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专利名称：用于平衡机的电磁式传感器及其装配工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于平衡机中振动或力转换成电讯号的装置，具体涉及一种用于
平衡机的电磁式传感器及其装配工艺。
背景技术：
传感器就是将转子不平衡所产生的支承振动和支承压力转换成电讯号的装置。平衡机使用的传感器按其工作原理可分为电磁式、电容式和压电式三种，通常以电磁式传感器应用最广。 随着国内加工制造业的蓬勃发展，广大的用户更多的关注产品的品质——零件的质量，对旋转部件的平衡精度要求提高。特别是在不平衡量比较小的场合，杂乱的干扰信号比不平衡的主讯号强的多，传感器能否如实地将微弱的不平衡讯号传递给测量系统，往往影响平衡机的产品质量。其次，在高速动平衡机的平衡实践中，摆架除了安装用于检测平衡的传感器，为了系统安全的振动报警功能，往往需要额外安装振动传感器及监控仪器，而造成投资方投资成本的上升，对操作者而言增加了监控仪表的工作负荷。 平衡机的测量系统要提高平衡测量精度，就要求传感器具有足够的灵敏度。为解决这个问题，通常的做法是在传感器内部磁场强度一定的情况下，增加可动线圈的有效长度，达到增强感应电动势，即提高传感器灵敏度的目的。但对于一般的平衡机来说，实施操作较困难，因为增加可动线圈的有效长度必然会改变原有传感器的机械结构，常常会造成在现有不同产品使用中的机械干涉，会降低传感器的通用性。

发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种高灵敏度多功能的用于平衡机的电磁式传感器及其装配工艺，它能有效地提高通用平衡机的测量精度并能保证传感器抗冲击、抗振动的要求。 实现上述目的的一种技术方案是一种用于平衡机的电磁式传感器，包括传感器本体、前盖、后盖、设在传感器本体内的线圈组件、磁钢组件、膜片及测振杆，所述线圈组件包括线圈架和若干接线柱，所述磁钢组件包括前后依次固定连接的磁钢底板、磁钢和磁极，其中， 所述传感器本体的后部内周面上径向设有一内突环； 所述线圈架的前部外表面上径向设有线圈槽，在该线圈槽内同向绕制两组线圈，所述接线柱有四个且均布地固定在线圈架的后端面上，所述两组线圈的四个线头分别固定在该四个接线柱上； 所述磁极头部的外周面上径向设有一外突环； 所述磁钢组件上还包括一套置在磁极外表面上的限位垫环，该限位垫环的前端面抵靠在磁极头部的外突环的后端面上； 所述膜片为一圆形薄片，它的表面上从中部向边缘间隔均布地开设三条阿基米德
3螺旋线形状的狭槽； 所述磁钢组件的磁钢底板与传感器本体的内腔之间为过盈配合； 所述磁钢组件在装入传感器本体的内腔后，所述限位垫环的后端面抵靠在传感器
本体的内突环的前端面上，所述线圈组件套装在磁极的后部，所述膜片套装在线圈架的后
端并抵靠在传感器本体的后端面上，所述测振杆贯穿在磁钢组件、线圈组件及膜片的内腔
中，所述前盖和后盖分别封盖在传感器本体的前后端面上。 上述的用于平衡机的电磁式传感器，其中，所述两组线圈的圈数相同均为2800 200圈，并且该两组线圈的外端面不高出线圈架前部的外表面。 上述的用于平衡机的电磁式传感器，其中，所述磁钢的材料为铝镍钴合金。 上述的用于平衡机的电磁式传感器，其中，所述两组线圈的外表面上均覆盖一层
