校正外部磁场的扭矩测量制造技术

本发明专利技术提供了一种校正外部磁场的扭矩测量。本发明专利技术涉及具有以下特征的驱动轴承：安装成能够绕旋转轴线旋转并且包括磁致伸缩磁化材料的元件，可以向该元件施加扭矩，并且磁致伸缩磁化材料形成为根据所施加的扭矩在元件外部的第一位置处产生磁场；以及测量电路。测量电路包括：用于在第一位置处检测总磁场的第一磁场传感器，总磁场包括由磁致伸缩磁化材料产生的磁场以及外部磁场，第一磁场传感器配置成根据检测到的总磁场输出第一信号；以及用于在与第一位置不同的第二位置处检测外部磁场的第二磁场传感器，第二磁场传感器配置成根据检测到的外部磁场输出第二信号；测量电路配置成使用第一信号和第二信号确定所施加的扭矩的值。的值。的值。

【技术实现步骤摘要】
校正外部磁场的扭矩测量


[0001]本专利技术涉及具有扭矩传感器的驱动轴承、特别是底部支架。

技术介绍

[0002]扭矩传感器在现有技术中是已知的并且安装在电动助力自行车(pedelec)或电动自行车(e
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bike)的底部支架或驱动轴承中。在EP 3 050790B1中公开了这种基于逆磁致伸缩效应原理的扭矩传感器的示例。轴承的磁化轴根据所施加的扭矩在轴外部产生对应的磁场，可以使用磁场传感器对该磁场进行非接触式检测。
[0003]对根据扭矩的磁场变化进行的测量可以通过测量电路中的受变化磁场影响的测量线圈来执行。这些测量线圈与磁化轴无接触地附接(例如平行于旋转轴线)，并且检测在负载下由于逆磁致伸缩而发生的磁场变化。磁场变化通常与外部施加的力成正比，并且与扭矩建立关系。为此，在扭矩传感器的制造阶段执行一次性校准。
[0004]在校准期间，通过建立磁场
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扭矩值曲线的零点，还考虑了在没有施加任何扭矩的情况下存在于磁化轴的测量位置处的恒定残余磁场，使得扭矩值零被分配给该残余磁场。

