CN104457801A - 一种适用于井下作业的电机编码器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于井下作业的电机编码器。该编码器的码盘采用非导磁材料制成，码盘的形状为圆环状，沿圆环径向均布一组稀土磁钢，稀土磁钢的N极向外S极向内径向放射状布置；码盘的一侧设有磁感芯片，磁感芯片与印制板连接。本发明采用耐高温非导磁材料制成码盘，同时采用耐高温等级大于150℃以上的稀土磁钢、磁感芯片、印制板及元件自制编码器，可满足大多数油水井使用环境温度需要，提高了编码器的抗冲击、抗振动性能，使编码器的寿命大幅延长，可满足油水井环境测试需要；本发明的编码器可准确获知密封轴的转位，满足系统的位置控制要求，较一般的无编码器控制方法更为准确和实用。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于井下作业的电机编码器，属于井下仪器结构技术领域。
背景技术
目前市场上用于电机的编码器种类繁多，但根据其工作原理主要可分为光电编码和磁感编码两大类，光电编码器的码盘大多为玻璃制品，磁感编码器的码盘大多为塑料制品。由于井下仪器上下井速度比较快，井下仪器与油管壁或井下工具之间存在刚性碰撞，受到的冲击和振动比较大，玻璃码盘极易在碰撞过程中损坏。而塑料码盘虽然价格便宜，但却无法承受井下高温环境，编码器在使用过程中经常失效，无法准确获得电机转位信息。因此，目前市售的电机编码器均不适用于井下仪器。为了满足井下仪器的需要，采用自制电机编码器。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种适用于井下作业的电机编码器，确保井下仪器在高冲击，强振动以及高温环境下可靠工作，以克服现有技术的不足。
本发明的技术方案：
一种适用于井下作业的电机编码器，该编码器的码盘采用非导磁材料制成，码盘的形状为圆环状，沿圆环径向均布一组稀土磁钢，稀土磁钢的N极向外S极向内径向放射状布置；码盘的一侧设有磁感芯片，磁感芯片与印制板连接。
前述电机编码器中，所述码盘所用的非导磁材料为抗冲击较好的铜材、铝材或耐高温塑料。
前述电机编码器中，所述码盘、稀土磁钢、磁感芯片、印制板及印制板上所有元件均采用耐高温等级大于150℃以上的材料或器件制成。
与现有技术相比，本发明采用耐高温非导磁材料制成码盘，同时采用耐高温等级大于150℃以上的稀土磁钢、磁感芯片、印制板及元件自制编码器，可满足大多数油水井使用环境温度需要，避免了高温编码器选用受限，降低了经济成本；本发明的编码器中无玻璃等易碎件，本发明码盘的形状为圆环状，沿圆环径向均布一组稀土磁钢，同时将稀土磁钢的N极向外S极向内径向放射状布置，并将连接在一起的磁感芯片及印制板设置在码盘的一侧，这不仅使各部件得到非常可靠连接，而且还有效地提高了编码器的抗冲击、抗振动性能，使编码器的寿命大幅延长。经实际使用证明，本发明可满足油水井各种环境测试的需要；此外，经实际使用检验，本发明的编码器可准确获知密封轴的转位，满足系统的位置控制要求。所以采用本发明较一般的无编码器控制方法更为准确和实用。
附图说明
图1是本发明编码器的结构示意图；
图2是本发明编码器在井下仪器中的安装位置示意图。
附图中的标记为：1-压紧管，2-电机，3-联轴器，4-轴承组，5-密封组件，6-密封轴，7-安装头，8-码盘，9-稀土磁钢，10-磁感芯片，11-印制板，12-本发明的编码器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。
一种适用于井下作业的电机编码器，如图1所示。该编码器的码盘8采用非导磁材料制成，码盘的形状为圆环状，沿圆环径向均布一组稀土磁钢9，稀土磁钢的N极向外S极向内径向放射状布置；码盘的一侧设有磁感芯片10，磁感芯片与印制板11连接。码盘所用的非导磁材料为抗冲击较好的铜材、铝材或耐高温塑料。码盘8、稀土磁钢9、磁感芯片10、印制板11及印制板上所有元件均采用耐高温等级大于150℃以上的材料或器件制成。
实施例
本发明的编码器在井下仪器中的安装位置如图2所示。由图2可见，电机2主轴通过联轴器3与密封轴6相连，在密封轴6与安装头7之间装有密封组件5，与外界压力隔绝实现密封；密封轴6轴肩两侧装有轴承组4，减少外压轴向推力产生的摩擦力；压紧管1通过螺纹连接到安装头7上，压紧电机2等零组件，承受外压在密封轴6上产生的轴向推力；密封轴6轴肩上装有本发明的编码器12，本发明的编码器12包括码盘8，码盘8采用非导磁材料制成，非导磁材料可以是铜或铝，也可以是耐高温塑料。码盘8上嵌有若干个圆周均布的稀土磁钢9，安装时稀土磁钢9上的N极朝外；密封轴6轴肩与码盘8内孔采用过盈或胶接的方法实现固联；在结构件适当位置安装有印制板11，印制板11上布置有磁感芯片10，磁感芯片10的感应面与码盘8直径方向垂直。
本发明的编码器的工作原理如图1所示，当码盘8随电机2主轴转动时，稀土磁钢9上的N极会依次扫过磁感芯片10的感应面；当稀土磁钢9上的N极接近磁感芯片10感应面过程中，磁感芯片10感应面处磁感应强度会逐渐增加，达到磁感芯片10导通阈值时，磁感芯片10管脚输出低电平；当稀土磁钢9N极远离磁感芯片10感应面过程中，磁感芯片10感应面处磁感应强度会逐渐减弱，达到磁感芯片10释放阈值时，磁感芯片10管脚输出高电平。这样码盘8上若干个稀土磁钢9上的N极依次通过磁感芯片10就会输出一个连续的方波信号，通过电路计数就可获知密封轴6的转动位置。
本发明对构成编码器的材料、元件及安装的要求，稀土磁钢9、磁感芯片10和印制板11等均采用高温等级器件或材料制成，温度等级达到150℃以上，可满足大多数油水井测试需要；码盘8、稀土磁钢9、密封轴6、磁感芯片10和印制板11等构件连接可靠，抗冲击、振动性能较好，可满足油水井环境测试需要。本发明的编码器适用于油田井下测试仪器，也适用于其它非井下高温、高压、高冲击、高振动环境下电机的编码。
Claims (3)
1. 一种适用于井下作业的电机编码器，其特征在于：所述编码器的码盘（8）采用非导磁材料制成，码盘的形状为圆环状，沿圆环径向均布一组稀土磁钢（9），稀土磁钢的N极向外S极向内径向放射状布置；码盘的一侧设有磁感芯片（10），磁感芯片与印制板（11）连接。
2.根据权利要求1所述适用于井下作业的电机编码器，其特征在于：所述码盘（8）所用的非导磁材料为铜材、铝材或耐高温塑料。
3.根据权利要求2所述适用于井下作业的电机编码器，其特征在于：所述码盘（8）、稀土磁钢（9）、磁感芯片（10）、印制板（11）及印制板上所有元件均采用耐高温等级大于150℃以上的材料或器件制成。
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