消除磁致弹性扭矩传感器中磁滞的方法技术

一种用于降低扭矩换能器元件中的磁滞的方法和装置，其包括线圈，用交变电流激励该线圈以产生使得扭矩换能器元件饱和的磁场。通过超过材料矫顽力的交变频率来提供该扭矩换能器元件的磁饱和。该交变电流缓慢减小，以便大大降低不需要的磁场。用于激励该线圈组件的幅度和频率仅去除那些不需要的磁场分量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及一种消除磁致弹性扭矩传感器中的磁滞的方 法。更具体地说，本专利技术是一种消除所需磁通路径外部的剩磁的方法。
技术介绍
磁致弹性扭矩传感器利用了一个或多个磁致弹性材料的带环，这 些带环支撑在一基底上。这些磁致弹性带环具有受该材料的磁晶各向 异性所限制的周向剩磁。施加至该基底的扭矩诱发了作用在该磁致弹 性材料上的螺旋形剪切应力，该螺旋形剪切应力导致磁场路径从周向定向移动成螺旋形定向。使用磁场测量装置来测量该磁场的轴向分 量，并利用该轴向分量来确定扭矩。不利的是， 一旦施加至该基底上的扭矩是不连续的，该磁场的剩 磁部分就会保留下来。在该磁致弹性带环内的轴向剩余磁场会造成该 扭矩传感器的零点漂移。零值的漂移通常称为磁滞。 一种用于消除一 磁化主体内的磁性的公知方法包括将该结构放置在一交变磁场内，并 且该交变磁场的峰值幅度超过该材料的矫顽力。然而，这样的方法需 要独立的装置，这些独立装置在工作期间是不可用的，并且该方法去除了所有的磁场分量，甚至是那些处于所需周向磁场方向上的分量。因此，希望研制一种方法和装置来选择性去除轴向滞后剩磁，同时保持所需要的周向剩磁不变。
技术实现思路
按照本专利技术的一个示例方法通过施加来自一线團的交变磁场来消 除磁滞，从而去除沿着该扭矩换能器的轴的轴线的剩磁。按照本专利技术的方法包括绕着扭矩换能器沿轴向支撑一线團。用一 交变电流激励该线围，该交变电流的幅度足以形成这样的交变磁场， 即，该交变磁场的幅度大于构成该扭矩换能器的材料的矫顽力的大部 分。对该扭矩换能器的磁激励用于消除轴向方向上的剩余磁场。通过 特定地且细致地将该线團与该扭矩换能器的磁致弹性带环对准，可以将轴向方向上的剩余磁场去除，而不会干扰设在该换能器的带环内的 周向磁场。因此，按照本专利技术的扭矩传感器包括一线團组件，用交变电流激 励该线團组件，以形成一磁场，该磁场降低了或消除了不需要的剩余 磁场，而不会干扰该扭矩换能器内所需要的磁场分量。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是按照本专利技术的一种示例扭矩换能器的局部横截面视图； 图2是本专利技术的另 一示例扭矩换能器的横截面视图； 图3是按照本专利技术又一示例扭矩换能器的横截面视困； 图4是表示本专利技术方法步骤的框图。具体实施例方式参见图l，其示意性示出了扭矩换能传感器组件10的一部分。该扭 矩传感器10包括扭矩换能器元件15，该扭矩换能器元件15包括支撑着 磁致弹性环16的基底或者轴12。该磁致弹性环16被施加在该轴12上， 使得如标号26所示那样施加至轴12的扭矩被传递至该磁致弹性环16 上。在标号18处示意性示出的周向磁场设置在该磁致弹性材料环16 内。该磁场18的周向方向是该扭矩换能器元件15的中性状态或者说无 扭矩状态。在施加扭矩26期间，该磁场18的一部分具有了轴向分量， 并且移离该周向方向。该磁场18的轴向分量用箭头20表示。用磁强计 22测量该磁场18的轴向分量20。该磁强计22相对于该换能器元件15设 置，以便检测该磁场18的轴向分量20。然而，当去除了施加至该轴12 的扭矩时，该磁场18的一部分轴向分量20剩余了下来。该磁场18的剩 余轴向分量20扭曲了该扭矩换能器元件15的零点位置，从而导致不希 望有的磁滞。因此，按照本专利技术的该扭矩换能器组件10包括磁强计线團22，该 磁强计线團22具有与该扭矩换能器元件15同轴缠绕的多个磁线24。该 线團22连接至电源28，该电源28提供了交变电流25。该交变电流25激励该线團22，以便产生具有交变峰值的磁场。该交变电流25的大小和 频率选择成可去除该滞后的磁场分量20，同时保持该周向分量18不变。该交变磁场25的幅度和频率基于该扭矩换能器元件15所使用的具 体材料来确定。在一个由9310钢合金构成的示例性扭矩换能器元件15 中，所使用的交变磁场的频率为60Hz，峰值为50奥斯特。这样一种大 的交变电流对该换能器元件15进行磁激励，以去除磁场18的轴向分量 20。去除了该滞后磁场18的轴向分量20，则大大降低了零点漂移。一旦释放了扭矩，并且去除了该磁场的滞后轴向分量20，该扭矩 传感器则以大大降低的磁滞或者在没有磁滞的情况下进行工作，从而 提供了提高的精确度。可以意识到，用大的交变电流25对线圉22进行的激励有可能干扰 用磁场检测装置或磁强计对磁场18的检测。然而，按照本专利技术的方法 包括对电流幅度和频率的交替改变，以提供该磁场检测功能，并且也 提供了该滞后磁场消除功能。参见图3，其示出了另一示例性扭矩换能器60，并且该扭矩换能器 60包括线團组件65，该线團组件65仅用作消磁功能，以便选择性地去 除该磁场68的轴向滞后分量。嵌在该线圏组件65内的是公知的磁矢量 检测装置62。这些磁矢量检测装置将对对磁场的测量结果传递至公知 的控制装置64。该线團组件65工作，以选择性去除磁场的轴向分量66。 该示例性扭矩传感器60的线圏组件65接收交流电流70，以激励该线圏 65，并且形成周期性磁激励，该周期性磁激励的幅度和频率确定成可 去除那些由施加扭矩26所造成的不希望有的磁场滞后分量。参见图4，其用示意性框图示出了用于去除部分磁场的方法步骤 80。在该方法的一开始，首先施加扭矩至基底轴12，如标号82处所示。 施加至该轴12的扭曲或扭矩不仅造成轴12的扭曲，还造成磁致弹性带 环16的扭曲。用磁场检测装置来检测该磁致弹性带环16的扭曲，如标 号84处所示。当释放了该扭矩时(如标号86处所示)，由该扭矩产生 的磁场的一部分将剩余下来，该磁滞的轴向分量可造成该扭矩换能器 元件15所读取磁场中的漂移。这种由滞后磁场的轴向分量造成的漂移 可被消除，以提高该扭矩换能器组件的精确度。围绕该扭矩传感器元 件15的线團被交变电流激励，如标号88处所示。该交变电流确定成可提供所需的幅度和频率，用该幅度和频率形成的交变磁场所具有的峰 值幅度超过了材料的大部分矫顽力。由该线團产生的磁场的幅度足以导致该磁通门装置62的芯材料的饱和，这些装置的饱和可由以常规制 造方式紧绕它们的线團来确定。该磁通门线圉上的电压波形的不对称 性就表示有来自该换能器元件的磁场存在。因此，按照本专利技术的方法和装置通过去除任何可造成扭矩测量结 果中的零点漂移的磁场的轴向分量，从而为扭矩传感器提供了提高的 精确度。尽管已经公开了本专利技术的优选实施例，但是本领域的技术人员会 认识到，某些改进可以落入本专利技术的范围。因此，应该用下面的权利 要求来确定本专利技术的真正范围和内容。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去除磁致弹性扭矩换能器中的磁滞的方法，包括步骤：　　　　ａ）相对于该扭矩换能器的磁致弹性部分同心地支撑一线圈；和　　　　ｂ）用具有所需频率和幅度的交变电流激励所述线圈，以便选择性地消去滞后的剩余磁场。

