CN212341473U - 一种径向磁路动圈检波器芯体 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种径向磁路动圈检波器芯体，属于无源类速度传感器技术领域，该径向磁路动圈检波器芯体包括一个或多个径向磁路结构，径向磁路结构由上、下两组磁路单元和位于中部的导磁轴组成，两组磁路单元具备相反的径向磁场、且分别安装在导磁轴的上、下轴肩上。本实用新型采用新型径向磁路结构，改变了动圈检波器使用磁靴转换磁路方向的传统方法，使得动圈检波器的磁路更加高效，再提升检波器信号灵敏度的同时，进一步降低了检波器的重量和体积，具有广阔的应用前景。

Description

一种径向磁路动圈检波器芯体

技术领域

本实用新型属于无源类速度传感器技术领域，尤其涉及一种径向磁路动圈检波器芯体，可广泛应用于地下资源勘探、震动监测和预警等多种将震动机械能转换成电能的技术领域。

背景技术

现有技术中，动圈检波器多使用圆柱形磁钢，如图1所示，从图1中看不到径向匀强磁场的特点，当给图1的磁钢加上两个磁靴之后，如图2所示，图2 中已有了明显的径向匀强磁场特征，通过对图1和图2的磁路结构进行比对可以看出：给磁钢增加磁靴，可以明显改变磁场方向，使得轴向磁场迅速转变成了径向磁场。而且由于合理的导磁宽度，使得径向磁场呈现出匀强磁场特征，进一步再给图2加上外磁路之后，磁靴到外磁路外壳之间就可以充分呈现出匀强磁场，如图3所示，当前绝大数的动圈检波器磁路都如图3所示。

现有文献资料中，即是对磁磁路结构，虽然增加了磁钢的数量(见专利：ZL2017203862339)，但也是通过磁靴把轴向磁场转变成了径向磁场。因此，可以明确地做出结论：当前所有动圈检波器机芯的磁路，都是通过磁靴把轴向磁场转变成了径向磁场的。而这种通过转换的方式，存在着两个问题：一是轴向漏磁很难完全消除，即是为了减少轴向漏磁，采取把磁靴的轴向厚度加大，此时，虽然轴向漏磁会有所减少，但机芯的体积急剧增大、重量增大、成本增大等问题，因此只能采取折中方式，允许一定的轴向漏磁存在，造成磁场在轴向产生一定的损耗；二是由于磁钢和磁靴之间必须存在着合理的配合间隙，同时磁靴材料也具有一定的磁阻，这两点也会使得轴向磁场转变成径向磁场过程中产生一定的损耗。因此，上述环节都造成了对总磁场的损耗，而这些损耗都会直接影响到了机芯的灵敏度及机芯体积小型化问题。这已成为当前动圈检波器的一个结构性短板，而且当前所有使用动圈检波器的领域，用户都希望采用高灵敏度、小型化产品。故而，如何克服当前动圈检波器这种短板效应，就成为了该技术领域的重要技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种径向磁路动圈检波器芯体，采用新型径向磁路结构，改变了动圈检波器使用磁靴转换磁路方向的传统方法，使得动圈检波器的磁路更加高效，再提升检波器信号灵敏度的同时，进一步降低了检波器的重量和体积，具有广阔的应用前景。

本实用新型通过以下技术手段解决上述问题：

一种径向磁路动圈检波器芯体，其特征在于，包括一个或多个径向磁路结构，所述径向磁路结构由上、下两组磁路单元和位于中部的导磁轴组成，两组磁路单元具备相反的径向磁场、且分别安装在导磁轴的上、下轴肩上，其中：所述磁路单元包括径向磁钢、温度补偿片和紧固环，所述径向磁钢的上、下两侧贴设有所述温度补偿片，所述紧固环套装在径向磁钢和温度补偿片的外侧；所述径向磁钢和温度补偿片的中部均开设有安装孔，所述安装孔的尺寸与导磁轴的轴头尺寸相适应；所述径向磁钢由多片对称的扇形磁钢拼成。

