线位移传感器的动子组件和线位移传感器的制作方法

1.本发明涉及传感器技术领域，尤其涉及一种线位移传感器的动子组件和线位移传感器。


背景技术：

2.双余度线位移传感器在航空飞行器电传飞控系统及发动机系统普遍采用，其双余度本身设计的目的在于一组绕组线圈发生故障的情况下，另一组备用的绕组启动工作，保证传感器正常性能输出。如图1所示，双余度线位移传感器主要包括动子组件和静子组件，动子组件是传感器实现功能的重要结构，动子组件主要包括磁芯座体01，移动杆02，角接触轴承03，轴承外端盖04，轴承内端盖05，螺钉06，磁芯组件07，消隙垫圈08等组成，如图2所示，磁芯座体01的一端安装有移动杆02，另一端安装有磁芯组件07，移动杆02远离磁芯座体01的一端设有连接螺纹021。如图3所示，通过螺钉06将轴承外端盖04与移动杆02固定连接，以将角接触轴承03的外圈与移动杆02固定。
3.目前的动子组件的安装主要通过移动杆02上的连接螺纹021与待安装位置固定，安装时主要通过旋转移动杆02上设有的外六方022，以将移动杆02上的连接螺纹021旋转入与其配合的螺纹孔内，外六方022位于磁芯座体01远离其上安装的磁芯组件07的一侧，即操作时只能在磁芯座体01远离其上安装的磁芯组件07的一侧操作，操作方式较单一，当待安装位置为深腔孔或盲孔时，则无法安装或安装比较困难，安装适用范围较窄。


技术实现要素：

4.如前所述，通常在将动子组件和待安装位置固定时，只能在磁芯座体远离其上安装的磁芯组件的一侧，通过操作外六方实现安装，操作方式较单一，当待安装位置为深腔孔或盲孔时，则无法安装或安装比较困难，安装适用范围较窄。
5.针对于现有技术问题，本发明提出一种线位移传感器的动子组件，包括：磁芯座体，移动杆，磁芯件，两个角接轴承以及轴承内端盖，其中，
6.所述移动杆上设有第一安装操作部，所述移动杆的一端设有第二安装操作部，另一端设有连接部；
7.所述轴承内端盖与所述移动杆设有第二安装操作部的一端螺纹连接，两个所述角接轴承背靠背安装于所述移动杆、且位于所述轴承内端盖和所述第一安装操作部之间，通过操作所述第一安装操作部或所述第二安装操作部以将所述移动杆上的连接部与待安装位置固定连接；
8.所述磁芯座体的一端与所述角接轴承的外圈相对固定，所述磁芯座体的另一端设有所述磁芯件，所述磁芯座体设有所述磁芯件的一端设有与所述第二安装操作部连通的避让部。
9.在一些可选的实施方式中，上述线位移传感器的动子组件还包括：轴承外端盖；
10.所述磁芯座体上设有安装槽，所述安装槽的槽底设有所述避让部，所述移动杆设
有所述轴承内端盖和所述角接轴承的部分位于所述安装槽内，所述安装槽的槽底背离所述第一安装操作部的一侧设有所述磁芯件；
11.所述轴承外端盖与所述磁芯座体固定连接，用于将所述轴承内端盖和所述角接轴承限位于所述安装槽内，以使所述磁芯座体的一端与所述角接轴承的外圈相对固定。
12.在一些可选的实施方式中，所述磁芯座体包括：第一连接座和与第一连接座的一端连接的第二连接座，所述第二连接座设有外螺纹以及通槽，所述第一连接座设有与所述通槽连通的凹槽，所述凹槽和所述通槽形成所述安装槽，所述轴承外端盖与所述磁芯座体通过所述第二连接座设有的外螺纹固定连接。
13.在一些可选的实施方式中，所述磁芯座体设有螺纹孔，所述磁芯件设有螺纹，所述磁芯件与所述螺纹孔螺纹连接。
14.在一些可选的实施方式中，所述第一安装操作部包括：第一子操作部，所述第一子操作部设置于所述角接轴承与所述连接部之间；和/或，
15.第二子操作部，所述第二子操作部设置于所述移动杆设有所述连接部的一端。
