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CN118969466B - 一种lvdt线圈结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种LVDT线圈结构，包括绕线管和同轴套设在绕线管外部的绕线骨架，绕线管两端同轴且对称设置绝缘体，绝缘体内壁与绕线管外壁连接，外壁与绕线骨架连接，绕线骨架、绕线管与绝缘体形成环形空腔，绕线管位于环形空腔的外壁上绕制初级线圈，初级线圈以绕线管轴向中心对称分布，且绕制线圈匝数由外向内阶梯递减，绕线骨架外表面绕制次级线圈，绕线骨架作为绝缘层，可以阻止磁力线直接通过初级线圈到达次级线圈，可以有效的减少磁路的饱和现象，同时增加初级两端非线性区域的线圈匝数，会让传感器两端非线性区域的磁场强度增加，进而增加次级线圈的磁通量，增大传感器非线性区域的磁感应电动势，实现LVDT传感器的线性范围的增大。

Description

一种LVDT线圈结构
技术领域
本发明涉及传感器领域，特别是涉及一种LVDT线圈结构。
背景技术
LVDT传感器是一种基于电磁感应原理的位移传感器，具有高精度、高可靠性和长寿命等优点，被广泛应用于机械、电子、航空领域，但是，传统的LVDT传感器在量程上存在以下限制：1.为了获得较高线性度，LVDT传感器的量程通常仅占线圈长度的几分之一，导致传感器安装尺寸较大；2.随着位移量的增加，LVDT的输出信号会受到噪声、温度等因素影响，这些因素会降低传感器的测量精度和线性度；3.传感器体积过大，会限制测试系统的空间利用率。目前针对LVDT传感器量程问题的解决方法常见如下：（1）增加线圈长度：主要是增加初级、次级线圈长度，进而增加铁芯在线圈内的移动范围，从而提高有效行程，这种方法会增加LVDT传感器的体积，对空间要求较高；（2）增加次级线圈两端尾部线圈匝数来提升LVDT传感器有效量程，这种方法虽然可以提高传感器次级线圈两端尾部的感应电动势，但是增长趋势难以控制；（3）中轴铁芯结构变为工字形结构，这种方法虽然可以增加LVDT传感器线性范围，但是很难把握LVDT传感器整体线性。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种LVDT线圈结构，具有体积小，有效量程长，稳定性好的优点。
本发明的技术方案是：
一种LVDT线圈结构，包括绕线管和同轴套设在绕线管外部的绕线骨架，所述绕线管两端同轴且对称设置绝缘体，所述绝缘体内壁与绕线管外壁连接，所述绝缘体外壁与绕线骨架连接，所述绕线骨架、绕线管与绝缘体形成环形空腔，所述绕线管位于环形空腔的外壁上绕制初级线圈，所述初级线圈以绕线管轴向中心对称分布，且绕制线圈匝数由外向内阶梯递减，所述绕线骨架外表面绕制次级线圈，所述环形空腔沿着绕线管轴线方向两端对称设置线性端盖，所述线性端盖同轴套接在绕线管上。
所述线性端盖的外径与绕线骨架外径相同。
所述初级线圈与绕线管之间设置绝缘胶带，所述初级线圈外表面设置绝缘胶带。
设置在绕线管一端的所述线性端盖面向绕线骨架的一端设置垫片。
所述线性端盖为线性磁铁。
本发明的有益效果是：
本技术增加初级两端非线性区域的线圈匝数，会让传感器两端非线性区域的磁场强度增加，进而增加次级线圈的磁通量，最后增大传感器非线性区域的磁感应电动势，实现LVDT传感器的线性范围的增大。
在初次级线圈之间增加一层绕线骨架，作为绝缘层，可以提高LVDT线圈结构的稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例所述一种LVDT线圈结构的整体结构示意图；
图2是本发明实施例所述一种LVDT线圈结构的初级线圈结构示意图；
图3是本发明实施例所述一种常用LVDT线圈结构的示意图；
图4是本发明实施例所述一种LVDT线圈结构的所对应的传感器的电势位移特性图；
图5是本发明实施例所述另一种LVDT线圈结构的所对应的传感器的电势位移特性图。
