Магнитоупругий датчик крутящего момента

 

МАГКИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА, содержащий ферромагнитный вал и неподвижную кольцевую электромагнитную систему с обмоткой возбуждения и измерительной обмоткой, состоящей из двух секций, соединенных последовательно-встречно , отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности измерения знакопеременного крутящего момента, в него введена размещенная на валу и концентрично ему обмотка, состоящая из двух секций с противоположными направлениями навивки, каждая из которых электрически замкнута на участок вала, расположенньй под соответствующей секцией измерительной обмотки, при этом обмотка возбуждения выполнена из двух-последовательно и согласно соединенных секций, размещенных напротив соответствующих секций измериS тельной обмотки. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4 A (5l)4 G 01 L 3/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ .К СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

tlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3699292/24-10 (22) 08.02.84 (46) 07.10.85. Бюл. И 37 (72) В.П.Миловзоров, 10.Е.Наршунов, В.С.Масленников и Г.А.Исаев (53) 531.781(088.8) (56) 1. Гинзбург В.Б. Магнитоупругие датчики. M. Энергия, с. 53-55, рис. 28.

2. Там же, стр. 57-59, рис. 31 прототип. (54)(57) МАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА, содержащий Аерромагнитный вал и неподвижную кольцевую электромагнитную систему с обмоткой возбуждения и измерительной обмоткой, состоящей из двух секций, соединенных последовательно-встречно, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности измерения знакопеременного крутящего момента, в него введена размещенная на валу и концентрично ему обмотка, состоящая из двух секций с противоположными направлениями навивки, каждая из которых электрически замкнута на участок вала, расс положенный под соответствующей секцией измерительной обмотки, при этом обмотка возбуждения выполнена из двух последовательно и согласно соединенных секций, размещенных напротив соответствующих секций измерительной обмотки.

1183а44

Изобретение относится к измери-. тельной технике и может быть использовано для измерения крутящего момента.

Известный магнитоупругий датчик крутящего момента, содержащий упругий вал и кольцевую электромагнитную систему с явно выраженными полюсами, не обеспечивает требуемой точности измерения из за зависимос-ти выходного сигнала ат угла поворота и частоты вращения вала 1).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является магнитоупругий датчик крутящего момента, содержащий ферромагнитный вал и неподвижную кольцевую электромагнитную систему с обмоткой возбутчения и измерительной обмоткой, состоящей 29 из двух секций, соединенных последовательно-встречно P2 ).

Недостатком этого датчика является то, что он не обладает чувствительностью к изменению знака крутящего момента.

Целью изобретения является обеспечение возможности измерения знакопеременного крутящего момента.

Указанная цель достигается тем, 39 что в магнитоупругам датчике крутящего момента, содержащем ферромагнит" ный вал и непадвижну о кольцевую электромагнитную систему с обмоткой возбуждения и измерительной обмоткой,35 состоящей из двух секций, соединенных последовательно-встречйо, введена размещенная на валу и канцентрично ему обмотка, состоящая из двух секций с противоположными направле- 40 ниями навивки, каждая из которых электрически замкнута на участок вала, расположенный под соответствующей секцией измерительной обмотки,. при этом обмотка возбуждения выполнена из двух последовательно и согласно соединенных секций, размещенных напротив соответствующих секций измерительной обмотки.

На фиг. 1 представлена конструкция предлагаемого датчика, на фиг.2изменение магнитной индукции в поверхностном слое вала.

Магнитоупругий датчик крутящего момента содержит ферромагнитный вал 1, на котором размещена концентричная ему обмотка, состоящая из двух секций 20I и 25 . Секции 2д и

2Б имеют равное количество витков и взаимно противоположное направление намотки. Начала и концы секций

2с1 и 2 6 электрически присоединены например, припаяны или приварены к участкам вала, находящимся под двумя секциями измерительной обмотки ЗФ и 3 F неподвижной кольцевой электромагнитной системы. Секции измерительной обмотки соединены последовательно-встречно. Обмотка возбуждения также состоит из двух одинаковых секций 4а и 46, включенных последовательно и согласно.

Обмотки возбуждения и измерительная заключены в цилиндрический экран-магнитопровод 5. С целью. уменьшения сопротивления магнитной цепи и снюкения, таким образом, величины тока возбуждения, а также ограничения потоков рассеяния по торцам каждой секции обмотки возбуждения установлены ферромагнитные шайбы 6.

Датчик работает следующим образом.

При включении обмотки возбуждения в цепь переменного тока в секциях . обмотки 2а и 26 наводятся ЭДС. По участкам вала, на которые замкнуты секции 2 а и 26, протекают при этом токи Т1 и Гр, направленные встречно. Токи и 2 создают в поверхностном слое вала циркулярные состав. ляющие индукции Вс„и Вс (фиг.2) .

Одновременно обмотка возбуждения создает на этих же участках вала осевые составляющие индукции В и В р .

Результирующая магнитная индукция может быть представлена как геометрическая сумма циркуляционной и осевой составляющих В > =В р„+ В с под секциями 2 и 35 и В2 = В р + Вс под секциями 2 р и 35 . Обозначим действующее значение ЭДС„ наводимой в секции измерительной обмотки 34, через

Е, а в секции 3 р через Еg Оче- 1 т н щно, что при равенстве Вр =В о2 и одинаковом числе витков в секциях

Зм и 3 р ЭДС Е и Е будут равны.

Прилаженный крутящий момент М создает в материале вала механические напряжения растяжения 6 и сжатия 4с(фиг.2), направленные под углом +45 к аси вала. У материалов с положительной магнитострикцией„ к которым относится большинство углеродистых сталей, магнитная проницаемость в направлении 6> увеличивается, а в направлении 6 уменьшается.

Составитель Г.Целибеев

Редактор Т.Кугрышева Техред С.Мигунова Корректор М. Поко

Заказ 6262/42 Тираж 896 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

3 11

Это вызывает поворот составляющих векторов индукц В01у В02 Вач и ВС2 на некоторый угол в направлении bq .

Новые положения векторов показаны на фиг.2 пунктиром, а в обозначениях векторов добавлены штрихи. На фиг.2 видно, что под воздействием М вектор ! индукции В„ увеличивается, а  — уменьшается. Это приводит к увеличению ЭДС Е, и уменьшению ЭДС Е . Разность (Е - К ) пропорциональна величине крутящего момента М к в пределах, определяемых магнитоупругими свойствами вала.

Если приложенный момент М изменит направление (знак), то .векторы

83844 ф

6 и Д поменяются местами. Выполнив построения, аналогичные приведенным на фиг.2, можно видеть что при этом увеличится Е>, в то время как

Е уменьшится.

Использование в датчике размещенной на валу обмотки, выполненной в виде двух секций с противоположtp ным направлением навивки, каждая из которых электрически замкнута на соответствующий участок вала, и выполнение обмотки возбуждения в виде двух секций, соединенных последовательно-встречно, позволит измерять знакопеременный крутящий момент.