螺杆上，可以左右移动；铁心(5)和动铁心(7)的外径与初级骨架绕组3的骨架内孔间留有不接触可自由移动的间隙。通过改变铁心的间距，可以方便地调整差动变压器的线性。测试结果表明一对长度为9mm的铁心，当间距调至δ＝1.5mm时趋于最佳，其线性范围可由δ＝0mm时的±3mm扩大至±5mm。
文档编号H01F27/24GK202025611SQ20112008119
公开日2011年11月2日 申请日期2011年3月24日 优先权日2011年3月24日
发明者刘欣育, 刘洪忠, 刘炜 申请人:西北工业大学