旋转角度检测装置的制作方法

本实用新型属于检测技术领域，涉及一种旋转角度检测装置。

背景技术：

电动汽车、工业自动化、机器人、纺织机械和航空航天等行业均离不开旋转电机的高性能控制，因而需要电机旋转角度传感器，并且经常要求将其应用在高温环境下。

当前，光电式角度编码器因可以容易地实现电机旋转角度的检测而得到了广泛应用，但这种光电式角度编码器含半导体器件，因而无法应用在高温环境中。

传统的旋转变压器因为不使用上述半导体器件，因而解决了上述在高温环境的问题，然而这种传统的旋转变压器一般在每个定子齿上绕有励磁绕组、正弦绕组和余弦绕组，每个定子齿的线圈个数多绕线工艺复杂，并且从每个定子齿上有六根导线引出，每个定子齿的引线过多有可靠性风险。

现有的一种旋转角度检测装置，定子每个齿上最多只饶有一个线圈，每个定子齿上只有两根导线引出，解决了上述高温环境的问题和每个齿的引线过多问题，若这种旋转角度检测装置采用传统的六个连接体的结构，现有的六个连接体的结构如图1所示，这种结构会造成励磁连接端子上饶有的线圈数量过多，使得焊接难度有所增加，也存在焊接不良的风险。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种旋转角度检测装置，旨在解决励磁连接端子缠绕的线圈数过多而引起的焊接难度大及焊接不良的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种旋转角度检测装置，包括定子和转子，所述定子包括定子铁芯、绕线骨架和线圈，所述绕线骨架的上侧具有与绕线骨架一体成型向径向外侧延伸的出线部，所述出线部与所述绕线骨架的材料均为绝缘材料，所述出线部上设置有六个连接体，各所述连接体嵌置于所述出线部，其中两个连接体为励磁连接体，四个连接体为信号连接体；

每个所述励磁连接体包括至少两个励磁连接端子和一个励磁引线端子，每一所述励磁连接端子最多与两个线圈连接形成励磁接点，由所述励磁引线端子引出引线作为旋转角度检测装置的励磁线，共引出两根励磁线；

每个所述信号连接体包括至少一个信号连接端子和一个信号引线端子，每个所述信号连接端子最多与两个线圈连接形成信号接点，由所述信号引线端子引出引线作为旋转角度检测装置的信号线，共引出四根信号线。

优选地，各所述连接体是绕线骨架注塑时嵌入到绕线骨架内一体成型的。

优选地，所述连接体与注塑成型后的所述出线部压接。

优选地，所述出线部上设置有与所述连接体相适配的压接槽，所述连接体压接于所述压接槽内。

优选地，所述励磁连接体和信号连接体均为冲压结构。

优选地，所述励磁连接体和信号连接体均由导体弯折形成。

优选地，所述信号连接体的形状为“l”型，所述励磁连接体的形状为“f”型。

优选地，所述励磁引线端子及所述信号引线端子的引出线方向分别与所述绕线骨架的轴线垂直设置，或

所述励磁引线端子和信号引线端子的引出线方向与所述绕线骨架的轴线平行设置，或

所述励磁引线端子和信号引线端子的引出线方向与所述绕线骨架的轴线成某一角度设置。

优选地，所述信号连接端子及所述励磁连接端子上分别至少缠绕一圈所述线圈的引线，并通过电气连接方式将引线与所述信号连接端子及所述励磁连接端子连接，所述电气连接方式包括锡焊、铜焊、电阻焊、微电弧焊、超声波焊及压接。

优选地，所述线圈、线圈间的连接导线、励磁连接体及信号连接体做浸漆或滴漆或灌封处理，浸漆或滴漆的材料为绝缘漆，灌封的材料为环氧树脂或硅胶。

优选地，所述绕线骨架一体注塑成型在所述定子铁芯上，或者

所述绕线骨架包括上绕线子骨架和下绕线子骨架，所述上绕线子骨架和下绕线子骨架注塑成型后对插在所述定子铁芯上。

优选地，所述定子铁芯包括定子轭和位于所述定子轭上的8*k个定子齿，其中，k为正整数，所述转子包括具有至少一个凸极的转子铁芯，所述线圈通过绕线骨架绕在定子齿上，所述定子轭、定子齿和转子铁芯的材料均为导磁材料；每个所述定子齿上绕一个所述线圈，每个所述线圈的电感随着所述转子的旋转角度的变化而变化，

