CN110224555B - 一种低磁阻的磁电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁电耦合传感器技术领域，具体涉及一种低磁阻的磁电装置，用于检测运动件，包括：磁体，用于提供磁场，磁场沿被检测的运动件的运动路径延伸且向运动路径的侧向发散；若干个第一侧导磁臂，沿磁场延伸方向排列，并在磁场延伸方向的第一侧连接磁场的两个磁极，用于形成第一侧磁通路；第二侧导磁臂，与运动件连接，并随运动件相对第一侧导磁臂运动，运动过程中周期性的与第一侧导磁臂耦合共同形成磁通路，使第一侧导磁臂的磁通量产生周期性变化；若干个感应线圈，套在第一侧导磁臂上，感应第一侧导磁臂内磁通量变化，输出电动势信号。本发明的实质性效果是：提高了位移、速度检测灵敏度；降低磁阻力以及对被检测运动件的状态影响。

Description

一种低磁阻的磁电装置

技术领域

本发明涉及磁电耦合传感器技术领域，具体涉及一种低磁阻的磁电装置。

背景技术

目前，位移传感器以及转速传感器广泛应用于各类设备中。比如位移传感器应用于液压***中，测量液压杆的伸长长度。转速传感器用于测量密封壳内搅拌棒的转速。随着制造业的发展，设备精度和寿命的提高，对位移传感器以及转速传感器也提出了更高的要求。相比于接触式测量传感器，利用磁电转换的非接触式传感器具有寿命长、磨损小和维护简单的优点，因而被大量使用。如用于测量内燃发动机曲轴的转动角位移和转速的电磁脉冲式传感器。然而，传统的电磁脉冲式传感器在线圈切割磁感线时的磁阻力较大，需要消耗比较多的动力，造成能量的浪费。因而需要研究如何降低磁电脉冲传感器的磁阻。

申请人经过检索发现与本申请最为接近的现有技术为申请号为CN96220766.7，公开日为1998年9月23日的实用新型专利，专利名称为耦合磁电传感器，其采用电磁原理测试密封轴转速的部件。由发生器和接收器两部分组成,发生器装在被密封的轴上,接收器安装在密封套外部，发生器由纯铁制成 (磁阻小)，上端和下端的形状和齿轮相似，上、下端各十二齿，密封套2由隔磁材料1Cr18Ni9Ti不锈钢制成，接收器由探头、连接块、铁芯、线包和外壳组成，探头用磁铁制成，铁芯用纯铁制成，把它们安装在连接块上，并共同组成一个马蹄形磁铁，探头对准发生器的上、下端齿。当轴转动一周发生器和接收器耦合12次,这就把被测转速转变为耦合频率，指示密封轴的转速。

其方案的弊端是：马蹄形磁铁的磁场向外发散的部分没有被利用到，浪费了磁场资源；为了形成清晰的脉冲，其发生器的齿间需要留有较大间隙，不能密集布置，增加了磁场分布的不均匀性，增大了磁阻力，同时也增大了其能够检测到的最小角位移，降低了灵敏度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：目前的磁电装置磁阻大或灵敏度低的技术问题。提出了一种磁场分布更均匀磁阻更小灵敏度更高的低磁阻的磁电装置。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种低磁阻的磁电装置，用于检测运动件，包括：磁体，用于提供磁场，所述磁场沿被检测的运动件的运动路径延伸且向运动路径的侧向发散；若干个第一侧导磁臂，沿磁场延伸方向紧密排列，并从磁场延伸方向的第一侧连接磁场的两个磁极，用于形成第一侧磁通路；第二侧导磁臂，与运动件连接，并随运动件相对第一侧导磁臂运动，运动过程中周期性的与第一侧导磁臂耦合共同形成磁通路，使第一侧导磁臂的磁通量产生周期性变化；若干个感应线圈，套在第一侧导磁臂上，感应第一侧导磁臂内磁通量变化，输出电动势信号。

本技术方案具有多个第一侧导磁臂和感应线圈，使检测运动件移动较小位移就可以至少触发一个感应线圈产生感应电动势，提高了检测的灵敏度。

作为优选，所述第二侧导磁臂具有磁性。本优选技术方案中，若第二侧导磁臂的磁性磁极方向与磁体磁极方向相同，当第二侧导磁臂与第一侧导磁臂耦合时，会将第二侧导磁臂的磁感线以及散落在磁***于第二侧导磁臂的一侧的磁感线逼迫导入第一侧导磁臂，当脱离耦合时，这些额外的磁感线将抽出；若第二侧导磁臂的磁极方向与磁体磁极方向相反，当第二侧导磁臂与第一侧导磁臂耦合时，会将更多的磁感线抽出第一侧导磁臂，当脱离耦合时，这些被额外抽出的磁感线将会重新进入第一侧导磁臂；从而使得第二侧导磁臂与第一侧导磁臂周期性耦合过程中，引起的第一侧导磁臂磁通量的变化更大，产生更强的感应电动势，提高了对检测速度的灵敏度。

