专利名称：电磁式测速机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机车的测速设备，特别是指一种电磁式测速机。
技术背景 目前的轨道交通设备在运营过程中，列车运行自动控制系统是信号系统的核心部分，而速度控制是列车自动控制的关键技术之一。列车在运行中，列车的控制系统需要实时检测列车行驶的实际速度，并且通过其和目标速度(即列车到达轨道区间的规定速度)的比对，来判定列车是否处在安全行驶的状态，从而达到对列车进行速度自动控制的目的。对列车实际行驶速度的检测是通过测速电机取样来实现的。目前城市轨道交通中列车上使用的测速机，多数采用有源的光电传感器产生电子脉冲，由列车自动控制系统的电路对电子脉冲进行处理，最后输出电压信号，通过控制和显示电路，来确定、控制和表述列车的实际速度由于有源的光电传感器测速机需要安装于列车轮轴上并随着轮轴转动，列车在行驶过程中，由于车轮磨损、振动等多方面原因，传感器的工作质量经常受到影响，导致传感器产生的电子脉冲与列车自动控制系统的脉冲处理电路经常存在时序上的不匹配而导致测量的速度值与真实速度值之间有较大误差，存在测量的速度不准确的问题。
实用新型内容有鉴于此，本实用新型在于提供一种电磁式测速机，以解决上述测速机测量的速度不准确的问题。为解决上述问题，本实用新型提供一种电磁式测速机，包括腔体；固定在所述腔体的两端、位置相对且构成闭合磁路的磁导体，所述磁导体上缠绕感应线圈；安装在所述两端的磁导体之间的间隔，大于列车的传动齿轮的厚度；具有运算芯片的电路，用于在所述闭合磁路之间的磁力线被所述传动齿轮的齿切割后，通过感应电压的频率、所述传动齿轮的形状参数确定所述传动齿轮的转速。优选地，所述磁导体由磁铁与铁芯固定在一起构成；所述感应线圈缠绕在所述铁芯上。优选地，所述铁芯为硅钢片。优选地，所述硅钢片为E型。优选地，所述间隔大于所述传动齿轮厚度4毫米以上。本实用新型的测速机，由于测量过程中的测速机与齿轮没有接触，测量测速机测量出的速度值不会受到车轮的磨损、震动的影响，测量的速度值与真实速度值之间没有误差，测量的速度准确。
图IA是实施例的产品的主视图；图IB是实施例的产品的主视图；图IC是实施例的产品的主视图；图2是硅钢片的外形图；图3是硅钢片上缠绕感应线圈的示意图；图4是齿轮在测速机的两个磁导体之间的横向剖视图；图5是齿轮在测速机的两个磁导体之间的纵向剖视图；图6是虚拟磁力线穿过齿轮的齿间的缝隙的示意图； 图7是感应电压变化的曲线图。
具体实施方式
为清楚说明本实用新型中的技术方案，下面给出优选的实施例并结合附图详细说明。参见图1A、图IB和图1C，包括腔体I ;固定在所述腔体I的两端、位置相对且构成闭合磁路的磁导体，所述磁导体上缠绕感应线圈；安装在所述两端的磁导体之间的间隔，大于列车的传动齿轮的厚度；具有运算芯片的电路，用于在所述闭合磁路之间的磁力线被所述传动齿轮的齿切割后，通过感应电压的频率、所述传动齿轮的形状参数确定所述传动齿轮的转速。其中，图IB中的所述磁导体由磁铁与铁芯固定在一起构成。两个位置相对的分别为第一磁导体和第二磁导体；第一磁导体由磁铁21和铁芯31构成,在铁芯31上缠绕有感应线圈41，第二磁导体由磁铁22和铁芯32构成，在铁芯32上缠绕有感应线圈42。具有运算芯片的电路11封装在腔体I内部，电路11连接感应线圈，响应感应线圈产生的感应电压。优选地，所述铁芯31和铁芯41为硅钢片。优选地，所述硅钢片采用图2所示的E型形状。参见图3，在E型的硅钢片的三个伸出端上，分别缠绕有感应线圈。该测速机在使用时，将其安装在列车的传动齿轮的上方，如图4所示，传动齿轮的齿在第一磁导体的感应线圈41和第二磁导体的感应线圈42之间。在第一磁导体和第二磁导体之间的间隔大于所述传动齿轮厚度4毫米以上，也就是齿轮的每个侧面与磁导体之间的间隔不小于2毫米。参见图5所示的在测速机的感应线圈之间的齿轮的剖视图，齿轮的齿在两个硅钢片之间。当齿轮转动时，磁力线会从齿轮的齿之间的缝隙穿过，或被齿遮挡，两个感应线圈上产生波动的感应电压。当列车行驶时，安装在传动轴上的斜齿轮与列车车轮等速转动，斜齿轮的齿牙(齿牙呈梯形)的转动使△◎/△〖(磁通量的变化率)发生变化，进而在感应线圈上产生感应电压。