一种基于非晶合金或纳米晶合金的磁电式转速传感器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种基于非晶合金或纳米晶合金的磁电式转速传感器。该传感器包括中空外壳、磁阻元件，以及位于中空外壳内的感应线圈与永磁体；磁阻元件一端位于中空外壳内，与永磁体相吸合，另一端伸出中空外壳，感应线圈缠绕在该磁阻元件的两端之间；磁阻元件伸出中空外壳的部分的表面包覆绝缘材料；本实用新型专利技术中磁阻元件是由非晶合金带材或纳米晶合金带材绕轴卷绕或叠压切割后经热处理而成，因此具有高的磁导率、极低的损耗和宽的频率范围，大大减少了传感器内部元件的发热量，同时提高了传感器的响应速度和测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于非晶合金或纳米晶合金的磁电式转速传感器
本技术涉及磁电式转速传感器的
，尤其是一种基于非晶合金或纳米晶合金的磁电式转速传感器。
技术介绍
磁电式转速传感器是以磁电感应为基本原理实现转速测量的一种仪器，属于非接触式转速测量仪表。磁电式转速传感器由磁阻元件、永磁体和感应线圈等部件组成，测量对象转动时，磁电式转速传感器的线圈会产生磁力线，测量对象转动切割磁力线，磁路由于磁阻变化，在感应线圈内产生电动势。磁电式转速传感器可测量各种导磁材料如：齿轮、叶轮、带孔(或槽)圆盘(或轴)等表面有缝隙的物体转速，能够在烟雾、油气和水汽等恶劣环境中工作，广泛使用于电力、冶金、石化、船舶和造纸行业的大型旋转机械(如汽轮机、压缩机、电机、风机、泵等)的转速及超转速的测量，同时在工件加工转速监控、钢管涂装转速监控以及齿轮转速测量等领域也得到广泛应用。目前，磁电式转速传感器的磁阻元件多采用纯铁材料。而纯铁存在磁导率低、损耗高、频率相应范围窄和温度稳定性差等缺点。因此磁电式转速传感器存在的问题有：(1)低速特性差，(2)响应频率低，当转速过高时，传感器的频率响应无法跟上；(3)内部元件发热，对于密闭的传感器而言，磁阻元件损耗过大，会引起内部元件过热，甚至会导致感应线圈过热烧毁，严重影响设备的可靠性和精确性。非晶、纳米晶合金材料采用快速凝固技术制备而成，其原子在三维空间无规则排列，没有周期性的点阵结构，不存在晶粒、晶界、位错等缺陷，因而具有优异软磁性能、良好力学性能、节能、绿色环保等特点，可促进产品向高性能、高稳定性、高频方向发展，成为新材料领域的明星。与电工纯铁等传统材料相比，非晶、纳米晶合金材料具有以下的优点：1)能耗低，由于非晶和纳米晶合金材料比传统晶体金属软磁材料电阻率高，且非晶、纳米晶合金带材的厚度仅25微米，其涡流损耗非常小；2)磁性能优异，非晶和纳米晶合金材料具有高的磁导率和低的矫顽力，例如铁基非晶合金的磁导率可达电工纯铁的几十甚至几百倍；3)制备工艺简单快速、绿色环保；4)温度稳定性高，非晶和纳米晶合金材料的磁性能在器件工作温度范围内(-50℃至180℃范围内)变化微小；5)时效稳定性高；6)磁冲击稳定性好；7)机械稳定性高；8)频率适应范围宽，非晶和纳米晶合金材料的适用频率为几十到几百千赫兹，是纯铁的几百倍。因此，由非晶或纳米晶合金制备的磁电式转速传感器的综合性能较高，可降低传感器的温升，同时可提高传感器的高转速响应频率和测量精度。
技术实现思路
针对上述技术现状，本技术旨在提供一种基于非晶或纳米晶合金的磁电式转速传感器，该磁电式转速传感器具有低温升、高响应频率和高测量精度。为了实现上述技术目的，本技术所采用的技术方案为：一种基于非晶或纳米晶合金的磁电式转速传感器，包括中空外壳、磁阻元件，以及位于中空外壳内的感应线圈与永磁体；磁阻元件一端位于中空外壳内，与永磁体相吸合，另一端伸出中空外壳，感应线圈缠绕在该磁阻元件的两端之间；磁阻元件伸出中空外壳的部分的表面包覆绝缘材料，用于与外界隔离；工作状态时，待测物体转动而切割磁力线，引起磁阻元件的磁阻发生改变，感应线圈产生感应电动势输出；其特征是：所述的磁阻元件是由非晶合金带材或纳米晶合金带材绕轴卷绕后经热处理而成，或者是由非晶合金带材或纳米晶合金带材叠压切割后经热处理而成。所述的非晶合金或纳米晶合金包括但不限于铁基非晶合金、铁镍基非晶合金、铁钴基非晶合金、钴基非晶合金、铁基纳米晶合金、铁钴基纳米晶合金等中的一种；作为优选，所述的非晶合金或纳米晶合金为铁基非晶合金或铁基纳米晶合金中的一种。作为优选，所述的磁阻元件中，与永磁体相吸合的一端的端面半径大于伸出中空外壳的一端的端面半径。所述的绝缘材料不限，包括环氧树脂、亚克力、聚氨酯、共聚物(丙烯酸酯聚氨酯)、硅胶等中的一种或两种以上。所述的绝缘材料的包覆方法不限，包括涂刷法、浸涂法、喷涂法或电泳涂装法等中的一种，优选为浸涂法。作为优选，所述的绝缘材料的厚度为0.01～0.05mm。为了保护外壳内部的元件与外界环境隔离，同时防止磁阻元件从前端脱离，作为优选，所述感应线圈、磁阻元件、永磁体和中空外壳之间的空隙处填充封装剂。