CN216746257U - 一种应用于电磁水表的磁路元件和电磁水表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种应用于电磁水表的磁路元件和电磁水表，属于电磁水表技术领域。由于矩磁材料属于特殊的软磁材料，既有软磁材料矫顽力小的特点，又具有很高的剩磁，只需很小的磁动势，便可实现磁场方向的反转；本实用新型通过矩磁材料设置磁路元件，从而大幅降低了电磁流量传感器的功耗、延长电池使用寿命。

Description

一种应用于电磁水表的磁路元件和电磁水表

技术领域

本实用新型涉及电磁水表技术领域，特别涉及一种应用于电磁水表的磁路元件和电磁水表。

背景技术

电磁水表作为一种功能强大的智能水表，相对于传统机械式水表而言，具有测量精度高、响应速度快、压力损失小等优势；且由于其内部没有运动部件，基表的使用寿命长，因此具有很好的应用前景。目前，电磁水表并未得到普及，甚至市场上都很少见到相关产品。这主要是由于电磁水表无法像电磁流量计那样方便地从市电网络获取工作能源，而最可行的电池供电方式限制了其使用寿命。

实用新型内容

为了解决现有技术的问题，本实用新型实施例提供了一种应用于电磁水表的磁路元件和电磁水表。所述技术方案如下：

一方面，提供了一种应用于电磁水表的磁路元件，所述磁路元件包括：

一种应用于电磁水表的磁路元件，其特征在于，所述磁路元件包括：

矩磁元件、励磁线圈、两个磁路元件以及两个极板；其中，所述矩磁元件由矩磁材料制成；

所述励磁线圈缠绕设置于所述矩磁元件之上，所述励磁线圈用于对所述矩磁元件充磁；

所述两个磁路元件的分别连接与所述矩磁元件的上下两端，所述两个磁路元件分别连接对应的极板。

可选的，所述磁路元件与对应的极板一体成型。

可选的，所述磁路元件还包括夹持部，所述夹持部位于连接极板一端所相对的另一端；所述夹持部夹持所述矩磁元件的一端。

另一方面，提供了一种电磁水表，所述装置包括电磁水表：

磁路元件、管道结构以及控制模组；

其中，所述磁路元件包括：

矩磁元件、励磁线圈、两个磁路元件以及两个极板；其中，所述矩磁元件由矩磁材料制成；

所述励磁线圈缠绕设置于所述矩磁元件之上，所述励磁线圈用于对所述矩磁元件充磁；

所述两个磁路元件的分别连接与所述矩磁元件的上下两端，所述两个磁路元件分别连接对应的极板。

可选的，所述管道结构包括：

矩形截面管、前部管道和后部管道；

所述矩形截面管分别于所述前部管道和所述后部管道连接；

其中，所述矩形截面管为形状为矩形的中空管道，所述前部管道或者所述后部管道为中空柱状结构；

所述矩形截面管的横截面积小于所述前部管道或者所述后部管道的横截面积；

所述矩形截面管与所述所述前部管道之间通过半径逐渐变化的中空管道结构连接，所述中空管道结构一端的横截面为矩形，与所述矩形截面管的横截面形状以及面积相同，且于所述矩形截面管连接；所述中空管道结构一端的横截面为圆形，与所述前部管道的横截面形状以及面积相同，且于所述前部管道连接。

可选的，所述控制模组包括：

超低功耗的放大器、模数转换器、微控制器和电源模块；

所述微控制器与所述放大器和所述模数转换器数据连接，且控制所述放大器和所述模数转换器关闭或运行；

所述电源模块与所述放大器通过第一电源开关连接；

所述电源模块和所述模数转换器通过第二电源开关连接；

所述微控制器控制所述第一电源开关和所述第二电源开关的开关和闭合；

所述放大器未运行时，所述微控制器控制所述第一电源开关断开，所述模数转换器未运行时，所述微控制器控制所述第二电源开关断开。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