参见图6所示的虚拟磁力线穿过齿轮的齿间的缝隙的示意图，磁铁芯磁力线被斜齿轮的齿牙完全遮挡瞬间(0°、360° )，及处于2个齿牙中间(180° )时，磁通量的变化率为O，感应线圈的感应电压为O，当磁铁芯处于齿牙梯形斜边中间瞬间，磁通量变化率最大，感应线圈的感应电压最大。每个齿牙随着齿轮的转动，能在感应线圈上感应一个周期的正弦波。在实施例中，采用斜齿轮、直齿轮不影响实现该测速机。优选地，在实施例中，通过齿轮的形状规格参数和感应电压的频率关系，只要采用一条磁通路，就可检测出当前齿轮的转速。感应电压频率和齿轮的外形规格参数存在以下关系V = fX3600X Π XD/ 齿数其中，F :感应电压频率(Hz)V :列车时速(Km/h) D :列车的车轮直径(一般设为D = Im)3600为I小时的秒数。在实施例中，采用的齿轮的齿数为49个齿，当前的感应电压频率为433. 47，频率减半后 f = 433. 47/2 = 216. 74。此时的速度V = 216. 74X3600X3. 14X1/49 = 50000m/h(50Km/h)优选地，选择E型的硅钢片作为磁导体，形成3路磁通路，当齿轮旋转过程中，三组感应线圈分别产生了感应电压。通过磁通量和齿轮外形参数之间的关系，发明人通过多次的试验计算，确定出相应齿轮规格，使得中间B位置的感应线圈与A、C位置的感应线圈产生的感应电压的相位的相位差分别相差90度。由于齿轮上的齿在转动过程中，会对磁力线形成不同程度的遮挡，通过多次试验，可确定出一定齿数的齿轮，在转动过程中，当中间位置的磁力线通过两个齿之间的空隙时，该空隙两侧的齿对两侧磁力线的遮挡，刚好使两侧的感应线圈产生的感应电压与位于中间位置的感应线圈产生的感应电压的相位相差90度。从而可检测出齿轮的转动方向。例如当齿轮逆时针转动时，A点位置超前B 90° , B点位置超前C点位置90度，当齿轮顺时针转动时，B超前A 90°。三个位置的感应电压的信号形成如图7所示的电压变化的曲线图。通过上述相位差，可确定出车轮的旋转方向，从而确定列车的行驶方向。上述的运算方法可采用编程的形式存储在具有运算芯片的电路11内，按照上述的运算方法，通过感应电压的频率、所述传动齿轮的形状参数确定所述传动齿轮的转速。运算芯片可以采用DSP或FPGA的芯片形式；另外，电路11可封装在腔体I内，还可以将电路11设置在列车的控制机柜内，从简化测速机的结构，便于测速机的制造。本实用新型的测速机，由于测量过程中的测速机与齿轮没有接触，测量测速机测量出的速度值不会受到车轮的磨损、震动的影响，测量的速度值与真实速度值之间没有误差，测量的速度准确。对于本实用新型各个实施例中所阐述的测速机，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。
权利要求1.一种电磁式测速机，其特征在于，包括 腔体； 固定在所述腔体的两端、位置相对且构成闭合磁路的磁导体，所述磁导体上缠绕感应线圈；安装在所述两端的磁导体之间的间隔，大于列车的传动齿轮的厚度； 具有运算芯片的电路，用于在所述闭合磁路之间的磁力线被所述传动齿轮的齿切割后,通过感应电压的频率、所述传动齿轮的形状參数确定所述传动齿轮的转速。
2.根据权利要求I所述的测速机，其特征在于，所述磁导体由磁铁与铁芯固定在一起构成；所述感应线圈缠绕在所述铁芯上。
3.根据权利要求2所述的测速机，其特征在于，所述铁芯为硅钢片。
4.根据权利要求3所述的测速机，其特征在于，所述硅钢片为E型。
5.根据权利要求I所述的测速机，其特征在于，所述间隔大于所述传动齿轮厚度4毫米以上。
专利摘要本实用新型公开了一种电磁式测速机，包括腔体；固定在所述腔体的两端、位置相对且构成闭合磁路的磁导体，所述磁导体上缠绕感应线圈；安装在所述两端的磁导体之间的间隔，大于列车的传动齿轮的厚度；具有运算芯片的电路，用于在所述闭合磁路之间的磁力线被所述传动齿轮的齿切割后，通过感应电压的频率、所述传动齿轮的形状参数确定所述传动齿轮的转速。由于测量过程中的测速机与齿轮没有接触，测量测速机测量出的速度值不会受到车轮的磨损、震动的影响，测量的速度值与真实速度值之间没有误差，测量的速度准确。
文档编号G01P3/56GK202583235SQ20122010848
公开日2012年12月5日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者杜雪生, 张春歧, 苏博 申请人:北京大成通号轨道交通设备有限公司