Устройство для измерения крутящего момента герметизированной магнитной муфты Советский патент 1979 года по МПК H02K11/00 H02K49/10 G01L5/24 

.

изобретение относится к области .;иЛЬйэмёрИ ельной техники и может быть использовано для измерения крутящего момента, передаваемого Магниткой ге1 «етнзирбванной муфтой, в копируквдих манипуляторах длят кййёматическ ой ев я э и з ад акяцёго и испол- . нитёльного органа.;

Известно устройство для йЭМёрейМЯ крутящего момента магнитной муфты, содержащее ведущую и ведомую полумуфты с постоянными магнитами, разделённью магнитной герметичной перёгорбдкой, датчик углового рассогласований и измерительную систему 1.

Недостатком этого устройства является йизкаяточность измерения.

Известно также устройство йля измерения крутящего момента гермети зированной магнитной муфты,соде1)жащве ротор, размещенный на валу ведущей полумуфты, узел возбуждения с постоянными магнитами, укрепленными на ведомой полумуфте, трехстержневой магнитопровод с размещенными на средцем стержне обмоткой обратной связи и углом смещения тя. на двух крайних стержнях - двумя секциями рабочей обмотки,соедине;нными последовательно

ВСтр1ечно« Рабочая обмоТка и обмотка Ьб 5атнЬй связи подключены диаЬбна;лям вапрймитёльного юста 2.

Особёиносзтью sToto устройства яй ляется то« что йагнитопровод распо- : непооредйтвённо на ведущей полумуфте и связан с источником электропитания и измерительной системой че.рез два кольцевых трансформатора.

Однако на точность измерения неизбежно влияйт погрёшнбсти, возник ающие при прохождё нИя с игналов через кольцевые трансформаторы.

Целью изобретения является повышение точности измерения передаваемого крутящего мрмента.

