SE460154B - Magnetoelastisk vridmomentgivare - Google Patents
Magnetoelastisk vridmomentgivareInfo
- Publication number
- SE460154B SE460154B SE8703720A SE8703720A SE460154B SE 460154 B SE460154 B SE 460154B SE 8703720 A SE8703720 A SE 8703720A SE 8703720 A SE8703720 A SE 8703720A SE 460154 B SE460154 B SE 460154B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- coils
- measuring
- coil
- winding turns
- excitation
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- 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
- G01L3/102—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 magnetostrictive means
-
- G—PHYSICS
- 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
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Description
460 154 » 2 värmeflöde genom axeln, dvs det finns en temperaturgradient i axeln, påverkar detta mätningen. Det är känt från litteraturen att magnetiska materials permeabilitet har ett kraftigt temperaturberoende. Om således det finns en temperaturskillnad över axelns mätzon kommer mätsignalen på grund av den inom mätzonen varierande permeabiliteten ej att korrekt återge aktuellt moment. Applikationer där dessa mätproblem kan uppstå finns inom flera olika områden. Mellan t ex en förbränningsmotor och en tillhörande växellåda eller koppling kan förekomma temperaturskillnader på flera hundra grader. Den axel som förbinder dessa delar kommer därför att passeras av ett värmeflöde, varvid mätnoggrannheten vid momentmätning i axeln kommer att påverkas. En elektrisk motor kan vara placerad inne i ett väl uppvärmt maskinrum och får t ex på grund av hög belastning därvid en för motorn maximalt tillåten temperatur. Den arbetsmaskin som motorn dri- ver kan via en genom en vägg gående axel vara placerad utomhus. varvid stora förutsättningar förefinnes för att axeln får en temperaturgradient som kan förorsaka mätnoggrannhetsproblem.
Uppgifter om permeabilitetens temperaturberoende för de material som används i samband med aktuella magnetoelastiska momentgivare, dvs både glödgat och kallvalsat kiselstàl, finns oss veterligen ej inom till- gänglig litteratur. En viss uppfattning om förväntade storleksordningar kan.dock erhållas genom att utgå från en bok utgiven 1951 av D van Nostrand Company Inc, Princetown, New Jersey, "Ferromagnetism" av Bozorth.
Häri redovisas bland annat mätningar som gäller för rent järn som har avspänningsglödgats till 800 OC.
Ur denna bok, bilaga 1, fig 3-8, kan man utläsa att både begynnelsepermea- biliteten po och den maximala permeabiliteten pm ökar med ökande temperatur. Av figurerna framgår att gm ökar med en faktor två på 200 OC, dvs att p = yT=O Oc (l + T/ZOO) eller med andra ara au; p ökar med 0,5 z/°c.
Den magnetostriktiva permeabilitetšförändringen på grund av dragspänningen i en avspänningsglödgad strimla av det material som ingår i aktuella momentgivare har uppmätts och uppgår til minst 1 X/MPa. 3 460 154 För en måttligt belastad givare där materialet belastas till 20 MPa gäller således att maxlast ger samma permeabilitetsförändring som en temperatur- förändring pa 40 °c. Detta skulle 1 så fan ge en nanm-if: pa 1/ho = = 2,5 % av maxsignal per grad Celsius temperaturskillnad mellan mätzoner~ na.
Den redovisade uppskattningen är mycket grov. Den förutsätter bland annat att den magnetostriktiva permeabilitetsförändringen vid tryckspänningar är i samma storleksordning som den uppmätta för dragspänningar. Det uppskat- tade värdet bör dock vara ett representativt mått på nolldriftens maximala värde på grund av temperaturgradienter. Detta visar också att i applika- tioner där temperaturgradienter i en axels mätzoner kan förekomma och där en viss mätnoggrannhet måste innehållas måste ågärder vidtagas för att eliminera eller starkt reducera inverkan av det passerande värmeflödet.
Den uppfinning som nu skall beskrivas visar en anordning som på ett mycket påtagligt sätt minskar temperaturgradientkänsligheten hos magnetoelastiska vridmomentgivare.
