DE3532351A1 - Drehmomentsensor - Google Patents

Drehmomentsensor

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DE3532351A1
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Karl Kessler
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers
    • G01L3/04—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft
    • G01L3/10—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating
    • G01L3/101—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means
    • G01L3/105—Rotary-transmission dynamometers wherein the torque-transmitting element comprises a torsionally-flexible shaft involving electric or magnetic means for indicating involving magnetic or electromagnetic means involving inductive means

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
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Description

Die nachstehend, anhand von Fig. 1 und Fig. 2, beschriebene Erfindung, bezieht sich auf einen Drehmomentsensor zur berührungslosen Messung des Drehmomentes einer stehenden oder rotierenden Welle mit momentabhängig und gegensinnig veränderlichen Luftspalten (2) mit Wechselstrom gespeisten elektromagnetischen Kreisen.
Die Hohlwelle (1, 2, 3) ist so ausgefräßt, daß zwei Gruppen momentabhängig verformbare achsparallele Stege (9 a, 9 b) stehen bleiben. Mit dem Wellenabschnitt (1) ist der Polschuhring (7) starr verbunden und ebenso mit dem Wellenabschnitt (3) der Polring (6). Der zwischen den beiden Wellenabschnitten (1, 3) liegende Wellenabschnitt (2) ist starr mit dem Polring (8) verbunden. Werden die beiden Wellenenden (1, 3) mit einem Drehmoment belastet, so verdrehen sich diese infolge der elastischen Verformung der Stege (9 a, 9 b), um einen bestimmten Winkelbetrag relativ zueinander. Dementsprechend verschiebt sich der mit dem Wellenabschnitt (1) verbundene Polring (7) und der mit dem Wellenabschnitt (3) verbundene Polring (6) relativ zu dem mit dem Wellenabschnitt (2) verbundenen Polring (8) so, daß bei Drehmomentwirkung in Pfeilrichtung der Luftspalt (5) größer und der Luftspalt (4) kleiner werden. Damit ändern sich die Induktivitäten in den zugehörigen magnetischen Kreisen (12, 14) und (13, 14) gegenläufig und damit läßt sich z. B. in einer elektronischen Brückenschaltung ein momentabhängiges elektrisches Signal erzeugen und zur Anzeige bringen.
Anstelle der beispielhaft gezeichneten Hohlwelle (1, 2, 3,) kann auch eine Vollwelle Anwendung finden. In diesem Fall wird der Torsionsstab in zwei Abschnitte unterteilt und jeder Abschnitt momentabhängig so dimensioniert, daß der für die Luftspaltänderung erforderliche Drehwinkel realisiert werden kann.
Die für die elektromagnetischen Kreise erforderlichen Spulensysteme sind in dem Gehäuse (11) untergebracht und dieses Gehäuse ist über zwei Wälzlager (10) auf der Welle (1, 3) abgestützt. Beispielhaft wird in Fig. 1 die Wechselspannung für das System über die Wicklung (14) zugeführt. Die Wicklungen (12, 13) werden an die elektronische Brückenschaltung angeschlossen.
In Fig. 2 sind von den Polschuhringen jeweils nur Teilsegmente gezeichnet. Über den Umfang sind mehrere Polschuhe angeordnet, um eine größere Induktivitätsänderung zu erreichen. Die gezeichnete Form der Polschuhe ist nur beispielhaft, andere geometrische Gestaltungsmöglichkkeiten sind denkbar.
In Fig. 3 ist eine mögliche Vollwelle mit zwei Verformungsstrecken gezeichnet.

Claims (6)

1. Drehmomentsensor zur Messung des Drehmoments einer stehenden oder rotierenden Voll- oder Hohlwelle mit auf der Welle an definierten Stellen starr verbundenen magnetisch leitfähigen Polringen am Mantel der Welle, mit achsgleich zur Welle geführten Wicklungen, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle als tortierbarer Verformungskörper mit mindestens zwei definierten Verformungsbereichen gestaltet ist und die mit der Welle starr verbundenen Polringe momentabhängig gegensinnige Luftspaltveränderungen bilden.
2. Drehmomentsensor wie Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polringe aus weichmagnetischem Material gefertigt werden.
3. Drehmomentsensor wie Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konzentrisch zur Welle angeordnete mittlere Spule mit Wechselstrom beaufschlagt wird und daß die beiden Außenspulen so miteinander verschaltet werden, daß bei Moment Null und da mit gleichen Luftspalten die in den äußeren Spulen indizierten Spannungen gegenseitig aufheben, so daß das Ausgangssignal zu Null wird.
4. Drehmomentsensor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur zwei achsparallel zur Welle angeordneten Wicklungen vorhanden sind, diese in der Mittellage der beiden äußeren Polschuhbahnen angeordnet werden und zwei Brückenzweige eine elektronische Halbbrücke bilden.
5. Drehmomentsensor nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformungsstäbe (9 a, 9 b) durch ausfräßen aus dem Wellenmaterial hergestellt werden.
6. Drehmomentsensor nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die magnetischen Kraftlinien führenden Polflächen diese auf die gegensinnig veränderlichen Luftspalte konzentrieren und für Nebenschlüße große Luftspalte bilden.
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