Способ изготовления чувствительного элемента магнитоупругого датчика усилия

 

Использование: приборостроение, технология изготовления магнитоупругих датчиков усилия. Сущность изобретения: накладывают друг на друга две пары поочередно расположенных лент из ферромагнитного и электропроводящего материалов. Одни концы лент из электропроводящего материала соединяют между собой. Другие концы лент из электропроводящего материала выводят за пределы концов лент из ферромагнитного материала. Затем из двух пар лент одновременно наматывают магнитопровод и токопроводящую обмотку. Для этого все ленты, начиная от соединенных концов лент из электропроводящего материала, располагают по спирали до формирования из них кольца. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

СО!03 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 G 01 { 1./12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР

{ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4900160/10 (22) 08,01.91 (46) 15.02.93. Бюл. М 6 (71) Киевский институт автоматики им. ХХЧ съезда КПСС (72) В,С.Багнюк и Н.С.Рубан (56) Патент ФРГ M 2365937, кл. G 01 { 1/12, 1977.

Патент ФРГ М 2215232, кл. G 01 { 1/14, 1972, (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА МАГНИТОУПРУГОГО ДАТЧИКА УСИЛИЯ (57) Использование: приборостроение, технология изготовления магнитоупругих датИзобретение относится к измерительной технике и может найти применение в различных областях промышленности, ис-: полЬзующих магнитоупругие датчики для преобразования усилия в электрический сигнал.

Известен способ, согласно которому из- готавливают кольцевой чувствительный элемент из ферромагнитного материала, высверливают в нем равномерно расположенНые сквозные радиальные отверстия, в которые протягивают проводники обмотки.

Недостатками известного способа являются сложность изготовления чувствительного элемента, трудоемкость выполнения обмотки, большой расход материала, идущего на изготовление чувствительного элемента, а также малая мощность выходного

БЫ 1795310 А1 чиков усилия. Сущность изобретения: накладываютдруг на друга две пары поочередно расположенных лент из ферромагнитного и электропроводящего материалов. Одни концы лент из электропроводящего материала соединяют между собой. Другие концы лент иэ электропроводящего материала выводят за пределы кон.цов лент из ферромагнитного материала.

Затем из двух пар лент одновременно наматывают магнитопровод и токопроводящую . обмотку. „Цля этого все ленты, начиная от соединенных концов лент из электропроводящего материала, располагают по спирали до формирования из них кольца. 2 э.п. ф-лы, 4 ил. сигнала датчика, реализующего способ его изготовления, так как чувствительный элемент — монолитный, а не шихтованный материал. О

Наиболее близким по технической сущ- (Л ности к предлагаемому изобретению явля- () ется, принятый в качестве прототипа, способ изготовления магнитоупругого датчика, по которому изготавливают кольцевой витой чувствительный элемент из ленточного ферромагнитного материала, высверливают в нем пары сквозных радиальных отверстий, расположенные поочередно параллельно и перпендикулярно образующей чувствительного элемента, в которые закладывают обмотки.

Достоинством-прототипа является снижение расхода материала магнитопровода

1795310 по сравнению с датчиком, реализующим предыдущий способ .

Однако, прототип характеризуется сложностью изготовления из-за наличия отверстий в магнитопроводе для укладки обмотки. Кроме того для обеспечения приемлемой точности измерения датчиком, реализующим способ, требуется увеличение аксиального и поперечного размеров чувствительного элемента, так как наличие отверстий — концентраторов обусловливает необходимость снижения уровня допустимых механических напряжений в неослабленном сечении чувствительного элемента.

Кроме того, датчик, реализующий способ изготовления, характеризуется достаточно высоким гистерезисом выходного сигнала из-за наличия концентраторов напряжения в виде отверстий.

Целью настоящего изобретения является упрощение технологии изготовления чувствительного элемента магнитоупругого датчика усилия и материалосбережение, Цель достигается тем, что в известном способе изготовления, состоящем в намотке магнитопровода и токопроводящей обмотки, предварительно накладывают друг на друга две пары поочереднц расположенных лент из ферромагнитного и электропроводящего материалов, при этом одни концы лент из электропроводящего материала соединя1от между собой, а другие концы выводят за пределы концов лент из ферромагнитного материала, после чего из двух пар лент одновременно наматывают магнитопровод и токопроводящую обмотку, . для чего все ленты, начиная от соединенных концов лент из электропроводящего материала, располагают по спирали до формирования из них кольца.

Каждая пара лент из ферромагнитного .и электропроводящего материалов может быть изготовлена в виде биметаллической полосы.

Кроме того биметаллическая полоса может быть выполнена путем нанесения на ленту из ферромагнитного материала с одной иэ сторон изолирующей подложки и нанесения на последнюю электропроводящего материала.

Введение .в известное техническое решение предварительного накладывания друг на друга двух пар поочередно расположенныхлент из ферромагнитного и электропроводящего материалов так, что при этом одни концы лент из электропроводищего материала соединяют между собой, а другие концы выводят за пределы концов лент из ферромагнитного материала после чего иэ двух пар лент одновременно наматывают магнитопровод и токопроводящую обмотку для чего все ленты, начиная от соединенных концов лент из электропроводящего материала, располагают по спирали до формирования из них кольца, позволяет упростить технологию изготовления, а также поднять уровень допустимых механических напряжений в магнитопроводе и снизить как поперечные размеры, так и высоту

10 чувствительного элемента, При этом резко снижается расход активных материалов и одновременно повышается точность измерения в связи со снижением гистерезиса.