RITNINGSFÖRTECIQVING Fig 1A-1D visar hur en temperaturgradient i en axel/mäthylsa påverkar nollsignalen hos en magnetoelastisk vridmomentgivare utförd i enlighet med dagens teknik.
Fig 2A-2D visar principen för en magnetoelastisk vridmomentgivare enligt uppfinningen, vilken på ett radikalt sätt minskar inverkan av en tempera- turgradient inom mätzonen hos en axel/mäthylsa.
Fig 3 visar en föredragen utföringsform av en givare enligt uppfinningen.
Fig 4 visar ett principschema för matning av magnetiseringsspolarna och mätning av signalerna från avkänningsspolarna.
REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Inledningsvis skall med hjälp av figurerna 1A-ID visas hur en temperatur- gradient påverkar nollsignalen, dvs givarens utsignal då axeln ej överför något moment. Vid belastad axel kommer givetvis den av en temperaturgra- dient orsakade nollsignalen att adderas till den aktuella momentsignalen. 460 154 u Om en obelastad axel med mathylsa enligt fig 1B utsattes för en tempera- turgradient enligt fig 1A kommer mätlindningarna att på grund av de olika permeabiliteter som råder vid respektive matlindning att avge en A-noll- signal enligt fig 1C och därmed erhålles en resulterande 2-nollsignal enligt figur 1D. Givarens magnetiseringslindningar har som det framgår av fig 1B utelämnats.
En vridmomentgivare enligt uppfinningen framgår av fig 2B. Mäthylsan har här tre parallella ringformade zoner pa något av stånd från varandra och som år försedda med slitsar med i huvudsak regelbunden delning. De två yttre zonernas axiella utbredning är var för sig i stort sett hälften så lång som den mittersta zonen. Slitsarna i dessa yttersta zoner har en riktning som förlöper i stort sett med ü5° lutning mot en generatris till mäthylsan. Slitsarna i den mellersta zonen förlöper också i stort sett med en lutning på 450 mot en generatris till mäthylsan, dock riktad i stort sett 900 mot riktningen för slitsarna i de yttre zonerna.
Zonernas magnetiseringslindningar, som ej visas i fig 2B, är på vanligt sätt seriekopplade.
Mätlindningarna för de två yttre zonerna förses med ett lika antal lindningsvarv N och mätlindningen för den mittre zonen har ett antal lindningsvarv som i stort sett motsvarar summan av de två yttre, dvs 2N.
Som det framgår av fig 2B seriekopplas de yttre lindningarna och den mittre zonens mätlindning motkopplas relativt de två förra.
Som framgår av fig 2C och fig 2D kommer därvid den resulterande nollsigna- len från en temperaturgradient att praktiskt taget bli noll. Detta innebär att en vridmomentgivare enligt det redovisade konceptet kan användas vid applikationer där axeln genomflytes av en värmeström. Vid ett stationärt värmeflöde, dvs vid en lineär temperaturgradient, kan värmeflödets in~ verkan på permeabiliteten och därmed mätsignalen på detta sätt helt kom- penseras. Vid övriga mer komplicerade gradienter reduceras känsligheten för dessa avsevärt.
BESKRIVNING Av UTFÖRINGSFORMER Fig 3 visar en föredragen utföringsform av en magnetoelastisk vridmoment- givare enligt uppfinningen. En sådan måste med nödvändighet få stor likhet med t ex den tidigare i US 4 506 55U beskrivna momentgivaren. 5 4eop1s4 Runt en axel l sitter momentstyvt infäst en mathylsa 2. Denna är försedd med tre ringformiga zoner 3, 4 och 5, där zonerna 3 och 5 har samma axiella längd, och med slitsar upptagna åt samma håll relativt en gene- ratris till mäthylsan och med i stort 450 vinkel mot generatrisen.