其中，8*k个线圈组成四列并联的八桥臂桥式电路，每列桥臂包含两个桥臂，每个桥臂包括k个线圈，所述八桥臂桥式电路的两个并联接点为励磁接点，每列桥臂的上下桥臂之间的接点为信号接点；每列桥臂的上下桥臂的接点通过所述信号引出线端子均引出一根引线作为信号线，其中两根所述信号线的差分信号生成一路随所述转子的旋转角度变化的第一信号电压，由另外两根所述信号线的差分信号生成另一路随所述转子的旋转角度变化的第二信号电压，第一信号电压和第二信号电压的相位差为设定的角度，以检测所述转子的旋转角度；优选地所述设定角度为90度。

由于采用上述方案，本实用新型的有益效果是：每个励磁连接端子最多与两个线圈电气相连，所以励磁连接端子(pin针状)上绕有的线圈数少，降低了焊接难度，减小了焊接不良的风险。

附图说明

图1为现有的六个连接体的结构示意图；

图2为本实用新型实施例一的旋转角度检测装置的结构爆炸图；

图3为本实用新型实施例一的旋转角度检测装置的装配图；

图4为本实用新型实施例一的定转子截面示意图；

图5为本实用新型实施例一的旋转角度检测装置的四列并联的八桥臂桥式电路图；

图6为本实用新型实施例一的出线部的局部放大图；

图7为本实用新型实施例一的六个连接体结构示意图；

图8为本实用新型实施例一的连接体与线圈连接示意图：图(a)为两个励磁连接端子与线圈的连接示意图，图(b)为信号连接端子与线圈的连接示意图；

图9为本实用新型实施例二的旋转角度检测装置装配图；

图10为本实用新型实施例二的六个连接体结构示意图；

图11为本实用新型实施例三的六个连接体的结构示意图；

图12为本实用新型实施例三的六个连接体与引出线的连接示意图；

图13为本实用新型实施例四的实施灌封处理后的旋转角度检测装置图。

具体实施方式

以下结合附图所示实施例对本实用新型作进一步的说明。

实施例一

请参阅图2和图3，一种旋转角度检测装置，包括定子和转子，所述定子包括定子铁芯5、绕线骨架400和复数个线圈6，所述复数指数量为8*k，其中，k为正整数，所述定子铁芯5包括定子轭和位于所述定子轭上的复数个定子齿，所述转子包括具有至少一个凸极的转子铁芯7，所述转子凸极沿转子铁芯的外圆上均匀分布。所述线圈通过绕线骨架绕在定子齿上，所述定子轭、定子齿和转子铁芯的材料均为导磁材料；每个所述定子齿上绕一个所述线圈，则所述定子齿上总共缠绕8*k个线圈，每个所述线圈的电感随着所述转子的旋转角度的变化而变化。其中，8*k个线圈组成四列并联的八桥臂桥式电路，每列桥臂包含两个桥臂，每个桥臂包括k个线圈，所述八桥臂桥式电路的两个并联接点为励磁接点，每列桥臂的上下桥臂之间的接点为信号接点；每列桥臂的上下桥臂的接点通过所述信号引出线端子均引出一根引线作为信号线，其中两根所述信号线的差分信号生成一路随所述转子的旋转角度变化的第一信号电压，由另外两根所述信号线的差分信号生成另一路随所述转子的旋转角度变化的第二信号电压，第一信号电压和第二信号电压的相位差为设定的角度，以检测所述转子的旋转角度，

优选地，所述设定角度为90度。

例如，所述复数个定子齿有16个，所述复数个线圈6有16个，所述转子包括具有四个凸极的转子铁芯7。

本实施例中，所述定子铁芯和转子铁芯由0.5mm厚的硅钢片冲压叠成。

如图2所示，所述绕线骨架400包括上绕线子骨架101和下绕线子骨架102，所述上绕线子骨架和下绕线子骨架注塑成型后对插在所述定子铁芯上,所述绕线骨架的材料为绝缘材料，例如，所述绕线骨架的材料为塑料。

