[发明专利]螺线管磁强计

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种用于扭矩传感器的磁强计。更具体地说，本发明涉及一种包括若干线圈的磁强计，这些线圈布置成测量与扭矩相关的发散磁场。

背景技术

常规的扭矩传感器包括扭矩换能器元件，该扭矩换能器元件响应于扭矩的施加而产生磁场。这种所产生的或变化的磁场通过磁强计来检测。该扭矩换能器元件通常包括磁致弹性材料，该磁致弹性材料响应于扭矩的施加而产生磁场。将扭矩施加到该磁致弹性材料上就会在磁化区域中形成剪切应力，从而使得由该扭矩换能器元件产生的磁场的方向从基本周向方向变换成一种螺旋形方向。该磁场的螺旋形变换可以以磁场的轴向分量来检测。该磁场的轴向分量与所施加的扭矩成比例，并且为施加至扭矩元件的扭矩提供了一种精确且可靠的表示。

使用磁场传感器来检测该磁场，尤其是检测该磁场中所发生的扭曲的轴向分量。一种通常使用的磁场传感器类型是磁通门传感器，该磁通门传感器制成为围绕磁饱和材料芯体的细丝线圈，并且向其施加交变电流。该交变电流用于磁性元件的周期性磁饱和。由该扭矩换能器轴产生的磁场被叠加在由该线圈产生的周期性磁场上。叠加该由扭矩换能器轴产生的磁场就会在该线圈的磁饱和状态中形成一种不对称。由于该磁饱和而对线圈的电感造成的变化导致在线圈中感应出一电压。就是要测量该电压来确定施加至扭矩换能器元件上的扭矩的振幅和方向。

一种现有技术中公知的磁场传感器包括绕线筒，该绕线筒具有由一中间法兰提供的上轴向部分和下轴向部分。该上线圈和下线圈彼此绝缘，并且用交变电流来感应，以产生磁场。磁饱和条设在线圈和扭矩换能器元件之间。这些磁条通过在线圈内产生的交变电流而磁饱和。这些磁条设置成平行于该轴以及该转动轴线。制备这些磁条的材料具有非常陡峭的磁饱和特性曲线，这意味着，这些磁条在有磁场的情况下快速饱和，并且在没有磁场的情况下快速去磁。

现有磁场传感器的缺点在于需要精确对准，以消除由磁场相撞造成的扭曲。所需的特定且精确的对准增加了成本和复杂性，并且降低了扭矩传感器的耐用性和可靠性。

发明内容

按照本发明的示例性磁强计包括第一和第二内线圈，该第一和第二内线圈支撑在公共绕线筒上并且连接至第一和第二外线圈。多个磁条位于内线圈和外线圈之间。这些磁条被交变地磁化和去磁，以形成一磁场，该磁场被用来测量由施加在扭矩换能器元件上的扭矩造成的扭曲。

按照本发明的磁强计组件包括绕线筒，该绕线筒被分成上轴向部分和下轴向部分。该上和下轴向部分通过一中间法兰来分开。各轴向部分包括内线圈和外线圈。该内线圈和外线圈电连接。该内线圈和外线圈缠绕成可对应地产生相反且相等的磁场。

在该内线圈和外线圈之间是多个磁条。各磁条是可磁饱和的，并且具有非常高的长径比，该磁条沿轴向延伸过该上线圈和下线圈的长度。该中间法兰可包括对应的多个凹口，以允许这些磁条延伸过该绕线筒的整个长度。

通过用交变电流激励这些线圈来产生一磁场，以便周期性地在该交变波形的正峰和负峰处使这些磁条饱和。当在该扭矩换能器元件上施加扭矩时，就形成一种发散磁场。该发散磁场在该磁强计组件的上部分和下部分中以不同的方式叠加到这些磁条上。该上线圈和下线圈分别与一中央节点电连接。观测该中央节点处的电压，并且该电压可以表示上线圈与下线圈之间的磁场的大小和振幅，从而又可以表示施加至该轴上的扭矩。

相应地，本发明的磁强计用于简单有效且经济地检测由扭矩换能器元件产生的磁场，该扭矩换能器元件处于一种简单且节省成本的绕线筒组件中。

通过下文的说明和附图可以最佳地理解本发明的这些以及其它特征。

附图说明

图1是本发明的一种示例性扭矩传感器的一部分的局部切除视图。

图2是本发明的一种示例性磁强计的透视图。

图3是本发明的一种示例性磁强计的横截面示意图。

具体实施方式

参见图1，示出了按照本发明的扭矩传感器组件10，其包括扭矩换能器元件12，该扭矩换能器元件12支撑着磁致弹性环16。该扭矩换能器元件12包括轴14，该轴14支撑着该磁致弹性环16。该扭矩换能器元件12可绕轴线18转动。扭矩换能器元件12中的扭矩被传递至该磁致弹性环16。在默认的无扭矩状态下，该磁致弹性环16具有沿着周向的易磁化方向(用箭头20表示)的磁场。