[發明專利]一種基于非晶合金或納米晶合金的磁電式轉速傳感器

在審

• 申請號: 201611045918.3
• 申請日: 2016-11-21
• 公開（公告）號: CN108089025A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發明（設計）人: 賀愛娜;王安定;常春濤;王新敏;岳士強;萬方培;趙成亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: G01P3/44
• 分類號: G01P3/44
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 單英

本發明提供了一種基于非晶合金或納米晶合金的磁電式轉速傳感器。該傳感器包括中空外殼、磁阻元件，以及位于中空外殼內的感應線圈與永磁體；磁阻元件一端位于中空外殼內，與永磁體相吸合，另一端伸出中空外殼，感應線圈纏繞在該磁阻元件的兩端之間；磁阻元件伸出中空外殼的部分的表面包覆絕緣材料；本發明中磁阻元件是由非晶合金帶材或納米晶合金帶材繞軸卷繞或疊壓切割后經熱處理而成，因此具有高的磁導率、極低的損耗和寬的頻率范圍，大大減少了傳感器內部元件的發熱量，同時提高了傳感器的響應速度和測量精度。

技術領域

本發明涉及磁電式轉速傳感器的技術領域，尤其是一種基于非晶合金或納米晶合金的磁電式轉速傳感器。

背景技術

磁電式轉速傳感器是以磁電感應為基本原理實現轉速測量的一種儀器，屬于非接觸式轉速測量儀表。磁電式轉速傳感器由磁阻元件、永磁體和感應線圈等部件組成，測量對象轉動時，磁電式轉速傳感器的線圈會產生磁力線，測量對象轉動切割磁力線，磁路由于磁阻變化，在感應線圈內產生電動勢。磁電式轉速傳感器可測量各種導磁材料如：齒輪、葉輪、帶孔(或槽)圓盤(或軸)等表面有縫隙的物體轉速，能夠在煙霧、油氣和水汽等惡劣環境中工作，廣泛使用于電力、冶金、石化、船舶和造紙行業的大型旋轉機械(如汽輪機、壓縮機、電機、風機、泵等)的轉速及超轉速的測量，同時在工件加工轉速監控、鋼管涂裝轉速監控以及齒輪轉速測量等領域也得到廣泛應用。

目前，磁電式轉速傳感器的磁阻元件多采用純鐵材料。而純鐵存在磁導率低、損耗高、頻率相應范圍窄和溫度穩定性差等缺點。因此磁電式轉速傳感器存在的問題有：(1)低速特性差，(2)響應頻率低，當轉速過高時，傳感器的頻率響應無法跟上；(3)內部元件發熱，對于密閉的傳感器而言，磁阻元件損耗過大，會引起內部元件過熱，甚至會導致感應線圈過熱燒毀，嚴重影響設備的可靠性和精確性。

非晶、納米晶合金材料采用快速凝固技術制備而成，其原子在三維空間無規則排列，沒有周期性的點陣結構，不存在晶粒、晶界、位錯等缺陷，因而具有優異軟磁性能、良好力學性能、節能、綠色環保等特點，可促進產品向高性能、高穩定性、高頻方向發展，成為新材料領域的明星。

與電工純鐵等傳統材料相比，非晶、納米晶合金材料具有以下的優點：1)能耗低，由于非晶和納米晶合金材料比傳統晶體金屬軟磁材料電阻率高，且非晶、納米晶合金帶材的厚度僅25微米，其渦流損耗非常小；2)磁性能優異，非晶和納米晶合金材料具有高的磁導率和低的矯頑力，例如鐵基非晶合金的磁導率可達電工純鐵的幾十甚至幾百倍；3)制備工藝簡單快速、綠色環保；4)溫度穩定性高，非晶和納米晶合金材料的磁性能在器件工作溫度范圍內(-50℃至180℃范圍內)變化微小；5)時效穩定性高；6)磁沖擊穩定性好；7)機械穩定性高；8)頻率適應范圍寬，非晶和納米晶合金材料的適用頻率為幾十到幾百千赫茲，是純鐵的幾百倍。

因此，由非晶或納米晶合金制備的磁電式轉速傳感器的綜合性能較高，可降低傳感器的溫升，同時可提高傳感器的高轉速響應頻率和測量精度。

發明內容

針對上述技術現狀，本發明旨在提供一種基于非晶或納米晶合金的磁電式轉速傳感器，該磁電式轉速傳感器具有低溫升、高響應頻率和高測量精度。

為了實現上述技術目的，本發明所采用的技術方案為：

一種基于非晶或納米晶合金的磁電式轉速傳感器，包括中空外殼、磁阻元件，以及位于中空外殼內的感應線圈與永磁體；磁阻元件一端位于中空外殼內，與永磁體相吸合，另一端伸出中空外殼，感應線圈纏繞在該磁阻元件的兩端之間；磁阻元件伸出中空外殼的部分的表面包覆絕緣材料，用于與外界隔離；

工作狀態時，待測物體轉動而切割磁力線，引起磁阻元件的磁阻發生改變，感應線圈產生感應電動勢輸出；

其特征是：所述的磁阻元件是由非晶合金帶材或納米晶合金帶材繞軸卷繞后經熱處理而成，或者是由非晶合金帶材或納米晶合金帶材疊壓切割后經熱處理而成。