Магнитоупругий преобразователь крутящего момента Советский патент 1977 года по МПК G01L3/24 

1

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента.

Известный магнитоупругий преобразователь, содержащий две обмотки с сердечниками б-образной формы, расположенные перпендикулярно друг другу и помещаемые вблизи поверхности вала с некоторым зазором, причем одна из обмоток включена в сеть переменного тока, а поле, создаваемое этой обмоткой на поверхности вала при отсутствии крутящего момента, симметрично относительно сердечника со второй обмоткой, обладает ограниченным диапазоном скоростей вращения, при которых возможно проводить измерение момента 1.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является магнитоупругий преобразователь крутящего момеита, содержащий вал, на котором с зазором установлен намагничивающий сердечник с двумя полюсами и обмотками, соединенными с источником тока, и сердечник с измерительными обмотками, расположенный между полюсами намагничивающего сердечника 2.

1едостатком известного преобразователя является ограниченная точность преобразования.

Для повышения точности преобразования в предлагаемый преобразователь крутящего

момента введены два бзферных кольца из магнитного материала с высокой магнитной проницаемостью, каждое из которых установлено на валу между сердечником с измерительными обмотками и полюсом намагничивающего сердечника.

На чертеже представлен описываемый преобразователь.

С некоторым зазором относительно поверхности вала 1, на котором измеряют крутяпщй момент, устанавливают сердечник 2 с измерительными обмотками 3. Сердечник выполнен с радиальными симметрично расположенными полюсами 4. Намагничивающее поле создается намагничивающим сердечником 5 с намагничивающими обмотками 6. Для создания намагничивающего поля равномерного вдоль окружности вала и параллельного его

оси два полюса 7, 8 намагннчивающего сердечника 5 охватывают вал с постоянным зазором относительно вала. Чтобы исключить влияние изменения зазоров вала 1 относительно полюсов 7, 8, что может привести к

появлению при вращении переменной составляющей намагничивающего поля вдоль окружности вала, на последний устанавливаются буферные кольца 9, 10 из магнитного материала с высокой магнитной проницаемостью, предназначенные для выравнивания намагничивающего поля вдоль окружности вала в зоне измернтельного сердечника.

Для исключения влияния нолей рассеивания намагничивающих обмоток 6 на измерительные обмотки 3 между ними устанавливают электромагнитный экран 11. Соединенные между собой измерительные обмотки 3 присоединяются к измерительному прибору 12.

При отсутствии крутящего момента переменное магнитное ноле, наводимое на поверхности вала 1 намагничивающим сердечником 5 с намагничивающими обмотками 6, параллельно оси вала. При этом, поскольку отсутствует составляющая ноля, нернендикулярная оси, напряжеиие на измерительных обмотках 3 сердечника 2 отсутствует.

При появлении кpyтян eгo момента за счет растягивающих и сжимающих усилий по направлению 45° к оси вала и, соответственно, изменения магнитной пронинаемости поверхности вала 1 в этих направлениях происходит изменение общего направления намагничивающего поля, появляется тангенциальная составляющая магнитного поля, пропорциональная приложенному к валу 1 моменту. Эта тангенциальная составляющая напряженности намагничивающего поля воздействует через полюса сердечиика 2 на измерительные обмотки 3, что вызывает на них появление напряжения, измеряемого прибором 12. Поскольку измеряется средняя величина тангенциальной составляющей иаиряжеиности поля вдоль всей окружности вала в зоне установки сердечника 2, то в значительной степени компенсируется влняние неравномерности магнитных свойств этого участка поверхности вала.

Буферные кольца 9, 10, которые вращаются вместе с валом 1, образуют как бы намагничивающие полюса для измерительного участка поверхности вала, вокруг которого установлены сердечник 2 с измерительными обмотками 3. Так как буфериые кольца неподвижны относительно вращающегося вала,

намагничивающее поле также неподвижно относительно новерхности вала, что устраняет появление вихревых токов иа поверхности вала и влияние остаточного намагничивания участков поверхиости вала, которые имеют место при взаимном перемещении намагничивающих полюсов и поверхности вала. При заметной неравномерности магнитных свойств материала вала вдоль его окружности возможно появление пульсаций магиитного поля, кратных скорости вращения вала в сердечнике 2. При высоких скоростях вращения эти переменные составляющие вызовут появление заметных виревых токов в сердечнике 2, что в сочетании с другими высокочастотиыми потерями может привести к погрешности измерения момента. Для повьппения точности измерения в этом случае выполняют буферные кольца 9, 10 из высокочастотных магнитных материалов, например ферритов.

Формула изобретения

, Магнитоупругий преобразователь крутящего момента, содерл ащий вал, на котором с зазором установлен намагничивающий сердечник с двумя полюсами и обмотками, соединенными с источником тока, и сердечник с измерительными обмотками, расположенный

между полюсами намагничивающего сердечника, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности преобразования, в него введены два буферных кольца из магнитного материала с высокой магнитной проницаемостью, каждое из которых установлено на валу между сердечником с измерительными обмотками и полюсом намагничивающего сердечника.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент США № 3011340, кл. 73-136, 1961.

2.Авторское свидетельство СССР №302631, кл. G OIL 3/24, 1969.