一种LVDT传感器及其绕组方法

摘要

本发明属于LVDT传感器的技术领域，具体涉及一种LVDT传感器及其绕组方法，所述绕组方法包括将和值补偿绕组均分为N段；所述和值补偿绕组的每段分界点分别依次对应第一次级绕组和第二次级绕组的各个阶梯的分界点，以此来确定所述第一次级绕组和所述第二次级绕组的阶梯；在所述第一次级绕组和所述第二次级绕组上绕制所述和值补偿绕组。所述LVDT传感器由上述绕组方法绕制而成。本发明解决了传感器差比和输出精度难以保证，需要反复调匝的问题，提高了产品一次提交合格率。

权利要求

1.一种LVDT传感器的绕组方法，其特征在于，包括：将和值补偿绕组均分为N段；

所述和值补偿绕组的每段分界点分别依次对应第一次级绕组和第二次级绕组的各个阶梯的分界点，以此来确定所述第一次级绕组和所述第二次级绕组的阶梯；

在所述第一次级绕组和所述第二次级绕组上绕制所述和值补偿绕组。

2.如权利要求1所述的LVDT传感器的绕组方法，其特征在于，所述第一次级绕组和所述第二次级绕组的首尾相连。

3.如权利要求2所述的LVDT传感器的绕组方法，其特征在于，所述第一次级绕组包括绕组1a段和绕组1b段，所述第二次级绕组包括绕组2a段和绕组2b段，所述绕组1a段与所述绕组2a段组成第一阶梯，所述绕组2b段和所述绕组1b段组成第二阶梯。

4.如权利要求3所述的LVDT传感器的绕组方法，其特征在于，所述第一阶梯和所述第二阶梯沿绕线长度中心处对称分布。

5.如权利要求1所述的LVDT传感器的绕组方法，其特征在于，将和值补偿绕组均分为N段包括：根据绕线长度L和次级层数n，将和值补偿绕组均分为N段，每段的长度l=L/N，其中，N=2n+1。

6.如权利要求1所述的LVDT传感器的绕组方法，其特征在于，在所述第一次级绕组和所述第二次级绕组上绕制所述和值补偿绕组的偶数段。

7.一种LVDT传感器，包括初级绕组、第一次级绕组及第二次级绕组，所述第一次级绕组和所述第二次级绕组绕制在所述初级绕组上，其特征在于，还包括：和值补偿绕组，其每段分界点分别依次对应第一次级绕组和第二次级绕组的各个阶梯的分界点，以此来确定所述第一次级绕组和所述第二次级绕组的阶梯，所述和值补偿绕组绕制在所述第一次级绕组和所述第二次级绕组上。

8.如权利要求7所述的LVDT传感器，其特征在于，所述和值补偿绕组均分为N段，且所述和值补偿绕组的偶数段绕制在所述第一次级绕组和所述第二次级绕组上。

9.如权利要求7所述的LVDT传感器，其特征在于，所述第一次级绕组包括绕组1a段和绕组1b段，所述第二次级绕组包括绕组2a段和绕组2b段，所述绕组1a段与所述绕组2a段组成第一阶梯，所述绕组2b段和所述绕组1b段组成第二阶梯。

10.如权利要求9所述的LVDT传感器，其特征在于，所述第一阶梯和所述第二阶梯沿绕线长度中心处对称分布。

说明书

一种LVDT传感器及其绕组方法

技术领域

[0001] 本发明属于LVDT传感器的技术领域，具体涉及一种LVDT传感器及其绕组方法。

背景技术

[0002] LVDT(线性可变差动变压器)传感器是一种基于变压器原理的线位移传感器(以下简称传感器)，由一个初级绕组和两个对称的次级绕组组成，通过给初级绕组一个激磁电
压，两次级绕组分别产生Va和Vb的输出电压，通常应用领域如舵机中要求Va‑Vb作为传感器
的差值输出，对于某些应用领域如发动机中，要求 (Va‑Vb)/(Va+Vb)作为传感器的差比和
输出，以上输出均要求和传感器所测位移量成线性比例关系。

[0003] 现有差比和输出传感器绕线方法是先通过传统的次级绕组阶梯绕制保证分子Va‑Vb输出为线性，后根据技术要求通过补偿确定分母Va+Vb的值，即差值(分子)和和值(分母)
的确定是分开进行的，由于Va+Vb值受次级绕组阶梯影响在整个传感器行程范围内波动较
大（10%左右），该方法很难保证(Va‑Vb)/(Va+Vb)的差比和输出线性精度，绕制后需要反复
调匝进行修正。