请参阅图4，16个定子齿沿定子铁芯内圆周顺时针均匀分布依次为1101、1102、1103、1104、1105、1106、1107、1108、1109、1110、1111、1112、1113、1114、1115、1116(为了附图的简明起见，图4并未对全部的定子齿进行标记，仅标记若干个定子齿)。本实施例中，通过电磁计算选择转子凸极的形状，使得线圈的电感的变化部分随转子的旋转角度呈正弦变化。本实施例中，各线圈的电感的直流分量相等，各线圈的电感的基波幅值相等。

请参阅图5，本实施例中，所述旋转角度检测装置包括一套检测线圈系统，所述检测线圈系统包括由上述16个线圈组成的四列并联的八桥臂桥式电路，每列桥臂包含上下两个桥臂，每个桥臂包括两个线圈；具体的，该检测线圈系统包括由上述16个线圈组成的四列并联的八桥臂桥式电路，每列桥臂包括两个桥臂，每个桥臂中连接有2个线圈，16个线圈构成8个桥臂对应8组定子线圈。每个线圈的电感随转子的旋转角度呈正弦变化。8组定子线圈按图2所示接成多桥臂桥式电路。图中y1表示齿1101上的线圈......，y16表示齿1116上的线圈。

所述八桥臂桥式电路的两个并联接点为励磁接点，每列桥臂的上下桥臂之间的接点为信号接点；

如图5所示，多桥臂桥式电路的6个接点r1、r2、s1、s3、s2、s4分别用6根引线引出作为旋转角度检测装置的引出线，由接点r1、r2通过励磁连接体引出励磁线，共有2根励磁线，由接点s1、s3、s2、s4通过信号连接体引出信号线,共有四根信号线。其中的两根所述信号引线的差分信号可生成一路随所述转子的旋转角度变化的第一信号电压，由另外两根所述信号引线的差分信号可生成另一路随所述转子的旋转角度变化的第二信号电压，第一信号电压和第二信号电压的相位差为设定的角度，由此信号检测所述转子的旋转角度。

通过电路的简单计算可以推导出多桥臂桥式电路的接点s1、s3、s2、s4的输出电压的变化是随转子的旋转角度θm的变化而变化的正弦信号，并且接点s1的信号电压与接点s3的信号电压相位相反，由此可以得到接点s1和s3之间的差分信号电压，此差分信号电压是转子的旋转角度θm的正弦信号；接点s2的信号电压与接点s4的信号电压相位相反，由此可以得到接点s2和s4之间的差分信号电压，此差分信号电压是转子的旋转角度θm的正弦信号，并且上述两组差分信号的相位彼此相差90度，即能够得到两组关于转子的旋转角度的相位差90度的正弦电压信号，此即为现有技术中求取转子的旋转角度所需的基础信号，因此将这些基础信号传送给后续连接的信号处理电路或者经过简单计算即可得到转子的旋转角度θm。

请参阅图6，所述绕线骨架400的上侧具有与所述绕线骨架一体成型的向径向外侧延伸的出线部200，出线部的材料与绕线骨架相同，值得一提的是，所述出线部200是所述绕线骨架的一部分。

在出线部设置有六个连接体，所述六个连接体注塑成型在出线部，本实施例所述连接体由0.8mm厚的铜板冲压制成。

如图6所示，出线部的两侧的两个连接体为励磁连接体300，两个励磁连接体之间的四个连接体为信号连接体100，励磁连接体300与信号连接体100具有不同形状。

所述信号连接端子及所述励磁连接端子上分别至少缠绕一圈所述线圈的引线，并通过电气连接方式将引线与所述信号连接端子及所述励磁连接端子连接，所述电气连接方式包括锡焊、铜焊、电阻焊、微电弧焊、超声波焊及压接。