Это достигается Тем, что в предложенном ус тррйс ТВ е ротор выполнен в виде двух диаметрально расположенных стальных вьюТупов, размещённых концеитрично относительно магнитов возбуждения, магнитопровод установлен неподвижно и выгголнен в виде кольца, размещенного соосно валу ведущей полумуфты и Снабженного на торцовой поверхности, обращенной к магнитам возбуждения, кольцевым выступом, а один из магнитов возбуждения смещен в тангенциальном направленйи относительно сим1У1етричного положения. На фиг. показано предложенное устройство, продольный разрез; на фиг.2 - то же, электрическая схема; на фиг.З - схема взаимного расположения постоянных магнитов и стальных выступов. Устройство содержит ведущую 1 и ведомую 2 полумуфты с постоянными Магнитами/ разделенные немагнитной геЕ 1ётичной .перегородкой 3. На валу ведущей муфты 1 выполнены стальные выступы 4 и 5, а Ма ведомой полумуфте жестко закреплены постоянные магниты возбуждения б и 7, отделённые от нее кольцом из немагнитного материала 8, Размеры стальных высту пов.4 .и 5 и постоянньк магнитов. 6й в поперечном сеченки соответствуют диапазону максимального углового рассогласования полумуфт. Устройств содержит также жестко закрепленные на неподвижном основании кольцевой .магйитопровод 9, набранный иё перма лоевых пластин. Магнитопровод 9 разделен, например, на четыре секто ,ра (10-13), образованных радиальным разделительными пазами 14, в каждом которых выполнено по два окна 15, В ,результате в каждом секторе получае ;СЯ ПО Три стержня, вокруг KOTOpbtX |на:мотаны секции обмоток смещений 16-19 ,- WcMi9f обмоток обратной 1связи 20-23 Woc2o Wocza рабочий обмоток 24-31 Wpj,4. .Обмотки смещения 16-19 предназначены длЯ задания необходимой исходной точки иа характеристике S (н) железа магни ТОпровода, обмотки обратной связи (20-23) - для линеаризации и стабилизации передаточной характеристи устройства, а рабочие обмотки 24-31 выпОлнйиЯ роль элемента с,управляемым индуктивным сопротивлением.. Кроме , электрическая схема устройства включает выпрямительный мост 32 для выйрямления тока, текущего через нагрузку, источники 33 и 34 для питания рабочей обмотки и обмотки смещения соответственно и, опротйвЛёниё нагрузки 35. Работает устройство для измерени крутящего момента магнитноймуфты следующим образом. Л ( При вращении магнит-ной муфты без грузки, когда угол рассогласрва.ниУ между ведущей и ведомой 2 полумуфтами равен нулю, постояннее магн ты 6 и 7 ведомой полумуфть располож ны относительно СтаЛьных выступов 4 и 5 ведущей полумуфты так, как это показано на фиг.За. ПРИ этом через стержни 10,1-13.3 кольцевого магнитопровода замыкакзтс потоки: . d} 4 Ф .1o.1.-.o.2 1.15.2 (-(Ъ.З ф -ф +ф ч-... 2 2.УОН 2.-t0.2 2..i 2.13-3 Фз - потоки, возбуждаемые постоянными магнитами 6 и 7 соответственно; ,Ф1.1о.а- ,5..п..я.з - элементарные ПОТОКИ в стержнях 10.1., 10./.... 13,2 13.3 кольцевого магнитопровода 9, возбуждаемые постоянным магнитом 6; $2.1ои ..мо.2 ,-..«.2.тз- элементарные потоки В срержнях 10.1., 10.2 13.2, 13.3 кольцевого магнитопровода 9, возбуждаемые постоянным магнитом 7. Таким .образом, через каждый из стержней магнитопровода замыкаются два элементарных потока, возбуждаемых постоянными магнитами 6 и 7. ЕСЛИ хахзактеристики магнитов иден:тичны {$ 4,g) , элементарные потоки ;в стерх ня с магнитопровода компенси руются, тай как.: они направлены встречно. В этом случае через стержни кольцевого магнитопровода 9 замыкаются только потоки, образованные секциями обмоток смещения 16-19 и обр-атной связи 20-23, и величина суммарного потока составляет: - В результате через раоочую оВмотку, состоящую й Wp24- W рз , течёт ток, обусловленный 9уммарной величиной индуктивностей секций, напряжением источника питания 33 и сопротивлением нагрузки 35. В связи с этимна выходе устройства имеется некоторый началь 1ЫЙ сигнал. Этот сигнал для получейия реверсивной характеристики вход-выход может быть вычтен, например, на дифференциальном транзисторном каскаде. По мере роста крутящего момента, передаваемого магнитной муфтой, и появления угла рассогласования 2. (фиг.Зб), равенство потоков $ и ф нарушается. В этом случае поток ф ° мере роста угла рассогласования oL стремится к нулю и через стержни кольцевого магнитопровода 9 замыкаются потоки, образованные постоянным магнитом 6( Ф), обмотками смещения (Фс) и обратной СВЯЗИ. 2023 (Фос).;, :.; : . ВеЛйчина суммарного потока R. стержнях .магнитопровода составляет . .в связи с этим рабочая точка на характеристике В(Н), характеризующая магнитнбе состояние стер)|сней магнитопровода 9, сМещаетСя/в верхнюю область рабочего участка, так потокиф и.фсд,, благодаря соотва.тствующему направлению намотки сстсций обмоток смещения 16-19, совпадают по знаку. В результате .общая индуктивность секций рабочих обмоток уменьшается, а ток через нагрузку возрастет. Это вызьшает .возрастание (по сравнению с начальным) сигнала на выходе устройства, что равносильно появлению выходного сигнала со знаком плюс. Лри развороте полумуфт в противоположном направлении (фиг.Зв) наблюдается обратная картина, т.е. величина суммарного потока в стержнях магнитопровода будет следующая . в связи с этим рабочая точка на характеристике В(Н) смещается в ниж нюю область рабочего участка, общая индуктивность секций рабочей обмотк возрастает, а ток через нагрузку устройства уменьшается, что равносильно появлению выходного сигнала со знаком минус, Размещение магнитопровода 9 с обмотками неподвижно на основании облегчает съем измерительных сйгна,лов, и благодаря уменьшению помех в токосъемном узле повышается точность измерения момента муфты. Формула изобретения Устройство для измерения крутяще го момента герметизированной магнит ной муфты, содержащее ротор, размещенный на валу ведущей полумуфты. узел; возбуждения с постоянными магнитами, укрепленными на ведомой полумуфте, трехстержнев-ой маг ни топ ров од, с раэмещеннЕЛУ1и на среднем стержне о& бткой обратной связи и узлсм смещения, а на двух крайних стержнях - двумя секциями рабочей ойлотки,соединенными Между собой последовательно встречно, рабочая обмотка и обмотка обратной связи подключены к двум диагоналям выпрямительного моста, о т л и ч а jor щ е е с я тем, что, с целью повыше ния точности, ротор устройства выполнен в виде двух диаметрально расположённых стальных выступов, концентрично размещенных О носителзеиейагйитов возбунодения, магнитопровод установлен неподвижно и выполнен в виде кольца, размещенного сОосно валу ведущей полумуфты и снабженного на торцовой поверхности, обращенной к магнитам .возбуждения , кольцевым выступом, а бдйн Йз мат яйтов возбуждения смещён в тангенциальном направлении относительно симметричного положения. Источники информации, принятые so внйШние при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР У №399745, кл. GOi.-.L 3/l0, 1971. 2.Авторскоесвидетельство СССР №538248, кл. G 01 L 3/10, 1975.

,а

5 (f

- 7