CN204821561U - 测速装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的测速装置包括磁盘及与磁盘配合的传感器，磁盘包括盘体及设置于盘体内的若干磁性件，盘体内开设有磁感应通道，传感器包括感应探头；若干磁性件依次设置于盘体上且在磁感应通道内形成周期性变化的磁场，感应探头伸入所述磁感应通道内切割磁场的磁感线，并输出周期性脉冲信号。本实用新型测速装置中传感器的感应间隙范围大，安装时允许偏心量大，装配适应性佳。且测速装置内部无任何旋转部件与传动部件，节省下来的空间全部分配给电气部分，用于加强抗干扰能力，安全可靠。

Description

测速装置

技术领域

本实用新型属于机车测速领域，特别涉及一种测速装置。

背景技术

目前在铁路机车测速领域主要采用的是单圈脉冲数为200个的光电式转速传感器或单圈脉冲数为80个的非接触式霍尔转速传感器。

其中，光电式速度传感器，其内部均含有传动轴承，在机车振动、冲击、高转速和长期运行等复合条件下，传动轴承的磨损限制了传感器的整体可靠性水平；另一方面，传感器通过轴端的方榫和机车轴端的方孔套联接实现传动测速，两者联接部分的配合尺寸、润滑状态和轴向相对窜动等因素决定了两者之间的磨耗，稍有异常，磨耗将急剧上升，迅速拉低整体可靠性水平或失效。

霍尔转速传感器，在径向非接触式感应测速齿盘的外圈输出速度信号，其轴端的安装方式与光电式转速传感器完全不同，测速齿盘齿顶与感应头端面的感应距离为0.5mm-2.0mm，其测速感应间隙较小，装配适应性较差。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种测速感应间隙较大且装配适应性较佳的非接触式的测速装置。

一种测速装置，包括磁盘及与磁盘配合的传感器，磁盘包括盘体及设置于盘体内的若干磁性件，盘体的内圈开设有磁感应通道，传感器包括感应探头；若干磁性件依次设置于盘体上且在磁感应通道内形成周期性变化的磁场，感应探头伸入磁感应通道内切割磁场的磁感线，并输出周期性电信号。

在其中一种实施方式中，若干磁性件沿周向均匀排列于磁感应通道外，并在磁感应通道内沿径向形成周期性变化的连续磁场。

在其中一种实施方式中，若干磁性件周向排列于磁感应通道外，且每两个相邻磁性件之间相互靠近的两侧为同名磁极。

在其中一种实施方式中，所述盘体开设有周向均匀排列于所述磁感应通道外的若干装配槽，且每条所述装配槽的延伸方向与所述磁感应通道的轴向平行。

在其中一种实施方式中，所述磁感应件为插入对应装配槽内由钕铁硼永磁材料制成的磁条，每根所述磁条的充磁方向与其嵌入对应装配槽内的方向相互垂直。

在其中一种实施方式中，所述磁条的充磁方向为宽度充磁，且每根所述磁条沿长度方向嵌入对应的装配槽内。

在其中一种实施方式中，所述传感器为霍尔传感器，其前端的感应探头为三爪感应头。

本实用新型测速装置中传感器采用内圈感应的方式且感应间隙范围大，安装时允许偏心量大，装配适应性佳。且测速装置内部无任何旋转部件与传动部件，节省下来的空间全部分配给电气部分，用于加强抗干扰能力，安全可靠。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例中带测速装置的机车的部分结构示意图；

图2为图1所示带测速装置的机车的磁盘的结构示意图；

图3为图2所示磁盘的剖视图；

图4为图2所示中磁盘磁极排布示意图；

图5为图2所示中磁盘的磁感应通道内磁场强度分布曲线图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参看图1，本实用新型中一实施例的机车，其包括车体(图未示)、设置于车体上的轮对(图未示)以及测速装置30。其中，轮对包括轮轴11、车轮(图未示)、轮轴轴承13、与轮轴11定位配合的压盖15以及端盖17。

车轮设置于轮轴11相对两端。轮轴轴承13套设安装于轮轴11上且位于对应侧车轮的外侧。压盖15大体为一端呈开口状的中空圆柱形，其通过开口端罩设于轮轴11的末端且通过固定件18(例如，螺钉)固定安装于轮轴11上。压盖15呈开口的一端抵压于轮轴轴承13的内圈上，并可随轮轴轴承13的内圈与轮轴11共同转动。压盖15覆盖于轮轴11末端的表面开设有内孔150。端盖17的一端抵接于轮轴轴承13的外圈上并与轮轴轴承13的外圈一同保持静止不动。端盖17与压盖15共同界定形成收容空间19。端盖17上开设有外孔170，且外孔170的中心轴线、内孔150的中心轴线以及轮轴11的中心轴线在同一条直线上。

