本發(fā)明涉及一種傳感器，尤其涉及一種無(wú)轉(zhuǎn)子繞組的時(shí)柵角位移傳感器。
背景技術(shù)：
：時(shí)柵角位移傳感器廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，時(shí)柵角位移傳感器基于電磁感應(yīng)原理實(shí)現(xiàn)角位移測(cè)量，現(xiàn)有的時(shí)柵角位移傳感器中，一般包括定子和轉(zhuǎn)子，其中在定子上設(shè)置激勵(lì)輸入繞組，轉(zhuǎn)子上設(shè)置勵(lì)磁輸出繞組，這種結(jié)構(gòu)的時(shí)柵位移傳感器傳感器存在如下缺陷：在上述結(jié)構(gòu)中，必須采用滑環(huán)才能夠?qū)崿F(xiàn)時(shí)柵位移傳感器整圈旋轉(zhuǎn)的工作目的，但是，傳感器定轉(zhuǎn)子上均有繞組線圈導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不方便制造；另外，在設(shè)備中安裝滑環(huán)后，導(dǎo)致整個(gè)傳感器的抗干擾能力降低，而且增加了傳感器的生產(chǎn)成本，進(jìn)而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性差，而且成本高昂；更為重要的是，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的時(shí)柵角位移傳感器在工作過(guò)程中存在高次諧波，并且高次諧波引起分量磁場(chǎng)，進(jìn)而引起諧波電勢(shì)，嚴(yán)重影響了時(shí)柵角位移傳感器的測(cè)量精度，目前，還沒(méi)有有效手段解決上述技術(shù)問(wèn)題。因此，需要提出一種新的時(shí)柵角位移傳感器，能夠簡(jiǎn)化時(shí)柵角位移傳感器的結(jié)構(gòu)，使得時(shí)柵角位移傳感器的穩(wěn)定性提高，降低制造難度以及生產(chǎn)成本；而且能夠有效地抑制感應(yīng)信號(hào)中存在高次諧波，進(jìn)而減小諧波電勢(shì)，提高傳感器的測(cè)量精度。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種無(wú)轉(zhuǎn)子繞組的時(shí)柵角位移傳感器，能夠簡(jiǎn)化時(shí)柵角位移傳感器的結(jié)構(gòu)，使得時(shí)柵角位移傳感器的穩(wěn)定性提高，降低制造難度以及生產(chǎn)成本；而且能夠有效地抑制感應(yīng)信號(hào)中存在高次諧波，進(jìn)而可消除除齒諧波以外的高次諧波諧波分量磁場(chǎng)引起的諧波電勢(shì)，提高傳感器的測(cè)量精度。本發(fā)明提供的一種無(wú)轉(zhuǎn)子繞組的時(shí)柵角位移傳感器，包括感應(yīng)繞組、激勵(lì)繞組、兩個(gè)定子和兩個(gè)轉(zhuǎn)子，所述兩個(gè)定子同軸并列設(shè)置，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子與兩個(gè)定子一一對(duì)應(yīng)且轉(zhuǎn)子同軸設(shè)置定子內(nèi)，轉(zhuǎn)子和定子之間具有間隙；所述感應(yīng)繞組和激勵(lì)繞組均設(shè)置于定子，且每個(gè)定子均設(shè)置一感應(yīng)繞組和一激勵(lì)繞組；其中兩組激勵(lì)輸入信號(hào)相位差保持90°，且信號(hào)頻率保持相同。進(jìn)一步，所述定子內(nèi)側(cè)壁設(shè)置有繞組齒，相鄰繞組齒之間形成線槽，轉(zhuǎn)子外側(cè)壁設(shè)置有轉(zhuǎn)子齒，相鄰轉(zhuǎn)子齒之間形成齒槽，所述定子的繞組齒和轉(zhuǎn)子的齒槽的寬度相等，定子的線槽數(shù)目和轉(zhuǎn)子的齒槽數(shù)目之比為4:4N+1，所述轉(zhuǎn)子齒和齒槽的寬度相等。進(jìn)一步，兩個(gè)定子的每個(gè)繞組齒的激勵(lì)繞組的線圈匝數(shù)相等，且同一定子上的激勵(lì)繞組線圈的隔齒反向串聯(lián)，兩個(gè)定子的感應(yīng)繞組匝數(shù)分別按照正余弦規(guī)律進(jìn)行分布。進(jìn)一步，兩個(gè)定子的激勵(lì)繞組的初始繞線位置相差一個(gè)定子齒槽寬度。