[0004] 为了解决这个问题，本发明采用了一种LVDT传感器及其绕组方法。

发明内容

[0005] 本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

[0006] 本发明还有一个目的是提供一种LVDT传感器及其绕组方法，解决了传感器差比和输出精度难以保证，需要反复调匝的问题。

[0007] 为了实现上述这些目的和其它优点，本发明提供了一种LVDT传感器的绕组方法，包括：

[0008] 将和值补偿绕组均分为N段；

[0009] 所述和值补偿绕组的每段分界点分别依次对应第一次级绕组和第二次级绕组的各个阶梯的分界点，以此来确定所述第一次级绕组和所述第二次级绕组的阶梯；

[0010] 在所述第一次级绕组和所述第二次级绕组上绕制所述和值补偿绕组。

[0011] 优选的是，所述第一次级绕组和所述第二次级绕组的首尾相连。

[0012] 优选的是，所述第一次级绕组包括绕组1a段和绕组1b段，所述第二次级绕组包括绕组2a段和绕组2b段，所述绕组1a段与所述绕组2a段组成第一阶梯，所述绕组2b段和所述
绕组1b段组成第二阶梯。

[0013] 优选的是，所述第一阶梯和所述第二阶梯沿绕线长度中心处对称分布。

[0014] 优选的是，将和值补偿绕组均分为N段包括：根据绕线长度L和次级层数n，将和值补偿绕组均分为N段，每段的长度l=L/N，其中，N=2n+1。

[0015] 优选的是，在所述第一次级绕组和所述第二次级绕组上绕制所述和值补偿绕组的偶数段。

[0016] 本发明还提供了一种LVDT传感器，包括初级绕组、第一次级绕组及第二次级绕组，所述第一次级绕组和所述第二次级绕组绕制在所述初级绕组上，还包括：

[0017] 和值补偿绕组，其每段分界点分别依次对应第一次级绕组和第二次级绕组的各个阶梯的分界点，以此来确定所述第一次级绕组和所述第二次级绕组的阶梯，所述和值补偿
绕组绕制在所述第一次级绕组和所述第二次级绕组上。

[0018] 优选的是，所述和值补偿绕组均分为N段，且所述和值补偿绕组的偶数段绕制在所述第一次级绕组和所述第二次级绕组上。

[0019] 优选的是，所述第一次级绕组包括绕组1a段和绕组1b段，所述第二次级绕组包括绕组2a段和绕组2b段，所述绕组1a段与所述绕组2a段组成第一阶梯，所述绕组2b段和所述
绕组1b段组成第二阶梯。

[0020] 优选的是，所述第一阶梯和所述第二阶梯沿绕线长度中心处对称分布。

[0021] 本发明至少包括以下有益效果

[0022] 1、本发明提供的一种LVDT传感器的绕组方法，其将和值补偿绕组与次级绕组的阶梯同步进行设计，输出和值不会因为阶梯的变化而变化，提高了传感器精度。

[0023] 2、本发明提供的一种LVDT传感器的绕组方法，其通过和值补偿绕组确定次级绕组的阶梯分布，改变了目前通过复杂计算和反复试绕确定阶梯分布的方法，极大的提高了效
率，降低了复杂度。

[0024] 3、本发明提供的一种LVDT传感器，其绕制简单可控，降低了人工的操作难度。

[0025] 4、本发明提供的一种LVDT传感器，其提高了差比和输出的精度，提高了产品一次提交的合格率。

附图说明

[0026] 图1是本发明所述的LVDT传感器的绕组方法的流程示意图；

[0027] 图2是本发明所述的LVDT传感器的绕组方法的一个实施例；

[0028] 图3是本发明所述的LVDT传感器的原理图；

[0029] 图4是本发明所述的LVDT传感器的结构示意图；

[0030] 1‑第一次级绕组，2‑第二次级绕组，3‑绕组1a段，4‑绕组1b段，5‑绕组2a段，6‑绕组2b段，7‑第一阶梯，8‑第二阶梯，9‑和值补偿绕组，10‑初级绕组，11‑骨架，12‑铁芯。

