一种快速拆装式无源无线感应取电测温传感器的制作方法

本发明涉及传感器结构技术领域，具体涉及一种应用于电力行业无源无线测温领域的快装快拆式传感器。

背景技术：

电力设备长期处于高电压、高电流和高负荷的运行状态，其电气连接点极易出现异常温升甚至烧毁，导致事故。近年来，在电厂和变电站已发生多起开关过热事故，造成火灾和大面积的停电事故，解决开关过热问题是杜绝此类事故发生的关键，实现温度在线监测是保证高压设备安全运行的重要手段。而目前常用的开关柜温度监测手段各有一定的缺陷：有源(电池)无线测温需不定期停电来更换电池，且电池存爆炸隐患等问题；红外测温是一种非接触式的温度测量手段，但精度和自动化程度无法满足实际要求；光纤测温需用光纤与外界的设备相连，属于有线测量，存在安全隐患。

因此，国内电力行业测温手段正在从有源、有线的高风险手段向无源、无线方向转变。其中感应取电便是一种有效的无源无线监测解决方案。然而，现有的感应取电传感器在安装过程中，需要将硅钢片环绕在通有交变电流的一次设备上，一般采用螺栓紧固或通过摩擦力紧固的方式进行固定，以上两种方式均存在较为明显的弊端。采用螺栓紧固的硅钢片在被螺栓压紧后表面会留下压痕，影响了硅钢片的二次使用，同时压痕处的金属极易产生锈蚀，影响了硅钢片的结构强度，可能使温度传感器松脱滑落，在配电设备内部造成安全隐患。同时，在配电设备内部狭小的装配空间里使用螺丝刀等安装工具也极为不便；依靠摩擦力紧固的硅钢片需环绕多圈，通过硅钢片与感应线圈骨架的摩擦力进行固定，该方法不仅安装困难，需要在狭小的空间内克服摩擦阻力环绕硅钢片多次，同时也无法保证硅钢片的紧固效果，需要额外的固定措施，增加了传感器的重量与工装结构复杂程度。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种快速拆装式无源无线感应取电测温传感器，能够实现无源无线感应取电测温传感器的快速拆装，减轻了温度传感器的重量，大大提升了温度传感器安装的可靠性与牢固性以及可维修性。

本发明的快速拆装式无源无线感应取电测温传感器，包括感应取电工装和测温传感组件，所述感应取电工装包括壳体、硅钢片以及安装在壳体内的感应线圈和硅钢片锁紧装置，所述硅钢片锁紧装置包括棘轮轴、凸轮轴和卡紧件；其中，卡紧件位于感应线圈与棘轮轴之间，卡紧件靠近棘轮轴的一侧设有两个呈“v”字形的簧片，且“v”字形的簧片的尖口抵触在棘轮轴上；棘轮轴上的棘轮由设置在棘轮轴另一侧的凸轮轴上的凸轮啮合锁紧；所述硅钢片的一端固定在卡紧件与壳体底面之间，另一端从“v”字形簧片的尖口处穿入卡紧件并进入感应线圈内部，从壳体后侧穿出，在外部绕回壳体顶部的导向槽中，并从卡紧件的簧片与棘轮轴之间穿出，硅钢片被卡紧件簧片抵在棘轮轴上。

进一步的，所述卡紧件上设有3个槽，硅钢片的一端通过卡紧件底部的第一个槽被压紧在壳体底部，另一端穿过位于次下方的第二个槽绕到簧片的尖口处，从簧片的尖口处穿入卡紧件位于中间的第三个槽后，进入感应线圈内部。

进一步的，所述棘轮轴的中段套有防滑橡胶。

进一步的，所述凸轮轴通过支架安装在壳体内部，凸轮轴两端设有与棘轮轴上棘轮啮合的凸轮；凸轮轴轴体上套有三个弹簧，其中两个为复位扭簧，分别位于两个凸轮与支架之间，用于提供复位所需的扭矩；另一个为压簧，位于一侧凸轮与壳体侧壁之间，用于复位解除啮合后的凸轮轴，使凸轮轴与棘轮轴恢复啮合。

进一步的，所述测温传感组件安装在壳体顶部，包括pcb、控制及射频模块、测温芯片和导热板，其中，控制及射频模块、测温芯片安装在pcb的正面，pcb的背面贴有硅胶绝缘垫；导热板通过导热胶固定在测温芯片上方，并穿过壳体顶部预留的开槽直接接触被测物体表面。