由于矩磁材料属于特殊的软磁材料，既有软磁材料矫顽力小的特点，又具有很高的剩磁，只需很小的磁动势，便可实现磁场方向的反转；通过矩磁材料设置磁路元件，从而大幅降低了电磁流量传感器的功耗、延长电池使用寿命。

且由于采用矩形截面管，剩磁密度Br与饱和磁通密度Bs相差很小，励磁信号消失后，磁路中可保持与饱和磁通很接近且稳定的剩磁通，进一步降低了电磁流量传感器的功耗、延长电池使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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例，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是本实用新型实施例提供的磁路元件结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的电磁水表结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的管道结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的电流以及磁场示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参照图1所示，提供了一种应用于电磁水表的磁路元件，所述磁路元件包括：

一种应用于电磁水表的磁路元件，其特征在于，所述磁路元件包括：

矩磁元件、励磁线圈、两个磁路元件以及两个极板；其中，所述矩磁元件由矩磁材料制成；

所述励磁线圈缠绕设置于所述矩磁元件之上，所述励磁线圈用于对所述矩磁元件充磁；

所述两个磁路元件的分别连接与所述矩磁元件的上下两端，所述两个磁路元件分别连接对应的极板。

可选的，所述磁路元件与对应的极板一体成型。

可选的，所述磁路元件还包括夹持部，所述夹持部位于连接极板一端所相对的另一端；所述夹持部夹持所述矩磁元件的一端。

参照图2所示，提供了一种电磁水表，所述装置包括电磁水表：

磁路元件、管道结构以及控制模组；

其中，所述磁路元件包括：

矩磁元件、励磁线圈、两个磁路元件以及两个极板；其中，所述矩磁元件由矩磁材料制成；

所述励磁线圈缠绕设置于所述矩磁元件之上，所述励磁线圈用于对所述矩磁元件充磁；

所述两个磁路元件的分别连接与所述矩磁元件的上下两端，所述两个磁路元件分别连接对应的极板。

可选的，参照图3所示，所述管道结构包括：

矩形截面管、前部管道和后部管道；

所述矩形截面管分别于所述前部管道和所述后部管道连接；

其中，所述矩形截面管为形状为矩形的中空管道，所述前部管道或者所述后部管道为中空柱状结构；

所述矩形截面管的横截面积小于所述前部管道或者所述后部管道的横截面积；

所述矩形截面管与所述所述前部管道之间通过半径逐渐变化的中空管道结构连接，所述中空管道结构一端的横截面为矩形，与所述矩形截面管的横截面形状以及面积相同，且于所述矩形截面管连接；所述中空管道结构一端的横截面为圆形，与所述前部管道的横截面形状以及面积相同，且于所述前部管道连接。

可选的，所述控制模组包括：

超低功耗的放大器、模数转换器、微控制器和电源模块；

所述微控制器与所述放大器和所述模数转换器数据连接，且控制所述放大器和所述模数转换器关闭或运行；

所述电源模块与所述放大器通过第一电源开关连接；

所述电源模块和所述模数转换器通过第二电源开关连接；

所述微控制器控制所述第一电源开关和所述第二电源开关的开关和闭合；

所述放大器未运行时，所述微控制器控制所述第一电源开关断开，所述模数转换器未运行时，所述微控制器控制所述第二电源开关断开。

下面将对本实用新型实施例所述的磁路元件和电磁表进一步说明，

本实用新型采用矩磁材料和硅钢制作磁路元件。矩磁材料上有励磁线圈，通过励磁线圈对矩磁材料充磁，采用硅钢制作的磁路元件夹住矩磁材料的上下两端，将磁场传导至两个极板之间。极板与硅钢为一体成型，减小了磁场的损耗。矩磁材料属于特殊的软磁材料，既有软磁材料矫顽力小的特点，又具有很高的剩磁，只需很小的磁动势，便可实现磁场方向的反转；且由于矩形比高，剩磁密度Br与饱和磁通密度Bs相差很小，励磁信号消失后，磁路中可保持与饱和磁通很接近且稳定的剩磁通。

