CN105158497A - 磁悬浮转速传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种磁悬浮转速传感器，包括轴向受力磁悬浮轴承、传感器室、转速传感器、感应磁钢支架，该感应磁钢支架上固定有至少一组第一感应磁钢与第二感应磁钢；所述轴向受力磁悬浮轴承还包括并排设置在所述轴芯外壁上的第一内磁环、第二内磁环，在所述轴芯的外侧套设有轴套，所述轴套包括有底座，所述轴芯的一端设有位于该轴芯中心线上的顶尖，所述顶尖顶靠在所述底座的中心，所述轴套上并排设有与所述第一内磁环、第二内磁环分别对应的第一外磁环、第二外磁环。其显著效果是：可以在极低和极高的流速环境中进行测量，测量精度高，不惧泥沙和污水，维护方便。
Description
技术领域
本发明涉及到开放式液体、气体流速测量仪器技术领域，具体地说，是一种磁悬浮转速传感器。
背景技术
在开放式流体测量中(如江河水文流速测量)，现有的同类流速测量仪器均为机械式传感器，由旋浆，滚珠轴承机构，涡轮转换机构，和接触开关组成。在使用时，把传感器置于一定流速的液体或气体中，流动的液体或气体带动旋浆旋转，旋浆带动涡轮转换机构触动接触开关发出信号。
然而，传统的机械式传感器存在如下问题：机械传动摩擦力大，在低流速环境中不能测量；传动机构中必须用到滚动轴承，在高污染高含沙量环境中测量不准确或出现轴承卡死不能发出信号；由于采用接触式开关，在超过每秒100次的高速信号传递中容易产生机械故障或漏发信号，固高速也不能测量；另外，机械传感器结构复杂，脆弱，每次使用后必须完全拆卸做保养，否则传感器就会损坏不能使用，日常维护相当不便。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种磁悬浮转速传感器，该传感器可以在极低和极高的流速环境中进行测量，测量精度高，不惧泥沙和污水，维护方便。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种磁悬浮转速传感器，其关键在于：包括轴向受力磁悬浮轴承，该轴向受力磁悬浮轴承的轴芯一端连接有传感器室，在传感器室内设置有转速传感器，在所述轴向受力磁悬浮轴承外壁上设置有感应磁钢支架，该感应磁钢支架上固定有至少一组第一感应磁钢与第二感应磁钢，所述第一感应磁钢与第二感应磁钢分别设置在所述轴心外端的两侧，所述轴向受力磁悬浮轴承还包括并排设置在所述轴芯外壁上的第一内磁环、第二内磁环，在所述轴芯的外侧套设有轴套，所述轴套包括有底座，所述轴芯的另一端设有位于该轴芯中心线上的顶尖，所述顶尖顶靠在所述底座的中心，所述轴套上并排设有与所述第一内磁环、第二内磁环分别对应的第一外磁环、第二外磁环。
本方案中，第一内磁环、第二内磁环的同侧为同级且存在间距，形成两个磁极方向相同且磁力线呈内外辐射状的磁环，当内磁环与外磁环的磁力中心线重合时，理论上内磁环应该旋停在外磁环中，但这个重合点只是理论上存在，实际应用中找不到这个点，因此将轴芯调节至合适距离时，轴芯上的内磁环可旋停在轴套上的外磁环中。因此，在螺旋桨等附加装置的作用下，轴向受力磁悬浮轴承切割第一感应磁钢和第二感应磁钢之间形成的磁场旋转，由此带来一组或多组南北交替的切割磁场，激发流速传感器发出开关信号。
本方案中，整个机械接触面只有顶尖一个点，其余部位无接触，内磁环与外磁环之间不存在因接触产生的摩擦力，因此相比于现有的流速传感器，其灵敏度明显提高，并且克服了机械式传感器需要润滑的缺陷，内部环境的清洁度要求明显低于滚珠轴承，无需润滑和清洁，因此可以在极低和极高的流速环境中进行测量，测量精度高，不惧泥沙和污水，长时间使用也无需维护，明显降低维护成本。
作为一种优选的技术方案，所述轴套顶靠所述顶尖的一端设有可调整所述轴芯轴向位置的调节件，且该调节件可绕所述轴芯的中心线为轴旋转，所述顶尖顶靠在该调节件的中心。
通过调节件调节轴芯的轴向位置，进而调节内磁环与外磁环磁力中心线之间的距离，轴芯上的内磁环可旋停在轴套上的外磁环中。克服了机械式传感器需要润滑的缺陷，内部环境的清洁度要求明显低于滚珠轴承，无需润滑和清洁。
作为一种优选的技术方案，所述调节件上设有与所述顶尖相匹配的顶尖座。
作为一种优选的技术方案，所述调节件的外侧设有插口。
作为一种优选的技术方案，所述第一内磁环、第二内磁环、第一外磁环以及第二外磁环的同侧均为S级或N级。
作为一种优选的技术方案，所述第一内磁环、第二内磁环之间设有第一软铁环，所述第一外磁环、第二外磁环之间设有第二软铁环。
作为一种优选的技术方案，所述顶尖的中心嵌设有可自由转动且顶靠在所述底座中心的滚珠。通过顶尖上嵌设滚珠，使得顶靠在底座上的滚珠与轴套之间的摩擦力极小，接近于零。
作为一种优选的技术方案，所述第一感应磁钢与第二感应磁钢之间为磁极交替式排列。
本发明的显著效果是：整个机械接触面只有顶尖一个点，其余部位无接触，内磁环与外磁环之间不存在因接触产生的摩擦力，顶尖上嵌设滚珠，顶靠在底座上的滚珠与轴套之间的摩擦力极小，接近于零，相比于现有的流速传感器，其灵敏度明显提高，并且克服了机械式传感器需要润滑的缺陷，内部环境的清洁度要求明显低于滚珠轴承，无需润滑和清洁，因此可以在极低和极高的流速环境中进行测量，测量精度高，不惧泥沙和污水，长时间使用也无需维护，明显降低维护成本。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是所述轴向受力磁悬浮轴承的结构示意图；