Mätzonen 4 har en axiell längd som är dubbelt så lång som de båda övriga och är försedd med slitsar med samma delning som dessa och riktade i 900 vinkel relativt dessa. Vardera mätzonen 3, 4 och 5 omges av med axeln stillastående koncentriska bobbiner 6, 7 och 8 med spolarna 9, 10 res- pektive 11, 12 och 13, 14, av vilka 10, 12 och 14 används för magnetise- ring med växelström med spolarna seriekopplade och med spolarna 9, 11 och 13 som användes för avkänning av ett på axeln pålagt moment, varvid spolen 11 är motkopplad de övriga yttre två spolarna. Den elektriska kopplingen framgår i övrigt av fig 4. En järnkärna 15 är utformad som rotationskropp med en U-formad genererande yta som omger spolarna och har luftgap mot axeln vid de två ringformade yttre delarna 16, 17 av jårnkärnan.
Utrymmena 18 och 19 kan upptas av cirkulära skivor av magnetiskt material, varvid det magnetiserande flödet får en något bättre fördelning än om mot- svarande utrymme fylles av skivor av isolermaterial. Denna variant kan bestå i att bobbinernas sidoväggar görs så breda att bobhinerna kan monte- ras dikt an mot varandra, eller att samtliga lindningar lindas på en bobbin med ursvarvade öppningar motsvarande de tre i figuren visade sepa- rata bobbinerna. I ett sådant fall är det lämpligt att magnetiserings- spolen lindas som en över samtliga mätzoner Jämnt fördelad lindning.
I likhet med de olika utförandena som beskrivs i US 4 506 554 kan också givaren utformas så att mätningen utförs inuti en rörformad axel. I ett sådant utförande har den momentöverförande axeln på insidan fodrats med en mäthylsa enligt 2 i fig 3. Magnetiserande och avkännande lindningar är då monterade med sina respektive bobbiner på en koncentrisk, cylindrisk tapp.
Fig 4 visar att spolarna 10, 12 och 14 matas i serie från en växelströms- källa 20 och att spolarna 7, 11 och 13 kopplas så att spolen ll blir mot- kopplad de övriga två och att summasignalen likriktas faskänsligt i den styrda likriktaren 21 och presenteras på ett instrument 22.
På grund av att ett visst läckflöde alltid kommer att finnas vid ändarna av en sådan konstruktion kommer flödet vid den mittre måtzonen att vara något kraftigare än vid de två ytterzonerna om den mittre magnetiserings-
Claims (4)
1. Magnetoelastisk vridmomentgivare omfattande en axel (1) och en vid denna momentstyvt infäst mjukmagnetisk hylsa (2). och mittför hylsan stillastående, med axeln koncentriska lindningar (10, 12, ln), för att med växelström magnetisera givaren, och stillastående lindningar (9, 11, 13) för mätning av det på axeln pålagda yttre vridmomentet och ett likaledes med axeln koncentriskt magnetiskt hölje (15, 16, 17), k a n n e t e c k - n a d av att hylsan är försedd med tre parallella zoner (3, Ä, 5) på något avstånd från varandra, försedda med slitsar med i huvudsak regel- bunden delning, som i de yttersta zonerna (3, 5) i stort förlöper med 450 lutning mot en generatris till axeln och som i den mellanliggande zonen (Ä) i stort förlöper med 900 lutning mot slitsarna i de yttersta zonerna, vilka båda yttre zoners axiella utbredning är i stort hälften så lång som den mellersta éonens axiella utbredning. Givaren är anordnad med en magnetiseringsspole med en Jämnt utspridd lindning över samtliga zoner eller med tre magnetiseringsspolar, belägna utanför var sin ringformad, med slitsar försedda matzon på mathylsan, varvid de yttre magnetiserings- spolarna (10, 14) är lindade med hälften eller mindre än hälften så många lindningsvarv som den mittre magnetiseringsspolen (12). Magnetiserings- spolarna är anordnade att seriekopplas. Vid och innanför varje magnetise- ringsspole är anordnad en mätspole, varvid de yttre mätspolarna (9. 13) är lindade med hälften eller mindre än hälften så många lindningsvarv som den mittre mätspolen (11). Den mittre mätspolen är anordnad att motkopplas de yttre mätspolarna.
2. Magnetoelastisk vridmomentgivare enligt patentkrav 1, k ä n n e - t e c k n a.d av att antalet lindningsvarv på den mittre magnetiserings- spolen är lägre än det dubbla av antalet lindningsvarv på de yttre magne- tiseringsspolarna.