作为优选，还包括两个用于收拢磁体两个磁极处磁场的端导磁体，第一侧导磁臂以及第二侧导磁臂均通过所述两个端导磁体与磁场的两个磁极耦合。本优选技术方案中，收拢磁体两个磁极处磁场，使磁场资源被充分利用，提高对运动速度检测的灵敏度，同时端导磁体作为磁的良导体，使磁体的磁感线在端导磁体内更快的趋于均匀化，降低磁阻力。

作为优选，所述第二侧导磁臂沿运动路径的跨度大于第一侧导磁臂沿运动路径的跨度；所述磁电装置包括两个磁体和若干个第二侧导磁臂，所述若干个第二侧导磁臂分为分别与两个磁体对齐的两组，同组相邻的第二侧导磁臂磁极方向相反，沿两个磁体连线方向对齐的第二侧导磁臂磁极方向相反。本优选技术方案中，通过相互抵接而紧密排列的第一侧导磁臂使磁体的磁场在产生强弱变化更密集，藉由更密集的变化降低磁场强弱交替时的强度差，从而降低磁阻力。通过设置两个磁体和两组第二侧导磁臂，能够提高第一侧导磁臂的磁通量变化，提高检测灵敏度，降低对单个磁体磁场强度的要求。

作为优选，所述第二侧导磁臂沿运动路径的跨度大于第一侧导磁臂沿运动路径的跨度。本优选技术方案中，通过加宽第二侧导磁臂，使感应线圈产生正脉冲和负脉冲之间存在时间上的间隔，拉开了两次脉冲阻力的时间间隔，给予被检测运动件更多的时间恢复脉冲阻力带来的影响，降低了磁阻力对被检测运动件的运动状态影响。

作为优选，所述被检测运动件为旋转运动件；所述磁体为磁环，所述磁环的磁极沿磁环轴向；第一侧导磁臂沿磁环内圆面或外圆面分布，第一侧导磁臂两头分别与磁环两磁极耦合，第二侧导磁臂呈厚度沿磁环轴向的扇环体，第二侧导磁臂位于磁环与第一侧导磁臂相对的一侧，第二侧导磁臂通过连接件与旋转运动件连接并随旋转运动件旋转，第二侧导磁臂的旋转轴以及扇环体中心轴均与磁环同轴；第一侧导磁臂的两头覆盖或部分覆盖磁环的两端面，第一侧导磁臂两个端面为与磁环同轴心的圆弧面，第二侧导磁臂设有与第一侧导磁臂的两个端面形成均匀间隙的耦合部。

本优选技术方案中，第二侧导磁臂随旋转运动件旋转时，会周期性的与第一侧导磁臂耦合，分享第一侧导磁臂内的磁通量，使第一侧导磁臂的磁通量随之发生周期性的变化，通过感应线圈能够将磁通量的变化转换为电动势脉冲信号输出，通过判断哪个第一侧导磁臂上的感应线圈产生电动势脉冲，就可以知道运动件旋转的角位移；运动件旋转速度越快时，电动势脉冲信号的幅度越大，因而可以实现测速。

作为优选，所述第二侧导磁臂具有磁性，第二侧导磁臂的磁极沿磁环轴向；所述磁电装置包括若干个第二侧导磁臂，所述若干个第二侧导磁臂沿旋转运动件的旋转中心的周向均匀分布，若干个第二侧导磁臂的两端面分别平齐，相邻的第二侧导磁臂的磁极方向相反。

本优选技术方案中，均匀分布的第二侧导磁臂在旋转时，能够避免重心偏离旋转中心，避免振动；相邻的第二侧导磁臂的磁极方向相反，使同一个感应线圈产生的相邻脉冲极性相反，方便辨识，能够提高可检测的转速上限。

作为优选，所述磁电装置包括两个磁环和两个端导磁体，所述两个磁环同心且磁极方向相同，所述若干个第一侧导磁臂均设有上臂、中臂、下臂和连接臂，所述连接臂连接上臂、中臂以及下臂的第一端，所述感应线圈套在中臂上，所述第一个端导磁体覆盖第一个磁环的上端面，第一个磁环的下端面由中臂的上表面覆盖，上臂与第一个端导磁体连接，第二个端导磁体覆盖第二个磁环的下端面，第二个磁环的上端面由中臂的下表面覆盖，下臂与第二个端导磁体连接，所述中臂沿磁环厚度方向的中部加工有缺口，所述两个端导磁体的内壁以及中臂的第二端面均与磁环内壁基本平齐；所述若干个第二侧导磁臂分为数量相同的两组，第一组第二侧导磁臂的端面沿磁环厚度方向平齐，两组第二侧导磁臂的外缘沿磁环轴向对齐，沿磁环轴向对齐的第二侧导磁臂磁性磁极方向相反，第一组第二侧导磁臂的厚度覆盖第一个端导磁体上表面至中臂缺口的上缘，第二组第二侧导磁臂的厚度覆盖第二个端导磁体下表面至中臂缺口的下缘，第二侧导磁臂与磁环内壁存在间隙。

