Магнитоупорный датчик крутящего момента

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ :ВИДЕТЕЛЬСТВУ ((i) 540l66

Сои)з Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.10.75 (21) 2176379/10 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 25.12.76. Бюллетень № 47

Дата опубликования описания 08.02.77 (51) М. Кл G 011 3/10

Государственный комитет

Совета Министров СССР ло делам изобретений и >™рытий (53) УДК 531.781(088.8) (72) Авторы изобретения

А. С. Савельев, В. В. Гайдабура и Ю. Л. Мыльников

Челябинский ордена Ленина трубопрокатный завод (71) Заявитель (54) МАГНИТОУПРУГИЙ ДАТЧИК КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА

Изобретение относится к области силоизмерительной техники и может быть использовано для измерения крутящего момента на валах машин и механизмов, прокатных станов, в судостроении и т. п.

Известные магнитоупругие датчики крутящего момента, содержащие три неподвижных кольцевых электромагнита с явно выраженными полюсами, расположенными концентрично с контролируемым участком вала, не обеспечивают требуемую чувствительность в области малых крутящих моментов на валах больших диаметров.

Известны также магнптоупругие датчики крутящего момента, содержащие три неподвижных кольцевых электромагнита с полюсами, расположенных концентрично с контролируемым участком вала, измерительные обмотки, подключенные в измерительную схему, и полюса возбуждения, число которых в два раза меньше, чем число полюсов на каждом электромагните. Полюса возбуждения с обмотками расположены между электромагнитами, несущими измерительные обмотки, радиально к контролируемому участку.

Однако они также не обеспечивают требуемую чувствительность в области малых крутящих моментов на валах больших диаметров.

Целью изобретения является повышение чувствительности в области малых крутящих моментов, на валах больших диаметров.

Для этого в датчике магнитопровод между электромагнитами с измерительными обмотками и основаниями полюсов возбуждения выполнен в виде секторов, каждый из которых

5 об.ьединяет один полюс возбуждения с двумя близлежащими полюсами каждого электромагнита с измерительными обмотками, разделенными на две группы, в каждой из которых они соединены последовательно, а обмотки

10 полюсов возбуждения включены согласно.

На фиг. 1 изображен датчик, общий вид; на фиг. 2 показана картина магнитного поля на развертке поверхности исследуемого участка ненагруженного вала, охватываемого датчи15 ком; на фиг. 3 — схема соединения обмоток полюсов датчика.

Магнитоупругий датчик крутящего момента содержит два неподвижных кольцевых электромагнита 1 и 2 с явно выраженными полю20 сами 3, расположенных концентрично с контролируемым участком вала 4 и несущих на себе измерительные обмотки 5, и полюса 6 возбуждения с обмотками 7 возбуждения, расположенные между электромагнитами 1 и 2.

25 Каждый полюс 6 возбуждения объединен магнитопроводом 8, выполненным в виде сектора с двумя близлежащими полюсами 3 электромагнитов 1 и 2. Обмотки полюсов возбуждения 6 (1 — ЗВ, фиг. 3) включены согласно, 30 т. е. начала их объединены с одним проводом питания, а концы — с другим. Измеритель540166

3 ные обмотки 5 (1И вЂ” 12И, фиг, 3) разделены на две группы (1И вЂ” 6И и 7И вЂ” 12И, фиг. 3), в каждой из которых они соединены последовательно.

Датчик работает следующим образом. В ненагруженном состоянии вала 4 поле, создаваемое полюсами 6 возбуждения, симметрично, причем весь поток, создаваемый магнитодвижущей силой обмоток 6 (1 — ЗВ) возбуждения, на поверхности вала 4 распределяется в соответствии с частотой питающей сети только в направлении от полюсов 6 возбуждения к полюсам 3 электромагнитов 1 и 2, несущим измерительные обмотки 5, и обратно, т. е. в направлении, необходимом для максимальной чувствительности — под углом 45 к оси вращения вала. Магнитопровод 8 обеспечивает при этом минимальные потоки рассеяния полюсов 6 возбуждения. В ненагруженном состоянии вала 4 суммарная э.д.с., наводимая 2И, 4И, 6И, 7И, 9И, 11И (фиг. 3), равна суммарной э.д.с., наведенной в измерительных обмотках 1И, ЗИ, 5И, 12И, 10И, 8И, что регистрируется измерительной схемой (на чертеже не показана).

При нагружении вала 4 крутящим моментом магнитная проводимость его участков в различных направлениях изменяется, симметрия нарушается, т. е. если, например, магнитное сопротивление участков АС и АД (фиг. 2) уменьшается, то магнитное сопротивление участков АВ и АЕ увеличивается. В результате равенство э.д.с, вышеуказанных двух групп измерительных обмоток нарушается.

Измерительная схема фиксирует возникшую разность э.д.с. как результат приложения крутящего момента.

Использование датчика позволяет производить измерения крутящего момента в широких диапазонах его изменения, что особенно важно при использовании датчиков крутящего момента в автоматизированных системах электропривода с воздействием по крутящему моменту и особенно там, где сечения валов рабочих машин и приводных двигателей выбраны с большим запасом прочности, когда крутящим моментом, необходимом для рабо10 ты автоматизированной системы, соответствуют малые упругие деформации в поверхностном слое вала.

Формула изобретения

Магнитоупругий датчик крутящего момента, содержащий два неподвижных кольцевых электромагнита с полюсами, расположенных концентрично с контролируемым участком ва20 ла, измерительные обмотки, подключенные в измерительную схему, и полюса возбуждения, число которых в два раза меньше, чем число полюсов на каждом электромагните, причем полюса возбуждения с обмотками расположе25 ны между электромагнитами, несущими измерительные обмотки, радиально к контролируемому участку вала, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности в

Heм, магнитопровод между электромагнитами

30 с измерительными обмотками и основаниями полюсов возбуждения выполнен в виде секторов, каждый из которых объединяет один полюс возбуждения с двумя близлежащими полюсами каждого электромагнита, с измери35 тельными обмотками, разделенными на две группы, в каждой из которых они соединены последовательно, а обмотки полюсов возбуждения включены согласно.

540166

Раг 2

lPve 1

Составитель М. Базовкин

Техред И. Карандашова

Редактор Ф. Хлебников

Корректор А. Галахова

Заказ 348/5 Изд. № 378 Тираж 1029 Подписное

Ц!-1ИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 г

1// г

Д

Гг 1О

)// 1,, и //yy б "/ д гг баб г (i l// i