Магнитоупругий датчик крутящего момента Советский патент 1983 года по МПК G01L3/10 

Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента, передаваемого вращающимся валом.

Известен электромагнитный торсиометр, содержащий электромагниты, расположенные с зазором над поверхностью контролируемого вала и ориентированные в направлениях возбуждаемых в валу положительных и отрицательных механических напряжений, измеритель ную схему с усилителем и регистратор I .

Однако данный торсиометр не обеспечивает требуемой чувствительности,

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является магнитоупорный датчик крутящего момента, содержащий вал и кольцевой статор с радиально расположенными полюсами, на которых размещены намагничивающие катушки, и П-образными сердечниками, расположенными вдоль образующей вала, на которых размещены измерительные катушки 2 ..

Недостатком известного датчика также является низкая чувствительность.

Цель изобре1 ения - повышение чувствительности.

Указанная цель достигается тем, что вал выполнен из неферромагнитно-; го материала и снабжен ферромагнитными рамами в виде квадратов, расположенными по окружности вала, число которых разно числу полюсов, причем одна из диагоналей квадратов парал

10 лельна образующей вала.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема предлагаемого датчика) на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. на фиг. 3 - цепь замыкания магнит15ных потоков между парой полюсов.

Магнитоупругий датчик крутящего момента (фиг. 1) содержит неферромагнитный вал 1 с магнитоупругкми элементами (рамами) 2, чувствитель,20ными к деформации, и кольцевой статор 3 из листовой трансформаторной стали с внутренними радиально расположенными выступами (полюсами) 4, на которых намотаны намагничивающие

25 катушки 5, питаемые переменным током, и П-образными сердечниками 6, на которых намотаны измерительные катушки 7. Рамы 2 выполнены в виде квадратов , одна из диагоналей которых

30 параллельна образующей вала. Числр рам равно числу полюсов кольцевого статора. Намагничивающие катушки сое динены последовательно таким образом чтобы полюсы чередовались. Измерительные катушки соединены также последовательно.. Датчик рабоатет следующим образом При отсутствии крутящего момента когда точки а и с находятся под полю сами 4 статора (фиг. 2) , магн-итныа .потоки замыкаются через учаотки аЬс и adc рамы. Рама представляет собой магнитный мост abed, который уравно вешен. Через се рдечник 6 (фиг. 2) магнитный поток отсутствует. На выходе измерительной катушки напряжение равно нулю. При действии крутящего момента изменяется магнитная проницаемость материала рамы, причем в направлеВИЯХ, в которых вал испытывает деформацию сжатия (участки аЬ и do рамы) , магнитная проницаемость уменьша ется , а в направлениях деформации растяжениеi- увеличивается (участки ad и Ьс рамы). Вследствие- этого магнитные сопротивления участков аЬ и dc увеличиваются, а участков ad и Ьс уменьшаются. Уравновешенное состояние магнитного моста abed нарушается. Между точками Ь.и d возникает разность магнитных потенциалов. Через сердечник 6 протекает магнитный поток. В измерительной катушке индук тируется напряжение, пропорционалвное величине крутящего момента. При измене,нии знака момента изменяется направление магнитного потока через сердечник 6 измерительной катушки, а следовательно, изменяется на 180 фаза вьгходного напряжения. Использование в предлагаемом датчике феррЬмагнитных рам, расположенных по окружности вала, выполненного из неферромагнитного материала, позволяет повысить чувствительность измерения крутящего момента. Формула изобретения Магнитоупругий датчик крутящего момента, содержащий вал и кольцевой статор с радиально расположенными полюсами, на которьзх размещены намагничивающие катушки, и П-образными сердечниками, расположенными вдоль образующей вала, на которых размещены измерительные катушки, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, вал выполнен из неферромагнитного материала и снабжен ферромагнитными рамами в виде квадратов, расположенными по окружности вала, число которых равно числу полюсов, причем одна из диагоналей квадратов параллельна образующей вала. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 112899, кл. G 01 L 3/10, 22.08.57. 2.Туринин A.M. Электрические измерения неэлёктрических величин. М.-Л.р Энергия, 1966, c.See-Stf.

1