请参阅图7和图8，每个所述励磁连接体包括至少两个励磁连接端子320和一个励磁引线端子310，每一所述励磁连接端子最多与两个线圈连接形成励磁接点。例如，励磁连接体包括两个励磁连接端子320(本实施例的励磁连接端子设置成pin针状)和一个励磁引线端子310，所述励磁连接体的形状为“f”型，本实施例中，每个励磁连接体共要与四个线圈电气相连，即每个励磁连接端子320分别与两个线圈连接，即每个励磁连接体与四个线圈连接形成励磁接点，励磁连接体的励磁引线端子的引线引出方向与绕线骨架的轴线垂直设置，由此引出励磁线，共有两根励磁线(图中未画)。所述两个励磁连接端子包括第一励磁连接端子和第二励磁连接端子，第一励磁连接端子和第二励磁连接端子分别设置于所述励磁引线端子上，所述第一励磁连接端子与所述第二励磁连接端子位于同一侧且间隔设置。又如，励磁连接体包括三个励磁连接端子320(本实施例的励磁连接端子设置成pin针状)和一个励磁引线端子310，其中两个励磁连接端子320各与一个线圈电气连接，另一个励磁连接端子320与两个线圈电气连接。或者，其中两个励磁连接端子320各与两个线圈电气连接，另一个励磁连接端子320不做处理。

每个所述信号连接体包括至少一个信号连接端子120和一个信号引线端子110，每个所述信号连接端子最多与两个线圈连接形成信号接点。例如，每个信号连接体包括一个信号连接端子120(本实施例的连接端子设置成pin针状)和一个信号引线端子110，所述信号连接体的形状为l型，所述信号连接端子固接于所述信号引线端子，每个信号连接体与两个线圈连接形成信号接点，每个信号连接体共要与两个线圈电气相连，即所述信号连接端子120与两个线圈连接，并且信号连接端子连接的线圈数只有两个，信号连接体的信号引线端子的引线引出方向与绕线骨架的轴线垂直设置，由此引出信号线，共有四根信号线(图中未画)。信号引线端子110用于引出信号线。又如，信号连接体包括两个信号连接端子120和一个信号引线端子110，每个信号连接体共要与两个线圈电气相连，即每个所述信号连接端子120与一个线圈连接，并且所述电气连接采用锡焊方式。再如，信号连接体包括三个信号连接端子120和一个信号引线端子，其中两个信号连接端子120各与一个线圈连接，其中一个信号连接端子不做处理。

在本实施例中，信号引线端子及励磁引线端子的引线引出方向与绕线骨架的轴线垂直设置。

出线部设有盖板4,所述盖板与所述出线部通过卡扣装置连接以防止脱落，且所述盖板罩设于所述六个连接体。

本实用新型由于每个励磁连接端子分别最多与两个线圈电气相连，所以每个励磁连接端子(pin针状)上绕有的线圈数少，降低了焊接难度，减小了焊接不良的风险。

实施例二

本实施例与实施例一不同之处在于，旋转角度检测装置的引出线方向与绕线骨架的轴线平行设置，即励磁引线端子和信号连接端子的引线引出方向与绕线骨架的轴线平行设置，其旋转角度检测装置装配图如图9；六个连接体形状示意图如图10，图10中，两侧的两个连接体为励磁连接体，两个励磁连接体之间的四个连接体为信号连接体，励磁连接体与信号连接体具有不同形状。本实施例中，励磁连接体和励磁连接体与线圈的连接方法与实施例一相同。其他参考实施例1

实施例三

本实施例与实施例一不同之处在于，所述六个连接体是直接弯折成型的，是由0.8mm的方铜线直接弯折成型的，六个连接体上的引线端子在引出前进行弯折成型加工，引线端子包括信号引线端子和励磁引线端子，图11为六个连接体的结构示意图。图12为六个连接体的引线端子与引出线的连接示意图。

如图11所示，两侧的两个连接体为励磁连接体，励磁连接体之间的四个连接体为信号连接体，励磁连接体与信号连接体具有不同形状。

请参阅图12，本实施例中，六根引出线实施弯折,加工后通过电气连接方式与连接体的引线端子连接。其他参考实施例一。

实施例4

本实施例与实施例一不同之处在于，所述线圈、线圈间的连接线、励磁连接体和信号连接体做灌封处理，灌封的材料为环氧树脂。图13为实施灌封处理后的旋转角度检测装置，如图12所示，实施灌封处理后增强了旋转角度检测装置的坚固性和防水性，可靠性提高。本实施例进一步加强了引出线电气连接部的抗拉拔强度，降低断线风险，提高了可靠性。

上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。