CN209086203U - 一种分离式励磁装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分离式励磁装置，其要点是：包括衔铁外壳、两组电磁铁组和聚磁器。衔铁外壳为中空的正六棱柱，衔铁外壳为开合结构。两组电磁铁组沿衔铁外壳的轴向从前至后依次固定设置在衔铁外壳中。两组电磁铁组按其所处的前后位置的不同前侧电磁铁组和后侧电磁铁组。前侧电磁铁组的6个电磁铁沿钢丝绳的周向等间隔角度围绕钢丝绳设置，后侧电磁铁组的6个电磁铁沿钢丝绳的周向等间隔角度围绕钢丝绳设置，后侧电磁铁组的各电磁铁与前侧电磁铁组的各电磁铁在钢丝绳的轴向方向上分别相对应设置。聚磁器为可开合结构，聚磁器设置在钢丝绳上，位于前侧电磁铁组和后侧电磁铁组之间，能用较少量的霍尔元件实现大直径钢丝绳的全方位无漏检测。

Description

一种分离式励磁装置

技术领域

本实用新型涉及无损检测技术领域，具体是一种用于钢丝绳检测的励磁检测装置。

背景技术

矿井提升设备是煤矿生产过程中主要设备之一，其主要功能是运输煤炭、搭载人员、投放设备等。钢丝绳是矿井提升设备的主要构件之一，钢丝绳的运行状况直接决定着煤矿生产是否正常以及煤矿工作人员的生命是否安全。

由于煤矿井下腐蚀、潮湿的恶劣环境的影响，同时矿井提升系统在煤炭生产过程中长时间高负荷运转以及载荷的突然变化，钢丝绳在使用过程中会出现磨损、断丝、锈蚀、扭结等常见的故障类型。由于以上故障类型的存在，如不能及时地发现和诊断，将会降低钢丝绳的使用强度和寿命，从而使钢丝绳发生断裂，造成难以估量的后果。钢丝绳多采用高碳钢材料制作而成，由于高碳钢具有良好的导磁性能，因此测量漏磁通的电磁检测法是目前公认的最实用可靠的钢丝绳无损检测方法。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种结构简单、励磁效果较好的有利于提高测量精度的分离式励磁装置。

实现本实用新型目的的基本技术方案是：一种分离式励磁装置，其结构特点是：包括衔铁外壳、电磁铁组和聚磁器。衔铁外壳为中空的正六棱柱，衔铁外壳包括上壳体和下壳体，上壳体和下壳体为可开合结构。电磁铁组有两组，每组均包括6个电磁铁，两组电磁铁组沿衔铁外壳的轴向从前至后依次绝缘固定设置在衔铁外壳中。两组电磁铁组按其所处的前后位置的不同前侧电磁铁组和后侧电磁铁组。前侧电磁铁组的6个电磁铁沿钢丝绳的周向等间隔角度围绕钢丝绳设置，后侧电磁铁组的6个电磁铁沿钢丝绳的周向等间隔角度围绕钢丝绳设置，后侧电磁铁组的各电磁铁与前侧电磁铁组的各电磁铁在钢丝绳的轴向方向上分别相对应设置。聚磁器为可开合结构，聚磁器设置在钢丝绳上，位于前侧电磁铁组和后侧电磁铁组之间。

以上述基本技术方案为基础的技术方案是：前侧电磁铁组的三个电磁铁设置在衔铁外壳的上壳体内侧上，另外三个电磁铁设置在衔铁外壳的下壳体内侧上。后侧电磁铁组的三个电磁铁设置在衔铁外壳的上壳体内侧上，另外三个电磁铁设置在衔铁外壳的下壳体内侧上。

以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：电磁铁组的各电磁铁的结构均相同，均包括铁芯和线圈。铁芯采用导磁能力较好的软磁材料制成。线圈由漆包线以钢丝绳的径向为轴缠绕在铁芯上构成，线圈的安匝数为1500安匝至4500安匝。当电流在10A以下时，所述漆包线每平方毫米通过的电流为5A。当电流在10至50A之间时，漆包线每平方毫米通过的电流为4A。当电流在50至100A之间时，则漆包线每平方毫米通过的电流为3A。当电流在100A以上时，则漆包线每平方毫米可以通过2A电流。

以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：衔铁外壳采用由具有较高磁导率的软磁性材料制造而成。

以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：聚磁器包括前侧聚磁环、中部聚磁环和后侧聚磁环。前侧聚磁环由上下两个半圆环拼合而成。前侧聚磁环的后侧沿其周向等间隔角度设置2至6个向后凸起的后导磁凸台。后导磁凸台为圆柱形。后侧聚磁环由上下两个半圆环拼合而成。后侧聚磁环的后侧沿其周向等间隔角度设置2至6个向前凸起的前导磁凸台。前导磁凸台为圆柱形。各前导磁凸台在沿与钢丝绳的轴线平行的方向上分别与各后导磁凸台的位置相对应。中部聚磁环由上下两个半圆环拼合而成。前侧聚磁环和后侧聚磁环对称设置在中部聚磁环的前后两侧。

