本发明专利技术公开了一种用于利用逆磁致伸缩效应测量在沿着轴线(03)延伸的机械部件(01)上的力和/或力矩(Mt)的装置。所述机械部件(01)具有至少两个圆周地绕着所述轴线(03)延伸的用于磁化的磁性区域(04，05)。所述机械部件(01)还具有磁中性区域，所述磁中性区域分别在轴向上被安置在磁性区域(04，05)之间和/或在轴向上被安置在磁性区域(04，05)旁边。所述装置还包括至少一个第一磁场传感器(11)、第二磁场传感器(12)和第三磁场传感器(13)，这些磁场传感器分别被用来单独测量通过磁性以及通过力和/或力矩(Mt)引起的磁场的方向分量，并且位于不同的轴向位置。根据本发明专利技术，第三磁场传感器(13)被安置在磁中性区域的轴向位置上。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于借助至少三个磁场传感器测量力或力矩的装置
本专利技术涉及一种用于借助至少三个磁场传感器利用逆磁致伸缩效应测量在沿着轴线延伸的机械部件上的力和/或力矩的装置。
技术介绍
由US2012/0296577A1已知一种磁致弹性力传感器，它用来测量在被圆周地磁化的部件上的力。US5,321,985教导了一种磁致伸缩的扭矩传感器，其中，在轴的外表面上设置磁致伸缩层，并且与激励线圈和探测线圈相反地定位。作用在轴上的扭矩会引起在磁致伸缩层内的材料应力，由此根据方向地改变了它们相对地磁透性。由磁致伸缩层引起的磁场能够被探测线圈测量。DE69936138T2示出了一种磁性力传感器，其中，对磁性材料施加弯曲力矩，其中，借助传感器装置能够确定磁性材料的外磁场。由DE60309678T2已知一种用于感测在轴中的扭矩的方法，其中，会产生具有交替极性的磁场，利用传感器装置能测量这种磁场。US2007/0022809A1示出一种用于测量扭矩的装置，其中，在轴中设置由磁致伸缩材料构成的层。由US5,052,232已知一种磁致弹性的扭矩传感器，其中，设置具有两个环绕的磁致伸缩层的机械部件。由DE69838904T2已知一种具有圆形磁场的扭矩传感器。在轴的铁磁的、磁致伸缩材料中形成磁场，并且圆形地绕着轴延伸。由DE69222588T2已知一种环形磁化的扭矩传感器。WO2007/048143A2教导一种具有磁化杆的传感器。WO01/27638A1示出具有被圆周或者纵向磁化的杆的加速传感器。由WO2006/053244A2已知一种扭矩传感器，它包括在旋转的杆上的磁场。该磁场被圆周地设置。US8,191,431B2示出一种具有磁性杆的传感器装置。EP2365927B1示出一种具有两个踏蹬和链板支架的脚踏支座，所述链板支架与脚踏支座的轴相连接。链板支架与链板轴抗扭连接，该链板轴又抗扭地与轴相连接。链板轴被部段式地磁化。设有一种传感器，它检测在磁性区域中存在扭矩时磁场的变化。US6,490,934B2教导了一种用于测量扭矩的磁致弹性的扭矩传感器，所测量的扭矩作用在具有铁磁的、磁致伸缩和磁致弹性激活区域的部件上。这种区域设在检测变压器中，它作为柱形的套筒例如设在轴上。扭矩传感器与检测变压器相对置。由EP0803053B1已知一种扭矩传感器，它包括磁致弹性的检测变压器。该检测变压器作为柱形的套筒设在轴上。US8,893,562B2教导了一种用于在磁致弹性轴上进行扭矩测量时识别磁性干扰的方法。测量两种信号，其中，第二信号与磁性干扰相一致，并且将其从第一信号中减去。US8,001,849B2示出一种用于磁致弹性式扭矩测量的装置，其中，应该补偿外部磁场的作用。所述装置包括轴的磁性区域以及至少一个被动的和主动的磁场传感器。被动的磁场传感器能够被安置在磁性区域的两侧。US2011/0162464A1示出一种用于磁致弹性式扭矩测量的装置，其中，应该补偿相同的和不同的磁场作用。所述装置包括轴的磁性区域以及至少三个磁场传感器。第二和第三磁场传感器能够被安置在磁性区域旁边。