磁致弹性的扭矩传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种磁致弹性的扭矩传感器（1、30、40），包括一个发射线圈（7），用于在应确定其扭矩的对象（3）内产生磁场，其中，发射线圈（7、31、41）具有一个轴向（A）和延伸到对象（3）近旁的轴向发射线圈端面（15），以及，至少两个与发射线圈间隔距离的接收线圈（9、33、43），这些接收线圈分别具有一个延伸到对象（3）近旁的接收线圈端面（17），并接收对象（3）内由发射线圈（7、31、41）的磁场感应的应答信号。至少接收线圈之一的接收线圈端面（17）超过发射线圈端面（15）地伸出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磁致弹性的扭矩传感器
本专利技术涉及一种磁致弹性的扭矩传感器，包括一个发射线圈，用于在应确定其扭矩的对象内产生磁场，以及包括至少两个接收线圈，它们接收对象内由发射线圈的磁场感应的应答信号。
技术介绍
磁致弹性的扭矩传感器基于反向磁致伸缩效应，亦即当出现机械应力时，使铁磁性材料的磁化率发生改变的效应。因为机械应力除通过拉力和压力外也通过扭转引起，所以反向磁致伸缩效应可利用于扭矩测量，例如为了非接触式测量轴的扭矩。当在例如轴的铁磁层内感应磁场时，在该层内产生取决于所出现应力的应答信号，应答信号可以由接收线圈检测。因为应答信号受在铁磁材料内因扭转引起的应力的影响，而所述应力又源于扭矩，所以根据应答信号可以推断出轴的扭矩。探测到的测量信号与扭矩传感器离铁磁层的距离和铁磁层的温度有关。因此根据应答信号确定扭矩能具有的精度，主要取决于扭矩传感器相对于应确定其扭矩的对象能如何良好地定位。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种能有利地定位的磁致弹性的扭矩传感器。上述技术问题通过按照权利要求1所述的磁致弹性的扭矩传感器得以解决。从属权利要求包含本专利技术有利的扩展设计。按本专利技术的磁致弹性的扭矩传感器包括一个发射线圈，用于在应确定其扭矩的对象内感应磁场，以及，包括至少两个与发射线圈间隔距离的接收线圈，它们接收对象内由发射线圈的磁场产生的应答信号。发射线圈具有轴向和延伸到对象近旁的轴向发射线圈端面。相应地，接收线圈分别具有一个延伸到对象近旁的接收线圈端面，其中至少接收线圈之一的接收线圈端面超过发射线圈端面地伸出。应确定其扭矩的对象往往具有一种圆柱形对称的形状，如驱动轴和其他传力的轴便是如此。通过至少一个接收线圈的接收线圈端面超过发射线圈端面的伸出，可将延伸到对象近旁的传感器端面的几何形状，有目的地与对象弯曲的表面相匹配。尤其是,可例如存在两个在发射线圈周围的接收线圈对,它们中每一对具有两个设置在发射线圈圆周彼此对置两侧的接收线圈。接收线圈对的接收线圈各有一个延伸到对象近旁的接收线圈端面，以及接收对象内由发射线圈的磁场产生的应答信号。其中至少一个接收线圈对的接收线圈，其接收线圈端面超过发射线圈端面地伸出。在这里例如另一个接收线圈对的接收线圈端面可以与发射线圈端面平齐。但作为替代方式也可以将所有的接收线圈端面均超过发射线圈端面伸出。在这里应采用这两种不同方案中的哪一种，可尤其根据接收线圈端面相对于对象的定位决定。当例如在一个接收线圈对的接收线圈之间的连线应平行于轴的旋转轴线延伸时，则接收线圈端面可以与发射线圈端面平齐。若第二个接收线圈对配置为，它的连线与第一个接收线圈对的连线垂直相交，则该连线平行于轴圆周的切线延伸。当现在接收线圈端面超过发射线圈端面地伸出时，第二个接收线圈对的接收线圈端面离轴表面，具有如发射线圈端面和第一个接收线圈对与之平齐的接收线圈端面离轴表面相同的距离。而当所述由发射线圈和接收线圈对组成的配置应围绕发射线圈轴线相对于轴旋转45°布置时，则有利的是，所有的接收线圈端面均平齐并超过发射线圈端面地伸出。为提高线圈感应率和/或导致感应磁场，发射线圈和/或接收线圈具有磁芯，例如铁芯。尤其是，发射线圈和接收线圈也可以安装在公共的磁芯上。在这种情况下磁芯有发射线圈磁芯区和接收线圈磁芯区，其中发射线圈磁芯区和接收线圈磁芯区具有磁芯端面，它们与发射线圈端面或接收线圈端面平齐。