绝缘漆。 实现上述目的的另一种技术方案是一种用于平衡机的电磁式传感器的装配工艺，该工艺包括 线圈组件的组装步骤，先在线圈架上同向并同时绕制两组线圈，然后将两组线圈的四个线头分别焊接在四个接线柱上，并做好标记，最后在两组线圈的外表面涂上一层绝缘薄漆； 磁钢组件的组装步骤，先将磁钢底板、磁钢和磁极的前后端面依次用胶水粘结成一整体，然后再将限位垫环套装在磁极的外表面上； 整机的组装步骤，先将磁钢组件过盈配合地装入传感器本体的内腔中，然后对磁钢充磁直到饱和，接着将线圈组件、膜片及测振杆装入传感器本体的内腔中，最后封盖前、后盖； 整机的振动试验步骤。 上述的用于平衡机的电磁式传感器的装配工艺，其中，在整机装配步骤中，磁钢组
件过盈配合地装入传感器本体的内腔中是采用专用夹具在压力机或万能机上进行。 上述的用于平衡机的电磁式传感器的装配工艺，其中，所述磁钢组件在充磁后还
要进行温度稳定化处理。 由于采用了本发明的用于平衡机的电磁式传感器的技术方案，即在原有传感器的线圈架上增加一组线圈，通过对两组线圈的不同的连接方式，既能提高传感器灵敏度，又能在高速动平衡机上又可实现过载报警保护这一新的功能，而且结构简单，操作性强，同时，磁钢组件的制造采用铝镍钴合金，膜片采用三条阿基米德螺旋线结构，增加了磁钢组件的定位环，使传感器容易实现高的灵敏度、线性度、防冲击、稳定性及良好频率响应，因而有效地提高了通用平衡机的测量精度。又，由于采用了本发明的用于平衡机的电磁式传感器的装配工艺，即将磁钢组件过盈配合地装入传感器本体到位后再充磁，可减小传感器的磁路间隙和磁力线旁路，使磁钢的磁能尽可能集中在磁回路的磁隙中，从而增强了磁感应强度，又可防冲击和防震，因而提高了本电磁式传感器的漏磁控制能力。


图1为本发明的用于平衡机的电磁式传感器的结构示意图； 图2a和图2b为本发明的用于平衡机的电磁式传感器中磁钢组件的结构示意 图3为本发明的用于平衡机的电磁式传感器中线圈架组件的结构示意 图4为本发明的用于平衡机的电磁式传感器中膜片的结构示意图。
具体实施例方式
请参阅图l，本发明的用于平衡机的电磁式传感器，包括传感器本体1、线圈组件
2、磁钢组件3、膜片4及测振杆5、前盖6、后盖7及插头座8，其中， 传感器本体1的后部内周面上径向设有一内突环10， 线圈组件2、磁钢组件3、膜片4及测振杆5设在传感器本体1内； 请参阅图2a和图2b，线圈组件2包括一线圈架20、两组线圈21和若干接线柱22，
线圈架20的前部外表面上径向设有线圈槽200，两组线圈21同向且同时绕制在该线圈槽
200内，两组线圈21的圈数相同均为2800 3200圈，最好为3000圈；两组线圈21的外表
面上均涂覆一层绝缘漆，并且该两组线圈21的外端面不高出线圈架20前部的外表面；接线
柱22有四个，它们均布地固定在线圈架20的后端面上；两组线圈21的四个线头分别焊接
在该四个接线柱22上；控制每组线圈的直流电阻参考值为8. 3K Q ，并控制每组线圈与线圈
架的绝缘电阻值为1MQ ; 请参阅图3，磁钢组件3包括一磁钢底板31、一磁钢32、一磁极33及一限位垫环34 ;磁钢32的材料为铝镍钴合金；磁极33头部的外表面上径向地设有一外突环330 ;限位垫环34套置在磁极33外表面并且它的前端面抵靠在磁极33头部的外突环330的后端面上；磁钢32的前端面与磁钢底板31的后端面通过强力胶固定连接，磁钢32的后端面与磁极33的前端面通过强力胶固定连接； 请参阅图4，膜片4为一圆形薄片，它的表面上从中部向边缘间隔均布地开设三条阿基米德螺旋线形状的狭槽41、42、43 ; 再请参阅图1，磁钢组件3的磁钢底板31与传感器本体1的内腔之间为过盈配合。