Один из вариантов реализации способа изготовления состоит в следующем.

На цилиндрической втулке, закрепленной на свободно проворачивающейся оси одним из известных способов, например, 20 точечной сваркой, закрепляют концы первой ферромагнитной ленты, предварительно изолированной с двух сторон (электроизоляционные покрытие). Поверх этого слоя укладывают с перекрытием по

25 длине конец первой электропроводящей ленты, которая по ширине уже ферромагнитной, и временно закрепляют, например, с помощью бандажа. Поверх первой электропроводящей ленты укладывают конец

З0 второй ферромагнитной ленты и точечной сваркой крепят его к концу первой ферромагнитной ленты. Соединяют с помощь|о сварки конец первой ферромагнитной ленты с концом второй электропроводящой

З5 ленты и укладывают его на вторую ферромагнитную ленту. Снима|от временный бандаж и с натягом осуществляют одновременную навивку указанных чередующихся лент из ферромагнитного и электро40 проводящего материалов. В процессе навивки на поверхности лент может наноситься клей. Навив требуемое количество слоев, зависящее от величины номинального усилия датчика, закрепляют концы фер45 ромагнитных лент точечной сваркой. К наружным концам злектропроводящих лент припаивают или приааривают монтажные провода, чтобы затем подсоединить к клеммной колодке, Навитый сердечник с обмот50 кой снимают с оси, шлифуют, устанавливают в корпус. Концы обмотки подсоединяют к клеммной колодке. Закрывают крышкой, Электропроводящая лента может быть

55 заменена и."оским жгутом, составленным из тонких проводников, что позволит увеличить число витков обмотки датчика.

На фиг,1 и 2 соответственно показаны в разрезе фронтальная и горизонтальная проекции магнитоупругого датчика с изготов1795310 ленным чувствительным элементом; на фиг.3 и 4 — вырезы f и И на фиг.2.

Таким образом, кольцевой чувствительный элемент магнитоупругого датчика, реализующего способ, содержит цилиндрическую втулку 1, на наружной боковой поверхности которой навиты две ферромагнитные 2, 3 и две электропроводящие 4, 5 ленты, Внутренние концы злектропроводящих лент 4, 5 соединены перемычкой 6. Наружные концы электропроводящих лент 4, 5 образуют выводы 7, 8. Чувствительный элемент, состоящий иэ чередующихся ферромагнитных и эпектропроводящих лент, помещен в корпус 9. Датчик закрыт крышкой 10.

При подключении выводных концов 7, 8 обмотки к источнику переменного тока по эпектропроводящей ленте, являющейся обмоткой, потечет ток. Направление тока в срседних слоях электропроводящей ленты, разделенных ферромагнитной лентой, будет встречным. Это обусловит прохождение магнитного потока Ф, созданного током, по ферромагнитной ленте перпендикулярно направлению тока, как показана на чертеже. Амперметр, включенный в цепь обмотки, покажет величину тока при усилии, Формула изобретения

1, Способ изготовления чувствительного элемента магнитоупругого датчика усилия, заключающийся в намотке магнитопровода и токопроводящей обмотки, отл и ча ю шийся тем, что, с целью упрощения технологии и материалосбереж ния, предварительно накладывают друг на друга две пары поочередно расположенных лент из ферромагнитного и электропровОдящего материалов, при этом одни концы лент из электропроводящего материала соединяют между собой, а другие концы выводят за пределы концов лент из ферромагнитного материала, после чего из двух пар лент одновременно наматывают равном нулю. При воздействии измеряемого усилия на крышку 9 и, следовательно, на витой чувствительный элемент, изменяется магнитная проницаемость материала фер5 ромагнитной ленты. Магнитное сопротивление пути, по которому проходит магнитный поток Ф, увеличивается, сам поток уменьшается. Индуктивность обмотки также уменьшаетСя и ток, протекающий по спи10 ральной обмотке, увеличивается пропорционально приложенному усилию.

Предлагаемый способ изготовления магнитоупругого датчика по сравнению с прототипом позволяет существенно сни15 зить расход активных материалов. При этом расход электропроводящих материалов снижается за счет исключения лобовых частей обмотки и уменьшения поперечных размеров чувствительного элемента, так как

20 отсутствие отверстий для укладки обмотки позволяет поднять уровень допустимых механических напряжений в ферромагнитной ленте и обеспечивает более равномерное их распределение по сечению ленты. По этим

25 же причинам уменьшается и расход ферромагнитной ленты. Одновременно исключение отверстий-концентраторов обеспечивает и снижение гистереэиса выходного сигнала датчика, реализующего способ.

30 магнитопровод и токопроводящую обмотку, для чего все ленты, начиная от соединенных концов лент из электропроводящего материала, располагают по спирали До формирования из них кольца.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что каждую пару лент из ферромагнитного и эпектропроводящего материалов изготавливают в виде биметаллической полосы.

3. Способ по пп,1 и 2, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что биметаллическую полосу выполняют путем нанесения на ленту из ферромагнитного материала с одной из сторон изолирующей подложки и напыления на последнюю электропроводящего материала, 1795310

Составитель И,Богаенко

Техред M,Ìoðãåíòàë Корректор A.Qáðó÷àð

Редактор Г,Бельская

Заказ 424 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101