具体实施方式

[0031] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。

[0032] 应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

[0033] 在本发明中，第一次级绕组产生Va的输出电压，第二次级绕组产生Vb的输出电压，Va‑Vb作为传感器的差值输出，Va+Vb作为传感器的和值输出。

[0034] 为了在线监测LVDT传感器是否发生故障，通常可采用和值进行监控，整个电气行程内传感器Va+Vb为一规定值，为了满足这一指标，采用和值补偿绕组对其进行正补偿（实
际值比规定值小）或负补偿（实际值比规定值大），该补偿绕组有别于对Va‑Vb的差值补偿绕
组，差值补偿绕组会同时改变Va+Vb和Va‑Vb，本发明提供的和值补偿绕组仅改变Va+Vb，对
Va‑Vb没有任何影响。

[0035] 本发明提供了一种LVDT传感器的绕组方法，包括以下步骤：

[0036] 步骤001，根据传感器灵敏度要求确定绕线长度L和次级层数n，再根据绕线长度和次级层数，将和值补偿绕组均分为N段，每段的长度l=L/N，其中，N=2n+1，即每段长度为l=L/
(2n+1)；

[0037] 步骤002，所述和值补偿绕组的每段分界点分别依次对应第一次级绕组和第二次级绕组的各个阶梯的分界点，以此来确定所述第一次级绕组和所述第二次级绕组的阶梯；
其中，如图1所示，所述第一次级绕组包括绕组1a段和绕组1b段，所述第二次级绕组包括绕
组2a段和绕组2b段，所述绕组1a段与所述绕组2a段组成第一阶梯，所述绕组2b段和所述绕
组1b段组成第二阶梯；

[0038] 其中，所述和值补偿绕组的每段分界点分别依次对应所述第一阶梯和所述第二阶梯的分界点，以此来确定所述第一次级绕组和所述第二次级绕组的阶梯；举例说明，如第一
分界点L/(2n+1)对应着绕组1a段的第n层的阶梯，第二个分界点2L/(2n+1)对应着绕组2b段
第1层的阶梯…依次可确定第一阶梯和第二阶梯，从而确定第一次级绕组和第二次级绕组
的阶梯分布；

[0039] 具体的，所述第一阶梯（绕组1a段和绕组2a段）和所述第二阶梯（绕组1b段和绕组2b段）沿绕线长度中心处对称分布，绕制完第一次级绕组和第二次级绕组后，在所述第一次
级绕组和所述第二次级绕组上绕制所述和值补偿绕组的偶数段，即2、4、6…2n段。

[0040] 根据电磁感应原理，传感器有效行程内每个行程点的和值输出和其包围的绕组匝数有关，在本发明中，和值补偿绕组等分可以确保整个行程和值电压输出稳定，从而使Va+
Vb为恒值；另外，根据绕线长度和次级层数来均分和值补偿绕组，是为了保证次级绕组匝数
在整个绕线长度内呈阶梯分布(如图4所示)，以补偿磁场强度两端衰减和不均匀，保证Va‑
Vb呈线性输出；通过以上可得出，(Va‑Vb)/(Va+Vb)也是线性输出，从而提高精度。

[0041] 本发明将所述和值补偿绕组的每段分界点分别依次对应第一次级绕组和第二次级绕组的各个阶梯的分界点，这样设置的优点如下：

[0042] 第一，和值补偿绕组在次级绕组完成后只需绕制在两个次级绕组产生的缺口内，如图4所示，极大降低了工人操作难度，提高了一致性；

[0043] 第二，这样绕制后整个传感器的绕组是平整的，如图4所示，保证了传感器和值的恒定和输出的精度。

[0044] 本发明提供一个实施例，如图2所示，以绕线长度L=150为例，本发明提供了一种LVDT传感器的绕组方法，包括以下步骤：

[0045] 步骤001，根据绕线长度L=150和次级层数n=7，将和值补偿绕组均分为(2n+1)=15段，每段长度为L/(2n+1)=10；

[0046] 步骤002，和值补偿绕组的每段分界点分别对应着第一次级绕组(绕组1a段和绕组1b段组成)和第二次级绕组(绕组2a段和绕组2b段组成)各阶梯的分界点。如第一个分界点
L/(2n+1)=10对应着绕组1a段第n=7层的阶梯，第二个分界点2L/(2n+1)=20对应着绕组2b段
第1层的阶梯…依次确定第一次级绕组和第二次级绕组的阶梯分布如图2所示；

