[发明专利]一种基于非晶合金或纳米晶合金的磁电式转速传感器

说明书

本发明提供了一种基于非晶合金或纳米晶合金的磁电式转速传感器。该传感器包括中空外壳、磁阻元件，以及位于中空外壳内的感应线圈与永磁体；磁阻元件一端位于中空外壳内，与永磁体相吸合，另一端伸出中空外壳，感应线圈缠绕在该磁阻元件的两端之间；磁阻元件伸出中空外壳的部分的表面包覆绝缘材料；本发明中磁阻元件是由非晶合金带材或纳米晶合金带材绕轴卷绕或叠压切割后经热处理而成，因此具有高的磁导率、极低的损耗和宽的频率范围，大大减少了传感器内部元件的发热量，同时提高了传感器的响应速度和测量精度。

技术领域

本发明涉及磁电式转速传感器的技术领域，尤其是一种基于非晶合金或纳米晶合金的磁电式转速传感器。

背景技术

磁电式转速传感器是以磁电感应为基本原理实现转速测量的一种仪器，属于非接触式转速测量仪表。磁电式转速传感器由磁阻元件、永磁体和感应线圈等部件组成，测量对象转动时，磁电式转速传感器的线圈会产生磁力线，测量对象转动切割磁力线，磁路由于磁阻变化，在感应线圈内产生电动势。磁电式转速传感器可测量各种导磁材料如：齿轮、叶轮、带孔(或槽)圆盘(或轴)等表面有缝隙的物体转速，能够在烟雾、油气和水汽等恶劣环境中工作，广泛使用于电力、冶金、石化、船舶和造纸行业的大型旋转机械(如汽轮机、压缩机、电机、风机、泵等)的转速及超转速的测量，同时在工件加工转速监控、钢管涂装转速监控以及齿轮转速测量等领域也得到广泛应用。

目前，磁电式转速传感器的磁阻元件多采用纯铁材料。而纯铁存在磁导率低、损耗高、频率相应范围窄和温度稳定性差等缺点。因此磁电式转速传感器存在的问题有：(1)低速特性差，(2)响应频率低，当转速过高时，传感器的频率响应无法跟上；(3)内部元件发热，对于密闭的传感器而言，磁阻元件损耗过大，会引起内部元件过热，甚至会导致感应线圈过热烧毁，严重影响设备的可靠性和精确性。

非晶、纳米晶合金材料采用快速凝固技术制备而成，其原子在三维空间无规则排列，没有周期性的点阵结构，不存在晶粒、晶界、位错等缺陷，因而具有优异软磁性能、良好力学性能、节能、绿色环保等特点，可促进产品向高性能、高稳定性、高频方向发展，成为新材料领域的明星。

与电工纯铁等传统材料相比，非晶、纳米晶合金材料具有以下的优点：1)能耗低，由于非晶和纳米晶合金材料比传统晶体金属软磁材料电阻率高，且非晶、纳米晶合金带材的厚度仅25微米，其涡流损耗非常小；2)磁性能优异，非晶和纳米晶合金材料具有高的磁导率和低的矫顽力，例如铁基非晶合金的磁导率可达电工纯铁的几十甚至几百倍；3)制备工艺简单快速、绿色环保；4)温度稳定性高，非晶和纳米晶合金材料的磁性能在器件工作温度范围内(-50℃至180℃范围内)变化微小；5)时效稳定性高；6)磁冲击稳定性好；7)机械稳定性高；8)频率适应范围宽，非晶和纳米晶合金材料的适用频率为几十到几百千赫兹，是纯铁的几百倍。

因此，由非晶或纳米晶合金制备的磁电式转速传感器的综合性能较高，可降低传感器的温升，同时可提高传感器的高转速响应频率和测量精度。

发明内容

针对上述技术现状，本发明旨在提供一种基于非晶或纳米晶合金的磁电式转速传感器，该磁电式转速传感器具有低温升、高响应频率和高测量精度。

为了实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案为：

一种基于非晶或纳米晶合金的磁电式转速传感器，包括中空外壳、磁阻元件，以及位于中空外壳内的感应线圈与永磁体；磁阻元件一端位于中空外壳内，与永磁体相吸合，另一端伸出中空外壳，感应线圈缠绕在该磁阻元件的两端之间；磁阻元件伸出中空外壳的部分的表面包覆绝缘材料，用于与外界隔离；

工作状态时，待测物体转动而切割磁力线，引起磁阻元件的磁阻发生改变，感应线圈产生感应电动势输出；

其特征是：所述的磁阻元件是由非晶合金带材或纳米晶合金带材绕轴卷绕后经热处理而成，或者是由非晶合金带材或纳米晶合金带材叠压切割后经热处理而成。