Магнитоупругий датчик крутящего момента

 

МАГНИТОУ11РУГИЙ ДАТЧИК КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА, содержащий упругий ферромагнитный вал и кольцевой статор с радиально расположенными полюсами. на которых размещены намагничивающие и измерительные катушки, отличающийся тем, что, с целью повышения его чувствительности, вал выполнен в виде замкнутого магнитопровода с -образными участками, вершины которых образуют торцы вала, а статор - в виде двух соосных колец с полюсами, установленных в торцах полого неферромагнитного основания напротив вершин V -образных участков, причем число полюсов колец статора равно числу вершин V -образных участков , а полюсы одного кольца смещены в окружном направлении относительно полюсов другого кольца на половину шага полюсов. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ ЛР

РЕСПУБЛИН

0% (И) эю С 01 Ь 3/10

:4И(с".. f.)3g< 6

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTHA

Н АВТОРСНОВЮ СВИДЕТОЪ0ТВУ (21) 3630178/18-10 (22) 05.08.83 (46) 07.10.84. Бюл. 9 37 (72) А.А.Гамбарян и С.А.Манукян (71) Ереванский политехнический институт им.К.Маркса (53) 531. 781(088. 8) (5e) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 214161, кл. С 01 L 3/10, 21 ° 01.67.

2. Одинец С.С.и Толилин Г.Е.

Средства имерения крутящего момента.

М., "Машиностроение", 1977, с. 88-90 (прототип). (54)(57) МАГНИТОУПРУГИИ ДАТЧИК КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА, содержащий упругий фер, ромагнитный вал и кольцевой статор с радиально расположеннычи полюсами, на которых размещены намагннчивающие и измерительные катушки, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения его чувствительности, вал выполнен в виде замкнутого магнитопро" вода с V --образными участками, вершины которых образуют торцы вала, а статор — в виде двух соосных колец с полюсами, установленных в торцах полого неферромагнитного основания напротив вершин V -образных участков, причем число полюсов колец статора равно числу вершин Ч -образных участков, а полюсы одного кольца смещены в окружном направлении относительно полюсов другого кольца на половину шага полюсов.

1 1174б

Изобретение относится к силоиэмерительной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента, передаваемого вращающимся ва лом. 5

Известный магнитоупругий датчик крутящего момента, содержащий три неподвижных кольцевых электромагнита с явно выраженными полюсами, расположенных концентрично с контролируе- 10 мым участком вала, средний из которых несет на полюсах обмотки возбуждения, а крайние измерительные обмотки не обеспечивают требуемой точности измерителя (1) .

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является магнитоупругий датчик крутящего момента, содержащий упругий ферромагнитный нал и кольцевой статор с радиально расположенными полюсамн, на которых размещены намагничивающие и измерительные катушки (2) .

Недостатком известного датчика является низкая чувствительность.

Целью изобретения является повышение чувствительности.

Указанная цель достигается тем, что в магнитном датчике крутящего

30 момента, содержащем упругий ферромагнитный вал и кольцевой статор с радиально расположенными полюсами, на которых размещены намагничивающие и измерительные катушки, вал выполнен н З5 виде замкнутого магнитопровода с ((-образными участками; верш(ны которых образуют торцы вала, а статор — в виде двух соосных колец с полюсами,. установленных в торцах полого нефер- 40 ромагнитного основания напротив вершин Y -образных участков, причем ..число полюсов колец статора равно числу вершин Y -образных участков, а полюсы

Одного копьца смещены в Окружном нап 45 равлении относительно полюсов другого кольца на половину шага полюсов.

На фиг.1 представлена конструктивная схема датчика, на фиг.2 — разрез

А-А на фиг.1. 50

Иагнитоупругий датчик крутящего момента содержит упругий ферромагнитный вал 1, выполненный в виде замкнутого магнитопровода с 3 -образными участками 2, чувствительными к дефор 55 мации, и с вершинами 3, которые обра

- зуют торцы вала, и кольцевой статор, состоящий из двух соосных колец 4 с

7 2 внутренними радиальными полюсами 5 и полого цилиндрического неферромагнитного основания 6.

Кольца 4 статора установлены в торцах цилиндрического основания напротив вершин 7 -образных участков замкнутого магнитопровода ° На полюсах одного кольца 4 намотаны питаемые переменным током намагничинающие катушки 7, которые соединены последонательно таким образом, чтобы полюсы чередовались. На полюсах другого кольца 4 размещены последовательно соединенные измерительные катушки 8.

Полюсы одного кольца 4 смещены в окружном направлении относительно полюсон другого кольца 4 на половину шага полюсов. Число полюсов колец статора равно числу вершин V -îáðaçных участков магнитопровода.

Датчик работает следующим образом.

При отсутствии крутящего момента, когда точки а,b,с, Д, е находятся под полюсами колец статора (фиг.2), магнитные потоки замыкаются через участки Ц а Ь и Ь сеЬ магнитопровода. (Участок магнитопровода а Ьес представляет собой магнитный мост, который уравновешен. Через участок3 е магнитный поток отсутствует. На выходе измерительной катушки напряжение равно нулю.

При действии крутящего момента изменяется магнитная проницаемость

7 -образных участков нала, причем в направлениях, в которых вал,испытывает деформацию сжатия (участки aj и Ь е вала), магнитная проницаемость уменьшается, а н направлениях деформации растяжения — увеличивается (участки но и се нала). Вследствие этого магнитные сопротивления участков а3 и b е увеличиваются, а участков bd и се уменьшаются. Уравновешенное состояние магнитного моста нарушается. Между точками J и е возникает разность магнитных потенциалов.

Через участок 3 е протекает магнитный поток. В измерительной катушке индуцируется напряжение, пропорциональное величине крутящего момента. Остальные участки магнитопровода работают аналогично.

При изменении знака момента изменяется направление магнитного потока через участок J е, следовательно изме1 7467

2 Составитель Г.Целибеев

Редактор H.Äæóãàí Техред 1.Гергель

Корректор И.Эрдейи

Заказ 7185/25 Тираж 822 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раущская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул.Проектная, 4 з 11 о няется на 180 фаза выходного напряжения.

Выполнение упругого ферромагнитного вала в виде замкнутого магнитопровода с V -образными участками позволяет полностью испольэовать механические напряжения, возникающие в вале под действием крутящего момента, и, следовательно, повысИть чувствительность датчика.