16.在一些可选的实施方式中，所述移动杆上设有第一轴肩，所述第一轴肩位于所述角接轴承远离所述轴承内端盖的一侧。
17.在一些可选的实施方式中，所述移动杆上设有多个第二轴肩，沿所述移动杆的长度方向，多个所述第二轴肩间隔分布于所述角接轴承和所述连接部之间，所述第二轴肩与所述移动轴之间设有密封圈槽。
18.在一些可选的实施方式中，所述连接部为螺纹；并且/或者，
19.所述第一子操作部为外六方结构；并且/或者，
20.所述第二安装操作部为操作孔；并且/或者，
21.所述第二子操作部为操作孔。
22.在一些可选的实施方式中，所述第二安装操作部为内六方孔；并且/或者，
23.所述第二子操作部为内六方孔。
24.本发明还提供了一种线位移传感器，包括静子组件和上述任一项所述动子组件。
25.本发明与现有技术相比取得了如下技术效果：
26.1.通过设置的第一安装操作部和第二安装操作部提高了安装操作适用范围，对于不同的安装位置，可以选择合适的安装操作方式，具有较好的适用性和安装方便性；
27.2.通过背靠背的角接轴承安装设计，提供了刚性相对较高的轴承配置，而且使得角接轴承可承受倾覆力矩，提高了动子组件的使用寿命；
28.3.通过角接轴承内圈与移动杆连接，外圈与磁芯件相对固定，将以往角接轴承内圈不动外圈动的设计，更改为外圈不动，内圈旋转，使得传感器整体稳定性更好；
29.4.通过轴承外端盖与磁芯座体螺纹连接，可以增大磁芯座体内设置的安装槽的直径，在外部尺寸相同的前提下，相对现有技术，增加动子组件内的轴承尺寸，从而提高力学性能、增加动子组件的可靠性。
30.5.通过设置的第二安装操作部，第一子操作部和第二子操作部，进一步提高了动子组件的安装实用性。
附图说明
31.本发明所列的附图仅是用于更好地理解本发明的技术方案及优势，但不构成对本发明技术方案的任何限定。其中：
32.图1是现有技术中的动子组件的爆炸图；
33.图2为现有技术中的动子组件的立体结构示意图；
34.图3为现有技术中的动子组件的部分剖视图；
35.图4是本发明提供的线位移传感器等效电路；
36.图5是本发明提供的输出特性图；
37.图6是本发明提供的动子组件的剖视图；
38.图7是本发明提供的动子组件的部分剖视图；
39.图8是本发明提供的角接轴承内圈固定结构爆炸图；
40.图9是本发明提供的角接轴承内圈固定组装图；
41.图10是本发明提供的角接轴承外圈固定爆炸图；
42.图11是本发明提供的角接轴承外圈固定组装图；
43.图12是本发明提供的磁芯件组装爆炸图；
44.图13是本发明提供的磁芯件示意图；
45.图14为本发明提供的线位移传感器结构示意图；
46.图15为本发明提供的静子组件爆炸图。
47.其中：
48.01
‑
磁芯座体02
‑
移动杆021
‑
连接螺纹022
‑
外六方03
‑
角接触轴承04
‑
轴承外端盖05
‑
轴承内端盖06
‑
螺钉07
‑
磁芯组件08
‑
消隙垫圈
[0049]1‑
磁芯座体11
‑
避让部12
‑
安装槽13
‑
第一连接座131
‑
凹槽14
‑
第二连接座141
‑
外螺纹142
‑
通槽15
‑
螺纹孔16
‑
第一轴肩17
‑
第二轴肩18
‑
密封圈槽2
‑
移动杆21
‑
第一安装操作部211
‑
第一子操作部212
‑
第二子操作部22
‑
第二安装操作部23
‑
连接部3
‑
磁芯件31
‑
移动杆32
‑
磁芯33
‑
堵头4
‑
角接轴承5
‑
轴承内端盖6
‑
轴承外端盖100
‑
动子组件200
‑
静子组件201
‑
外壳202
‑
线圈组件203
‑
止动压片204
‑
接地垫片205
‑
止动压环206
‑