进一步的，所述导热板为铜合金薄片。

进一步的，所述卡紧件为弹簧钢材料一次浇筑成型。

进一步的，所述壳体包括底壳和顶壳，所述顶壳外侧贴有防滑胶条。

有益效果：

本发明的快速拆装式感应取电测温传感器适装于电力设备中的母排、缆线等通有交变电流的一次设备，通过自身的锁紧机构，大大简化了安装以及更换时的操作难度并为测温芯片提供了高效的接触方式，减少热量散发对测温精度的影响。对于需更换维护的情况，可无需工具，直接拆除传感器。传感器中的硅钢片无结构损伤，可重复利用，降低维护成本。真正做到了安装简单、测温安全可靠、温度测量精准、维护便利的特点。

附图说明

图1为本发明传感器的整体结构示意图；

图2为本发明感应取电工装结构示意图；

图3为感应取电工装侧视局部剖视图；

图4为测温传感组件结构示意图。

其中，1-感应取电工装；2-测温传感组件；3-硅钢片；4-棘轮轴；5-凸轮轴；6-卡紧件；7-感应线圈；8-底壳；9-顶壳；10-控制及射频模块；11-导热板；12-pcb；13-硅胶绝缘垫；14-测温芯片。

具体实施方式

下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

本发明提供了一种快速拆装式无源无线感应取电测温传感器，包括感应取电工装1和测温传感组件2，如图1所示。

如图2、图3所示，感应取电工装1整体成长方形，包括：壳体、硅钢片3，以及安装在底壳8内的感应线圈7和硅钢片锁紧装置；其中壳体包括底壳8和顶壳9，底壳8和顶壳9均为长方形结构，顶壳9与底壳8之间有形状相互契合的阶梯槽，阶梯槽将顶壳9与底壳8的相对位置固定，底壳8与顶壳9侧面的三个卡扣负责将顶壳9和底壳8卡紧；顶壳9上设有与测温传感组件导热板11适配的方形开槽。在壳体的侧面、顶面和底面均开有细长导向槽，便于硅钢片的安装。壳体内部有挡块、支架便于感应线圈、硅钢片锁紧装置和测温传感组件的安装。顶壳外侧贴有防滑胶条。感应线圈7通过挡块固定在底壳8的腔体中，通过导线与测温传感组件2中的pcb12连接；硅钢片锁紧装置包括棘轮轴4、凸轮轴5和卡紧件6；其中，卡紧件6位于感应线圈7与棘轮轴4之间，卡紧件6靠近棘轮轴4的一侧设有两个呈“v”字形的簧片，且“v”字形的簧片的尖口抵触在棘轮轴上；棘轮轴4上的棘轮由设置在棘轮轴另一侧的凸轮轴5上的凸轮啮合锁紧。

硅钢片在壳体内部固定并穿过感应线圈后穿出壳体，绕过通有交变电流的一次设备后回到壳体内部与起点相连，形成闭环。具体的：卡紧件6由顶壳9和底壳8卡紧固定，卡紧件6上设有3个槽，最下方的第一个槽配合底壳，用于固定硅钢片的一端的起点；下方的第二个槽用于使一端被压紧后的硅钢片绕到簧片的尖口处，同时也能够增加硅钢片与卡紧件6的摩擦力，加强硅钢片的固定效果；位于卡紧件6中间的第三个槽可使由簧片的尖口处穿入的硅钢片直接穿过卡紧件6，进入感应线圈内部，然后穿出底壳8，在外部绕回顶壳9的导向槽中，并从卡紧件6簧片与棘轮轴4之间穿出，硅钢片被卡紧件6簧片紧紧抵在棘轮轴4上；硅钢片3多余部分通过底壳8的导向槽穿出壳体。

棘轮轴4的中段套有防滑橡胶，以增加硅钢片与棘轮轴之间的摩擦力；防滑橡胶的两侧各有一个棘轮，棘轮与底壳内壁之间各有一个轴套；棘轮轴4固定在由顶壳9与底壳8组成的安装孔中，通过两侧的轴套进行轴向限位。凸轮轴5两端的凸轮与棘轮轴4上的棘轮相啮合，防止棘轮轴反转。凸轮轴轴体上套有三个弹簧，其中两个为复位扭簧，位于两个凸轮与支架之间。一个为压簧，位于一侧凸轮与底壳8内壁之间；在凸轮轴的一端有圆柱形按钮。凸轮轴5固定在由顶壳9与底壳8组成的安装孔中并通过底壳8中的支架支撑与限位。