以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：前侧聚磁环、中部聚磁环和后侧聚磁环均采用高导磁材料制造而成。

以上述各相应技术方案为基础的技术方案是：衔铁外壳采用由具有较高磁导率的软磁性材料制造而成。

本实用新型具有以下的有益效果：(1)本实用新型的分离式励磁装置结构简单，能将钢丝绳结构添加饱和状态的磁场。本实用新型为直流励磁方式，是在线圈中通过一定大小的直流电来产生磁场，该励磁方式最大的优点是不仅可以通过改变电流的大小而改变磁场的大小从而改变钢丝绳磁化的深度，而且还能够通过改变电流的方向改变磁化磁场的方向；并且在需要立刻停止磁化时可采取断电方式来快速改变磁化状态，具有灵活的调节性。直流励磁方式可以避免交流励磁时产生的集肤效应，使得检测结果更为可靠。

(2)本实用新型的分离式励磁装置的衔铁外壳采用低碳钢材料制成，不仅具有较高的磁导率、高饱和的磁感应强度、还具有良好的加工工艺性，生产加工成本较低。衔铁在整个励磁装置中构成封闭的磁力线回路，减少磁阻，提高部分磁路的磁通密度和强度，同时还可以起到改变磁力线方向的作用。上壳体和下壳体为可开合结构，一侧通过铰链铰接连接，另一侧通过锁扣连接，可以快速使上壳体和下壳体打开，将其套在钢丝绳上后，再通过锁扣将上壳体和下壳体固定连接，使上壳体和下壳体闭合，从而将钢丝绳置于衔铁外壳中，安装拆卸方便快捷。

(3)本实用新型的分离式励磁装置的电磁铁设有铁芯，铁芯采用工业纯铁制成，具有较好的性价比，在通入相同的电流条件下，带铁芯的线圈产生的磁场比不带铁芯的线圈产生的磁场强几千倍，也即要产生相同的磁场，使用带铁芯线圈的励磁装置体积远远小于不加铁芯线圈的励磁装置体积，加了铁芯的线圈需要通过的电流也远远小于不加铁芯的线圈。

(3)本实用新型的分离式励磁装置的设有聚磁器，聚磁器包括了前侧聚磁环、中部聚磁环和后侧聚磁环。各聚磁环均采用两半拼装式，安装方便。前侧聚磁环和后侧聚磁环设有相对应的后导磁凸台和前导磁凸台，这样，钢丝绳表面的磁场通过前侧聚磁环搜集后次经过后导磁凸台、中部聚磁环、前导磁凸台后流向后侧聚磁环，从而在钢丝绳周围会形成一个封闭的小范围的磁场通路，这个通路会使大部分磁通通过检测通路，从而实现漏磁场的检测。

采用本实用新型的聚磁器后，显著优点是能用较少量的霍尔元件实现大直径钢丝绳的全方位无漏检测，沿钢丝绳周向一周最少仅需要布置2片霍尔元件(总共4片霍尔元件)，不仅提高了检测可靠性，且大大降低了后续信号处理装置成本。聚磁器一般采用工业纯铁或是油墨合金等这种高导磁材料制造而成，在漏磁检测的过程中可以起到导向、收集、均化漏磁场的作用，其聚磁原理是：将高导磁材料制造成聚磁结构，由于其导磁性可以在漏磁检测过程中引导收集空气中的漏磁场，将被检测钢丝绳径向上较大空间范围内的泄漏磁场引导到霍尔元件的检测通路中。同时，霍尔传感器与聚磁结构可以在被检测钢丝绳径向上对称布置，这样可以起到一定的滤波作用，并且可以减小钢丝绳与检测装置抖动所引起的检测干扰。

附图说明

图1为本实用新型的分离式励磁装置的结构示意图；

图2为图1的后视示意图；

图3为从图1的左前上方观察时的示意图；

图4为本实用新型的分离式励磁装置处于钢丝绳励磁状态时的结构示意图；

图5为从图4的右前上方观察时的示意图；

图6为从图4的右前上方观察时去掉衔铁后的示意图；

图7为聚磁器的结构示意图；

图8为聚磁器的前侧聚磁环的结构示意图；

图9为聚磁器的后侧聚磁环的结构示意图；

图10为聚磁器的中部聚磁环的结构示意图。

附图中的标号为：

衔铁外壳1，上壳体1-1，下壳体1-2，

电磁铁组2，前侧电磁铁组2a，后侧电磁铁组2b，电磁铁2-1，铁芯2-11，线圈2-12，

聚磁器3，前侧聚磁环3a，后导磁凸台3a-1，中部聚磁环3b，后侧聚磁环3c，前导磁凸台3c-1，

钢丝绳100，霍尔元件200。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。本实用新型的方位的描述按照图1所示的方位进行，也即图1所示的上下左右方向即为描述的上下左右方向，图1所朝的一方为前方，背离图1的一方为后方。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本实用新型的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系是基于附图所述的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型或简化描述，而不是指示必须具有的特定的方位。