后端盖207
‑
引出线208
‑
热缩管
具体实施方式
[0050]
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细、完整的说明。以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。
[0051]
以线性差动变压器式位移传感器为例，对线性传感器原理简单进行说明，线性差动变压器式位移传感器是将非电量的机械位移变化转化为与之成比例的电参量变化的电感式传感器。在忽略线圈寄生电容及磁芯损耗时，线位移传感器等效电路图4所示。
[0052]
其中图4中：e1为初级线圈激励电压；l1、r1分别为初级线圈电感与电阻；l
21
、l
22
分别为两个次级线圈电感；m1、m2分别为初级与两个次级线圈互感；r
21
、r
22
分别为两个次级线圈电阻。
[0053]
在测量范围内及负载开路情况下，根据线位移传感器输出电势计算公式，可以将输出电势与磁芯位移关系的特性表述为如图5所示。
[0054]
其中图5中：e
21
、e
22
为两个次级线圈输出电势；e2为差动输出电势；x为磁芯偏离中心位置的距离。
[0055]
如图6和图7所示，本发明提出一种线位移传感器的动子组件，包括：磁芯座体1，移动杆2，磁芯件3，两个角接轴承4以及轴承内端盖5，其中，
[0056]
移动杆2上设有第一安装操作部21，移动杆2的一端设有第二安装操作部22，另一端设有连接部23；
[0057]
轴承内端盖5与移动杆2设有第二安装操作部22的一端螺纹连接，两个角接轴承4背靠背安装于移动杆2、且位于轴承内端盖5和第一安装操作部21之间，通过操作第一安装操作部21或第二安装操作部22以将移动杆2上的连接部与待安装位置固定连接；
[0058]
磁芯座体1的一端与角接轴承4的外圈相对固定，磁芯座体1的另一端设有磁芯件3，磁芯座体1设有磁芯件3的一端设有与第二安装操作部22连通的避让部11。
[0059]
本发明提供的动子组件，通过设置的第一安装操作部21和第二安装操作部22提高了安装操作适用范围以及安装操作方便性，对于不同的安装位置，可以选择合适的安装操作方式；通过背靠背的角接轴承4安装设计，提供了刚性相对较高的轴承配置，而且使得角接轴承4可承受倾覆力矩，提高了动子组件的使用寿命；通过角接轴承4内圈与移动杆2连接，外圈与磁芯件3相对固定，将以往角接轴承4内圈不动外圈动的设计，更改为外圈不动，内圈旋转，使得传感器整体稳定性更好。通过避让部11的设计提高了第二安装操作部22操作时的方便性。
[0060]
根据使用要求传感器动子组件可随与其固接的阀芯转动。由于传感器的动子组件受限于静子组件，只能做轴向移动而无法转动，因此，在不影响动子组件轴向移动的情况下，如何剔除动子组件的转动是该产品设计的难点。
[0061]
本发明提供的动子组件内部固定有一组背对背安装的角接轴承，通过角接轴承的转动，实现移动杆2相对于磁芯座体的转动，来剔除动子组件的转动。
[0062]
角接轴承可同时承受径向负荷和轴向负荷，也可以承受纯轴向负荷，极限转速较高，单列角接轴承在承受径向负荷时，会引起附加轴向力，因此，在一般情况下，角接轴承需成对使用。不同配置组合安装的轴承，按其外圈不同端面的组合方式分为：背对背配置、面对面配置、串联配置，配置组合安装方式。以下对三种组合方式进行分析对比。
[0063]
1)背对背配置
[0064]
背对背配置组合安装的轴承，载荷线沿轴承轴向分开。可承受作用于两个方向上的轴向载荷，但每个方向上的载荷只能由一个轴承承受。背对背配置组合安装的轴承提供刚性相对较高的轴承配置，而且可承受倾覆力矩。
