发动机用高可靠环境适应性磁电转速传感器及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种发动机用高可靠环境适应性磁电转速传感器及其制备方法，所述传感器包括测试齿轮和传感器主体，所述传感器主体包括壳体、骨架、铁芯，在铁芯的后端设置有磁钢，在骨架的外侧采用并行同步的方式绕制有两组感应线圈；在传感器的壳体内部后端，介于感应线圈与信号输出线之间，设置有两组环形变压器；环形变压器的初级引出线与两组感应线圈的引出线相连接，次级引出线与转速信号输出线相连接；所述转速信号输出线从壳体后端伸出并与尾附件相连接。本发明专利技术可保证两路感应线圈完全对称，两路感应线圈输出的转速信号可完全同步，提高了准确性。同时还能大幅提升低转速条件下的转速信号输出幅值，有效满足了转速信号最低输出幅值的要求。

【技术实现步骤摘要】
发动机用高可靠环境适应性磁电转速传感器及制备方法
本专利技术属于发动机测控
，具体涉及一种发动机用高可靠环境适应性磁电转速传感器及制备方法。
技术介绍
对磁电式轮速传感器而言，测量的准确性与可靠性是传感器的最关键技术特性，而采用双余度线圈设计方式，是实现上述关键技术特性的有效手段。目前，已有的双余度磁电转速传感器主要有两种结构形式。其一是两组感应线圈在同一骨架上分内外双层绕制，这种结构由于内外层每匝线圈周长不同，无法保证两组线圈的电阻和匝数完全一致，因此，对应同一转速信号，输出的感应电动势就会出现明显差异，造成双余度输出信号出现不同步的问题。其二是两组感应线圈在传感器壳体内采用并列安装结构形式。由于传感器的测量端面与测量齿轮凸齿的外切点对应的区域是唯一的，即转速传感器的测量端面应正对测量齿轮凸齿切点所在区域时，才能获得最佳转速感应信号，若两组感应线圈在传感器壳体内采用并列安装结构形式，则两组感应线圈均无法处于最佳信号测量区域，因此，必须加以改进。因此，两组线圈只能采取共用骨架、铁芯和磁钢方式。由于两路线圈并行缠绕，绕制的匝数受到限制，转速输出的信号幅度偏低，尤其在低转速工作条件下，信号幅度偏低问题会更加突出。因此，需对两路转速信号进行有效的信号放大处理，以满足转速传感器稳定、可靠测量的需求。磁电式轮速传感器在低转速时，由于有效输出信号幅值过小，噪声含量高，致使传感器整机抗干扰能力差，以致相关测控系统无法进行准确的识别和测量，无法准确判别低转速时装备的真实运行状态。因此，要求转速传感器应具有低转速工作、高灵敏度、低噪声等突出性能；由于本项目转速传感器处于发动机运行环境，工作条件极为恶劣，因此，要求转速传感器应具有良好的耐温、耐油、防腐蚀、抗振动冲击等防护性能，以满足对发动机全工况条件下的转速信号，进行准确、可靠地测量及控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种发动机用高可靠环境适应性磁电转速传感器，以解决现有技术中的问题。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一种发动机用高可靠环境适应性磁电转速传感器，包括测试齿轮和传感器主体，其特征在于：所述传感器主体包括壳体，在壳体内部前端设置有骨架，在骨架内部设置有铁芯，在铁芯的后端设置有磁钢，在骨架的外侧采用并行同步的方式绕制有两组感应线圈；在传感器的壳体内部后端，介于感应线圈与信号输出线之间，设置有两组环形变压器；环形变压器的初级引出线与两组感应线圈的引出线相连接，次级引出线与转速信号输出线相连接；所述转速信号输出线从壳体后端伸出并与尾附件相连接。进一步的：所述铁芯贯穿于骨架的腔体内侧，磁钢通过强磁力吸引固定在铁芯的后端，铁芯与骨架之间采用耐高温环氧胶固定，且壳体内部采用耐高温环氧胶填充灌封。进一步的：在壳体的后端螺纹连接有锁紧螺母，在锁紧螺母内侧设置有用于密封的胶塞和与防护弹簧相配合的压环。进一步的：所述壳体采用316L不锈钢制作而成；传感器的感应线圈采用耐高温漆包线制作而成；传感器的磁钢，采用耐高温钕铁硼(Nd2Fe14B)加工而成，传感器转速信号输出线线缆采用TPE—热塑性聚酯弹性体材料制成。进一步的：所述传感器的测量端面的厚度不大于0.15mm。一种发动机用高可靠环境适应性磁电转速传感器的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1，制备出测试齿轮、壳体和骨架结构，步骤2，采用同步并行的方式在骨架上紧密绕制两组感应线圈，绕制完成后，将线圈与引出线连接，并用高温胶带紧密缠绕固定；步骤3，将铁芯蘸浸高温环氧胶后，植入骨架腔体内侧；将磁钢植入骨架后部腔体内侧，依靠强磁力，与铁芯紧密连接固定，组成一体；步骤4，绕制环形变压器，绕制完成后，将线圈连接引出线，并采用耐温胶带及硅胶紧密固定；步骤5，将制作完成的转速感应线圈整体植入传感器壳体内，采用耐温环氧胶进行灌封固定，控制胶体厚度处于线圈整体边际即可，并固化；将环形变压器的初级引出线分别与两组转速线圈引出线相连接，再将环形变压器的次级引出线分别与转速信号输出线连接；步骤6，用耐温环氧胶对壳体内的芯体进行整体灌封，控制胶体厚度高于芯体边际2mm即可，常温下放置24小时后，再经高温120℃烘干8小时后即可完全固化；步骤7，将锁紧螺母螺纹处涂覆乐泰中强度螺纹胶，并使用力矩扳手与壳体拧紧，锁紧螺母通过压环挤压胶塞，使胶塞与壳体内壁以及信号线护套紧密接触、配合，即完成制备过程。进一步的：步骤2中，感应线圈绕制匝数为7500匝；步骤4中，绕制环形变压器时，初级为1000匝，次级为3000匝。本专利技术的优点如下：本专利技术中，采用双余度同步线圈输出方式，在同一转速传感壳体内，采用并行同步的方式绕制两路转速信号感应线圈，两路感应线圈共用骨架、铁芯和磁钢。因此，可保证两路感应线圈完全对称，两路感应线圈输出的转速信号可完全同步。两路转速信号同步输出时，可判定此时传感器处于正常工作状态；而一旦某一路转速信号发生短路或或断路等异常情况时，另一路仍可独立工作。此外，该结构可有效避免由于两组感应线圈在同一骨架上分内外双层绕制，而无法保证两组线圈的电阻和匝数一致性及输出完全同步的问题。利用环形变压器的放大效应，对转速信号进行二级放大，从而能大幅提升低转速条件下的转速信号输出幅值，以满足转速信号最低输出幅值的要求。本方案中，转速传感器的壳体采用316L不锈钢加工制作，最高工作温度600℃；传感器的感应线圈采用耐高温漆包线制作而成，漆包线的最高工作温度可达220℃；传感器的磁钢，采用耐高温钕铁硼(Nd2Fe14B)加工而成，工作耐受温度可从-200℃到300℃；传感器的机芯（感应线圈、永久磁铁等）采用耐高温环氧胶填充灌封，耐高温环氧胶的工作温度可以长期保持在240℃；传感器信号引出线线缆采用TPE—热塑性聚酯弹性体材料制成，最高使用温度可达180℃；从而保证了整体的较宽的温度适应性。在转速信号输出环节，借助线圈内阻以及线路阻抗，设计了低通滤波电路。由此，可有效抑制高频噪声信号干扰，提高转速输出信号的信噪比，保证转速信号输出质量，增强传感器抗电磁干扰能力。实现了低噪声要求。本方案中，传感器壳体全部采用不锈钢316L一体加工而成；信号线缆护套采用TPE热塑性弹性体材质，采用胶塞密封固定方式，有效提升了线缆的固定强度和抗拉性能；转速传感器壳体内部的感应线圈、磁钢、变压线圈等全部采用耐高温环氧树脂胶一体化灌封，使整机具有优良的刚性强度，确保满足抗振动、冲击防护要求。抗振动、耐冲击设计，抗振动加速度高达50g,耐冲击加速度高达100g。同时，密封防护等级满足IP68要求。附图说明图1为本方案中磁电转速传感器的整体结构示意图；图2为为本方案中磁电转速传感器输出电压、频率与转速的对应关系示意图；图3为本方案中转速信号环形变压器二级放大后波形图。图中序号说明：1为测试齿轮、2为壳体、3为骨架、4为铁芯、5为磁钢、6为感应线圈、7为环形变压器、8为转速信号输出线、9为尾附件、10为电连接器、11为锁紧螺母本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.发动机用高可靠环境适应性磁电转速传感器，包括测试齿轮和传感器主体，其特征在于：所述传感器主体包括壳体，在壳体内部前端设置有骨架，在骨架内部设置有铁芯，在铁芯的后端设置有磁钢，在骨架的外侧采用并行同步的方式绕制有两组感应线圈；在传感器的壳体内部后端，介于感应线圈与信号输出线之间，设置有两组环形变压器；环形变压器的初级引出线与两组感应线圈的引出线相连接，次级引出线与转速信号输出线相连接；所述转速信号输出线从壳体后端伸出并与尾附件相连接。/n