3. Magnetoelastisk vridmomentgivare enligt patentkrav 1, k ä n n e - t e c k n a d av att antalet lindningsvarv på den mittre mätspolen är lägre än det dubbla av antalet lindningsvarv på de yttre mätspolarna. m I 7 460 154
4. Magnetøelastisk vridmoment-givare enligt patentkrav 1. k ä n n e - t e c k n a d av att givaren är anordnad med cirkulär-a skivor av magnetiskt material i utrymmet (18, 19) mellan spolama.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE8703720A SE460154B (sv) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | Magnetoelastisk vridmomentgivare |
US07/246,271 US4873874A (en) | 1987-09-28 | 1988-09-19 | Magnetoelastic torque transducer |
JP63240643A JP2584845B2 (ja) | 1987-09-28 | 1988-09-26 | 磁気弾性トルク変換器 |
DE8888115860T DE3864787D1 (de) | 1987-09-28 | 1988-09-27 | Magnetoelastischer drehmomentsensor. |
EP88115860A EP0309979B1 (en) | 1987-09-28 | 1988-09-27 | Magnetoelastic torque transducer |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE8703720A SE460154B (sv) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | Magnetoelastisk vridmomentgivare |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SE8703720D0 SE8703720D0 (sv) | 1987-09-28 |
SE8703720L SE8703720L (sv) | 1989-03-29 |
SE460154B true SE460154B (sv) | 1989-09-11 |
Family
ID=20369682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SE8703720A SE460154B (sv) | 1987-09-28 | 1987-09-28 | Magnetoelastisk vridmomentgivare |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4873874A (sv) |
EP (1) | EP0309979B1 (sv) |
JP (1) | JP2584845B2 (sv) |
DE (1) | DE3864787D1 (sv) |
SE (1) | SE460154B (sv) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0754273B2 (ja) * | 1987-12-26 | 1995-06-07 | 大同特殊鋼株式会社 | トルクサンセ |
US5255567A (en) * | 1990-06-30 | 1993-10-26 | Nippon Densan Corporation | Torque transducer |
JP2983434B2 (ja) * | 1994-06-13 | 1999-11-29 | 本田技研工業株式会社 | センサの温度特性補償構造 |
SE508383C2 (sv) | 1996-04-19 | 1998-09-28 | Volvo Ab | Metod jämte anordning för montering av en momentgivare i motorer och drivlinor. |
JPH11132878A (ja) * | 1997-08-29 | 1999-05-21 | Toyota Autom Loom Works Ltd | トルクセンサ |
US6301976B1 (en) * | 1999-03-18 | 2001-10-16 | Trw Inc. | Torque sensing apparatus having a magnetoelastic member secured to a shaft |
US6513395B1 (en) * | 1999-04-16 | 2003-02-04 | Magna-Lastic Devices, Inc. | Circularly magnetized disk-shaped torque transducer and method for measuring torque using same |
US6698299B2 (en) | 2001-05-05 | 2004-03-02 | Methode Electronics, Inc. | Magnetoelastic torque sensor |
JP2003172430A (ja) * | 2001-12-07 | 2003-06-20 | Jatco Ltd | 自動変速機 |
EP1504246B1 (en) * | 2002-05-15 | 2013-07-10 | The Timken Company | Eddy current sensor assembly for shaft torque measurement |
EP1508022B1 (en) * | 2002-05-29 | 2014-02-12 | The Timken Company | In-bearing torque sensor assembly |
FR2909374B1 (fr) * | 2006-11-30 | 2016-11-25 | Soc En Nom Collectif Dite : Eurokera | Vitroceramiques de beta-quartz, transparentes et incolores, a faible teneur en tio2; articles en lesdites vitroceramiques ; verres precurseurs, procedes d'elaboration |
EP2169371B1 (en) | 2008-09-25 | 2011-11-09 | Abb Ab | A sensor for measuring stresses including a layer of a magnetoelastic material |
US8001849B2 (en) | 2009-03-28 | 2011-08-23 | Wensheng Weng | Self-compensating magnetoelastic torque sensor system |