[0065]
2)面对面配置
[0066]
面对面配置组合安装的轴承，载荷线沿轴承轴向汇合。可承受作用于两个方向上的轴向载荷，但每个方向上的载荷只能由一个轴承承受。这种配置组合安装方式和背对背配置组合安装方式相比，具有较低的刚性，而且不适合承受倾覆力矩，轴承组可承受双向轴向载荷。
[0067]
3)串联配置
[0068]
串联配置组合安装方式的轴承，载荷线沿轴承轴向平行。径向和轴向载荷由轴承均匀分担，也可在同一支撑处串联三个或多个轴承，但轴承组只能承受作用于一个方向上
的轴向载荷。如果轴向载荷作用于相反方向，或有复合载荷，就必须增加一个相对串联配置组合安装轴承的第三个调节轴承。一般情况下，为了平衡和限制轴的轴向位移，另一支撑处需安装能承受另一方向轴向载荷的轴承。
[0069]
综上，由于线位移传感器的动子组件均为悬臂梁安装结构，所以内部轴承承受一定的倾覆力矩，故发明提供的动子组件的轴承选择背对背配置，使得角接轴承4可承受倾覆力矩，提高了动子组件的使用寿命。
[0070]
上述第一安装操作部21和第二安装操作部22的具体结构可以有多种，可以为孔也可以为凸起，被配置为便于与其配合的操作工具适应的结构，上述第一安装操作部21与移动杆2为一体成型结构或分体结构，第二安装操作部22与移动杆2为一体成型结构或分体结构，避让部11也相应设计为便操作工具操作的结构，例如：通孔，通槽等。上述连接部23可以为连接螺纹，连接卡扣等，这里就不再一一赘述。
[0071]
如图8～图10所示，上述线位移传感器的动子组件还包括：轴承外端盖6；
[0072]
磁芯座体1上设有安装槽12，安装槽12的槽底设有避让部11，移动杆2设有轴承内端盖5和角接轴承4的部分位于安装槽12内，安装槽12的槽底背离第一安装操作部21的一侧设有磁芯件3；
[0073]
轴承外端盖6与磁芯座体1固定连接，用于将轴承内端盖5和角接轴承4限位于安装槽12内，以使磁芯座体1的一端与角接轴承4的外圈相对固定。
[0074]
组装时，将两个角接轴承背对背安装在移动杆2上，将轴承内端盖5通过其螺纹旋紧在移动杆2螺纹处，组装后的结构如图9所示，将组装有角接轴承4、轴承内端盖5的移动杆2放入磁芯座体1的安装槽12内，通过轴承外端盖6与磁芯座体1固定连接，实现对角接轴承4外圈固定，安装后的结构如图11所示。采用轴承外端盖6与磁芯座体1连接，可以方便将角接轴承4的外圈与磁芯件3固定连接，连接结构简单，操作方便。
[0075]
上述磁芯座体1和轴承外端盖6的连接方式有多种，可以为螺钉连接，也可以卡扣连接，本发明提供的一种优选实施方式中，如图10和图11所示，磁芯座体1包括：第一连接座13和与第一连接座13的一端连接的第二连接座14，第二连接座14设有外螺纹141以及通槽142，第一连接座13设有与通槽142连通的凹槽131，凹槽131和通槽142形成安装槽12，轴承外端盖6与磁芯座体1通过第二连接座14设有的外螺纹141固定连接。
[0076]
相对于卡扣或螺钉连接，轴承外端盖6与磁芯座体1螺纹连接，可以省去螺钉或卡扣占据的空间，增大磁芯座体1内设置的安装槽12的直径，在外部尺寸相同的前提下，可以增加动子组件内的角接轴承4的尺寸，从而提高力学性能、增加动子组件的可靠性。
[0077]
磁芯件3与磁芯座体1的连接方式也可以有多种，例如：一体成型连接，或卡扣连接等，本发明提供的一种可选实施方式中，如图12所示，磁芯座体1设有螺纹孔15，磁芯件3设有螺纹，磁芯件3与螺纹孔15螺纹连接。螺纹连接便于磁芯件3与磁芯座体1的拆卸和安装。
[0078]
