Магнитоупорный датчик крутящего момента Советский патент 1976 года по МПК G01L3/10 

-1

Изобретение относится к области силоизмерителы-юй техники и может быть использовано для измерения крутящего момента на валах машин и механизмов, прокатных станов, в судостроении и т. п.

Известные магнитоупругие датчики крутящего момента, содержащие три неподвижных кольцевых электромагнита с явно выраженными полюсами, расположенными концентрично с контролируемым участком вала, не обеспечивают требуемую чувствительность в области малых крутящих моментов на валах больщих диаметров.

Известны также магнитоупругие датчики крутящего момеита, содержащие три неподвижных кольцевых электромагнита с полюсами, расиоложенных концентрично с контролируемым участком вала, измерительные обмотки, подключенные в измерительную схему, и полюса возбуждения, число которых в два раза меньще, чем число полюсов на каждом электромагните. Полюса возбуждения с обмотками расположеиы между электромагнитами, несущими измерительные обмотки, радиально к контролируемому участку.

Однако они также не обеспечивают требуемую чувствительность в области малых крутящих момеитов на валах больших диаметров.

Целью изобретения является повышение чувствительности в области малых крутящих моментов, на валах больших диаметров.

Для этого в датчике магнитонровод между электромагнитами с измерительными обмотками и основаниями полюсов возбуждения выполнен в виде секторов, каждый из которых

объединяет один нолюс возбуждения с двумя близлежащими полюсами каждого электромагнита с измерительными обмотками, разделенными на две группы, в каждой из которых они соединены последовательно, а обмотки

полюсов возбуждения включены согласно.

На фиг. 1 изображеи датчик, общий вид; на фиг. 2 показана картина магнитного поля на развертке поверхности исследуемого участка иенагруженного вала, охватываемого датчиком; на фиг. 3 - схема соединения обмоток полюсов датчика.

Магиитоупругий датчик крутящего момента содержит два неподвижных кольцевых электромагнита 1 и 2 с явно выраженными нолюсами 3, расположенных кондентрично с контролируемым участком вала 4 и несущих на себе измерительные обмотки 5, и полюса 6 возбуждения с обмотками 7 возбул дения, расноложенные между электромагнитами 1 и 2.

Каждый иолюс 6 возбул дения объединен магнитопроводом 8, выполненным в виде сектора с двумя близлежащими полюсами 3 электромагнитов 1 н 2. Обмотки полюсов возбуждения 6 (1В-ЗВ, фиг. 3) включены согласно,

т. е. начала их объединены с одним проводом питания, а концы - с другим. Измерительные обмотки 5 (1И-12И, фиг. 3) разделены на две группы (1И-6И и 7И-12И, фиг. 3), в каждой из которых они соединены последовательно.

Датчик работает следующим образом. В ненагруженном состоянии вала 4 поле, создаваемое полюсами 6 возбуждения, симметрично, причем весь поток, создаваемый магнитодвижущей силой обмоток 6 (1В-ЗВ) возбуждения, на поверхности вала 4 распределяется в соответствии с частотой питающей сети только в направлении от полюсов 6 возбуждения к полюсам 3 электромагнитов 1 и 2, несущим измерительные обмотки 5, и обратно, т. е. в направлении, необходимом для максимальной чувствительности - под углом 45° к оси вращения вала. Магнитопровод 8 обеспечивает при этом минимальные потоки рассеяния нолюсов 6 возбуждения. В ненагруженном состоянии вала 4 суммарная э.д.с., наводимая 2И, 4И, 6И, 7И, 9И, ПИ (фиг. 3), равна суммарной Э.Д.С., наведенной в измерительных обмотках 1И, ЗИ, 5И, 12И, 10И, 8И, что регистрируется измерительной схемой (на чертеже не показана).

При нагружении вала 4 крутящим моментом магнитная проводимость его участков в различных направлениях изменяется, симметрия нарущается, т. е. если, например, магнитное сопротивление участков АС и АД (фиг. 2) уменьшается, то магнитное сопротивление участков АВ и АЕ увеличивается. В результате равенство э.д.с. вышеуказанных двух групп измерительных обмоток нарушается. Измерительная схема фиксирует возникшую разность э.д.с. как результат приложения крутящего момента.

Использование датчика позволяет производить измерения крутящего момента в широких диапазонах его изменения, что особенно важно при использовании датчиков крутящего момента в автоматизированных системах

электропривода с воздействием по крутящему моменту и особенно там, где сечения валов рабочих мащин и приводных двигателей выбраны с большим запасом прочности, когда крутящим моментом, необходимом для работы автоматизированной системы, соответствуют малые упругие деформации в поверхностном слое вала.

Формула изобретения

Магнитоупругий датчик крутящего момента, содержащий два неподвижных кольцевых электромагнита с полюсами, расположенных концентрично с контролируемым участком вала, измерительные обмотки, подключенные в измерительную схему, и полюса возбуждения, число которых в два раза меньше, чем число полюсов на каждом электромагните, причем полюса возбуждения с обмотками расноложены между электромагнитами, несущими измерительные обмотки, радиально к контролируемому участку вала, отличающийся тем, что, с целью повыщения чувствительности в нем, Магнитопровод между электромагнитами

с измерительными обмотками и основаниями полюсов возбуждения выполнен в виде секторов, каждый из которых объединяет один полюс возбуждения с двумя близлежащими полюсами каждого электромагнита, с измерительными обмотками, разделенными на две группы, в каждой из которых они соединены последовательно, а обмотки полюсов возбуждения включены согласно.

kbxN :хч x d KRxN

ЦФч .x f//7

VV A ///;V// х ///л / 4N ; /r /

X- ip mi -t-x / ;;;f N

D

-X

Ч

2Яj; I ,

pbnrvx ,

IS

e

Sx

XX-x/T n . ///////л ч sx

kK/ c5Я

2B

j

w/ I

V

I«I eI «