EP3388806A1 (en) * | 2017-04-11 | 2018-10-17 | Torque and More (TAM) GmbH | Circumferential force measuring device |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3465581A (en) * | 1967-11-20 | 1969-09-09 | Avco Corp | Means for temperature compensating the response of an electromagnetic torquemeter |
US3538762A (en) * | 1968-03-08 | 1970-11-10 | Simmonds Precision Products | Phase displacement torque measuring system with shaft misalignment compensation technique |
SU667836A1 (ru) * | 1977-12-22 | 1979-06-15 | Фрунзенский политехнический институт | Магнитоупругий датчик крут щего момента |
SU838448A1 (ru) * | 1977-12-26 | 1981-06-15 | Московский станкостроительный институт | Магнитоупругий преобразователь крут -щЕгО MOMEHTA |
SE430541B (sv) * | 1982-03-24 | 1983-11-21 | Asea Ab | Temperaturkompenserad magnetoelastisk kraftmetare |
US4506554A (en) * | 1983-06-07 | 1985-03-26 | Asea Aktiebolag | Magnetoelastic torque transducer |
US4823620A (en) * | 1986-02-10 | 1989-04-25 | Nissan Motor Company, Ltd. | Magnetostrictive device for measuring torsional torque |
-
1987
- 1987-09-28 SE SE8703720A patent/SE460154B/sv not_active IP Right Cessation
-
1988
- 1988-09-19 US US07/246,271 patent/US4873874A/en not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-26 JP JP63240643A patent/JP2584845B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1988-09-27 EP EP88115860A patent/EP0309979B1/en not_active Expired
- 1988-09-27 DE DE8888115860T patent/DE3864787D1/de not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP0309979A1 (en) | 1989-04-05 |
JPH01110230A (ja) | 1989-04-26 |
US4873874A (en) | 1989-10-17 |
SE8703720D0 (sv) | 1987-09-28 |
JP2584845B2 (ja) | 1997-02-26 |
SE8703720L (sv) | 1989-03-29 |
EP0309979B1 (en) | 1991-09-11 |
DE3864787D1 (de) | 1991-10-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
SE460154B (sv) | Magnetoelastisk vridmomentgivare | |
US4697460A (en) | Device for measuring torque of a rotary mechanism | |
CA2879466C (en) | Contactless power and data transfer | |
JPH04500136A (ja) | 誘導コイル構造 | |
US2385005A (en) | Strain measuring system | |
JP2003202240A (ja) | 回転センサと回転角度の検出方法 | |
US4616512A (en) | Torquemeter | |
JP3981412B2 (ja) | 円板形装置の内部で磁力を補正する方法および装置 | |
US2461685A (en) | Torque and power measuring device for shafts | |
US3121851A (en) | Electromagnetic transducer | |
US3501950A (en) | Electromagnetic torquemeter having its air gap eliminated by a magnetic fluid | |
US4563905A (en) | Shaft torquemeter | |
US2256406A (en) | Transmission dynamometer | |
ITMI950614A1 (it) | Sensore di posizione angolare assoluta di tipo induttivo a riluttanza variabile | |
US2482477A (en) | Electrical torque measuring device | |
SU915172A1 (ru) | Статор электрической машины 1 | |
US3394363A (en) | Differential reluctance shaft angle transducer | |
GB2094097A (en) | Vibration transducer | |
JPH1194658A (ja) | トルクセンサ | |
SU1250839A2 (ru) | Вихретоковый преобразователь | |
SU1605137A1 (ru) | Дифференциальный трансформаторный датчик линейных перемещений | |
SU752573A1 (ru) | Устройство дл бесконтактной передачи измерительных сигналов | |
SU1097933A1 (ru) | Вихретоковый преобразователь | |
JPH0743105A (ja) | 位置検出装置 | |
RU2618625C1 (ru) | Датчик линейных перемещений и вибраций |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
NAL | Patent in force |
Ref document number: 8703720-6 Format of ref document f/p: F |
|
NUG | Patent has lapsed |