磁钢组件3在装入传感器本体1的内腔后，限位垫环34的后端面抵靠在传感器本体1的内腔的内突环10的前端面上，线圈组件2套装在磁极33的后部，膜片4套装在线圈架20的后端并抵靠在传感器本体1的后端面上，测振杆5贯穿在磁钢组件3、线圈组件2及膜片4的内腔中，前盖6和后盖7分别封盖在传感器本体1的前后端面上。
本发明的用于平衡机的电磁式传感器的特点是 多功能本发明的传感器在应用于高速动平衡机时，传感器采用两组线圈21并联且分别输出两组相同的电讯号，一组用于测量不平衡，另一组用于系统的过载报警保护；在应用于通用平衡机时，两组线圈21串联，成倍增长了可动线圈的有效长度，即大幅提高了传感器的灵敏度； 漏磁控制能力强将磁钢组件3过盈配合地装入传感器本体1到位后再充磁，可减小传感器的磁路间隙和磁力线旁路，使磁钢32的磁能尽可能集中在磁回路的磁隙中，从而增强了磁感应强度，又可防冲击和防震，达到传感器的性能要求，另外引入了高性能的永磁体材料铝镍钴合金用于磁钢组件3的制造； 抗疲劳和振动均衡能力提高膜片4是传感器的振动元件，它的表面上开设三条阿基米德螺旋线的狭槽41、42、43均匀扩展，更适合于不同振动信号频段的要求；另外对加工后的膜片4材料进行正火处理，能达到膜片4工作状态时和缓的振动动作；
保证了传感器能抗冲击、抗振动的要求限位垫环34起到轴向定位和中心定位的
作用，保证了传感器抗冲击和抗振动的要求，因而提高了传感器的可靠性和稳定性。
本发明的用于平衡机的电磁式传感器的装配工艺包括下列步骤 线圈组件1组装的步骤，在线圈架20上同向并同时绕制两组线圈21，然后将两组
线圈21的四个线头分别焊接在四个接线柱22上，并做好标记，最后在两组线圈21外表面
涂上一层绝缘薄漆； 磁钢组件的组装步骤，先将磁钢底板31、磁钢32和磁极33依次前后固定连接成一 整体，即磁钢32的前端面与磁钢底板31的后端面通过强力胶固定连接，磁钢32的后端面 与磁极33的前端面通过强力胶固定连接，然后将限位垫环34套装在磁极33的外表面上；
整机的组装步骤，先采用专用夹具在压力机或万能机将磁钢组件3过盈配合地压 入传感器本体1的内腔中，然后对磁钢32充磁直到饱和，在充磁后还要进行温度稳定化处 理，接着将线圈组件1、膜片4及测振杆5装入传感器本体1的内腔中，最后安装前盖6、后 盖7及插头座8 ;线圈组件2套装在磁极33的后部，膜片4套装在线圈架20的后端并抵靠 在传感器本体1的后端面上，测振杆5贯穿在磁钢组件3、线圈组件2及膜片4的内腔中， 前盖6和后盖7分别封盖在传感器本体1的前后端面上；膜片4在装配前先要进行正火处 理，还要在温度为310 35(TC的氩气容器中保温1. 8 2. 2小时。装配时应保证膜片4平 整、无扭曲及卡滞现象，装配后应保证测振杆5的中心与传感器本体1的中心一致，不应有 偏斜现象； 整机的振动试验步骤。 本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明， 而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变 化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。
权利要求