進(jìn)一步，所述每個(gè)定子齒的正弦感應(yīng)繞組的匝數(shù)通過(guò)如下公式計(jì)算：所述余弦感應(yīng)繞組的匝數(shù)通過(guò)如下公式計(jì)算：其中，L0表示每個(gè)定子齒上最大繞組匝數(shù)；K表示定子齒序號(hào)，Zr表示轉(zhuǎn)子齒數(shù)，Z表示定子的繞組齒數(shù)。進(jìn)一步，所述兩個(gè)定子之間和兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間均設(shè)置有隔磁環(huán)。本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提供的一種無(wú)轉(zhuǎn)子繞組的時(shí)柵角位移傳感器，無(wú)需在傳感器轉(zhuǎn)子中設(shè)置滑環(huán)，從而能夠簡(jiǎn)化時(shí)柵角位移傳感器的結(jié)構(gòu)，使得時(shí)柵角位移傳感器的穩(wěn)定性顯著提高，有效降低制造難度以及生產(chǎn)成本；而且能夠有效地抑制感應(yīng)信號(hào)中存在高次諧波，進(jìn)而可消除除齒諧波以外的高次諧波諧波分量磁場(chǎng)引起的諧波電勢(shì)，大大提高傳感器的測(cè)量精度。附圖說(shuō)明下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的激勵(lì)繞組線圈繞向分布示意圖。具體實(shí)施方式圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明的正、余弦感應(yīng)繞組的分布示意圖，如圖所示，本發(fā)明提供的一種無(wú)轉(zhuǎn)子繞組的時(shí)柵角位移傳感器，包括感應(yīng)繞組5、激勵(lì)繞組4、兩個(gè)定子2和兩個(gè)轉(zhuǎn)子1，所述兩個(gè)定子2同軸并列設(shè)置，所述兩個(gè)轉(zhuǎn)子1與兩個(gè)定子2一一對(duì)應(yīng)且轉(zhuǎn)子1同軸設(shè)置定子2內(nèi)，轉(zhuǎn)子1和定子2之間具有間隙10；所述感應(yīng)繞組5和激勵(lì)繞組4均設(shè)置于定子2，且每個(gè)定子2均設(shè)置一感應(yīng)繞組5和一激勵(lì)繞組4；其中一個(gè)定子2的激勵(lì)繞組4定義為正弦激勵(lì)輸入繞組，另一定子2的激勵(lì)繞組4定義為余弦激勵(lì)輸入繞組，兩組輸入激勵(lì)繞組的輸入信號(hào)相位差保證為90°，且信號(hào)頻率相等；對(duì)應(yīng)于正弦輸入激勵(lì)繞組的感應(yīng)繞組為正弦感應(yīng)繞組，對(duì)應(yīng)于余弦輸入激勵(lì)繞組的感應(yīng)繞組為余弦感應(yīng)繞組；其中，正弦繞組和余弦繞組為逐齒反向串接；通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，無(wú)需在傳感器中設(shè)置滑環(huán)，從而能夠簡(jiǎn)化時(shí)柵角位移傳感器的結(jié)構(gòu)，使得時(shí)柵角位移傳感器的穩(wěn)定性顯著提高，有效降低制造難度以及生產(chǎn)成本；而且通過(guò)兩個(gè)定子的感應(yīng)繞組采用正弦、余弦分布的形式，能夠有效地抑制感應(yīng)信號(hào)中存在高次諧波，進(jìn)而可消除除齒諧波以為的高次諧波諧波分量磁場(chǎng)引起的諧波電勢(shì)，大大提高傳感器的測(cè)量精度。本實(shí)施例中，所述定子2內(nèi)側(cè)壁設(shè)置有繞組齒6，相鄰繞組齒6之間形成線槽7，轉(zhuǎn)子1外側(cè)壁設(shè)置有轉(zhuǎn)子齒9，相鄰轉(zhuǎn)子齒9之間形成齒槽8，所述繞組齒6和轉(zhuǎn)子的齒槽8寬度相等，轉(zhuǎn)子齒9的寬度和齒槽8的寬度相等，定子的線槽數(shù)目和轉(zhuǎn)子的齒槽數(shù)目之比為4:4N+1；傳感器在工作過(guò)程中，定子不動(dòng)作，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，由于轉(zhuǎn)子的外側(cè)壁和和定子的內(nèi)側(cè)壁之間具有間隙，且由于