优选的，所述径向磁钢为圆形磁钢、且分为SN极径向磁钢和NS极径向磁钢，其中：所述SN极径向磁钢由多片SN极扇形磁钢拼成，所述SN极扇形磁钢远离中心的磁极为S极，SN极扇形磁钢靠近中心的磁极为N极；所述NS极径向磁钢由多片NS极扇形磁钢拼成，所述NS极扇形磁钢远离中心的磁极为N极， SN极扇形磁钢靠近中心的磁极为S极。

优选的，所述扇形磁钢包括15°扇形磁钢、30°扇形磁钢、45°扇形磁钢、 60°扇形磁钢、90°扇形磁钢、或120°扇形磁钢中的一种或多种。

优选的，包括线圈、簧片、连接套、壳体和盖体以及一个径向磁路结构，其中：两个盖体安装在壳体的两端；所述盖体的安装座通过两端的连接套将径向磁路结构固定在壳体内部；所述簧片的一端由连接套和盖体安装座固定，簧片的另一端安装有所述线圈；所述线圈正对径向磁路结构形成的径向磁场，线圈的引线由盖体引出。

优选的，包括线圈、簧片、连接套、壳体、盖体、连接轴和两个径向磁路结构，其中：两个盖体安装在壳体的两端；所述盖体的安装座通过两端的连接套将两个径向磁路结构固定在壳体内部；所述两个径向磁路结构之间通过连接轴安装；所述簧片的一端由连接套和盖体安装座固定，簧片的另一端安装有所述线圈；所述线圈正对径向磁路结构形成的径向磁场，线圈的引线由盖体引出。

优选的，所述扇形磁钢由钕铁硼板材经过充磁、消磁、切割和充磁流程制成。

优选的，所述紧固环由工业纯铁、微晶材料、或坡莫合金制成。

优选的，所述导磁轴由工业纯铁、微晶材料、或低碳钢制成。

本实用新型的一种径向磁路动圈检波器芯体具有以下有益效果：

1.径向磁路动圈检波器芯体采用新型径向磁路结构，改变了动圈检波器使用磁靴转换磁路方向的传统方法，使得动圈检波器的磁路更加高效。

2.径向磁路动圈检波器芯体更能满足用户对检波器高灵敏度、小型化的要求。

3.径向磁路动圈检波器小型化后，其重量减轻，非常有利于提高对高频信号的接收能力。

4.高灵敏度、小型化的检波器对提高野外施工效率、降低劳动强度非常有利。

5.径向磁路动圈检波器芯体采用模块化设计，能够方便地组合，以形成更高灵敏度的机芯，满足对弱小信号的提取能力。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有动圈检波器中圆柱形磁钢的磁路示意图；

图2是安装磁靴后圆柱形磁钢的磁路示意图；

图3是现有磁靴到外磁路的磁路示意图；

图4是本实用新型中径向磁路结构的结构示意图；

图5是本实用新型中径向磁场示意图；

图6是本实用新型中磁路单元的结构示意图；

图7是本实用新型中NS极径向磁钢的结构示意图；

图8是本实用新型中NS极扇形磁钢的结构示意图；

图9是本实用新型中SN极径向磁钢的结构示意图；

图10是本实用新型中SN极扇形磁钢的结构示意图；

图11是本实用新型中紧固环的结构示意图；

图12是本实用新型中温度补偿片的结构示意图；

图13是本实用新型中导磁轴的结构示意图；

图14是采用单径向磁路结构的检波器结构示意图；

图15是采用双径向磁路结构的检波器结构示意图；

图16是本实用新型中簧片的结构示意图。

其中，1-径向磁路结构、101-磁路单元、102-导磁轴、1011-径向磁钢、1012- 温度补偿片、1013-紧固环、10111-扇形磁钢、2-线圈、3-簧片、4-连接套、5- 壳体、6-盖体、7-连接轴。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

以下将结合附图对本实用新型进行详细说明。

实施例一

如图4和图5所示，该径向磁路动圈检波器芯体包括一个或多个径向磁路结构1，径向磁路动圈检波器芯体采用模块化设计，能够方便地组合多个径向磁路结构1，以形成更高灵敏度的机芯，满足对弱小信号的提取能力。