US8,087,304B2示出一种用于测量作用在轴上的扭矩的磁致弹性的扭矩传感器。所述轴具有一个或多个圆周的磁场。US8,087,304B2的图12示出只具有一个圆周磁场的实施方式，其中，在磁性区域中安置两个初级磁场传感器和在磁场区旁侧安置两个次级磁场传感器。US8,087,304B2的图18示出具有两个圆周的磁场的实施方式，它们交替地被极化，其中，在两个磁场的轴向过度区间上还安置多个磁场传感器。US8,087,304B2的图8示出具有三个圆周的磁场的实施方式，它们交替地被极化，其中，分别在三个磁场的每个磁性区域中安置磁场传感器。通过磁场传感器的特别安置可以消除磁性干扰场的影响。
技术实现思路
从
技术介绍
出发，本专利技术所要解决的技术问题是，扩展能够降低在基于逆磁致伸缩效应对力和/或力矩测量时的磁性干扰场的可能性。所述技术问题通过根据所附的权利要求1所述的装置所解决。根据本专利技术的装置用于测量在轴线上延伸的机械部件上的力和/或力矩。力或力矩作用在机械部件上，由此会导致机械应力，并且使得机械部件大部分轻微变形。所述轴线优选构成机械部件的旋转轴线。机械部件具有至少两个圆周地绕着轴线延伸的用于设在机械部件中的磁化或形成磁场的磁性区域。因此，涉及至少两个绕着轴线的磁性区域，即，圆周形的磁性区域，其中，所述轴线本身优选不构成磁性区域的一部分。磁性区域具有关于机械部件的绕着轴线延伸的表面的切向方向。磁性区域优选仅具有一个关于机械部件的绕着轴线延伸的表面的切向方向。磁性区域优选沿着绕着轴线的封闭的路线延伸，其中，磁性区域允许具有短空隙。磁性区域分别构成用于确定力或力矩的初级传感器。磁性区域优选具有相同的空间延展。磁性区域优选分别在机械部件的轴向部段中构成。机械部件还具有磁中性区域，该磁中性区域分别轴向地安置在磁性区域之间和/或轴向地安置在磁性区域旁边。机械部件具有至少其中一个磁中性区域。磁中性区域既不具有永磁性，该装置也不会被设计为暂时磁化所述磁中性区域。当然，不期望的磁干扰场能够导致对磁中性区域的暂时磁化。所述磁中性区域优选不被磁化。磁中性区域优选分别在机械部件的轴向部段中构成。所述装置还包括至少一个第一磁场传感器，第二磁场传感器和第三磁场传感器，它们分别构成用于确定力或力矩的次级传感器。初级传感器，即磁性区域用于将待测量的力或力矩转换为相应的磁场，而次级传感器能够将磁场转换为电信号。第一磁场传感器，第二磁场传感器和第三磁场传感器分别被设计用来单独测量通过磁性以及通过力和/或通过力矩形成的磁场的方向分量。由于逆磁致伸缩效应而产生所述磁场。因此，借助根据本专利技术的装置能够进行基于逆磁致伸缩效应的测量。磁场传感器面对机械部件地安置，其中在磁场传感器和机械部件的内或外表面之间优选仅有较小的径向间距。第一磁场传感器、第二磁场传感器和第三磁场传感器位于三个不同的轴向位置上。在第一磁场传感器、第二磁场传感器和第三磁场传感器的轴向位置上分别有其中一个磁性区域或其中一个磁中性区域，即，机械部件基本上在这些轴向位置上。根据本专利技术，第三磁场传感器位于其中一个磁中性区域的轴向位置上。因此，第三磁场传感器不会与其中一个磁性区域径向相邻地安置，而是与其中一个磁中性区域径向相邻地安置。该磁中性区域能够轴向地被安置在其中两个磁性区域之间或轴向地被安置为与磁性区域相邻。根据本专利技术的装置的优点特别在于，所述装置在不同的设计方案中能够可靠地降低磁性干扰场。至少两个磁性区域能够被永久或暂时磁化。在根据本专利技术的装置的优选实施方式中，磁性区域被永久磁化，从而通过永久磁化构成磁性。在根据本专利技术的装置的备选的优选实施方式中，所述装置还具有至少一个用于磁化磁性区域的磁体，使磁性区域基本上被暂时磁化。该至少一个磁体能够通过永磁体或者优选通过电磁体构成。永久或暂时被磁化的磁性区域在机械部件的未被力或力矩加载的状态中在磁性区域外部优选趋向磁中性，从而在磁性区域外部不会测量到在磁技术上较重要的磁场。