本优选技术方案中，收拢磁体两个磁极处磁场，使磁场资源被充分利用，提高对运动速度检测的灵敏度，同时端导磁体作为磁的良导体，使磁体的磁感线在端导磁体内更快的趋于均匀化，降低磁阻力。当第一组的一个第二侧导磁臂与第一个磁环的磁性极性方向相同时，与其对应的第二组的第二侧导磁臂的磁性极性就会与第二个磁环的磁性极性相反，第一组的第二侧导磁臂和第一个磁环的磁场均从磁场北极出发，经过范围内的第一侧导磁臂的上臂和中臂回到磁场南极，中臂内的磁感线几乎为第一个磁环磁场强度和第一组的第二侧导磁臂磁场强度的总和，磁感线方向为由第一侧导磁臂往第二侧导磁臂的方向；当运动件旋转使相邻的第二侧导磁臂旋转至此，由于两组中相邻的第二侧导磁臂的磁场极性均相反，即第一组的第二侧导磁臂磁性将变为与第一个磁环磁极极性方向相反，第二组的第二侧导磁臂磁性将与第二个磁环磁极极性方向相同，第二组第二侧导磁臂将与第二个磁环的磁感线一起从磁场北极出发，经过范围内的第一侧导磁臂的下臂和中臂回到磁场南极，中臂内的磁感线几乎为第二个磁环磁场强度和第二组的第二侧导磁臂磁场强度的总和，磁感线方向为由第二侧导磁臂往的第一侧导磁臂方向，即磁感线的方向正好相反，因而导致感应线圈内的磁通量的变化为两倍的磁环磁场强度与第二侧导磁臂磁场强度的和，从而显著的提高感应线圈产生的电动势脉冲幅度，显著提高对运动件速度检测的灵敏度。

作为优选，所述被检测运动件为直线运动件；所述磁体为沿直线延伸的直磁条，所述直磁条的磁极方向沿直磁条延伸方向的法向；第一侧导磁臂沿直磁条的一侧排列，第一侧导磁臂的两头分别与直磁条的两磁极耦合，第二侧导磁臂位于直磁条与第一侧导磁臂相对的一侧，第二侧导磁臂通过连接件与直线运动件连接并随直线运动件运动；第一侧导磁臂的两头覆盖或部分覆盖直磁条的两磁极，第一侧导磁臂的两端面为与直磁条的磁极方向以及直磁条的延伸方向均平行的平面，第二侧导磁臂设有与第一侧导磁臂的端面形成均匀间隙的耦合部。

当应用到运动范围有限的直线运动件的位移和运动速度检测时，通过本优选技术方案，可以直接获得运动件的位移和运动速度，对位移检测的精度由第一侧导磁臂的数量决定，对运动速度的检测精度由直磁条的磁场强度和感应线圈匝数决定，但提高对运动速度的检测精度会增大磁阻力，提高对位移检测的精度会因第一侧导磁臂数量的增加而降低磁阻力，但同时也会使感应线圈产生的感应脉冲信号的幅度降低，增大检测脉冲信号的难度。

本发明的实质性效果是：通过多个第一侧导磁臂和感应线圈，使检测运动件移动较小位移就可以至少触发一个感应线圈产生感应电动势，提高了对位移检测的灵敏度；通过带有磁性的第二导磁臂，增大第一侧导磁臂内磁通量变化速率，提高感应电动势的幅度，提高了对检测速度的灵敏度；通过相互抵接而紧密排列的第一侧导磁臂使磁体的磁场在产生强弱变化更密集，藉由更密集的变化降低磁场强弱交替时的强度差，从而降低磁阻力；通过加宽第二侧导磁臂，使感应线圈产生正脉冲和负脉冲之间存在时间上的间隔，拉开了两次脉冲阻力的时间间隔，给予被检测运动件更多的时间恢复脉冲阻力带来的影响，降低了磁阻力对被检测运动件的运动状态影响。

附图说明

图1为实施例一磁电装置结构示意图。

图2为实施例一***剖视图。

图3为实施例一***图。

图4为实施例一转子总成结构示意图。

图5为实施例一转子的扇环磁铁磁极分布示意图。

图6为实施例一定子剖视图。

图7、8为实施例一运行原理示意图。

图9为实施例一定子铁芯结构示意图。

图10为实施例二磁电装置剖视图。

图11为实施例三结构示意图。

图12为实施例三***图。

图13为实施例三第二侧导磁臂安装位置示意图。

图14为实施例三内部结构示意图。

图15、16为实施例三运行原理示意图。

图17为实施例四结构示意图。

图18为实施例五结构示意图。

图19、20为实施例五运行原理示意图。

图21为实施例六安装位置示意图。

图22为实施例六结构示意图。

其中：1、上端盖，2、上铁芯，3、中铁芯，4、下铁芯，5、下端盖，6、转子轴，7、感应线圈，8、上轴承，9、转子总成，10、上永磁体，11、下永磁体，12、下轴承，13、扇环铁芯，14、扇环磁铁，15、上铁芯环，16、下铁芯环，17、筒状连接件，18、固定板，19、第二侧导磁臂，20、第一侧导磁臂，21、磁环，22、传动连接部，23、直磁条，24、运动件，25、直轨道，26、连接杆，27、上端导磁体，28、下端导磁体，29、导磁帽，30、上直磁条，31、下直磁条，32、连接架，33、S形磁条，34、S形轨道，35、按摩头架，36、固定连杆，37、S形端导磁体。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。

