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

/

/f

СО 4 00 Изобретение относится к силоиэмерйтельной технике и может быть использовано для измерения знакопеременного кру тящего момента на валах-. Известный магнитоупругий преобразователь крут1пцего момента, содержащий три неподвижных кольцевых электромагни та с явно выраженными полюсами, расположенных концентрично с контролируемым участком вала, средний из которых несет на полюсах обмотки возбуждения, а край ние-измерительные обмотки, причем каждый электромагнит, несущий измерительные обмотки, снабжен числом полюсов, вдвое большим, чем число полюсов электромагнита возбуждения, имеет сложную кон струкцию С1-1. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является магнитоупругий преобразователь крутящего момента, содержащий кольцевую электромагнитную систему, состоящую, по крайней мере, из двух магнитопроводов с явно выраженнылш пoлюca ш, расположенных концентр1гчно с контролируемым валом, обмотки воз буждения и измерительной обмотки, размещанных на магнитопроводах С2 Однако известный преобразователь не позволяет производить измерения знакопеременного момента. Целью изобретения является обеспечение измерения знакопеременного момента. Указанная цель достигается тем, что в пр€гобразователь содержащий кольцевую электромагнитную систему, состоящую по крайней мере, из двух магнитопроводов с явно вьфа кенными полюсами, расположенных концентрично с контролируемым валом, обмотки возбуждения и измеритель НОЙ обмотки, размещенных на магнитопроводах, введена подмагничивающая обмотка включеш ая последовательно с обмоткой возбуждения, а измерительная обмо.тка вы полнена в виде двух независимых обмоток. На фиг. 1 показан вид одного из магнитопроводов пердлагаемого преобразователя на фиг, 2 и 3 - развертки двух вариантов преобразователя; на фиг. 4 и 5 - схема соединения обмото преобразователей соответственно; на фиг. 2, 3 и 6 - выходная .характеристика преобразователя. Магнитоупругий преобразователь крутящего момента (фиг. 1-3) содержит коль- 3$

цевую электромагнитную систему, состоящую, по крайней мере, из двух одинаковых магнитопроводов 1 и 2 (фиг. 2). 10

довательным соединением катушек 8, при изменении величины крутящег о момента

монотонно возМОКС48 Другой вариант преобразователя (фиг. 3) солоржит три одинаковых магнктопровода 1-3. На полюсах4 магнитопровода 2 сдвинутого относительно марпитопровода I {фиг. 2) или магнитопроводов I и 3 (фиг. 3) на половину полюсного деления -I- .расположены катушки .5 обмотки вбзбуждения. На полюсах 6 и 7 крайних магнитопроводов (фиг. 2 и 3) расположены катушки измерительной 8 и 9 и подмагничивающей Ю и II обмоток (фиг. 4 и 5). Для случая двух магнитопроводов (фиг. 2) измерительная обмотка 8 выполнена в виде двух независимых обмоток (фиг. 4), а подмагничивающая обмотка Ю соединена последовательно с обмоткой возбуждения. Для случая трех магнитопроводов (фиг. 5) измерительная обмотка также выполнена в виде двух независимых обмоток 8 и 9, а подмагничивающая обмотка - в виде двух, последовательно соединенных с обмоткой 5 возбуждения, секций катушек Ю и II. Измерительные обмотки включены в измерительную схему, состоящую из ДВУХ выпрямительных мостиков 12 и двух балансировочных потенциометров 13. Кольцевая электромагнитная система установлена концентрично с контролируемь1м валом 14 (фиг.1). Преобразователь работает следующим образом. Переменный магнитный поток, создаваемый в измерительном полюсе 6 магнитопровода I подмагничивающай обмоткой при положительном направлении крутящего момента, направлен согласно с измерительным потоком, создаваемым в измерительном полюсе за счет деформапии магнитного поля возбуждения в вале 14 и зависящем от величины крутящего момента. При этом ЭДС катушки 8, наводимая суммарным магнитным потоком измерительного полюса, растет при увеличеИИ крутящего момента. Приизменении-чнаа крутящего момента фаза измерительного потока изменяется на 18О , и последний направлен встречно подмагничивающему потоку. Так как величина измерительного потока возрастает с увели- чением крутящего момента, то результирующий поток и соответственно ЭДС катушки дет-уменьшаться. В результате напряжение Um,ix снимаетлое с измерительной обмотки, образованной послерастает, причем зависимость UQJ,, ( ) близка к Iлинейной (фиг. 6). Зависимость вьпсодного капряжения Ug(,m снимаемого с другой измерительной обмотки, от крутящего момента за счет обрат- ной фазировки подмагничивающих потоков нмеет перевернутый вид. После вьшрямле11ия и уравнивания нулевых значений напрянс 1ия ttgbfx - -вых ™И °тс11,Результунмцая выход-ю ) |Ная характ истика Ai - gjjjy дает полное представление о величине и знаке крутящего момента, В случае двух магнитопроводов подмйгничившощие потоки, действующие в одной группе измерительных полюсов 6, при положительном направлении крутящего момента действуют согласно с соответствующими измерительными потоками, а подмагничивающие потоки в другой группе измегОО484 рительных полюсов 6 н(аправлены встрбчно соответствующим измер{ггвпьным потокам. При изменении направления крутящего момента фаза измерительных nS токов меняется на 180 , и измерительные потоки первой группы полюсов действуют встречно,, а второй группы полюсов согласно соответствующим подмагничи- вающим -потокам..В результате выходные напряжения Ugj,y и , снимаемыес измерительных обмоток и выходная характеристика преобразователя -f (М кр ) имеют вид, показанный на фиг. 6. . Использование в преобразователеподмагничивакяцей обмотки и выполнещсе измерительной обмотки в виде двух независимых обмоток обеспечивают измерение знакопеременного крутящего момента.

МАГНИТОУПРУГИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА, содержащий кольцевую электромагнитную систему, состоящую, по крайней . из двух магнитопроводов с ясно вьфаженными полюсами, расположенных коннентрично с контролируемым валом, обмотки возбуждений и измерительной обмотки, размещенных на магнитопроводах, отличающийся Тем, что/ с пелы& обеспечения измерения знакопеременного момента, в него введена подмагничивающая обмогка, включенная последовательно с обмоткой возбуждения, а измерительная обмотка выполнена в виде двух независимых обмоток.

тьп(

t/ffl

ш

ивы

J

s юС и

9

.8 WV и

ФигМ

J eJ J «J «

s rr« t ю jo

Овы,

u

0

-о

SC JC 5 5

e

V VJ J V

.й ,

Or

l

t/e.

Фи1.6

макс МКР