测速装置30包括磁盘31及与磁盘31配合的传感器33。磁盘31收容于收容空间19内，其一端通过内孔150固定安装于轮轴11上。磁盘31可随轮轴11一同转动并产生周期性变化的磁场。传感器33安装于端盖17上，且一端通过外孔170伸入磁盘31内，用于感应周期性磁场并对应输出周期性电信号。其中，轮轴11、轮轴轴承13的内圈、压盖15以及磁盘31四者刚性连接在一起，并可随轮轴11一同转动，视为转子。传感器33安装于端盖17上并与轮轴轴承13的外圈一同保持静止不动，并在机车轮轴11转动时，视为定子。

请参看图2与图3，磁盘31包括盘体310、凸台312、延伸边314以及设置于盘体310内的若干磁性件316。盘体310大体为中空圆柱形，其内圈开设有磁感应通道3101。若干磁性件316设置于盘体310上且在磁感应通道3101内形成周期性变化的磁场。传感器33包括伸入磁感应通道3101内的感应探头330。感应探头330伸入磁感应通道3101内切割该磁场的磁感线，并输出周期性电信号，以进行后级处理，输出对应速度信号。

具体地，盘体310的内圈开设有周向均匀排列于磁感应通道3101外的若干装配槽3103。其中，每条装配槽3103的延伸方向与磁感应通道3101的轴向平行。装配槽3103在本具体实施例中与磁感应通道3101通过盘体310的内壁面分隔。可以理解地，在其它一些实施例中，装配槽3103亦可直接设置于盘体310内壁面上并与磁感应通道3101连通。

凸台312由盘体310的末端沿轴向继续延伸形成，并在安装时与压盖15的内孔150定位配合。其中，磁感应通道3101贯穿于盘体310与凸台312。延伸边314设置于凸台312的外壁面上并通过若干固定件18(例如，螺钉)将磁盘31固定于压盖15上。

若干磁性件316依次对应插入盘体310的若干装配槽3103内，且在磁感应通道3101内沿径向形成周期性变化的连续磁场。具体地，若干磁性件316为插入对应装配槽3103内由钕铁硼永磁材料制成的若干磁条(牌号为N50SH，耐高温可达150℃)，且每根磁条的充磁方向与其嵌入对应装配槽3103内的方向相互垂直。

感应探头330伸入磁感应通道3101内并当磁盘31随轮轴11做圆周运动时不停的切割磁感线，并不断产生对应的脉冲。可以理解地，在其它一些实施例中，磁盘31与感应探头330中任意一者处于转动状态即可，例如，亦可磁盘31保持静止，感应探头330在磁盘31的磁感应通道3101作圆周运动。

在本具体实施例中，每根磁条的充磁方向为宽度充磁，且每根磁条沿长度方向嵌入对应的装配槽3103内。传感器33为霍尔传感器，其前端的感应探头330为三爪感应头。盘体310上开设有100个矩形装配槽3103。100根磁条均沿其长度方向嵌入对应的装配槽3103内，并按照…N-N-S-S-N-N-S-S…的排列方式周向排列于磁感应通道3101外，即每两个相邻磁条之间相互靠近的两侧为同名磁极(N极或S极)。每相邻两根磁条相邻两侧的同名磁极之间的磁场相互挤压，并在盘体310内壁的圆周方向形成一个个N-S周期性变化的连续磁场。

请参看图4，为若干磁性件316的磁极排布示意图，当100根磁条按N-N-S-S的规则周期性插入对应的装配槽3103内后在测试时，100根磁条产生的周期性变化的磁场强度随感应探头330与盘体310内壁面之间的距离的变化而变化。在感应探头330靠近盘体310内壁面时，周期性变化的磁场强度的峰峰值最大；而感应探头330远离盘体310内壁面时，周期性变化的磁场强度的峰峰值逐步衰减。其中，在感应探头330离盘体310内壁面径向距离t＝5mm的圆周上，分布的周期性变化的磁场强度峰峰值仍可达到60Gs，如此，可实现测速装置30在大间隙条件下仍可进行测速。可以理解地，在其它一些实施例中，磁条的数量、充磁方向与嵌入装配槽3103的方向均可根据需要而定，在此不作限定。

请参看图5，为磁感应通道3101内磁场强度分布曲线图，其中，纵坐标为磁强，单位为Gs；横坐标为若干磁条中各磁极之间的位置，单位为°。在本具体实施例中，100根磁条沿周向均匀排列于盘体310的内壁面上，磁盘31单圈共形成50个磁极，25个周期。其中，相邻磁极间位置相差3.6°，相邻周期间位置相差7.2°。