图中，径向磁路结构1由上、下两组磁路单元101和位于中部的导磁轴102 组成，两组磁路单元101具备相反的径向磁场、且分别安装在导磁轴102的上、下轴肩上，具体的，上磁路单元101的圆心为S极，上磁路单元101的圆周为N 极，下磁路单元101的圆心为N极，下磁路单元101的圆周为S极。

需要说明的是，该径向磁路动圈检波器能够在芯片与壳体之间形成均匀的径向磁场，显著提升检波器的信号灵敏度，外壳是磁体的外磁路，通常材料是工业纯铁、低碳钢。

实施例二

如图6至图13所示，磁路单元101包括径向磁钢1011、温度补偿片1012 和紧固环1013，径向磁钢1011的上、下两侧贴设有温度补偿片1012，紧固环1013套装在径向磁钢1011和温度补偿片1012的外侧。

具体的，径向磁钢1011由多片对称的扇形磁钢10111拼成，如图7至图10 所示，径向磁钢1011为圆形磁钢、且分为SN极径向磁钢和NS极径向磁钢，图中SN极径向磁钢由多片SN极扇形磁钢拼成，SN极扇形磁钢远离中心的磁极为 S极，SN极扇形磁钢靠近中心的磁极为N极，NS极径向磁钢由多片NS极扇形磁钢拼成，NS极扇形磁钢远离中心的磁极为N极，SN极扇形磁钢靠近中心的磁极为S极。

具体的，紧固环1013由工业纯铁、微晶材料、或坡莫合金制成，如图11 所示，紧固环1013主要用于固定径向磁钢1011和温度补偿片1012。

具体的，径向磁钢1011和温度补偿片1012的中部均开设有安装孔，安装孔的尺寸与导磁轴102的轴头尺寸相适应，如图12所示，温度补偿片1012主要用于补偿径向磁钢1011因温度变化引起的波动，方式是表面补偿，每个磁体配两个。

具体的，导磁轴102由工业纯铁、微晶材料、或低碳钢制成，如图13所示，主要用于磁体之间的磁路连接。

需要说明的是，其装配关系是先把一个温度补偿片与紧固环安装在一起，再把径向磁钢和另一个温度补偿片依次与紧固环装在一起，并给结合处用胶液粘接固定。把组合后的上述组件，装到导磁轴的轴肩处即可，再配上外壳后，就构成了一个闭合的匀强磁场。

实施例三

扇形磁钢10111的制作过程如下：把一定数量的钕铁硼板材固定之后进行充磁，再把冲完磁后的板材消磁，并进行线切割，切割后进行充磁，冲完磁后，拼成带孔圆环结构，并用胶把磁片站在一起，形成径向磁钢，每种磁片的数量不得少3片。

需要说明的是，扇形磁钢10111包括15°扇形磁钢、30°扇形磁钢、45°扇形磁钢、60°扇形磁钢、90°扇形磁钢、或120°扇形磁钢中的一种或多种。

实施例四

如图14所示，单径向磁路结构的检波器结构包括线圈2、簧片3、连接套4、壳体5和盖体6以及一个径向磁路结构1，其中：两个盖体6安装在壳体5的两端,盖体可以通过外部螺丝或内部螺纹与壳体5连接，盖体6的安装座通过两端的连接套4将径向磁路结构1固定在壳体5内部；簧片3的一端由连接套4和盖体6安装座固定，簧片3的另一端安装有线圈2；线圈2正对径向磁路结构1 形成的径向磁场，线圈2的引线由盖体6引出。具体的，通过封边机把上、下盖体包裹在壳体上，从而形成一种固定连接关系。

实施例五

如图15所示，双径向磁路结构的检波器结构包括线圈2、簧片3、连接套4、壳体5、盖体6、连接轴7和两个径向磁路结构1，其中：两个盖体6安装在壳体5的两端；盖体6的安装座通过两端的连接套4将两个径向磁路结构1固定在壳体5内部；两个径向磁路结构1之间通过连接轴7安装；簧片3的一端由连接套4和盖体6安装座固定，簧片3的另一端安装有线圈2；线圈2正对径向磁路结构1形成的径向磁场，线圈2的引线由盖体6引出。

