螺线管磁强计制造技术

一种用于扭矩换能器（１０）的磁强计组件（２２），其包括内外线圈（３４、３８、３６、４０），该内外线圈缠绕并支撑在一绕线筒组件（２２）上。该绕线筒组件（２２）包括由中间法兰（２８）分开的上下轴向部分（２１、２３）。该中间法兰（２８）包括绕轴线（１８）等角度布置的多个凹口（３２）。多个对应的磁条（４２）沿轴线延伸通过各凹口（３２），并且延伸过该磁强计组件（２２）的整个长度。该磁条（４２）布置在内外线圈组件（３４、３８、３６、４０）之间，并且在有磁场存在的情况下变得饱和。施加至该磁强计组件（２２）内的扭矩换能器元件（１２）上的扭矩形成发散磁场，检测并测量该发散磁场，以提供对所施加扭矩的一种表示。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及一种用于扭矩传感器的磁强计。更具体地说， 本专利技术涉及一种包括若干线圏的磁强计，这些线團布置成测量与扭矩 相关的发散磁场。
技术介绍
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圏，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圏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團的磁饱和状态中形成一种不对 称。由于该磁饱和而对线團的电感造成的变化导致在线圏中感应出一 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。该上线團和下线團彼此 绝缘，并且用交变电流来感应，以产生磁场。磁饱和条设在线圏和扭 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。
技术实现思路
按照本专利技术的示例性磁强计包括第一和第二内线團，该第一和第 二内线圏支撑在公共绕线筒上并且连接至笫一和第二外线圏。多个磁 条位于内线圏和外线圏之间。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。按照本专利技术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 部分包括内线围和外线團。该内线圏和外线圏电连接。该内线圈和外 线團缠绕成可对应地产生相反且相等的磁场。在该内线團和外线圏之间是多个磁条。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圏和下线圏的长度。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圏来产生一磁场，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。该上线圏和下线圏 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 以表示上线團与下线圏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，本专利技术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专利技术的这些以及其它特征。附图说明图l是本专利技术的一种示例性扭矩传感器的一部分的局部切除视图。图2是本专利技术的一种示例性磁强计的透视图。 图3是本专利技术的一种示例性磁强计的横截面示意图。具体实施例方式参见图l，示出了按照本专利技术的扭矩传感器组件IO，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。该扭矩传感器组件10包括磁强计22。该磁强计22包括绕线筒24，该上和下部分21和23均包括内线圏和外线團。该上部分21包括内线團 34和外线圏36。该下部分23包括内线圈38和外线闺40。内线圏34和38 在中央节点50处被电连接(图3)。进一步，内线團34和38分别电连接 至该外线圏36和40。多个沿轴向定向的磁条42布置在内线團34、 38和 外线围46、 40之间。这些磁条42沿着该绕线筒24的长度而沿轴向布置。这些磁条42优 选为具有极大长径比(长度与直径的比)的线或条。内线圏34和38在有交变电流时产生磁场，该磁场与外线圏36、 40 产生的磁场相反。内线圏34、 38和外线團36、 40的反向产生的磁场提 供了所需的低电感，而用单独的线圏是不能形成这种低电感的。各个内线圏34、 38和外线圏36、 40用大约200圏磁线绕成。制备该 该线團所使用的磁线的具体尺寸和團数是与应用相关的，本领域的技 术人员会了解如何去制作这样的线圈，以便为具体应用场合提供所需 的磁特性。在图l所示的示例中，各个内外线圏34、 38、 36、 40为大约 200圏。进一步，内线圏34、 38沿径向布置成邻近于该扭矩换能器元件 12的轴14。理想的是使得该内线圏34、 38紧靠该扭矩换能器元件12， 以便提供所需的精度，并且检测由施加在该扭矩换能器元件12上的扭矩所产生的任4可磁场扭曲。进一步，不论用多少圏来制造并构造各个内线團34、 38和外线圏 36、 40，各个线圏都将具有相等的團数。这种构造方法的优点在于 相等的围数以及使用单个绕线筒来支撑这些團，这将降低复杂性并提 高耐用性。参见图2，示出了不带扭矩换能器12时该磁强计组件22的透视图， 并且该磁强计组件22包括多个磁条42，这些磁条42围绕该绕线筒24等 角度布置。这些磁条的这种等角度分布为每个磁条都提供了一种均匀 的磁饱和。这种等角度分布通过中间法兰28中对应的多个等角度分布 的凹口32而容易实现。可以理解，磁条42的具体数量和间隔是与应用 相关的。磁条42的数量提供了一种调节所需灵敏度的方式，可以通过 改变磁条42的数量以及各磁条42之间的间隔来调节该灵敏度。图2示出了各磁条4 2之间的等角度分布和间隔。磁条4 2之间的该间 隔通过该径向长度44来表示，这些磁条42布置成使得各个磁条42平行 于该轴线18。参见图3，示出了该磁强计组件22的横截面示意图，以说明这些线 圏之间的各种电连接以及它们与设置在它们之间的磁条42之间的关 系。对于该绕线筒26的上部分21，该内线團组件24电连接至该外线圏 组件36。然而，该内线團组件24和该外线團组件36各自的缠绕方式使 得它们产生相反方向的磁场。进一步，该内线圏组件24和该外线團组 件36用精确相同的圏数制成，以产生相同大小的磁场。现在参考该磁强计组件22的下部分23，该下部内线團组件38电连 接至该外线圏组件40。该电连接部被示出为节点48。同样地，该内线 團3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁强计组件，包括：　　　　绕一轴线布置的至少一个内线圈；　　　　绕所述至少一个内线圈同轴布置的至少一个外线圈；　　　　平行于所述轴线布置的至少一个磁条，所述至少一个磁条位于所述至少一个内线圈和所述至少一个外线圈之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：DW克里普，
申请(专利权)人：西门子VDO汽车公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]