实施例一：

一种低磁阻的磁电装置，如图1所示，本实施例包括上端盖1、定子铁芯、上永磁体10、下永磁体11、若干个感应线圈7、下端盖5和转子总成9，转子总成9包括转子轴6，转子轴6分别通过上轴承8和下轴承12与上端盖1和下端盖5连接。转子轴6与旋转运动件24连接，并随旋转运动件24旋转，如电梯的拽引轮、汽车车轮和风扇叶轮等。转子轴6通过皮带、同步带或链条传动与旋转运动件24连接，或采用万向节与旋转运动件24连接，或与旋转运动件24固定连接，或转子轴6和本身由转运动件24充当，定子铁芯、上永磁体10以及下永磁体11作为定子，位于外侧，转子总成9在内，本实施例亦可以将定子位于内侧旋转，而转子总成9位于外侧固定的实施方式。如图9所示，定子铁芯包括上铁芯2、中铁芯3和下铁芯4，上铁芯2具有中部的环状体和沿环状体向外均匀发散的L型导磁臂，下铁芯4与上铁芯2具有相似的形状，中铁芯3具有中部沿轴向开有缺口的环体和沿环体发散的柱状导磁臂，每个柱状导磁臂上均套由感应线圈7，上铁芯2的L型导磁臂以及下铁芯4的L型导磁臂和中铁芯3的柱状导磁臂数量和位置相互对应，相互贴合构成第一侧导磁臂20。如图2、图3所示，上永磁体10和下永磁体11均为磁环21，上永磁体10卡入上铁芯2和中铁芯3之间，下永磁体11卡入下铁芯4和中铁芯3之间，上铁芯2中部的环状体覆盖上永磁体10的上端面，下铁芯4中部的环状体覆盖下永磁体11的下端面，中铁芯3的环体覆盖上永磁体10的下端面和下永磁体11的上端面。如图4所示，转子总成9还包括上铁芯环15、下铁芯环16、若干个扇环铁芯13和若干个扇环磁铁14，上铁芯环15和下铁芯环16均同心固定安装在转子轴6上，上铁芯环15以及上铁芯环15的两侧均沿周向固定有若干个扇环磁铁14，本实施例中每侧固定有四个扇环磁铁14，四个扇环磁铁14沿周向均匀分布，相互间具有间隙且沿转子轴6轴向对齐，上铁芯环15和下铁芯环16在所述间隙处加工有相应的缺口，扇形磁铁的一端面与上铁芯环15或下铁芯环16连接，扇形磁铁的另一个端面固定连接扇环铁芯13，扇环铁芯13的形状与扇环磁铁14相匹配，上铁芯环15和下铁芯环16及其上分别固定的扇环磁铁14以及扇环铁芯13构成第二侧导磁臂19。如图5所示，扇环磁铁14的磁极方向均沿转子轴6的轴向，位于上铁芯环15或下铁芯环16同一侧的相邻扇环磁铁14磁极方向相反，沿转子轴6轴向对齐的位于上铁芯环15的扇环磁铁14的磁极方向相同，但与轴向对齐的位于下铁芯环16的扇环磁铁14的磁极方向相反。如图6所示，上永磁体10和下永磁体11的磁极方向均沿磁环21轴向且磁极方向相同。

本实施例的运行原理如下：选定一个第一侧导磁臂20为例，当转到该第一侧导磁臂20位置的位于上铁芯环15的扇环磁铁14的磁极方向与上永磁体10磁极方向相反时，则位于上铁芯环15的扇环磁铁14的磁极方向就会与下永磁体11磁极方向相同，如图7所示。上铁芯环15上侧的扇环磁铁14的磁感线从其北极出发，经过扇环铁芯13后越过该扇环铁芯13与上铁芯2的间隙进入上铁芯2中部的环状体，而后就会进入上永磁体10的南极，由上永磁体10的北极出发的磁感线进入中铁芯3中部的环体后，越过中铁芯3与上铁芯环15下侧的扇环铁芯13之间的间隙，进入对饮的扇环铁芯13，而后进入与扇环铁芯13同侧的扇环磁铁14的南极，该磁通路未经过中铁芯3的柱状导磁臂，即未经过感应线圈7；下铁芯环16下侧的扇环磁铁14的磁感线从其北极出发，经过其下侧的扇环铁芯13后越过该扇环铁芯13与下铁芯4的间隙进入下铁芯4中部的环状体，与下永磁体11北极出发的磁感线汇集后一起经过下铁芯4的L形导磁臂进入中铁芯3的柱状导磁臂，而后进入中铁芯3的中部环体，部分磁感线进入下永磁体11的南极，另一部分磁感线越过中铁芯3与下铁芯环16上侧的扇环铁芯13之间的间隙，进入该扇环铁芯13，而后进入下铁芯环16上侧的扇环磁铁14的南极，下铁芯环16上侧的扇环磁铁14北极出发的磁感线进入下铁芯环16下侧的扇环磁铁14的南极，该磁通路中下永磁体11以及下铁芯环16两侧的扇环磁铁14的磁感线除少量散失外均通过了感应线圈7，感应线圈7内的磁感线方向为中铁芯3的外侧向内侧。