【技术特征摘要】
1.一种去除磁致弹性扭矩换能器中的磁滞的方法，包括步骤a)相对于该扭矩换能器的磁致弹性部分同心地支撑一线圈；和b)用具有所需频率和幅度的交变电流激励所述线圈，以便选择性地消去滞后的剩余磁场。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b)包括 仅去除该剩余磁场的轴向分量。3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤b)包括保持该扭矩换能器的磁极化的周向分量不变。4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述频率和幅度选择 成包括这样的磁场峰值幅度，即，该磁场峰值幅度超过构成该扭矩换 能器的材料的大部分矫顽力。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括围绕该扭矩换能 器支撑的磁强计，并且包括步骤使得该磁强计和该线團交替工作， 以去除该滞后的轴向磁场。6. 根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述线團包括该磁强 计，并且用两种交变频率和幅度来激励该线團， 一种是用于检测该扭 矩换能器的磁场中的扭曲的一种检测用交变频率和幅度，另一种是用 于选择性去除不需要的滞后磁场分量的一种去除用交变频率和幅度。7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括步骤使得一 磁芯周期性饱和，以便基于一激励磁场与由该扭矩换能器所产生的磁 场的叠加来产生一扭曲信号。8. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，包括步骤用设置在 所述线團内的磁场传感器来检测该扭矩换能器内的磁场。9. 一种扭矩传...

【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]