CN105987657A - 用于转轴的电涡流传感器和转轴装置 - Google Patents

用于转轴的电涡流传感器和转轴装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于转轴的电涡流传感器和转轴装置，电涡流传感器包括：壳体；一个或多个位置检测探头，设置在壳体上；转速检测探头，设置在壳体上。应用本发明的技术方案，电涡流传感器将位置检测探头和转速检测探头整合成一体，即利用电涡流传感器在检测转轴的位置窜动的同时，也能同时检测转轴的转速，从而有利于对转轴进行更加全面的检测与监控，并且检测到的转轴的位置数据和转速数据是时时对应的，因此能够利用该对应的数据对转轴的工作状态进行更加细致的分析。

Description

用于转轴的电涡流传感器和转轴装置
技术领域
本发明涉及转动轴设备领域，具体而言，涉及一种用于转轴的电涡流传感器和转轴装置。
背景技术
磁悬浮电机采用磁悬浮技术承载转轴，因此能够实现极高的转速并且转轴的转动更加平稳。但是由于转轴转速高，因此接触式的检测装置将不再适用于对磁悬浮转轴进行检测。
现有技术中采用电涡流传感器对磁悬浮转轴进行位置检测，主要检测转轴的窜动，以监控转轴的工作状态。但目前市场上的集成式电涡流位移传感器均无转速测试功能，对磁悬浮电机转轴的转速不能准确获得，不利于对磁悬浮电机转速的全面监测及实时控制。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于转轴的电涡流传感器和转轴装置，以解决现有技术中的电涡流传感器不能检测转轴的转速的问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种用于转轴的电涡流传感器，包括：壳体；一个或多个位置检测探头，设置在壳体上；转速检测探头，设置在壳体上。
进一步地，壳体包括供转轴穿过的中心孔，转速检测探头的检测端的朝向与中心孔的轴向平行或垂直。
进一步地，壳体包括：内环部，内环部的中心形成供转轴通过的中心孔；中间部，与内环部的外壁连接并朝向外侧延伸；位置检测探头设置在内环部和/或中间部上。
进一步地，转速检测探头设置在内环部上，转速检测探头的检测端的朝向与中心孔的轴向垂直。
进一步地，壳体还包括外环部，中间部位于内环部与外环部之间并形成凹槽结构，转速检测探头设置在外环部上，转速检测探头的检测端的朝向与中心孔的轴向平行。
进一步地，外环部上开设有用于安装转速检测探头的安装孔，转速检测探头的检测端与壳体的端面平齐。
进一步地，在壳体的周向上，转速检测探头与其左侧相邻的位置检测探头间的弧长与转速检测探头与其右侧相邻的位置检测探头间的弧长相等。
进一步地，多个位置检测探头包括：一个或多个径向探头，径向探头设置在内环部上，径向探头的检测端的朝向与中心孔的轴向垂直。
进一步地，壳体还包括外环部，中间部位于内环部与外环部之间并形成凹槽结构，外环部上开设有一个或多个径向孔，径向孔与径向探头一一对应地设置。
进一步地，多个位置检测探头包括：一个或多个轴向探头，轴向探头设置在中间部上，轴向探头的检测端的朝向与中心孔的轴向平行。
进一步地，电涡流传感器还包括补偿探头，补偿探头设置在壳体上。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种转轴装置，包括转轴，转轴装置还包括上述的电涡流传感器，电涡流传感器的壳体围绕转轴设置，转轴上设置有一个或多个转速检测激励部，电涡流传感器的转速检测探头与转速检测激励部的回转平面对应地设置。
进一步地，转速检测激励部设置在转轴的周向外表面上，转速检测探头的检测端的朝向与转轴的轴向垂直。
进一步地，转轴包括凸缘，转速检测激励部设置在凸缘的轴向端面上，转速检测探头的检测端的朝向与转轴的轴向平行。
应用本发明的技术方案，电涡流传感器将位置检测探头和转速检测探头整合成一体，即利用电涡流传感器在检测转轴的位置窜动的同时，也能同时检测转轴的转速，从而有利于对转轴进行更加全面的检测与监控，并且检测到的转轴的位置数据和转速数据是时时对应的，因此能够利用该对应的数据对转轴的工作状态进行更加细致的分析。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据本发明的电涡流传感器的壳体与探头的安装关系示意图；
图2示出了根据本发明的电涡流传感器的立体示意图；
图3示出了根据本发明的转轴装置的转轴与电涡流传感器的位置关系示意图；以及
图4示出了根据本发明的转轴装置的转轴的转速检测激励部的位置关系示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于转轴的电涡流传感器，如图1至3所示，该电涡流传感器包括：壳体10；一个或多个位置检测探头，设置在壳体10上；转速检测探头50，设置在壳体10上。
