Магнитоупругий датчик крутящего момента Советский патент 1984 года по МПК G01L3/10 

11 Изобретение относится к силоизмерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента, передаваемого вращающимся валом. Известный магнитоупругий датчик крутящего момента, содержащий три неподвижных кольцевых электромагнита с явно выраженными полюсами, расположенных концентрично с контролируемым участком вала, средний из которых несет на полюсах обмотки возбуждения, а крайние измерительные обмотки не обеспечивают требуемой точности измерителя lj . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является магнитоупругий датчик крутящего момента, содержащий упругий ферромагнитный вал и кольцевой статор с радиально расположенными полюсами, на которых раз мещены намагничивающие и измерительные катушки 2J . Недостатком известного датчика яв ляется низкая чувствительность. Целью изобретения является повьше ние чувствительности. Указанная цель достигается тем, что в магнитном датчике крутящего момента, содержащем упругий ферромаг нитный вал и кольцевой статор с ради ально расположенными полюсами, на ко торых размещены намагничивающие и из мерительные катушки, вал выполнен в виде замкнутого магнитопровода с V -образ1и,1ми участками,- верти11ыкоторых образуют торцы вала, а статор - в виде двух соосных колец с полюсами, установленных в торцах полого неферромагнитного основания напротив вершин V-образных участков, причем -.числ полюсов колец статора равйо числу вершин V-образных участков, а полюсы одного кольца смещены в окружном нап равлении относительно полюсов другог кольца на половину шага полюсов. На фиг.1 представлена конструктив ная схема датчика на фиг.2 - разрез А-А на фиг.I. Магнитоупру гий датчик крутящего момента содержит упругий ферромагнит ный вал 1, выполненный в виде замкну того магнитопровода с V -образными участками 2, чувствительными к дефор мации, и с вершинами 3, которые обра зуют торцы вала, и кольцевой статор, состоящий из двух соосных колец 4 с внутренними радиальными полюсами 5 и полого цилиндрического неферромагнитного основания 6. Кольца 4 статора установлены в торцах цилиндрического основания напротив вершин V -образных участков замкнутого магнитопровода. На полюсах одного кольца 4 намотаны питаемые переменным током намагничивающие катушки 7, которые соединены последовательно таким образом, чтобы полюсы чередовались. На полюсах другого кольца 4 размещены последовательно соединенные измерительные катушки 8, , Полюсы одного кольца 4 смещены в окружном направлении относительно полюсов другого кольца 4 на половину шага полюсов. Число полюсов колец статора равно числу вершин V-образных участков магнитопровода. Датчик работает следующим образом. При отсутствии крутящего момента, когда точки а,Ь,с,(3, е находятся под полюсами колец статора (фиг.2), магнитные потоки замыкаются через участки сеЬ магнитопровода. Участок магнитопровода ajbec представляет собой магнитный мост, которьй уравновешен. Через участокj е магнитный поток отсутствует. На выходе измерительной катушки напряжение равно нулю. При действии крутящего момента изменяется магнитная проницаемость V-образных участков вала, причем в направлениях, в которых вал ,испытывает деформацию сжатия (участки aj и be вала), магнитная проницаемость уменьшается, а в направлениях деформации растяжения - увеличивается (участки bcj и се вала). Вследствие этого магнитные сопротивления участков аа и Ье увеличиваются, а участков и се уменьшаются. Уравновешенное состояние магнитного моста нарушается. Между точками d и е возникает разность магнитньк потенциалов. Через участок d е протекает магнитный поток, В измерительной катушке индуцируется напряжение, пропорциональное величине крутящего момента. Остальные участки магнитопровода работают аналогично. При изменении знака момента изменяется направление магнитного потока через участок е, следовательно изменяется нз 180 фаза выходного напряжения .

Выполнение упругого ферромагнитного вала в виде замкнутого магнитопровода с V -образными участками позволяет полностью использовать механические напряжения, возникающие в вале под действ ием крутящего момента,

, следовательно, noBbictiTb чувствии

тельность датчика.

МАГНИТОУ11РУГИЙ ДАТЧИК КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА, содержащий упругий ферромагнитный вал и кольцевой статор с радиально расположенными полюсами. на которых размещены намагничивающие и измерительные катушки, отличающийся тем, что, с целью повышения его чувствительности, вал выполнен в виде замкнутого магнитопровода с -образными участками, вершины которых образуют торцы вала, а статор - в виде двух соосных колец с полюсами, установленных в торцах полого неферромагнитного основания напротив вершин V -образных участков, причем число полюсов колец статора равно числу вершин V -образных участков, а полюсы одного кольца смещены в окружном направлении относительно полюсов другого кольца на половину шага полюсов. (Л

6

иг.,