当转到该第一侧导磁臂20位置的位于上铁芯环15的扇环磁铁14的磁极方向与上永磁体10磁极方向相同时，则位于上铁芯环15的扇环磁铁14的磁极方向就会与下永磁体11磁极方向相反，如图8所示。此时，下铁芯环16两侧的扇环磁铁14与下永磁体11形成小范围的磁通路环，其磁感线并未通过感应线圈7。上铁芯环15两侧的扇环磁铁14的磁感线与上永磁体10的磁感线一起通过了感应线圈7，磁感线方向为中铁芯3的内侧指向外侧，与图7中感应线圈7内磁感线的方向正好相反。因而当选定的第一侧导磁臂20经历扇环铁芯13的交替时，就会发生磁通量的变化，从而产生感应电动势，输出感应电动势脉冲信号，脉冲信号的幅度和时间跨度反映检测转子轴6的速度。具体产生感应电动势脉冲信号的感应线圈7则反映了转子轴6的角位移，感应线圈7产生感应电动势的顺序，则反映了转子轴6的转动方向。

本实施例中，上铁芯2、下铁芯4中部的环状体以及中铁芯3的环体是磁的良导体，在其中的磁感线具有比自由空间更快趋于均匀的趋势，因而能够使磁场分布更均匀，减小因第一侧导磁臂20引起的磁场强度不均匀，减小扇环磁铁14遇到的磁阻力。由于感应线圈7内的磁通量的变化量为上永磁体10、下永磁体11、上铁芯环15两侧的扇环磁铁14以及下铁芯环16两侧的扇环磁铁14的磁场强度的总和。因而本实施例提高了对转子轴6转速检测的灵敏度。采用磁场强度较低的上永磁体10、下永磁体11以及扇环磁铁14，也能获得较好的检测灵敏度。本实施例对于转子轴6角位移检测的灵敏度取决于第一侧导磁臂20以及感应线圈7的数量和扇环磁铁14之间的周向间隙。第一侧导磁臂20数量越多，扇环磁铁14之间的周向间隙越小，则对转子轴6角位移的检测灵敏度越高。由于本实施例具有沿旋转路径延伸的磁场，当第一侧导磁臂20增多时，不会造成本实施例中，上永磁体10和下永磁体11提供了沿被检测的运动件24的运动路径延伸且向运动路径的侧向发散。

实施例二：

一种低磁阻的磁电装置，本实施例是实施例一的简化实施，如图10所示，本实施例包括上永磁体10、上铁芯2、中铁芯3、若干个感应线圈7、上铁芯环15、若干个扇环磁铁14、若干个扇环铁芯13和转子轴6，上永磁体10卡入上铁芯2和中铁芯3之间，感应线圈7套在中铁芯3外侧发散的柱状导磁臂上，上铁芯环15同心固定在转子轴6上，上铁芯环15两侧沿圆周均匀分布若干个扇环磁铁14，扇环磁铁14端面覆盖有扇环铁芯13。扇环磁铁14的磁极方向沿转子轴6轴向，相邻的扇环磁铁14的磁极方向相反，扇环磁铁14和扇环铁芯13与上铁芯2、上永磁体10以及中铁芯3存在均匀间隙。上铁芯2的L型导磁臂和中铁芯3的柱状导磁臂构成第一侧导磁臂20。扇环磁铁14以及其上覆盖的扇环铁芯13构成第二侧导磁臂19。当第一侧导磁臂20对应位置的第二侧导磁臂19发生变动时，其磁通路也会发生变化，变化量为两倍的扇环磁铁14的磁通量，其产生的感应电动势作为信号输出。本实施例中，上永磁体10具有以下替代方案：使用无磁性的环状体替代或直接移除上永磁体10。

相比于实施例一，本实施例具有成本更低、轴向尺寸小和实施更容易的优点。但相比于实施例一具有灵敏度明显下降的缺点。因而本实施例适用于对灵敏度要求不高的场合。同时，本实施例导致上永磁体10失去了对检测结果的影响，导致其可被移除，因而是一种性能退化较明显的实施例一的简化实施方式。