需要说明的是，径向磁路动圈检波器芯体采用模块化设计，能够方便地组合，以形成更高灵敏度的机芯，满足对弱小信号的提取能力，可以采用两个、三个或更多个径向磁路结构1。

实施例六

如图16所示，弹簧片由一个内环和一个外环组成，内环和外环之间通过三个弹簧臂连接起来，内环被连接套4和盖体6固定安装起来；外环被安装固定在线架弹簧片安装位置处，从而完成了弹簧片的安装和固定。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种径向磁路动圈检波器芯体，其特征在于，包括一个或多个径向磁路结构(1)，所述径向磁路结构(1)由上、下两组磁路单元(101)和位于中部的导磁轴(102)组成，两组磁路单元(101)具备相反的径向磁场、且分别安装在导磁轴(102)的上、下轴肩上，其中：

所述磁路单元(101)包括径向磁钢(1011)、温度补偿片(1012)和紧固环(1013)，所述径向磁钢(1011)的上、下两侧贴设有所述温度补偿片(1012)，所述紧固环(1013)套装在径向磁钢(1011)和温度补偿片(1012)的外侧；

所述径向磁钢(1011)和温度补偿片(1012)的中部均开设有安装孔，所述安装孔的尺寸与导磁轴(102)的轴头尺寸相适应；

所述径向磁钢(1011)由多片对称的扇形磁钢(10111)拼成。

2.根据权利要求1所述的径向磁路动圈检波器芯体，其特征在于，所述径向磁钢(1011)为圆形磁钢、且分为SN极径向磁钢和NS极径向磁钢，其中：

所述SN极径向磁钢由多片SN极扇形磁钢拼成，所述SN极扇形磁钢远离中心的磁极为S极，SN极扇形磁钢靠近中心的磁极为N极；

所述NS极径向磁钢由多片NS极扇形磁钢拼成，所述NS极扇形磁钢远离中心的磁极为N极，SN极扇形磁钢靠近中心的磁极为S极。

3.根据权利要求1所述的径向磁路动圈检波器芯体，其特征在于，所述扇形磁钢(10111)包括15°扇形磁钢、30°扇形磁钢、45°扇形磁钢、60°扇形磁钢、90°扇形磁钢、或120°扇形磁钢中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的径向磁路动圈检波器芯体，其特征在于，包括线圈(2)、簧片(3)、连接套(4)、壳体(5)和盖体(6)以及一个径向磁路结构(1)，其中：

两个盖体(6)安装在壳体(5)的两端；

所述盖体(6)的安装座通过两端的连接套(4)将径向磁路结构(1)固定在壳体(5)内部；

所述簧片(3)的一端由连接套(4)和盖体(6)安装座固定，簧片(3)的另一端安装有所述线圈(2)；

所述线圈(2)正对径向磁路结构(1)形成的径向磁场，线圈(2)的引线由盖体(6)引出。

5.根据权利要求1所述的径向磁路动圈检波器芯体，其特征在于，包括线圈(2)、簧片(3)、连接套(4)、壳体(5)、盖体(6)、连接轴(7)和两个径向磁路结构(1)，其中：

两个盖体(6)安装在壳体(5)的两端；

所述盖体(6)的安装座通过两端的连接套(4)将两个径向磁路结构(1)固定在壳体(5)内部；

所述两个径向磁路结构(1)之间通过连接轴(7)安装；

所述簧片(3)的一端由连接套(4)和盖体(6)安装座固定，簧片(3)的另一端安装有所述线圈(2)；

所述线圈(2)正对径向磁路结构(1)形成的径向磁场，线圈(2)的引线由盖体(6)引出。

6.根据权利要求1所述的径向磁路动圈检波器芯体，其特征在于，所述扇形磁钢(10111)由钕铁硼板材经过充磁、消磁、切割和充磁流程制成。

7.根据权利要求1所述的径向磁路动圈检波器芯体，其特征在于，所述紧固环(1013)由工业纯铁、微晶材料、或坡莫合金制成。

8.根据权利要求1所述的径向磁路动圈检波器芯体，其特征在于，所述导磁轴(102)由工业纯铁、微晶材料、或低碳钢制成。

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