【技术特征摘要】
1.发动机用高可靠环境适应性磁电转速传感器，包括测试齿轮和传感器主体，其特征在于：所述传感器主体包括壳体，在壳体内部前端设置有骨架，在骨架内部设置有铁芯，在铁芯的后端设置有磁钢，在骨架的外侧采用并行同步的方式绕制有两组感应线圈；在传感器的壳体内部后端，介于感应线圈与信号输出线之间，设置有两组环形变压器；环形变压器的初级引出线与两组感应线圈的引出线相连接，次级引出线与转速信号输出线相连接；所述转速信号输出线从壳体后端伸出并与尾附件相连接。


2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述铁芯贯穿于骨架的腔体内侧，磁钢通过强磁力吸引固定在铁芯的后端，铁芯与骨架之间采用耐高温环氧胶固定，且壳体内部采用耐高温环氧胶填充灌封。


3.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：在壳体的后端螺纹连接有锁紧螺母，在锁紧螺母内侧设置有用于密封的胶塞和与防护弹簧相配合的压环。


4.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述壳体采用316L不锈钢制作而成；传感器的感应线圈采用耐高温漆包线制作而成；传感器的磁钢，采用耐高温钕铁硼(Nd2Fe14B)加工而成，传感器转速信号输出线线缆采用TPE—热塑性聚酯弹性体材料制成。


5.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于：所述传感器的测量端面的厚度不大于0.15mm。


6.一种发动机用高可靠...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永清，李洪儒，徐丹辉，胡延丽，马超，郑楠，祁静，梁永胜，金志东，李惠，
申请(专利权)人：沈阳仪表科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21