测温传感组件2安装顶壳9内，测温传感组件2的结构如图4所示，主体为pcb(印制电路板)12，在pcb12背面贴有硅胶绝缘垫13，防止pcb12与感应线圈7接触。控制及射频模块10、测温芯片14均在pcb正面。导热板11通过导热胶固定在测温芯片14上方。导热板11材质为热能的良导体，本发明中选用铜合金薄片。所述pcb12固定在顶壳9上，导热板11穿过顶壳9上的方形开槽，直接接触被测物体表面，将被测物体的温度传到测温芯片14，测温芯片14经过温度转换后，由控制及射频模块10将数字化的温度信息发送给控制端。

具体的，顶壳9与底壳8均为测温传感组件的壳体，保护其内部组件，感应线圈7在底壳8腔体中，通过顶壳9和测温传感组件2压合紧固。硅钢片3一端通过卡紧件6与底壳8的装配卡紧，并从卡紧件6的簧片中间穿过，进而穿过感应线圈7，穿出底壳8，在外部环绕通有交变电流的一次设备后，进入顶壳9的导向槽中；在硅钢片3穿过卡紧件6与棘轮轴4中间时，棘轮轴上的橡胶受到摩擦力而转动，硅钢片3可以顺利通过，并从底壳8的导向槽中穿出。随着硅钢片逐渐收紧，设置在顶壳9外侧、方形开孔的两侧处的防滑胶条与硅钢片所环绕的一次设备间会产生相互作用力，进而产生足够的摩擦力来固定测温传感器。硅钢片3就位后通过卡紧件6与棘轮轴4由于相互挤压而产生的相互作用力固定；卡紧件的簧片顶住硅钢片3的起始部位，使其与再次进入壳体的硅钢片3接触，从而使硅钢片3形成闭环。

棘轮轴4转动时，棘轮会带动凸轮轴5上的凸轮做周向运动，而凸轮轴5上的扭簧为每次的周向运动提供复位所需的扭矩，以保证棘轮轴4停止转动时，凸轮能够处于正确位置，防止棘轮轴4反向转动导致硅钢片3松脱。在硅钢片锁紧时，棘轮轴4处于静止状态，并有反向转动的趋势。凸轮轴5上的凸轮与棘轮轮齿啮合，凸轮与底壳8侧壁接触。底壳8侧壁起到限位作用，限制了凸轮的反向转动，进而限制了棘轮轴4的反向转动，保证了卡紧件6与棘轮轴4固定硅钢片的可靠性。按下凸轮轴5一端的圆柱形按钮会使整个凸轮轴产生轴向移动，凸轮与棘轮错开，凸轮与棘轮轮齿的啮合失效，凸轮轴5失去对棘轮轴4的限位作用，棘轮轴4可以反向转动，此时硅钢片可以被抽出。松开凸轮轴5一端的圆柱形按钮后，凸轮轴5通过压簧提供的作用力复位。

其中，卡紧件6为弹簧钢材料一次浇筑成型，以保证零件结构强度与簧片的韧性。

棘轮轴4的轴体与棘轮为高强度耐腐蚀金属材料一次浇筑成型，保证了零件结构强度。

凸轮轴5的轴体与凸轮为高强度耐腐蚀金属材料，轴体在装配时先套入两个复位扭簧，再将两侧的凸轮通过热压装与轴体固定。

硅钢片作为一种磁导率较高的导磁介质，将感应出与空气中磁场方向相反的磁场，给感应线圈提供变化的磁通量；感应线圈将硅钢片中的交变磁场通过电磁感应，转化为交流电流输出，为测温传感组件提供能量。

本发明测温装置，通过自身的锁紧机构，大大简化了安装以及更换时的操作难度并为测温芯片提供了高效的接触方式，减少热量散发对测温精度的影响。对于需更换维护的情况，可无需工具，直接拆除传感器。传感器中的硅钢片无结构损伤，可重复利用，降低维护成本。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。