采用微功耗脉冲励磁方法，如图4所示。通过脉冲电流激励励磁，由于电感的作用，电流波形呈尖峰状，电流流过线圈后向软磁磁性材料做成的磁芯充磁，形成所需要的工作磁场。剩磁励磁方式的工作磁场并不因脉冲电流的消失而消失，一直到下一个脉冲电流反向通过线圈励磁前，始终稳定保持同一方向的磁场。剩磁励磁方式中，如果将励磁脉冲电流产生的时间设计成励磁周期的1/100，若产生同样磁场强度与传统励磁方式相比，剩磁励磁方式的能量消耗仅为传统间歇励磁方式的1/50，为传统常供电励磁方式的1/5000。大幅降低了电磁流量传感器的功耗、延长电池使用寿命。

从管道结构设计的角度考虑降低功耗。根据圆形截面和矩形截面管道流场特性的理论分析表明矩形截面管与圆形截面管的流场特性基本相同，流场稳定，从而证明了设计横截面由圆形渐变为矩形异径管管道的可行性，相对于圆形截面管道，矩形截面管只需较小的励磁电流就可得到相同磁感应强度，对管道进行异径、缩径设计，采用中间缩径的矩形截面管道设计增加了流体流速，从而可提高仪表灵敏度，降低功耗。

超低功耗电子器件的使用。在保证性能的前提下，选用具有超低功耗的放大器、模数转换器及微控制器，从而降低功耗。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本实用新型的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种应用于电磁水表的磁路元件，其特征在于，所述磁路元件包括：

矩磁元件、励磁线圈、两个磁路元件以及两个极板；其中，所述矩磁元件由矩磁材料制成；

所述励磁线圈缠绕设置于所述矩磁元件之上，所述励磁线圈用于对所述矩磁元件充磁；

所述两个磁路元件的分别连接与所述矩磁元件的上下两端，所述两个磁路元件分别连接对应的极板。

2.根据权利要求1所述的磁路元件，其特征在于，所述磁路元件与对应的极板一体成型。

3.根据权利要求2所述的磁路元件，其特征在于，所述磁路元件还包括夹持部，所述夹持部位于连接极板一端所相对的另一端；所述夹持部夹持所述矩磁元件的一端。

4.一种电磁水表，其特征在于，所述电磁水表包括：

磁路元件、管道结构以及控制模组；

其中，所述磁路元件包括：

矩磁元件、励磁线圈、两个磁路元件以及两个极板；其中，所述矩磁元件由矩磁材料制成；

所述励磁线圈缠绕设置于所述矩磁元件之上，所述励磁线圈用于对所述矩磁元件充磁；

所述两个磁路元件的分别连接与所述矩磁元件的上下两端，所述两个磁路元件分别连接对应的极板。

5.根据权利要求4所述的电磁水表，其特征在于，所述管道结构包括：

矩形截面管、前部管道和后部管道；

所述矩形截面管分别于所述前部管道和所述后部管道连接；

其中，所述矩形截面管为形状为矩形的中空管道，所述前部管道或者所述后部管道为中空柱状结构；

所述矩形截面管的横截面积小于所述前部管道或者所述后部管道的横截面积；

所述矩形截面管与所述前部管道之间通过半径逐渐变化的中空管道结构连接，所述中空管道结构一端的横截面为矩形，与所述矩形截面管的横截面形状以及面积相同，且于所述矩形截面管连接；所述中空管道结构一端的横截面为圆形，与所述前部管道的横截面形状以及面积相同，且于所述前部管道连接。

6.根据权利要求5所述的电磁水表，其特征在于，所述控制模组包括：

超低功耗的放大器、模数转换器、微控制器和电源模块；

所述微控制器与所述放大器和所述模数转换器数据连接，且控制所述放大器和所述模数转换器关闭或运行；

所述电源模块与所述放大器通过第一电源开关连接；

所述电源模块和所述模数转换器通过第二电源开关连接；

所述微控制器控制所述第一电源开关和所述第二电源开关的开关和闭合；

所述放大器未运行时，所述微控制器控制所述第一电源开关断开，所述模数转换器未运行时，所述微控制器控制所述第二电源开关断开。

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