Магнитоупругий преобразователь крутящего момента Советский патент 1982 года по МПК G01L3/10 

(54) МАГНИТОУПРУГИЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

1

Изобретение относится к силоизмерительной технике.

Известен магнитоупругий преобразователь крутящего момента, содержащий ферромагнитный вал, неподвижную кольцевую электромагнитную систему и измерительную схему 1.

Однако этот преобразователь не обеспечивает требуемой точности измерения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является магнитоупругий преобразователь крутящего момента, содержащий ферромагнитный вал, неподвижную кольцевую электромагнитную систему, плоскости магнитопроводов которой расположены под углом 45° к оси вала и под углом 90° одна к другой, а обмотки уложены в пазах магнитопроводов концентрично оси вала, и мостовую измерительную схему 2.

В известном преобразователе имеют место значительные потери в вале на вихревые токи, которые увеличивают реактивную составляющую магнитного сопротивления вала и, соответственно, полное его магнитное сопротивление. Это приводит к уменьшению индуктивностеи и индуктивных сопротивлений обмоток маснитопроводов, что снижает чувствительность и точность измерений.

Цель изобретения - повышение чувствительности и точности измерения.

Указанная цель достигается тем, что в преобразователе ферромагнитный вал выполнен из цилиндрических стержней, вписанных в окружность вала и жестко закрепленных по концам между собой.

10

На фиг. 1 показан преобразователь, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Магнитоупругий преобразователь крутящего момента содержит упругий ферромагнитный вал 1, который выполнен из цилиндрических стержней 2 круглого сечения, вписанных в окружность вала. Стержни 2 жестко закреплены по концам между собой с помощью цилиндрических втулок 3. Стержни 2 вала 1 охватывают два кольцевых ста20тора 4 и 5 из листовой электротехнической стали, плоскости которых расположены под углом 45° к оси вала и под углом 90° одна к другой. Оба статора закреплены в корпусе 6, в подшипниках которого располагаются втулки 3 вала 1. В пазах кольцевых статоров 4 и 5 по их внутренним окружностям распределены петлевые обмотки 7 и 8, расположенные к плоскостям статоров под углом 45°. Обмотки 7 и 8 включены в плечи измерительного моста, запитанного напряжением U.

Магнитоупругий преобразователь работает следующим образом.

При отсутствии крутяпдего момента (М 0) и полной изотропности стержней 2 вала 1 измерительная схема сбалансирована и сигнал U2 на выходе равен нулю.

При воздействии крутящего момента () на ферромагнитный вал 1 стержни 2 скручиваются и в них возникают напряжения сжатия и растяжения, направленные к их осям и к оси вала 1 под углом 45° и под прямым углом друг к другу.

Под действием напряжений растяжения магнитные проницаемости стержней 2 вала 1 в этом направлении увеличиваются, а под действием напряжений сжатия в перпендикулярном направлении - уменьщаются. Это приводит к увеличению индуктивного и, следовательно, полного сопротивления, например, обмотки 7 одного статора 4 и к уменьшению индуктивного и полного сопротивлений обмотки 8 другого статора 5.

В результате возникшей анизотропности стержней вала меняются сопротивления плеч моста, и на выходе появляется напряжение, пропорциональное крутящему моменту U2 KM.

При изменении знака момента на обратный меняется знак изменения магнитных проницаемостей стержней 2 во взаимно перпендикулярных плоскостях вала 1, охваченных кольцевыми статорами с обмотками. Сопротивление обмотки 7 статора 4 уменьшается, а сопротивление обмотки 8 статора 5 увеличивается. Сигнал на выходе мостовой схемы меняет свой знак.

Использование в предлагаемом магнитоупругом преобразователе крутящего момента вала, который выполнен из цилиндрических стержней круглого сечения, вписанных в окружность вала и жестко закрепленных по концам между собой, позволит снизить потери на вихревые токи и тем самым уменьшить реактивную составляющую магнитного

0 сопротивления вала и, соответственно, полное его магнитное сопротивление. Это приводит к увеличению индуктивностей, индуктивных и полных сопротивлений обмоток статоров, что повышает чувствительность и точность измерения преобразователя.

Формула изобретения

Магнитоупругий преобразователь крутящего момента, содержащий ферромагнитный вал, неподвижную кольцевую электромагнитную систему, плоскости магнитопроводов которой расположены под углом 45° к оси вала и под углом 90° одна к другой, а обмотки уложены в пазах магнитопроводов кон5 центрично оси вала, и мостовую измерительную схему, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности и точности измерения, в нем ферромагнитный вал выполнен из цилиндрических стержней, вписанных в окружность вала и жестко закрепленных

по концам между собой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Гинзбург В. Б. Магнитоупругие датчики. М., «Энергия, 1970, с. 57.

, 2. Авторское свидетельство СССР

№ 732694, кл. G 01 L 3/10, 10.04.78 (прототип).

Щ/////1//////77/////////////////////// ///7У

V4MVCS sy 44Zv yVxV NNN

-isl/ yiФl/г.f