从以上的描述中，可以看出，本发明的电涡流传感器将位置检测探头和转速检测探头整合成一体，即利用电涡流传感器在检测转轴的位置窜动的同时，也能同时检测转轴的转速，从而有利于对转轴100进行更加全面的检测与监控，并且检测到的转轴100的位置数据和转速数据是时时对应的，因此能够利用该对应的数据对转轴100的工作状态进行更加细致的分析。
优选地，壳体10采用弱导磁性的材料制成，例如铝合金、不锈钢等，这样可有效减小强导磁金属壳体对探头涡流场的干扰，提高测试精度。
优选地，壳体10包括供转轴100穿过的中心孔，转速检测探头50的检测端的朝向与中心孔的轴向平行或垂直。图1至4示出的是一种转速检测探头50的检测端的朝向与中心孔的轴向平行的实施例，而本发明不限制转速检测探头50的检测端的朝向，仅需要检测端与转轴100上的转速检测激励部111对应设置即可。
优选地，如图1所示，壳体10包括：内环部11，内环部11的中心形成供转轴100通过的中心孔；中间部13，与内环部11的外壁连接并朝向外侧延伸；位置检测探头设置在内环部11和/或中间部13上。内环部11主要设置检测端的朝向垂直于轴向的位置检测探头，而中间部13主要设置检测端的朝向平行于轴向的位置检测探头。
优选地，转速检测探头50设置在内环部11上，转速检测探头50的检测端的朝向与中心孔的轴向垂直。该实施例未在附图中示出，相应地该转速检测探头50对应的转速检测激励部111设置在转轴100的周向外表面上。
可替换地，壳体10还包括外环部12，中间部13位于内环部11与外环部12之间并形成凹槽结构，转速检测探头50设置在外环部12上，转速检测探头50的检测端的朝向与中心孔的轴向平行。即图1至4示出的实施例，这样设置的优点是转速检测探头50距离转轴100的轴心更远，转速检测激励部111的转动半径更长，因此相邻的转速检测激励部111之间的弧长越长，转速检测探头50的检测精度得到提高。
优选地，如图3所示，外环部12上开设有用于安装转速检测探头50的安装孔，转速检测探头50的检测端与壳体10的端面平齐。转速检测探头50可以采用霍尔效应、电涡流效应或光敏效应等与转速检测激励部111之间产生感应，因此转速检测探头50距离转速检测激励部111的距离越近，检测精度越高。
优选地，在壳体10的周向上，转速检测探头50与其左侧相邻的位置检测探头间的弧长与转速检测探头50与其右侧相邻的位置检测探头间的弧长相等。为了避免转速检测探头50与位置检测探头间相互干扰，因此探头与探头之间的距离尽可能大地设置，即各个探头尽量沿周向均匀分布地设置是最优设计。
优选地，如图1所示，多个位置检测探头包括：一个或多个径向探头20，径向探头20设置在内环部11上，径向探头20的检测端的朝向与中心孔的轴向垂直。图1中的实施例包括4个径向探头20，并且沿周向均匀分布，这样能够精确地在相互正交的两个方向检测转轴100的径向窜动。需要特别说明的是，若位置检测探头仅包括两个径向探头20，则两个径向探头20之间的连线不穿过转轴100的中心轴线，即两个径向探头20与中心轴线的连线呈一角度，最优为90度。
更优选地，壳体10还包括外环部12，中间部13位于内环部11与外环部12之间并形成凹槽结构，外环部12上开设有一个或多个径向孔，径向孔与径向探头20一一对应地设置。
优选地，多个位置检测探头包括：一个或多个轴向探头30，轴向探头30设置在中间部13上，轴向探头30的检测端的朝向与中心孔的轴向平行。轴向探头30用于检测转轴100的轴向窜动，在图1示出的实施例中，轴向探头30设置在相邻的两个径向探头20的弧长中心处。
优选地，电涡流传感器还包括补偿探头40，补偿探头40设置在壳体10上。补偿探头40主要用于检测外界环境对电涡流传感器的影响，例如温度影响、湿度影响以及外力形变影响等，并通过检测到的数据对其他探头检测到的数据进行补偿，构成闭环或半闭环反馈系统，提高电涡流传感器的检测精度。由于补偿探头40并不直接检测转轴100，因此补偿探头40可以使接触式探头，也可以是非接触式探头，例如电涡流探头。
优选地，补偿探头40设置在相邻的两个径向探头20的弧长中心处。更优选地，补偿探头40与轴向探头30相对地设置，二者呈中心对称，这样以实现探头间的距离最大设置。
优选地，如图1所示，电涡流传感器还包括封装部60，封装部60填充壳体10内的空隙以使壳体10形成实心环形圆柱体。优选地，可通过塑封的方法将壳体10与探头整体塑封。由于采用封装部60填充壳体10内的空隙，因而可以将探头固定在壳体10内，从而保证了探头的安装稳定性，且保证了电涡流传感器的检测稳定性。优选地，封装部60为塑料。壳体10的内部空气及探头上各个焊点均用塑料配合模具进行整体灌封。采用灌封可以将壳体10内的缝隙等全部填满，从而提高电涡流传感器的使用可靠性。由于塑封后的电涡流传感器的壳体10、各个探头、线缆、接头等成为一体式，因而提高了电涡流感器的测试稳定性、信号传输稳定性和使用寿命。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种转轴装置，如图3和4所示，该转轴装置包括转轴100，转轴装置还包括上述的电涡流传感器，电涡流传感器的壳体10围绕转轴100设置，转轴100上设置有一个或多个转速检测激励部111，电涡流传感器的转速检测探头50与转速检测激励部111的回转平面对应地设置。