轉(zhuǎn)子齒、齒槽、繞組齒和線槽的作用下，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子和定子之間的間隙在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中是變化的，感應(yīng)繞組感應(yīng)輸出的電壓信號(hào)隨著轉(zhuǎn)子間的間隙磁導(dǎo)變化而變化，轉(zhuǎn)子沒(méi)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距，間隙磁導(dǎo)變化一個(gè)周期，那么感應(yīng)繞組輸出的電壓信號(hào)幅值就變化以這個(gè)周期，而該電壓信號(hào)的幅值變化反映了轉(zhuǎn)子角位移量信息，因此，通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，能夠保證感應(yīng)繞組輸出的電壓信號(hào)的幅值變化的準(zhǔn)確性，進(jìn)而保證傳感器的檢測(cè)精度。本實(shí)施例中，兩個(gè)定子2的每個(gè)繞組齒6的激勵(lì)繞組4線圈匝數(shù)相等，且同一定子2相鄰繞組齒6的繞組線圈的繞線間隔反向串接；兩個(gè)定子2的每個(gè)感應(yīng)繞組5的線圈匝數(shù)分別按照正余弦規(guī)律進(jìn)行分布，圖2為間隔反向示意圖，其中“+”表示正向，“-”表示反向，由于激勵(lì)繞組跨兩個(gè)齒，因此，激勵(lì)繞組是每?jī)升X反向依次，感應(yīng)繞組則是逐齒反向繞制；通過(guò)這種方式，有效抑制了高次諧波以及由于高次諧波分量磁場(chǎng)引起的諧波電勢(shì)，保證傳感器的測(cè)量精度。本實(shí)施例中，兩個(gè)定子2的激勵(lì)繞組4的初始繞線位置相差一個(gè)定子槽寬，其中，初始繞線位置是指繞組的線圈繞制于繞組齒時(shí)，第一個(gè)開(kāi)始繞制的繞組齒即為初始繞線位置，通過(guò)種結(jié)構(gòu)，能夠有效保證正弦激勵(lì)輸入繞組和余弦激勵(lì)輸入繞組的輸入激勵(lì)信號(hào)保持準(zhǔn)確的空間正交，即保持準(zhǔn)確的空間相位相差90°。本實(shí)施例中，所述每個(gè)定子齒的正弦感應(yīng)輸出繞組的匝數(shù)通過(guò)如下公式計(jì)算：所述余弦感應(yīng)輸出繞組的匝數(shù)通過(guò)如下公式計(jì)算：其中，L0表示每個(gè)定子齒上最大繞組匝數(shù)；K表示定子齒序號(hào)，Zr表示轉(zhuǎn)子齒數(shù)，Z表示定子的繞組齒數(shù)；另外，需要說(shuō)明的是：同一定子上的激勵(lì)輸入繞組匝數(shù)是相等而感應(yīng)輸出繞組的匝數(shù)是不相等的，通過(guò)上述計(jì)算公式，能夠準(zhǔn)確進(jìn)行輸出繞組的繞制，保證本發(fā)明的最終檢測(cè)精度；以下一個(gè)具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明的繞組繞向和匝數(shù)進(jìn)行說(shuō)明：該實(shí)例中，定子的繞組齒為8個(gè)，轉(zhuǎn)子齒為10個(gè)，即Z＝8，Zr＝10，每個(gè)繞組齒的最大匝數(shù)為N，其輸出繞組線圈繞向和匝數(shù)比值如表1所示：齒序號(hào)12345678正弦感應(yīng)繞組匝數(shù)比010-1010-1余弦感應(yīng)繞組匝數(shù)比10-1010-10表1其中，匝數(shù)比是指實(shí)際的匝數(shù)與最大匝數(shù)的比值，如果假定順時(shí)針繞向?yàn)檎颍鏁r(shí)針繞向則為反向，表1中以負(fù)號(hào)“-”表示反向，圖2中以A和B區(qū)分兩個(gè)定子輸入信號(hào)，“+”表示繞組正向繞制，“-”表示反向繞制。本實(shí)施例中，所述兩個(gè)定子2之間和兩個(gè)轉(zhuǎn)子1之間均設(shè)置有隔磁環(huán)3，通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，能夠避免兩個(gè)定子之間的磁路干擾，確保最終檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3