如图13所示，本发明提供的磁芯件3由1个连接杆31、1个磁芯32、1个磁芯32堵头33组成。本发明提供的动子组件包括两个磁芯件3。
[0079]
本发明提供的一种可选的实施方式中，第一安装操作部21包括：第一子操作部211，第一子操作部211设置于角接轴承4与连接部23之间。
[0080]
本发明提供的另一种可选的实施方式中，第一安装操作部21包括：第二子操作部212，第二子操作部212设置于移动杆2设有连接部23的一端。
[0081]
本发明提供的再一种可选的实施方式中，第一安装操作部21包括：第一子操作部211和第二子操作部212，第一子操作部211设置于角接轴承4与连接部之间，第二子操作部212设置于移动杆24设有连接部23的一端。
[0082]
如图6所示，在一些可选的实施方式中，移动杆2上设有第一轴肩16，第一轴肩16位于角接轴承4远离轴承内端盖5的一侧。第一轴肩16的设置便于对角接轴承4进行限位。
[0083]
如图8所示，移动杆2上设有多个第二轴肩17，沿移动杆2的长度方向，多个第二轴肩17间隔分布于角接轴承4和连接部之间，第二轴肩17与移动轴之间设有密封圈槽18。密封圈槽18的设置便于安装密封圈，提高密封性。
[0084]
本发明提供的一种可选的实施方式中，连接部为螺纹；并且/或者，
[0085]
第一子操作部211为外六方结构；并且/或者，
[0086]
第二安装操作部22为操作孔；并且/或者，
[0087]
第二子操作部212为操作孔。上述结构可以为一种也可以为多种的组合，这里就不再一一赘述。
[0088]
上述操作孔可以为圆形孔、方形孔、五边形孔等，这里就不再一一赘述，本发明提供的一种可选的实施方式中，第二安装操作部22为内六方孔；并且/或者，
[0089]
第二子操作部212为内六方孔。即一种实施方式中，第二安装操作部22为内六方孔；第二子操作部212为其他形状的孔；另一种实施方式中，第二安装操作部22为其他形状的孔；第二子操作部212为内六方孔；再一种实施方式中，第二安装操作部22和第二子操作部212均为内六方孔。
[0090]
移动杆2上的外六方结构，适用于安装操作空间大时，使用一般的开口扳手将动子组件通过螺纹旋入安装部位；移动杆2上的第二子操作部212适用于安装空间狭小时，使用内六角扳手将动子组件通过螺纹旋入安装部位；移动杆2上的第二安装操作部22适用于一般的深盲孔安装、且安装空间狭小时，可以使用内六角扳手将动子组件通过螺纹旋入安装部位。可见，本发明提供的动子组件可以适用于多种安装空间。
[0091]
如图14所示，本发明还提供了一种线位移传感器，包括静子组件200和上述任一项所述的动子组件100。本发明提供的线位移传感器，具有较好的适用性和较好的使用寿命。
[0092]
本发明实施例以双余度传线位移动传感器为例说明，但本发明的改进点不限于用于此类传感器，双余度线位移传感器其结构由静子组件、动子组件两部分组成，每个传感器具有两个线圈组件、两个磁芯32组件，共用一套外壳、移动杆2。
[0093]
如图15所示，传感器静子组件由1个外壳201、2个线圈组件202、1个止动压片203、1个接地垫片204、1个止动压环205、1个后端盖206和2根引出线207以及热缩管208组成。为保证密封性能及强度，静子组件最后通过激光焊，焊接成为密封整体。
[0094]
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，取决于设计要求和其他因素，可以发生各种各样的修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。