转速激励部111与转速检测探头50形成反馈，例如磁反馈或光反馈，使得转速激励部111每次经过转速检测探头50时，均对转速检测探头50形成激励，使得转速检测探头50输出类似脉冲的波形，从而实现计数，进而得到转轴100的转速数据。
需要特别指出的是，转速检测激励部111的数量优选地为多个，更优选地大于或等于3个，并且均匀分布，以尽量减少其形成的转动载荷对转轴100造成影响。
优选地，当转速检测探头50是电涡流探头时，转速检测激励部111可以是简单的凹槽或凸起。
优选地，转速检测激励部111设置在转轴10的周向外表面上，转速检测探头50的检测端的朝向与转轴100的轴向垂直。该实施例未在附图中示出，具体请参照上文记载。
可替换地，如图4所示，转轴100包括凸缘110，转速检测激励部111设置在凸缘110的轴向端面上，转速检测探头50的检测端的朝向与转轴100的轴向平行。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种用于转轴的电涡流传感器，其特征在于，包括：
壳体(10)；
一个或多个位置检测探头，设置在所述壳体(10)上；
转速检测探头(50)，设置在所述壳体(10)上。
2.根据权利要求1所述的电涡流传感器，其特征在于，所述壳体(10)包括供所述转轴(100)穿过的中心孔，所述转速检测探头(50)的检测端的朝向与所述中心孔的轴向平行或垂直。
3.根据权利要求1所述的电涡流传感器，其特征在于，所述壳体(10)包括：
内环部(11)，所述内环部(11)的中心形成供所述转轴(100)通过的中心孔；
中间部(13)，与所述内环部(11)的外壁连接并朝向外侧延伸；
所述位置检测探头设置在所述内环部(11)和/或所述中间部(13)上。
4.根据权利要求3所述的电涡流传感器，其特征在于，所述转速检测探头(50)设置在所述内环部(11)上，所述转速检测探头(50)的检测端的朝向与所述中心孔的轴向垂直。
5.根据权利要求3所述的电涡流传感器，其特征在于，所述壳体(10)还包括外环部(12)，所述中间部(13)位于所述内环部(11)与所述外环部(12)之间并形成凹槽结构，所述转速检测探头(50)设置在所述外环部(12)上，所述转速检测探头(50)的检测端的朝向与所述中心孔的轴向平行。
6.根据权利要求5所述的电涡流传感器，其特征在于，所述外环部(12)上开设有用于安装所述转速检测探头(50)的安装孔，所述转速检测探头(50)的检测端与所述壳体(10)的端面平齐。
7.根据权利要求1所述的电涡流传感器，其特征在于，在所述壳体(10)的周向上，所述转速检测探头(50)与其左侧相邻的所述位置检测探头间的弧长与所述转速检测探头(50)与其右侧相邻的所述位置检测探头间的弧长相等。
8.根据权利要求3所述的电涡流传感器，其特征在于，所述多个位置检测探头包括：
一个或多个径向探头(20)，所述径向探头(20)设置在所述内环部(11)上，所述径向探头(20)的检测端的朝向与所述中心孔的轴向垂直。
9.根据权利要求8所述的电涡流传感器，其特征在于，所述壳体(10)还包括外环部(12)，所述中间部(13)位于所述内环部(11)与所述外环部(12)之间并形成凹槽结构，所述外环部(12)上开设有一个或多个径向孔，所述径向孔与所述径向探头(20)一一对应地设置。
10.根据权利要求3所述的电涡流传感器，其特征在于，所述多个位置检测探头包括：
一个或多个轴向探头(30)，所述轴向探头(30)设置在所述中间部(13)上，所述轴向探头(30)的检测端的朝向与所述中心孔的轴向平行。
11.根据权利要求1所述的电涡流传感器，其特征在于，所述电涡流传感器还包括补偿探头(40)，所述补偿探头(40)设置在所述壳体(10)上。
12.一种转轴装置，包括转轴(100)，其特征在于，所述转轴装置还包括权利要求1至11中任一项所述的电涡流传感器，所述电涡流传感器的壳体(10)围绕所述转轴(100)设置，所述转轴(100)上设置有一个或多个转速检测激励部(111)，所述电涡流传感器的转速检测探头(50)与所述转速检测激励部(111)的回转平面对应地设置。
13.根据权利要求12所述的转轴装置，其特征在于，所述转速检测激励部(111)设置在所述转轴(10)的周向外表面上，所述转速检测探头(50)的检测端的朝向与所述转轴(100)的轴向垂直。
14.根据权利要求12所述的转轴装置，其特征在于，所述转轴(100)包括凸缘(110)，所述转速检测激励部(111)设置在所述凸缘(110)的轴向端面上，所述转速检测探头(50)的检测端的朝向与所述转轴(100)的轴向平行。
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