附图标记说明：
1为绕线管、2为绕线骨架、3为绝缘体、4为初级线圈、5为次级线圈、6为线性端盖、7为绝缘胶带、8为垫片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步说明。
实施例
如图1-图2所示，一种LVDT线圈结构，包括绕线管1和同轴套设在绕线管1外部的绕线骨架2，绕线管1两端同轴且对称设置绝缘体3，绝缘体3内壁与绕线管1外壁连接，绝缘体3外壁与绕线骨架2连接，绕线骨架2、绕线管1与绝缘体3形成环形空腔，绕线管1位于环形空腔的外壁上绕制初级线圈4，初级线圈4以绕线管1轴向中心对称分布，且绕制线圈匝数由外向内阶梯递减，绕线骨架2外表面绕制次级线圈5，环形空腔沿着绕线管1轴线方向两端对称设置线性端盖6，线性端盖6同轴套接在绕线管1上。
上述技术方案的工作原理如下：
绕线骨架2作为绝缘层，可以阻止磁力线直接通过初级线圈4到达次级线圈5，可以有效的减少磁路的饱和现象，增大LVDT传感器的线性度和线性范围，同时增加初级两端非线性区域的线圈匝数，会让传感器两端非线性区域的磁场强度增加，进而增加次级线圈的磁通量，最后增大传感器非线性区域的磁感应电动势，实现LVDT传感器的线性范围的增大。
线性端盖6的外径与绕线骨架2外径相同，可以减少设备体积，方便装配。
初级线圈4与绕线管1之间设置绝缘胶带7，初级线圈4外表面设置绝缘胶带7，可以进一步的提高线圈结构的稳定性。
设置在绕线管1一端的线性端盖6面向绕线骨架2的一端设置垫片8，起到绝缘效果，线性端盖6为线性磁铁，用于提供闭合磁路，减少外界对传感器内部磁场的干扰，并且提高两端的磁场强度。
如图3所示，常用的LVDT线圈，绕线管1轴线方向两端对称设置线性端盖6和垫片8，线性端盖6和垫片8同轴套接在绕线管1上；初级线圈4绕制在绕线管1上，次级线圈5绕制在初级线圈4上；且初级线圈4与绕线管1之间设置绝缘胶带7，初级线圈表面设置绝缘胶带7。测试结果如下表1所示，电势位移特性图如图4所示。
由图4可知：±6mm之间的区域为线性区域，6mm～10mm和-6mm~-10mm之间的区域为非线性区域。
由最小二乘法计算表1数据可得：±6mm的线性度为0.50％；±10mm的线性度为3.17％。
本技术也可以将初次级线圈分离，即次级线圈5绕制在绕线骨架2上，且对初级线圈4两端非线性区域进行阶梯式绕制，线圈匝数从外到内阶梯递减。其具体的测试结果如表2所示，电势位移特性图如图5所示。
由最小二乘法计算表2数据可得：±10mm的线性度为0.31％。
较上述LVDT传感器而言：本申请的 LVDT传感器输出的线性范围增加了4mm，线性度从0.50％增加到0.31％。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种LVDT线圈结构，其特征在于，包括绕线管和同轴套设在绕线管外部的绕线骨架，所述绕线管两端同轴且对称设置绝缘体，所述绝缘体内壁与绕线管外壁连接，所述绝缘体外壁与绕线骨架连接，所述绕线骨架、绕线管与绝缘体形成环形空腔，所述绕线管位于环形空腔的外壁上绕制初级线圈，所述初级线圈以绕线管轴向中心对称分布，且绕制线圈匝数由外向内阶梯递减，所述绕线骨架外表面绕制次级线圈，所述环形空腔沿着绕线管轴线方向两端对称设置线性端盖，所述线性端盖同轴套接在绕线管上。
2.根据权利要求1所述的一种LVDT线圈结构，其特征在于，所述线性端盖的外径与绕线骨架外径相同。
3.根据权利要求1所述的一种LVDT线圈结构，其特征在于，所述初级线圈与绕线管之间设置绝缘胶带，所述初级线圈外表面设置绝缘胶带。
4.根据权利要求1所述的一种LVDT线圈结构，其特征在于，设置在绕线管一端的所述线性端盖面向绕线骨架的一端设置垫片。
5.根据权利要求1所述的一种LVDT线圈结构，其特征在于，所述线性端盖为线性磁铁。
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