技术实现思路

[0005]然而，从现有技术已知的这种测量方法具有下文提到的缺点。
[0006]磁干扰场可能会永久地或仅暂时地出现，并且会篡改测量结果。
[0007]例如，对电动助力自行车/电动自行车进行的维修、特别是对驱动轴承/底部支架或其附近进行的维修，可能会导致使用磁化备件——比如磁性螺钉——这会导致影响测量结果的永久性附加磁场并且将会需要新的校准。
[0008]另一示例是短期磁干扰场或外部磁场，比如在穿过地面中的感应回路或在高压线下经过时可能产生的那些磁场。这种短期磁干扰场或外部磁场还可以在干扰阶段内产生交变磁场。
[0009]地球磁场也可以是干扰磁场源，既可以是恒定的也可以是可变的，可变是指例如在行驶经过改变地球磁场的物体、比如静止或移动的车辆时。
[0010]基于本专利技术的目的在于至少部分地克服所提到的缺点。
[0011]该目的通过具有扭矩传感器的驱动轴承、特别是底部支架来满足。
[0012]根据权利要求1，根据本专利技术的驱动轴承包括以下特征：安装成能够绕旋转轴线旋转并且包括磁致伸缩磁化材料的元件，其中，可以向该元件施加扭矩，并且磁致伸缩磁化材料形成为根据所施加的扭矩在元件外部的第一位置处产生磁场；以及测量电路。测量电路包括：第一磁场传感器，该第一磁场传感器用于在第一位置处检测总磁场的至少一个分量，其中，总磁场包括由磁致伸缩磁化材料产生的磁场以及外部磁场，并且其中，第一磁场传感器配置成根据检测到的总磁场的分量输出第一信号；以及第二磁场传感器，该第二磁场传感器用于在与第一位置不同的第二位置处检测外部磁场的至少一个分量，其中，第二磁场传感器配置成根据检测到的外部磁场输出第二信号；其中，测量电路配置成使用第一信号
和第二信号确定所施加的扭矩的值。
[0013]干扰磁场对通过第一磁场传感器进行的磁场测量的影响以及最终对所确定的扭矩的影响可以以此方式进行校正。特别地，测量电路可以包括评估单元，该评估单元连接至第一磁场传感器和第二磁场传感器并且确定扭矩的值。
[0014]安装成可旋转的元件将所施加的扭矩例如从可以在一个点处与该元件连接的驱动装置传输至可以在另一点处与该元件连接的从动装置。
[0015]根据本专利技术的驱动轴承可以进一步改进如下。
[0016]进一步改进在于，测量电路可以配置成使用第二信号对第一信号执行校正，以用于确定所施加的扭矩的值；或者测量电路可以配置成使用第二信号对通过第一信号确定的扭矩的初步值执行校正，以用于确定所施加的扭矩的值。
[0017]因此可以直接地比较这些信号，并且可以使用经校正的输出信号来确定所施加的扭矩，或者可以确定初步扭矩值，该初步扭矩值使用与第二信号相对应的扭矩校正值进行校正并且然后输出作为实际的扭矩值。
[0018]另一进一步改进在于，第一信号表示与总磁场成比例的第一测量变量，并且第二信号表示与外部磁场成比例的第二测量变量。
[0019]这种比例性简化了信号处理以确定扭矩值。
[0020]这可以进一步改进成使得：测量电路可以配置成使用第二信号来补偿第一信号中的由外部磁场所引起的误差，或者测量电路可以配置成使用第二测量变量来补偿第一测量变量中的由外部磁场所引起的误差。
[0021]根据另一进一步改进，第二磁场传感器可以在元件处于在扭矩方面无载荷的状态时检测外部磁场。
[0022]这样做的优点是：在检测外部磁场时，第二磁场传感器不受元件的磁致伸缩材料的磁场的影响，这是因为没有施加可能导致第一位置处的磁场变化的扭矩。在轴作为电动助力自行车或电动自行车的底部支架中的元件的情况下，这种无载荷状态例如在踏板的上止点和下止点处存在。
[0023]这可以进一步改进在于，与检测到的外部磁场相对应的测量值被用于确定扭矩，直到下一无载荷状态为止。
[0024]另一进一步改进在于，第二磁场传感器可以配置成检测随时间可变的外部磁场。
[0025]以此方式，不仅可以考虑恒定的外部磁场，还可以考虑随时间变化的外部磁场，使得可以实时地进行相应的校正。
[0026]随时间可变的外部磁场可以在空间上是均匀的，使得外部磁场在特定时间点处的强度和方向在第一位置和第二位置处是相同的。
[0027]根据另一进一步改进，第二磁场传感器可以配置成检测外部磁场的梯度，并且测量电路可以配置成根据梯度确定第一位置处的外部磁场的大小。
[0028]另一进一步改进在于，第二磁场传感器包括基于各向异性磁阻效应(AMR效应)的恰好一个AMR传感器。利用AMR传感器，可以在幅值、方向方面并且关于梯度来检测外部磁场。特别地，恰好一个AMR传感器对此是足够的。
[0029]另一进一步改进在于，该元件是驱动轴。这对于底部支架是有利的，例如出于下述原因：无论如何存在的轴也可以用于测量扭矩，这是因为该轴被至少部分地磁化。
[0030]驱动轴承可以是底部支架。
[0031]本专利技术还涉及一种装置，该装置包括根据本专利技术或本专利技术的进一步改进之一的驱动轴承，其中，该装置是电动助力自行车或电动自行车。
[0032]根据另一进一步改进，测量电路可以配置成在测量电路的初始校准过程之后通过对已经与装置附接的具有外部磁场的部件执行校正来确定所施加的扭矩值。
[0033]另一进一步改进在于，测量电路配置成在确定所施加的扭矩的值时执行由于因电力线产生的外部磁场而引起的校正，并且/或者配置成执行由于因道路中的感应回路产生的外部磁场而引起的校正，并且/或者配置成执行由于因地球磁场产生的外部磁场而引起的校正。
[0034]下面将使用附图说明本专利技术的其他特征和示例性实施方式以及优点。应当理解的是，这些实施方式并未穷尽本专利技术的范围。还应理解的是，下文描述的一些或所有特征也可以以不同方式彼此组合。
附图说明
[0035]图1示出了根据本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种驱动轴承、特别是底部支架，包括：安装成能够绕旋转轴线旋转的元件，所述元件包括磁致伸缩磁化材料；其中，能够向所述元件施加扭矩，并且所述磁致伸缩磁化材料形成为根据所施加的所述扭矩在所述元件外部的第一位置处产生磁场；以及测量电路，该测量电路包括：第一磁场传感器，所述第一磁场传感器用于在所述第一位置处检测总磁场的至少一个分量，其中，所述总磁场包括由所述磁致伸缩磁化材料产生的磁场以及外部磁场，并且其中，所述第一磁场传感器配置成根据检测到的所述总磁场的所述至少一个分量输出第一信号；以及第二磁场传感器，所述第二磁场传感器用于在与所述第一位置不同的第二位置处检测所述外部磁场的至少一个分量，其中，所述第二磁场传感器配置成根据检测到的所述外部磁场的所述至少一个分量输出第二信号；其中，所述测量电路配置成使用所述第一信号和所述第二信号来确定所施加的所述扭矩的值。2.根据权利要求1所述的驱动轴承，其中，所述测量电路配置成使用所述第二信号对所述第一信号执行校正，以用于确定所施加的所述扭矩的值；或者其中，所述测量电路配置成使用所述第二信号对通过所述第一信号确定的所述扭矩的初步值执行校正，以用于确定所施加的所述扭矩的值。3.根据权利要求1或2所述的驱动轴承，其中，所述第一信号表示与所述总磁场成比例的第一测量变量，并且所述第二信号表示与所述外部磁场成比例的第二测量变量。4.根据权利要求3所述的驱动轴承，其中，所述测量电路配置成使用所述第二信号来补偿所述第一信号中的由所述外部磁场所引起的误差，或者其中，所述测量电路配置成使用所述第二测量变量来补偿所述第一测量变量中的由所述外部磁场所引起的误差。5.根据权利要求1至4中的一项所述的驱动轴承，其中，所述第二磁场传感器在所述元件处于在扭...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱利安，
申请(专利权)人：NCTE股份公司，
类型：发明
国别省市：