(实施例1)

见图1至图10，本实用新型的分离式励磁装置包括衔铁外壳1、电磁铁组2和聚磁器3。

见图1至图5，衔铁外壳1为中空的正六棱柱。衔铁外壳1由上壳体1-1和下壳体1-2的左侧通过铰链铰接固定连接，上壳体1-1和下壳体1-2的右侧通过锁扣固定连接，从而上壳体1-1和下壳体1-2形成可开合结构，便于将其套在钢丝绳100上。衔铁外壳1采用由具有较高磁导率的软磁性材料制造而成，如工业纯铁和低碳钢等，本实施例采用低碳钢材料制成。

见图1至图6，电磁铁组2有两组，每组均包括6个电磁铁2-1，两组电磁铁组2沿衔铁外壳1的轴向从前至后依次固定设置在衔铁外壳1中。两组电磁铁组2按其所处的前后位置的不同前侧电磁铁组2a和后侧电磁铁组2b。前侧电磁铁组2a的6个电磁铁2-1沿钢丝绳100的周向等间隔角度围绕钢丝绳100设置，其中三个电磁铁2-1设置在衔铁外壳1的上壳体1-1内侧上，另外三个电磁铁2-1设置在衔铁外壳1的下壳体1-2内侧上。后侧电磁铁组2b的6个电磁铁2-1沿钢丝绳100的周向等间隔角度围绕钢丝绳100设置，其中三个电磁铁2-1设置在衔铁外壳1的上壳体1-1内侧上，另外三个电磁铁2-1设置在衔铁外壳1的下壳体1-2内侧上。后侧电磁铁组2b的各电磁铁与前侧电磁铁组2a的各电磁铁在钢丝绳100的轴向方向上分别相对应设置。

各电磁铁2-1的结构均相同，均包括铁芯2-11和线圈2-12。铁芯2-11采用导磁能力较好的软磁材料制成，如工业纯铁或坡镆合金等，本实施例采用工业纯铁制成。铁芯2-11外侧粘接固定有绝缘垫片，绝缘垫片粘结固定在衔铁外壳1内侧上。线圈2-12由漆包线以钢丝绳100的径向为轴缠绕在铁芯2-11上构成，线圈2-12的安匝数为1500安匝至4500安匝，本实施例为3500安匝。当电流在10A以下时，所述漆包线每平方毫米通过的电流为5A；当电流在10至50A之间时，漆包线每平方毫米通过的电流为4A；当电流在50至100A之间时，则漆包线每平方毫米通过的电流为3A；当电流在100A以上时，则漆包线每平方毫米可以通过2A电流。

见图7至图10，聚磁器3包括前侧聚磁环3a、中部聚磁环3b和后侧聚磁环3c。聚磁器3为可开合结构。前侧聚磁环3a、中部聚磁环3b和后侧聚磁环3c均采用高导磁材料制造而成，本实施例采用工业纯铁材料制成。前侧聚磁环3a由上下两个具有开合结构的半圆环拼合而成，两个半圆环的一侧通过铰链固定连接，另一侧通过锁扣固定连接。前侧聚磁环3a同轴固定设置在衔铁外壳1中，前侧聚磁环3a由其位于下方的半圆环通过塑料材料制成的支架固定设置在衔铁外壳1的下壳体1-2的内侧上。前侧聚磁环3a的后侧沿其周向等间隔角度设置2至6个向后凸起的后导磁凸台3a-1，本实施例为2个，后导磁凸台3a-1为圆柱形。后侧聚磁环3c由上下两个半圆环拼合而成，两个半圆环的一侧通过铰链固定连接，另一侧通过锁扣固定连接。后侧聚磁环3c同轴固定设置在衔铁外壳1中，后侧聚磁环3c由其位于下方的半圆环通过塑料材料制成的支架固定设置在衔铁外壳1的下壳体1-2的内侧上。后侧聚磁环3c的后侧沿其周向等间隔角度设置2至6个向前凸起的前导磁凸台3c-1，本实施例为2个，前导磁凸台3c-1为圆柱形。各前导磁凸台3c-1在沿与钢丝绳100的轴线平行的方向上分别与各后导磁凸台3a-1的位置相对应。中部聚磁环3b由上下两个半圆环拼合而成，两个半圆环的一侧通过铰链固定连接，另一侧通过锁扣固定连接。中部聚磁环3b同轴固定设置在衔铁外壳1中，中部聚磁环3b由其位于下方的半圆环通过塑料材料制成的支架固定设置在衔铁外壳1的下壳体1-2的内侧上。前侧聚磁环3a和后侧聚磁环3c对称设置在中部聚磁环3b的前后两侧。聚磁器3位于两组电磁铁组2之间。使用时：将漏磁检测装置的4片霍尔元件200分别设置在2个后导磁凸台3a-1与中部聚磁环3b之间和2个前导磁凸台3c-1与中部聚磁环3b之间。