图3是图2中的A-A截面示意图；
图4是图2中调节件的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式以及工作原理作进一步详细说明。
如图1～4所示，一种磁悬浮转速传感器，包括轴向受力磁悬浮轴承1，该轴向受力磁悬浮轴承1的轴芯11的一端连接有传感器室2，在传感器室2内设置有转速传感器3，在所述轴向受力磁悬浮轴承1外壁上设置有感应磁钢支架4，该感应磁钢支架4上固定有至少一组第一感应磁钢5与第二感应磁钢6，所述第一感应磁钢5与第二感应磁钢6分别设置在所述轴心11外端的两侧，所述轴向受力磁悬浮轴承1还包括并排设置在所述轴芯11外壁上的第一内磁环12、第二内磁环17，在所述轴芯11的外侧套设有轴套13，所述轴套13包括有底座131，所述轴芯11的另一端设有位于该轴芯11中心线上的顶尖111，所述顶尖111顶靠在所述底座131的中心，所述轴套13上并排设有与所述第一内磁环12、第二内磁环17分别对应的第一外磁环14、第二外磁环15。
如图2所示，所述轴套13顶靠所述顶尖111的一端设有可调整所述轴芯11轴向位置的调节件16，且该调节件16可绕所述轴芯11的中心线为轴旋转，所述顶尖111顶靠在该调节件16的中心，所述调节件6上设有与所述顶尖111相匹配的顶尖座162，所述调节件16的外侧设有插口161。
作为优选，在所述第一内磁环12与第二内磁环17之间设有第一软铁环18，在所述第一外磁环14与第二外磁环15之间设有第二软铁环19。
作为优选，所述顶尖111的中心嵌设有可自由转动且顶靠在所述底座31中心的滚珠110。
作为优选，所述第一内磁环12、第二内磁环17、第一外磁环14以及第二外磁环15的同侧均为S级或N级。
作为优选，所述第一感应磁钢5与第二感应磁钢6之间为磁极交替式排列。
在本例中，第一内磁环12、第二内磁环17的同侧为同级且存在间距，形成两个磁极方向相同且磁力线呈内外辐射状的磁环，当内磁环与外磁环的磁力中心线重合时，理论上内磁环应该旋停在外磁环中，但这个重合点只是理论上存在，实际应用中找不到这个点，因此通过调节件调节轴芯11的轴向位置，进而调节内磁环与外磁环磁力中心线之间的距离，调节至合适距离时，轴芯11上的内磁环旋停在轴套上的外磁环中。因此，在螺旋桨等附加装置的作用下，轴向受力磁悬浮轴承1切割第一感应磁钢5和第二感应磁钢6之间形成的磁场旋转，由此带来一组或多组南北交替的切割磁场，激发霍尔传感器4发出开关信号。
Claims (8)
1.一种磁悬浮转速传感器，其特征在于：包括轴向受力磁悬浮轴承(1)，该轴向受力磁悬浮轴承(1)的轴芯(11)的一端连接有传感器室(2)，在传感器室(2)内设置有转速传感器(3)，在所述轴向受力磁悬浮轴承(1)外壁上设置有感应磁钢支架(4)，该感应磁钢支架(4)上固定有至少一组第一感应磁钢(5)与第二感应磁钢(6)，所述第一感应磁钢(5)与第二感应磁钢(6)分别设置在所述轴心(11)外端的两侧，所述轴向受力磁悬浮轴承(1)还包括并排设置在所述轴芯(11)的外壁上的第一内磁环(12)、第二内磁环(17)，在所述轴芯(11)的外侧套设有轴套(13)，所述轴套(13)包括有底座(131)，所述轴芯(11)的另一端设有位于该轴芯(11)中心线上的顶尖(111)，所述顶尖(111)顶靠在所述底座(131)的中心，所述轴套(13)上并排设有与所述第一内磁环(12)、第二内磁环(17)分别对应的第一外磁环(14)、第二外磁环(15)。
2.如权利要求1所述的磁悬浮转速传感器，其特征在于：所述轴套(13)顶靠所述顶尖(111)的一端设有可调整所述轴芯(11)轴向位置的调节件(16)，且该调节件(16)可绕所述轴芯(11)的中心线为轴旋转，所述顶尖(111)顶靠在该调节件(16)的中心。
3.如权利要求2所述的磁悬浮转速传感器，其特征在于：所述调节件(6)上设有与所述顶尖(111)相匹配的顶尖座(162)。
4.如权利要求2所述的磁悬浮转速传感器，其特征在于：所述调节件(16)的外侧设有插口(161)。
5.如权利要求1所述的磁悬浮转速传感器，其特征在于：所述第一内磁环(12)、第二内磁环(17)、第一外磁环(14)以及第二外磁环(15)的同侧均为S级或N级。
6.如权利要求1或5所述的磁悬浮转速传感器，其特征在于：在所述第一内磁环(12)与第二内磁环(17)之间设有第一软铁环(18)，在所述第一外磁环(14)与第二外磁环(15)之间设有第二软铁环(19)。
7.如权利要求1所述的磁悬浮转速传感器，其特征在于：所述顶尖(111)的中心嵌设有可自由转动且顶靠在所述底座(31)中心的滚珠(110)。
8.如权利要求1所述的磁悬浮转速传感器，其特征在于：所述第一感应磁钢(5)与第二感应磁钢(6)之间为磁极交替式排列。
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