图中t＝0曲线是感应探头330在盘体310内壁上测得的磁强曲线，其为一条正弦波曲线；t＝5mm是感应探头330距离盘体310内壁5mm处圆周上磁强曲线，亦为一条正弦波曲线。两条曲线的峰峰位置一致，周期一致。t＝5mm时，磁强的峰峰值可达60Gs，配合感应探头330内部的霍尔线性芯片，可转换为峰峰值为300mV的正弦曲线，再进行后级处理，输出速度信号。其中，机车运动实际速度V可根据以下公式(1)得到：

V为机车运行实际速度，单位为m/s；

n为单圈脉冲数，在本实用新型中为常量200个；

D为机车轮径，单位为m；

f_h为测速装置输出频率，单位为Hz。

在本具体实施例中，装配槽3103内嵌入的磁条规格为30mm长，因此，在磁感应通道3101轴向空间上分布着30mm深的周期性磁场，感应探头330伸入0-30mm范围内均可保证有正常的速度信号输出。同时，盘体310中磁感应通道3101的直径为70mm，感应探头330的外径为64mm。在同心安装的条件下，感应探头330与盘体310内壁面的间距为3mm，偏心安装时，感应探头330与盘体310内壁面的间距为0.5mm至5.0mm间隙范围内均可保证有正常的速度信号输出，因此本实用新型中测速装置安装时可允许的偏心量可达±2mm，装配适应性佳。

本实用新型测速装置中传感器33的感应间隙范围大，安装时允许偏心量大，装配适应性佳。同时，传感器33的安装接口与现有光电式转速传感器一致，其可利用现有光电式转速传感器在机车轴端的安装位置快速安装在机车轴端上，感应磁盘31内周期性变化的磁场并输出对应的速度信号，而无需对现有机车轴端进行改变，具有完全的互换性。另外，本实用新型中测速装置33内部无任何旋转部件与传动部件，节省下来的空间全部分配给电气部分，用于加强抗干扰能力，安全可靠。

本实用新型还提供一种测速装置30的安装方法，其包括：

将磁盘31的一端固定安装于轮轴11上；其中，磁盘31的内圈开设有其内形成有周期性变化磁场的磁感应通道3101。磁感应通道3101外沿周向均匀排列有若干磁性件316，若干磁性件316在磁感应通道3101内沿径向形成周期性变化的连接磁场；

将传感器33的一端伸入磁盘31内圈的磁感应通道3101内切割磁场的磁感线，其中，传感器33包括感应探头330。

在本具体实施例中，测速装置30的具体安装方法包括：

将磁盘31的一端固定安装于轮轴11上并随轮轴11一同转动产生周期性变化的磁场；

将轮轴轴承13套设安装于轮轴11上；

将端盖17设置于轮轴轴承13的外圈上，并与轮轴轴承13的外圈一同保持静止；其中端盖17上开设有外孔170；

将传感器33安装于端盖17上，且将感应探头330通过外孔170伸入磁盘31内圈的磁感应通道3101内并包围于若干磁性件316之间。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种测速装置，其特征在于：包括磁盘及与所述磁盘配合的传感器，所述磁盘包括盘体及设置于所述盘体内的若干磁性件，所述盘体的内圈开设有磁感应通道，所述传感器包括感应探头；若干所述磁性件依次设置于所述盘体上且在所述磁感应通道内形成周期性变化的磁场，所述感应探头伸入所述磁感应通道内切割所述磁场的磁感线，并输出周期性电信号。

2.如权利要求1所述的测速装置，其特征在于：若干所述磁性件沿周向均匀排列于所述磁感应通道外，并在所述磁感应通道内沿径向形成周期性变化的连续磁场。

3.如权利要求1所述的测速装置，其特征在于：若干所述磁性件周向排列于所述磁感应通道外，且每两个相邻所述磁性件之间相互靠近的两侧为同名磁极。

4.如权利要求2或3所述的测速装置，其特征在于：所述盘体开设有周向均匀排列于所述磁感应通道外的若干装配槽，且每条所述装配槽的延伸方向与所述磁感应通道的轴向平行。

5.如权利要求4所述的测速装置，其特征在于：所述磁感应件为插入对应装配槽内由钕铁硼永磁材料制成的磁条，每根所述磁条的充磁方向与其嵌入对应装配槽内的方向相互垂直。

6.如权利要求5所述的测速装置，其特征在于：所述磁条的充磁方向为宽度充磁，且每根所述磁条沿长度方向嵌入对应的装配槽内。

7.如权利要求1所述的测速装置，其特征在于：所述传感器为霍尔传感器，其前端的感应探头为三爪感应头。