[0047] 其中，第一阶梯（绕组1a段和绕组2a段）和第二阶梯（绕组1b段和绕组2b段）沿绕线长度中心L/2=75处对称分布；

[0048] 绕制完第一次级绕组和第二次级绕组后，在其上绕制和值补偿绕组，其中只绕制偶数段，即2、4、6…14段。

[0049] 本发明将差比和输出作为一个整体，将和值补偿绕组等分以后，根据分界点确定次级绕组，此时第一次级绕组和第二次级绕组从一端到另一端匝数均为等差数列分布，因
此保证了Va‑Vb的线性输出；将补偿绕组偶数段绕制后，整个绕组是平的，保证Va+Vb是恒定
的。因此最终保证输出(Va‑Vb)/(Va+Vb)是线性的，即将差值(分子)Va‑Vb与和值(分母)Va+
Vb的确定同步进行；另外，次级绕组的阶梯是根据和值补偿绕组确定的，两者同步变化，根
据现有应用此方法的产品实测结果证明和电磁仿真计算，结果证明本发明的次级绕组的阶
梯对和值影响小于1%，提高了差比和输出的精度，绕制更加简单可控，降低了工人的操作难
度。

[0050] 同时，本发明通过和值补偿绕组确定次级绕组的阶梯分布，改变了目前通过复杂计算和反复试绕确定阶梯分布的方法，极大的提高了效率，降低了复杂度。

[0051] 本发明通过和值补偿绕组确定次级绕组的阶梯分布后，只将和值补偿绕组的偶数段绕制在次级绕组上，是因为该类产品在绕制完成后，根据测试结果往往需要调整匝数，但
是次级绕组一般为阶梯分布，调整比较困难，所以优先调整和值补偿绕组；但是，如果和值
补偿绕组绕制在初级绕组上，当产品精度不合格时，需要将次级绕组和补偿绕组全部拆下
来，费时费力；如果将和值补偿绕在最上面，当产品精度不合格时，只需要对和值补偿绕组
进行调整就可以了，操作简单，省时省力；

[0052] 另外，只绕偶数段是为了保证整个绕组最终是平的，如图4所示，根据电磁感应原理，Va+Vb此时是恒值。绕奇数段，次级绕组的分布不利于工人操作。全绕的话，是现有的一
种绕制方法，此时次级绕组主要靠大量的试绕，保证Va‑Vb的线性输出后，再通过和值补偿
绕组保证Va+Vb恒定，两者是分开确定的，不具备本专利的关联性，也就是本专利要解决的
问题。

[0053] 本发明还提供了一种LVDT传感器，如图3和图4所示，包括初级绕组（L1）、第一次级绕组（L21）及第二次级绕组（L22），所述第一次级绕组（L21）和所述第二次级绕组（L22）绕制
在所述初级绕组（L1）上，初级绕组绕制在骨架11上，骨架11的中空处有铁芯12运动，还包
括：

[0054] 和值补偿绕组（L23），其每段分界点分别依次对应第一次级绕组（L21）和第二次级绕组（L22）的各个阶梯的分界点，以此来确定所述第一次级绕组（L21）和所述第二次级绕组
（L22）的阶梯，所述和值补偿绕组（L23）绕制在所述第一次级绕组（L21）和所述第二次级绕
组（L22）上。

[0055] 具体的，如图4所示，所述和值补偿绕组均分为N段，且所述和值补偿绕组的偶数段绕制在所述第一次级绕组和所述第二次级绕组上；

[0056] 具体的，所述第一次级绕组包括绕组1a段和绕组1b段，所述第二次级绕组包括绕组2a段和绕组2b段，所述绕组1a段与所述绕组2a段组成第一阶梯，所述绕组2b段和所述绕
组1b段组成第二阶梯；

[0057] 其中，所述和值补偿绕组的每段分界点分别依次对应所述第一阶梯和所述第二阶梯的分界点，以此来确定所述第一次级绕组和所述第二次级绕组的阶梯。

[0058] 具体的，所述第一阶梯和所述第二阶梯沿绕线长度中心处对称分布。

[0059] 本发明提供的一种LVDT传感器是上述一种LVDT传感器的绕组方法绕制而成的，具体绕制方法及其原理详见上述绕制方法的说明，这里就不再做说明。

[0060] 尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优
选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限
定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。