Магнитоупругий датчик усилий Советский патент 1989 года по МПК G01L1/12 

(21)3780541/24-JO

(22)14.08.84

(46) 07.04.89. Бюл. № 13

(71)Киевский институт автоматики им. ХХУ съезда КПСС

(72)Э.В,ГолованJ Ю.И.Иванов,- С.П.Карцев и Н.С.Рубан

(53)531.781 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 247567, кл. G 01 L 1/12, 1967.

Авторское свидетельство СССР № 535476, кл. G 01 L 9/16, 1974.

(54)МАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК УСИЛИЙ

(57)Изобретение относится к сило- измерительной технике и позволяет . уменьшить габариты и вес датчика при увеличении верхнего предела измерения. Наружный замкнутый магнитопровод 4 соединен равномерно расположенными по окружности магнитопрово- дящими спицами 2 со ступицей 1. На наружном магнитопроводе на участках между спицами ив каждой спице выполнены щели 3 и 5, разделяющие эти участки на два стержня, один из которых охвачен намагничивающими 6 и 7, а другой - измерительной 9 обмотками. При приложении к торцу ступицы сжимающего усилия в стержнях спиц возникают механические напряжения сжатия, а в стержнях внешнего магнито- провода между соседними спицами появляются растягивающие напряжения. При этом изменяются магнитные сопротивления на путях магнитных потоков, нарушая равенство ЭДС. 4 ил.

а S

(Л

Изобретение относится к силоизмерительной технике и позволяет уменьшить габариты и вес датчика при увеличении верхнего предела измерения. Наружный замкнутый магнитопровод 4 соединен равномерно расположенными по окружности магнитопроводящими спицами 2 со ступицей 1. На наружном магнитопроводе на участках между спицами и в каждой спице выполнены щели 3 и 5, разделяющие эти участки на два стержня, один из которых охвачен намагничивающими 6 и 7, а другой - измерительной 9 обмотками. При приложении к торцу ступицы сжимающего усилия в стержнях спиц возникают механические напряжения сжатия, а в стержнях внешнего магнитопровода между соседними спицами появляются растягивающие напряжения. При этом изменяются магнитные сопротивления на путях магнитных потоков, нарушая равенство ЭДС. 4 ил.

Ф/7Т

ФрЗ

4

СО

о

15

Изобретение относится к силоизме- рительной технике и может применять ся в автоматических системах управления технологическими процессами для измерения сил, например, при прокатке.

Цель изобретения - уменьшение габаритов и веса за счет снижения величины механических напряжений в измерительных стержнях.

На фиг.1 изображен магнитоупругий датчик усилий, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - одна из возможных схем электрического соединения обмоток; на фиг.4 - статическая характеристика датчика..

Магнитоупругий датчик усилий . (Фиг.и содержит ступицу 1, к которой-прикладывается измеряемое усилие, магнитолроводные спицы 2 с ще лями 3 и наружный магнитопровод 4 с щелями 5 на участках между соседними спицами, а также обмотки наагничивания 6, 7 и измерительные 0,9.

Обмотки намагничивания (фиг.2), .располагаемые на соответствуншщх стержнях спиц (W „р, , W „р , W нрз, ), соединены последовательно- встречно, так же со единены ..между собой обмотки намагничивания, располагаемые на стержнях внешнего магнито- провода (W., W ,,,, WHC3..W«o4). Группа обмоток намагничивания, располагаемая на спицах, соединена по- следовательно- согласно с группой обмоток намагничивания на внешнем магнитопроводе.

Обмотки измерительные, располагав-40 мые на спицах (, , W.p.,, W.p, Wyp), соединены между собой последовательно-встречно, так же сбедине- ны между собой измерительные обмотки, располагаемые на внешнем магнитопро- 45

20

25

30

воде (W

И01 Мог

W

иоз

и

U04

). Группа измерительных обмоток, размещеная на спицах, соединена последоваельно-встречно с группой измерительых обмоток, размещенных на внешнем п агнитопроводе. К выходу измерительой цепи присоединен измерительный рибор,

Магнитоупругий датчик усилий : аботает следз ищим образом.

При подключении цепи намагничиания к источнику переменного тока магнитопроводе появляются магнитые потоки, проходящие по спицам

55

35

15

-

20

25

30

Ф

Ф,

1 -2 )

И магнитные

Ф,

2

Фс

РЗГ Гр4 (по числу спиц), ПОТОКИ Фо,, Фо,, Ф„, Ф

проходящие по наружному магнитопро- ; воду и замыкающиеся вокруг соответствующей щели.

Основная часть магнитного потока фр проходит в радиальном направлении, а основная ..часть потоков в окружном. ЭДС, наводимые в измерительных обмотках, при отсутствии усилия равны, Результирующаяся ЭДС Е при встречном включении групп измерительных обмоток на спицах и на наружном магнитопроводе равна нулю.

При приложении к торцу ступицы сжимающего усилия в стержнях спиц возникают механические напряжения сжатия, а в стержнях внешнего маг- нитопровода меяду соседними спицами появляются растягиваншще напряжения. При этом изменяются магнитные сопротивления на путях Магнитных потоков Фр и Ф Магнитные сопротивления радиальных-участков спиц (на пути потоков Преувеличиваются, а окружных з астков наружного магнитопрово- да (на пути потоков Ф,,)уменьшаются. Это обуславливает нарушение равенства ЭДС, наводимых в измерительных обмотках на спицах (Ер) и на наружном магнитопроводе (Е), в резуль- :тате на выходе датчика появится ЭДС

35 EU, равная

Е„ Е р - .

Статическая характеристика предлагаемого датчика имеет растзщий характер (фиг.4).

Формула и

зобретения

40 45

п

5

Магнитоупругий датчик усилий, содержащий наружный замкнутый магнитопровод, намагничивающую и измерительные обмотки, отличающийся тем, что, .с целью уменьшения габаритов и массы, при увеличении верхнего предела измерения, в него введена ступица, соединенная равномерно расположенными по окружности магнитопроводящими спицами с наружным магнитопроводом, при этом спицы и наружный магнитопровод расположены в одной плоскости, равноудаленной от торцов ступицы, а на, наружном магнитопроводе на з 1астках между спицами и в каждой спице -выполнены щели, разделяющие эти участ

fJHp1

II У/ир

нр2

13 И W-//72

вп

II ирЗ В II

У/но1 II

Ww2 Ww3

ст не:

не

фиг. 2

Wi/

-и

V/uo