本实用新型的分离式励磁装置使用时，先将衔铁外壳1打开，在将聚磁器3打开，使钢丝绳100位于衔铁外壳1中，相应部位位于聚磁器3中。然后将聚磁器3闭合，再将衔铁外壳1闭合，从而使聚磁器3套在钢丝绳100上，两组电磁铁组2的电磁铁2-1围绕钢丝绳100。相应的检测装置通过设置在2个后导磁凸台3a-1与中部聚磁环3b之间和2个前导磁凸台3c-1与中部聚磁环3b之间4片霍尔元件200实现钢丝绳100的漏磁场的检测。

以上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种分离式励磁装置，其特征在于：包括衔铁外壳、电磁铁组和聚磁器；衔铁外壳为中空的正六棱柱，衔铁外壳包括上壳体和下壳体，上壳体和下壳体为可开合结构；电磁铁组有两组，每组均包括6个电磁铁，两组电磁铁组沿衔铁外壳的轴向从前至后依次绝缘固定设置在衔铁外壳中；两组电磁铁组按其所处的前后位置的不同前侧电磁铁组和后侧电磁铁组；前侧电磁铁组的6个电磁铁沿钢丝绳的周向等间隔角度围绕钢丝绳设置，后侧电磁铁组的6个电磁铁沿钢丝绳的周向等间隔角度围绕钢丝绳设置，后侧电磁铁组的各电磁铁与前侧电磁铁组的各电磁铁在钢丝绳的轴向方向上分别相对应设置；聚磁器为可开合结构，聚磁器设置在钢丝绳上，位于前侧电磁铁组和后侧电磁铁组之间。

2.根据权利要求1所述的分离式励磁装置，其特征在于：前侧电磁铁组的三个电磁铁设置在衔铁外壳的上壳体内侧上，另外三个电磁铁设置在衔铁外壳的下壳体内侧上；后侧电磁铁组的三个电磁铁设置在衔铁外壳的上壳体内侧上，另外三个电磁铁设置在衔铁外壳的下壳体内侧上。

3.根据权利要求1所述的分离式励磁装置，其特征在于：电磁铁组的各电磁铁的结构均相同，均包括铁芯和线圈；铁芯采用软磁材料制成；线圈由漆包线以钢丝绳的径向为轴缠绕在铁芯上构成，线圈的安匝数为1500安匝至4500安匝；当电流在10A以下时，所述漆包线每平方毫米通过的电流为5A；当电流在10至50A之间时，漆包线每平方毫米通过的电流为4A；当电流在50至100A之间时，则漆包线每平方毫米通过的电流为3A；当电流在100A以上时，则漆包线每平方毫米可以通过2A电流。

4.根据权利要求1至3之一所述的分离式励磁装置，其特征在于：衔铁外壳采用由具有较高磁导率的软磁性材料制造而成。

5.根据权利要求1所述的分离式励磁装置，其特征在于：聚磁器包括前侧聚磁环、中部聚磁环和后侧聚磁环；前侧聚磁环由上下两个半圆环拼合而成；前侧聚磁环的后侧沿其周向等间隔角度设置2至6个向后凸起的后导磁凸台；后导磁凸台为圆柱形；后侧聚磁环由上下两个半圆环拼合而成；后侧聚磁环的后侧沿其周向等间隔角度设置2至6个向前凸起的前导磁凸台；前导磁凸台为圆柱形；各前导磁凸台在沿与钢丝绳的轴线平行的方向上分别与各后导磁凸台的位置相对应；中部聚磁环由上下两个半圆环拼合而成；前侧聚磁环和后侧聚磁环对称设置在中部聚磁环的前后两侧。

6.根据权利要求1所述的分离式励磁装置，其特征在于：前侧聚磁环、中部聚磁环和后侧聚磁环均采用高导磁材料制造而成。

7.根据权利要求5或6所述的分离式励磁装置，其特征在于：衔铁外壳采用由具有较高磁导率的软磁性材料制造而成。