磁性区域分别是机械部件的体积的一部分。磁性区域优选分别设为环形的，其中，机械部件的轴线还构成相应的环形形状的中间轴线。特别优选的是，磁性区域分别具有与机械部件的轴线同轴的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于测量在沿着轴线(03)延伸的机械部件(01)上的力和/或力矩(Mt)的装置；其中，所述机械部件(01)具有至少两个圆周地绕着所述轴线(03)延伸的用于磁化的磁性区域(04，05，06)；其中，所述机械部件(01)还具有磁中性区域，所述磁中性区域分别在轴向上被安置在所述磁性区域(04，05，06)之间和/或在轴向上被安置在所述磁性区域(04，05，06)旁边；其中，所述装置还包括至少一个第一磁场传感器(11)、第二磁场传感器(12)和第三磁场传感器(13)，所述磁场传感器分别被用来单独测量通过磁性以及通过力和/或力矩(Mt)引起的磁场的方向分量，并且所述磁场传感器位于不同的轴向位置，并且其中，所述第三磁场传感器(13)被安置在其中一个磁中性区域的轴向位置上。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.09 DE 102015202240.41.一种用于测量在沿着轴线(03)延伸的机械部件(01)上的力和/或力矩(Mt)的装置；其中，所述机械部件(01)具有至少两个圆周地绕着所述轴线(03)延伸的用于磁化的磁性区域(04，05，06)；其中，所述机械部件(01)还具有磁中性区域，所述磁中性区域分别在轴向上被安置在所述磁性区域(04，05，06)之间和/或在轴向上被安置在所述磁性区域(04，05，06)旁边；其中，所述装置还包括至少一个第一磁场传感器(11)、第二磁场传感器(12)和第三磁场传感器(13)，所述磁场传感器分别被用来单独测量通过磁性以及通过力和/或力矩(Mt)引起的磁场的方向分量，并且所述磁场传感器位于不同的轴向位置，并且其中，所述第三磁场传感器(13)被安置在其中一个磁中性区域的轴向位置上。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，能够通过所述磁场传感器(11，12，13)测量的通过磁性以及通过力和/或力矩(Mt)引起的磁场的方向分量是由轴向方向分量构成，其中，所述第一磁场传感器(11)位于第一磁性区域(04)的轴向位置上，并且所述第二磁场传感器(12)位于第二磁性区域(05)的轴向位置上。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一磁性区域(04)和所述第二磁性区域(05)具有相同的极性；其中，在轴向位置上设有所述第三磁场传感器(13)的磁中性区域被轴向地安置在所述第一磁性区域(04)和所述第二磁性区域(05)之间；并且其中，所述装置还包括至少一个第四磁场传感器(14)，所述第四磁场传感器用于单独测量通过磁性以及通过力和/或力矩(Mt)引起的磁场的轴向方向分量。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一磁性区域(04)和所述第二磁性区域(05)具有相反的极性，其中，在轴向位置上设有第三磁场传感器(13)的磁中性区域被轴向地安置在两个磁性区域(04，05)之间；并且其中，所述装置还包括至少一个第四磁场传...
【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬·纽沙弗鲁贝，延斯·海姆，
申请(专利权)人：舍弗勒技术股份两合公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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