所述的封装剂不限，包括环氧树脂、聚缩醛树脂、硅胶等中的一种或两种以上。由于磁阻元件的一端通过中空外壳的开口伸出中空外壳而降低了磁阻元件的固定性，作为优选，所述的磁阻元件中紧邻中空外壳开口端的端面直径大于该中空外壳的开口直径，从而防止磁阻元件自该开口脱离。为了固定外壳内部的感应线圈、磁阻元件等元件，优选在感应线圈、磁阻元件、永磁体和中空外壳之间的空隙处设置紧固件，例如经支架等。为了保护内部元件与外界环境隔离，同时防止磁阻元件从前端脱离，优选在感应线圈、磁阻元件、永磁体和外壳之间的空隙处填充封装剂。所述的永磁体材料不限，优选为NbFeB、AlNiCo、SmCo中的一种。所述中空外壳材料不限，包括钢铁、不锈钢、铝及其合金、铜及其合金、钛及其合金、陶瓷、工程塑料等。作为优选，所述的中空外壳为无磁不锈钢材料，可有效抵抗外部干扰。所述轴的材料不限，包括工程塑料、钢铁、铝、软磁不锈钢或软磁铁氧体中的一种，优选为软磁不锈钢。所述轴的直径优选为0.5mm～1mm。综上所述，本技术提供的磁电式转速传感器中磁阻元件采用于非晶合金材料或纳米晶合金材料，通过将非晶合金或纳米晶合金带材绕轴卷绕为结构体，然后经热处理而成，或者将非晶合金或纳米晶合金带材叠压后切割为结构体，然后经热处理而成。与现有技术相比，本技术具有如下有益效果：(1)与纯铁等传统材料相比，非晶纳米晶合金材料具有磁性能优异、能耗低、温度稳定性高和响应频率范围宽的优点，降低了传感器内部元件的发热，并且提高了转速传感器的稳定性和测量精度；(2)采用将非晶合金或纳米晶合金带材绕轴卷绕或者叠压切割为结构体后热处理的方法，解决了块体非晶合金或纳米晶合金受临界尺寸、铸造效率和加工性等因素影响无法直接应用到传感器上，粉末成型的非晶合金或纳米晶合金存在低磁导率等难以克服的限制也无法应用到电磁阀上的问题。另外，通过该方法可根据实际需要制得不同结构的磁阻元件；(3)本技术磁阻元件伸出传感器的部分包覆与外界隔离的绝缘层，避免了磁阻元件直接裸露表面而引起氧化、腐蚀或摩擦掉渣等问题，且可以经受湿热、油污等工作环境。因此，本技术的转速传感器具有温升低、响应频率高和测量精度高等优点，具有良好的应用前景。附图说明图1是本技术实施例1中基于铁镍基非晶合金的磁电式转速传感器的结构示意图；图2是本技术实施例1中的磁阻元件的放大结构示意图；图3是本技术实施例2中基于钴非晶合金的磁电式转速传感器的结构示意图；图4是本技术实施例2中的磁阻元件的放大结构示意图；图5是本技术实施例3中基于铁镍基纳米晶合金的磁电式转速传感器的结构示意图。具体实施方式以下结合附图与实施例对本技术作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本技术的理解，而对其不起任何限定作用。图1-5中的附图标记为：1-外壳，101-外壳内伸架A，102-外壳内伸架B，2-感应线圈，3-磁阻元件，301-轴，302-磁阻元件A，303-磁阻元件B，304-磁阻元件C，4-封本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于非晶合金或纳米晶合金的磁电式转速传感器，其特征是：包括中空外壳，位于中空外壳内的感应线圈与永磁体，以及由非晶合金带材或纳米晶合金带材绕轴卷绕后经热处理而成，或者由非晶合金带材或纳米晶合金带材叠压切割后经热处理而成的磁阻元件；磁阻元件一端位于中空外壳内，与永磁体相吸合，另一端伸出中空外壳，感应线圈缠绕在该磁阻元件的两端之间；磁阻元件伸出中空外壳的部分的表面包覆绝缘材料；工作状态时，待测物体转动而切割磁力线，引起磁阻元件的磁阻发生改变，感应线圈产生感应电动势输出。

【技术特征摘要】
1.一种基于非晶合金或纳米晶合金的磁电式转速传感器，其特征是：包括中空外壳，位于中空外壳内的感应线圈与永磁体，以及由非晶合金带材或纳米晶合金带材绕轴卷绕后经热处理而成，或者由非晶合金带材或纳米晶合金带材叠压切割后经热处理而成的磁阻元件；磁阻元件一端位于中空外壳内，与永磁体相吸合，另一端伸出中空外壳，感应线圈缠绕在该磁阻元件的两端之间；磁阻元件伸出中空外壳的部分的表面包覆绝缘材料；工作状态时，待测物体转动而切割磁力线，引起磁阻元件的磁阻发生改变，感应线圈产生感应电动势输出。2.如权利要求1所述的基于非晶合金或纳米晶合金的磁电式转速传感器，其特征是：所述的绝缘材料的厚度为0.01～0.05mm。3.如权利要求1所述的基于非晶合金或纳米晶合金的磁电式转速传感器...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺爱娜，王安定，常春涛，王新敏，岳士强，万方培，赵成亮，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：新型
国别省市：浙江,33