实施例三：

一种低磁阻的磁电装置，如图11所示，本实施例具有筒状连接件17和固定板18，筒状连接件17通过其中心的传动连接部22与旋转运动件24连接，随旋转运动件24作旋转运动。固定板18与旋转运动件24的固定结构连接。如图12所示，本实施例包括若干个沿筒状连接件17轴向分布的第二侧导磁臂19、磁环21、沿磁环21内圈圆周紧密排列的若干个第一侧导磁臂20和分布套在第一侧导磁臂20上的若干个感应线圈7，磁环21和第一侧导磁臂20与固定板18固定连接，第二侧导磁臂19与筒状连接件17固定连接并随旋转运动件24作旋转运动。如图13所示，本实施例采用了四个沿筒状连接件17内壁均匀分布的第二侧导磁臂19。如图14所示，第二侧导磁臂19内侧与磁环21具有均匀的间隙，第一侧导磁臂20两端分别位于磁环21的两端，若干个第一侧导磁臂20的两端共同完全覆盖磁环21的两端，第二侧导磁臂19的沿磁环21轴向的长度与第一侧导磁臂20基本相同，第二侧导磁臂19沿磁环21周向的跨度大于第一侧导磁臂20。如图15所示，当第一侧导磁臂20的位置有第二侧导磁臂19时，第一侧导磁臂20和第二侧导磁臂19共同构成磁通路，磁环21的北极出发的磁感线分为两路，分别通过第一侧导磁臂20和第二侧导磁臂19，回到磁环21的南极；如图16所示，当该位置的第二侧导磁臂19离开时，磁通路仅剩余第一侧导磁臂20，因而全部磁感线将通过第一侧导磁臂20，使第一侧导磁臂20内的磁通量发生变化，进而使感应线圈7产生感应电动势脉冲，作为信号。

本实施例中跟随旋转的部件在外侧，作为定子的第一侧导磁臂20和磁环21在内侧。本实施例中，旋转角速度检测灵敏度由第二侧导磁臂19的导磁率、磁环21磁场强度和感应线圈7匝数决定。第一侧导磁臂20是磁的良导体，在其中的磁感线具有比自由空间更快趋于均匀的趋势，因而能够使磁场分布更均匀，减小因第一侧导磁臂20引起的磁场强度不均匀，减小扇环磁铁14遇到的磁阻力。

本实施例还具有以下替代方案：一、第二导磁臂具有磁性，并去除磁环21。二、第二导磁臂密集排列，相邻的第二导磁臂具有不同的导磁率，其中，不同的导磁率采用如下方式实现：相邻第二导磁臂采用与第一导磁臂不同的间隙大小；采用不同材料；采用具有磁性的第二侧导磁臂19，相邻第二侧导磁臂19的磁场强度不同或磁极方向不同；在第二导磁臂的中部设置收窄段，相邻第二导磁臂具有不同收窄程度的收窄段。

实施例四：

一种低磁阻的磁电装置，本实施例适用于检测沿直线运动的运动件24的速度和位移。比如应用于沿直轨道25往复运动的梁式起重机。如图17 所示，本实施例包括直磁条23、若干个沿直磁条23左侧密集排列的第一侧导磁臂20和第二侧导磁臂19，第一侧导磁臂20呈C形，若干个第一侧导磁臂20上均套有感应线圈7。第一侧导磁臂20的两端部分覆盖直磁条23，第二侧导磁臂19呈C形，第二侧导磁臂19的两端与第一侧导磁臂20具有均匀的间隙。第二侧导磁臂19通过连接杆26与直线运动件24固定连接，直线运动件24沿直轨道25往复移动。当第一侧导磁臂20与第二侧导磁臂19耦合时，第一侧导磁臂20与第二侧导磁臂19均形成磁通路，对应位置的磁感线从直磁条23北极出发，分为两路，分别通过第一侧导磁臂20和第二侧导磁臂19后，回到直磁条23南极。当与该第一侧导磁臂20耦合第二侧导磁臂19离开时，磁通路均剩余第一侧导磁臂20，该位置的磁感线均通过第一侧导磁臂20，因而通过感应线圈7的磁通量增加，引起感应线圈7产生感应电动势，作为信号输出。感应电动势的幅度反映直线运动件24的运动速度。产生感应电动势的感应线圈7的位置，反映直线运动件24的位置，依次产生感应电动势的感应线圈7的方向，反映直线运动件24的运动方向。本实施例对位移检测的灵敏度取决于第一侧导磁臂20的数量，与第二侧导磁臂19的数量和尺寸无关。

若本实施例的第一侧导磁臂20两端全部覆盖直磁条23两端，则第二侧导磁臂19可以采用直条形状。其优点为增加对直磁条23磁场强度的利用率，减小第二侧导磁臂19运动方向或运动速度变化时受到的瞬时磁阻力。