一种用于平衡机的电磁式传感器，包括传感器本体、前盖、后盖、设在传感器本体内的线圈组件、磁钢组件、膜片及测振杆，所述线圈组件包括线圈架和若干接线柱，所述磁钢组件包括前后依次固定连接的磁钢底板、磁钢和磁极，其特征在于，所述传感器本体的后部内周面上径向设有一内突环；所述线圈架的前部外表面上径向设有线圈槽，在该线圈槽内同向绕制两组线圈，所述接线柱有四个且均布地固定在线圈架的后端面上，所述两组线圈的四个线头分别固定在该四个接线柱上；所述磁极头部的外周面上径向设有一外突环；所述磁钢组件上还包括一套置在磁极外表面上的限位垫环，该限位垫环的前端面抵靠在磁极头部的外突环的后端面上；所述膜片为一圆形薄片，它的表面上从中部向边缘间隔均布地开设三条阿基米德螺旋线形状的狭槽；所述磁钢组件的磁钢底板与传感器本体的内腔之间为过盈配合；所述磁钢组件在装入传感器本体的内腔后，所述限位垫环的后端面抵靠在传感器本体的内突环的前端面上，所述线圈组件套装在磁极的后部，所述膜片套装在线圈架的后端并抵靠在传感器本体的后端面上，所述测振杆贯穿在磁钢组件、线圈组件及膜片的内腔中，所述前盖和后盖分别封盖在传感器本体的前后端面上。
2. 根据权利要求1所述的用于平衡机的电磁式传感器，其特征在于，所述两组线圈的 圈数相同均为2800 3200圈，并且该两组线圈的外端面不高出线圈架前部的外表面。
3. 根据权利要求1所述的用于平衡机的电磁式传感器，其特征在于，所述磁钢的材料 为铝镍钴合金。
4. 根据权利要求1所述的用于平衡机的电磁式传感器，其特征在于，所述两组线圈的 外表面上均覆盖一层绝缘漆。
5. —种用于平衡机的电磁式传感器的装配工艺，其特征在于，该工艺包括 线圈组件的组装步骤，先在线圈架上同向并同时绕制两组线圈，然后将两组线圈的四个线头分别焊接在四个接线柱上，并做好标记，最后在两组线圈的外表面涂上一层绝缘薄 漆；磁钢组件的组装步骤，先将磁钢底板、磁钢和磁极的前后端面依次用胶水粘结成一整体，然后再将限位垫环套装在磁极的外表面上；整机的组装步骤，先将磁钢组件过盈配合地装入传感器本体的内腔中，然后对磁钢充磁直到饱和，接着将线圈组件、膜片及测振杆装入传感器本体的内腔中，最后封盖前、后 圭.rm.，整机的振动试验步骤。
6. 根据权利要求1所述的用于平衡机的电磁式传感器的装配工艺，其特征在于，在整 机装配步骤中，磁钢组件过盈配合地装入传感器本体的内腔中是采用专用夹具在压力机或 万能机上进行。
7. 根据权利要求1所述的用于平衡机的电磁式传感器的装配工艺，其特征在于，所述 磁钢组件在充磁后还要进行温度稳定化处理。
全文摘要
本发明公开了一种高灵敏度、多功能及测量精度高的用于平衡机的电磁式传感器及其装配工艺，包括传感器本体、前盖、后盖、设在传感器本体内的线圈组件、磁钢组件、膜片及测振杆，所述线圈组件包括线圈架和四个接线柱，所述磁钢组件包括前后依次固定连接的磁钢底板、磁钢和磁极，所述线圈架的前部外表面上径向设有线圈槽，在该线圈槽内同向绕制两组线圈，所述两组线圈的四个线头分别固定在该四个接线柱上；所述磁极头部的外周面上径向设有一外突环；所述磁钢组件上还包括一套置在磁极外表面上的限位垫环，该限位垫环的前端面抵靠在磁极头部的外突环的后端面上；所述的表面上从中部向边缘间隔均布地开设三条阿基米德螺旋线形状的狭槽。
文档编号G01D5/12GK101738291SQ200810202540
公开日2010年6月16日 申请日期2008年11月11日 优先权日2008年11月11日
发明者李连春, 王悦武 申请人:上海辛克试验机有限公司