Магнитоупругий преобразователь крутящего момента
О0 ИСАНИ Е
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
„,1972275
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 14.04.81 (21) 3274906/18-10 (51) М. Кл.
G01 L3J10 с присоединением заявки №вЂ”
Гоеударствеиный комитет (23) Приоритет— (53) УДК 531.781 (088.8) Опубликовано 07.11.82. Бюллетень № 41
Дата опубликования описания 17.11.82
llo делам изооретекий и открытий (72) Автор изобретения
I у
А. Е. Дубинин : - «Жчъ" - «и :;,,ц.„-:„к. „ 3 Куйбышевский институт инженеров железнодорожнота -" транспорта - ЛЛ;> Х1- „ (7l) Заявитель (54) МАГНИТОУПРУГИй ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КРУТЯЩЕГО МОМЕНТА 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 индуктивностей 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. 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 статора 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 располагают972275 Формула изобретения Зо 35 ся 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 Ui. Магнитоупругий преобразователь работает следующим образом. При отсутствии крутящего момента (М = =О) и полной изотропности стержней 2 вала 1 измерительная схема сбалансирована и сигнал Uq на выходе равен нулю. При воздействии крутящего момента (М э 0) 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 — уменьшаются. 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 Uz=КМ. 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 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. 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, 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). 972275 Составитель Г. Целибеев Редактор Л. Филь Техред И. Верес Корректор Г. Решетник Заказ 7669/29 Тираж 887 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4