实施例五：

一种低磁阻的磁电装置，如图18 所示，本实施例包括若干个第二侧导磁臂19、连接架32、上直磁条30、下直磁条31、上端导磁体27、下端导磁体28和若干个第一侧导磁臂20，上直磁条30和下直磁条31的磁极方向相同。第一侧导磁臂20呈E形，上直磁条30和下直磁条31分别嵌入第一侧导磁臂20E形的两个缺口内，第一侧导磁臂20E形的中部横臂均套有感应线圈7，上端导磁体27覆盖上直磁条30上端面，下端导磁体28覆盖下直磁条31的下端面，第一侧导磁臂20E形的中部横臂的上面和下面分别覆盖上直磁条30的下端面以及下直磁条31的上端面，第一侧导磁臂20E形的中部横臂覆盖上直磁条30和下直磁条31部分沿中部开有缺口。感应线圈7套在缺口与E形竖臂之间。若干个第二侧导磁臂19分为分别与上直磁条30和下直磁条31对应的上组和下组，第二侧导磁臂19呈直条状。第二侧导磁臂19两端均固定有导磁帽29。同组的相邻第二侧导磁臂19的磁极方向相反，上下对齐的第二侧导磁臂19的磁极方向相反。本实施例使用了四个第二侧导磁臂19。四个第二侧导磁臂19通过连接架32相互固定连接，连接架32与直线运动件24固定连接。

以一个第一侧导磁臂20为例，如图19 所示，当与该第一侧导磁臂20耦合的两个第二侧导磁臂19中，上组的第二侧导磁臂19磁极与上磁条磁极方向相同，下组的第二侧导磁臂19磁极与下磁条磁极方向相反。下组的第二侧导磁臂19与下磁条形成局部磁通路环。上组的第二侧导磁臂19磁极北极出发的磁感线经过导磁帽29进入上端导磁体27后，与上磁条北极出发的磁感线一起经过第一侧导磁臂20上部分后，进入第一侧导磁臂20中部，穿过感应线圈7后一部分磁感线回到上磁条南极，剩余磁感线经过上组的第二侧导磁臂19下端的导磁帽29回到第二侧导磁臂19的南极。此时，通过感应线圈7的磁通量为上磁条与上组的第二侧导磁臂19磁感线的和，方向为第一侧导磁臂20指向第二侧导磁臂19。当与该第一侧导磁臂20耦合的第二侧导磁臂19由于直线运动件24的带动而变化时，上组的第二侧导磁臂19磁极与上磁条磁极方向相反，下组的第二侧导磁臂19磁极与下磁条磁极方向相同，如图20所示。上组的第二侧导磁臂19与上磁条形成局部磁通路环。下组的第二侧导磁臂19与下磁条的磁感线通过感应线圈7，使感应线圈7内的磁通量发生变化，产生感应电动势脉冲，作为信号输出。感应电动势的幅度反映直线运动件24的运动速度。产生感应电动势的感应线圈7的位置，反映直线运动件24的位置，依次产生感应电动势的感应线圈7的方向，反映直线运动件24的运动方向。本实施例对位移检测的灵敏度取决于第一侧导磁臂20的数量，与第二侧导磁臂19的数量和尺寸无关。

实施例六：

一种低磁阻的磁电装置，本实施例适用于检测沿S形轨道34运动的运动件24，比如用于S形按摩椅的按摩头位置的跟踪。如图21 所示，本实施例包括S形磁条33、若干个第一侧导磁臂20、若干个第二侧导磁臂19、四个S形端导磁体37、连接架32和固定连杆36，按摩头架35沿S形轨道34往复运动，S形磁条33的形状与S形轨道34相同，且位置为S形轨道34平移得到。若干个第二侧导磁臂19均固定在连接架32上，第二侧导磁臂19两端均固定有导磁帽29，连接架32通过固定连杆36与按摩头架35固定连接。如图22 所示，本实施例使用了两个上下对齐的S形磁条33，S形磁条33的磁极方向相同。若干个第一侧导磁臂20沿两个S形磁条33左侧紧密排列，第一侧导磁臂20呈E形。两个S形磁条33分别嵌入第一侧导磁臂20E形的两个缺口中，四个S形端导磁体37分别覆盖两个S形磁条33上端面和下端面。第一侧导磁臂20E形的中部横臂均套有感应线圈7。第二侧导磁臂19呈直条形，若干个第二侧导磁臂19分为分别与两个S形磁条33位置对应上、下两组。同组的相邻第二侧导磁臂19磁极方向相反，上下对齐的第二侧导磁臂19磁极方向相反。本实施例采用了四个第二侧导磁臂19，四个第二侧导磁臂19均固定安装在安装架上。第二侧导磁臂19靠近S形磁条33的一面与S形磁条33的侧面保持相切。当第二侧导磁臂19随按摩头架35移动时，会周期性的与第一侧导磁臂20耦合，并引起对应的第一侧导磁臂20内磁通量变化，进而产生感应电动势脉冲，作为信号输出。S形端导磁体37能够收拢S形磁条33的磁感线，能够充分利用S形磁条33的磁场强度。导磁帽29起到提高对第二侧导磁臂19磁场利用率的作用。本实施例对于按摩头架35位置检测的灵敏度，取决于第一侧导磁臂20的数量和第二侧导磁臂19的间隙。第一侧导磁臂20数量越多，第二侧导磁臂19的间隙越小，则对按摩头架35位置检测的灵敏度越高。S形端导磁体37是磁的良导体，在其中的磁感线具有比自由空间更快趋于均匀的趋势，因而能够使磁场分布更均匀，减小因第一侧导磁臂20引起的磁场强度不均匀，减小第二侧导磁臂19遇到的磁阻力。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (6)

1.一种低磁阻的磁电装置，用于检测运动件，其特征在于，

包括：

磁体，用于提供磁场，所述磁场沿被检测的运动件的运动路径延伸且向运动路径的侧向发散；

若干个第一侧导磁臂，沿磁场延伸方向排列，并在磁场延伸方向的第一侧连接磁场的两个磁极，用于形成第一侧磁通路；

第二侧导磁臂，与运动件连接，并随运动件相对第一侧导磁臂运动，运动过程中周期性的与第一侧导磁臂耦合共同形成磁通路，使第一侧导磁臂的磁通量产生周期性变化；

若干个感应线圈，套在第一侧导磁臂上，感应第一侧导磁臂内磁通量变化，输出电动势信号；

所述被检测运动件为旋转运动件；

所述磁体为磁环，所述磁环的磁极沿磁环轴向；

第一侧导磁臂沿磁环内圆面或外圆面分布，第一侧导磁臂两头分别与磁环两磁极耦合，第二侧导磁臂呈厚度沿磁环轴向的扇环体，第二侧导磁臂位于磁环与第一侧导磁臂相对的一侧，第二侧导磁臂通过连接件与旋转运动件连接并随旋转运动件旋转，第二侧导磁臂的旋转轴以及扇环体中心轴均与磁环同轴；

第一侧导磁臂的两头覆盖或部分覆盖磁环的两端面，第一侧导磁臂两个端面为与磁环同轴心的圆弧面，第二侧导磁臂设有与第一侧导磁臂的两个端面形成均匀间隙的耦合部；

所述第二侧导磁臂具有磁性，第二侧导磁臂的磁极沿磁环轴向；

所述磁电装置包括若干个第二侧导磁臂，所述若干个第二侧导磁臂沿旋转运动件的旋转中心的周向均匀分布，若干个第二侧导磁臂的两端面分别平齐，相邻的第二侧导磁臂的磁极方向相反；

所述磁电装置包括两个磁环和两个端导磁体，所述两个磁环同心且磁极方向相同，所述若干个第一侧导磁臂均设有上臂、中臂、下臂和连接臂，所述连接臂连接上臂、中臂以及下臂的第一端，所述感应线圈套在中臂上，第一个所述端导磁体覆盖第一个磁环的上端面，第一个磁环的下端面由中臂的上表面覆盖，上臂与第一个端导磁体连接，第二个端导磁体覆盖第二个磁环的下端面，第二个磁环的上端面由中臂的下表面覆盖，下臂与第二个端导磁体连接，所述中臂沿磁环厚度方向的中部加工有缺口，所述两个端导磁体的内壁以及中臂的第二端面均与磁环内壁基本平齐；

所述若干个第二侧导磁臂分为数量相同的两组，第一组第二侧导磁臂的端面沿磁环厚度方向平齐，两组第二侧导磁臂的外缘沿磁环轴向对齐，沿磁环轴向对齐的第二侧导磁臂磁性磁极方向相反，第一组第二侧导磁臂的厚度覆盖第一个端导磁体上表面至中臂缺口的上缘，第二组第二侧导磁臂的厚度覆盖第二个端导磁体下表面至中臂缺口的下缘，第二侧导磁臂与磁环内壁存在间隙。

2.根据权利要求1所述的一种低磁阻的磁电装置，其特征在于，

所述第二侧导磁臂具有磁性。

3.根据权利要求1或2所述的一种低磁阻的磁电装置，其特征在于，

还包括两个用于收拢磁体两个磁极处磁场的端导磁体，第一侧导磁臂以及第二侧导磁臂均通过所述两个端导磁体与磁场的两个磁极耦合。

4.根据权利要求1或2所述的一种低磁阻的磁电装置，其特征在于，

第一侧导磁臂两端设有展宽部，相邻的展宽部相互抵接。

5.根据权利要求2所述的一种低磁阻的磁电装置，其特征在于，

所述第二侧导磁臂沿运动路径的跨度大于第一侧导磁臂沿运动路径的跨度。

6.根据权利要求2或5所述的一种低磁阻的磁电装置，其特征在于，

所述磁电装置包括两个磁体和若干个第二侧导磁臂，所述若干个第二侧导磁臂分为分别与两个磁体对齐的两组，同组相邻的第二侧导磁臂磁极方向相反，沿两个磁体连线方向对齐的第二侧导磁臂磁极方向相反。

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