因此通过恰当设计此公共的磁芯，可以借助公共的磁芯获得扭矩传感器感应面规定的几何形状。按本专利技术的磁致弹性的扭矩传感器尤其可以结构设计为具有固定的几何形状，亦即独立于其扭矩应借助所述传感器检测的对象。但也存在这样的可能性，即，将磁致弹性的扭矩传感器设计为可变的。为达到这一点，至少发射线圈端面的位置可相对于接收线圈端面沿发射线圈的轴向移置。以此方式，可以改变接收线圈端面超过发射线圈端面伸出的量。其结果是，可以使扭矩传感器与不同的对象，例如与不同轴径的轴相匹配。在公共磁芯的情况下，例如可以存在调整机构，用于沿发射线圈的轴向移置发射线圈磁芯区以及安装在它上面的发射线圈。例如可以实现一种调整机构，只要将发射线圈磁芯区设计为独立于其余磁芯的例如圆柱形的磁芯部分，该磁芯部分在其背对发射线圈的那一端制有螺纹。此时，尤其大体在磁芯的中央，在接收线圈磁芯区之间，其余磁芯具有与圆柱形磁芯部分的螺纹配合作用的相配螺纹。因此，通过旋转所述发射线圈磁芯部分，可以进行非常精细地调整接收线圈端面超过发射线圈端面伸出的量。按本专利技术的扭矩传感器设计用于在侧向位置离对象有小间距的情况下检测该对象的扭矩。此时，发射线圈和接收线圈全部可以同样近地延伸到对象近旁。【附图说明】由下面参见附图对实施例的说明中提供本专利技术其他特征、性质和优点。其中:图1示意表示按本专利技术的扭矩传感器一种实施例在其面朝应确定其扭矩的对象那一侧的侧向视图；图2表示图1所示扭矩传感器沿线I1-1I的剖面图；图3表不图1和图2所不实施例的一种变型设计；图4表不图1和图2所不实施例的另一种变型设计；图5表不图1和图2所不实施例的再另一种变型设计；图6表示按现有技术的扭矩传感器。【具体实施方式】在针对图1和图2说明按本专利技术的扭矩传感器一种实施例前，首先参见图6进行按现有技术的磁致弹性扭矩传感器的说明。图6在这里示意表示按现有技术的扭矩传感器101连同应检测其扭矩的轴103。按现有技术的扭矩传感器101包括一个铁芯105、一个发射线圈107和四个接收线圈109，图6中只能看到其中两个。发射线圈107和接收线圈109卷绕在铁芯105的发射线圈磁芯区111或接收线圈磁芯区109上。这些线圈分别具有一个轴向A，它只标注在发射线圈107内。发射线圈107和接收线圈109具有发射线圈端面115或接收线圈端面117，它们与各自磁芯段111、113的端面平齐。在按现有技术的扭矩传感器中，不仅发射线圈端面115而且所有的接收线圈端面117均处于一个公共平面内，在图6中它通过虚线E体现。因此至少有些接收线圈端面117离轴103的距离比发射线圈端面115离轴103的距离大得多。因为探测到的测量信号与距离有关，尤其随距离增大而减弱，所以按现有技术的扭矩传感器平的几何形状存在的缺点是，探测的信号比在优化几何形状的情况下能够探测到的信号弱。与发射线圈离接收线圈的距离相比，轴103的直径越小，上述问题出现得越严重。下面参见图1和图2说明按本专利技术的、其中不发生上述疑难问题的扭矩传感器一种实施例，图1和图2分别表示扭矩传感器I连同应测量其扭矩的轴3。图1表示从轴3的位置出发观察扭矩传感器1，而图2表示扭矩传感器I沿图1中线I1-1I的剖面图。与按现有技术的扭矩传感器一样，按本专利技术的扭矩传感器I包括铁芯5，它有一个中央发射线圈磁芯段11和围绕发射线圈磁芯段11的四个接收线圈磁芯段13，在本实施例中这些接收线圈磁芯段13具有圆环扇形段的形式，但也可以设计为其他形状，例如圆柱形。发射线圈磁芯段I具有圆柱形的几何形状。在发射线圈磁芯段11上卷绕一个发射线圈7，在接收线圈磁芯段13上分别卷绕一个接收线圈9。所有的磁芯段均超过一个平的圆形支承段6地伸出。在按本专利技术的扭矩传感器I中，发射线圈磁芯段11沿发射线圈7的轴向A比接收线圈磁芯段13短。因此，接收线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁致弹性的扭矩传感器（1、30、40），包括?一个发射线圈（7、31、41），用于在应确定其扭矩的对象（3）内产生磁场，其中，所述发射线圈（7、31、41）具有轴向（A）和轴向延伸到所述对象（3）近旁的发射线圈端面（15），以及，?至少两个与所述发射线圈间隔距离的接收线圈（9、33、43），所述接收线圈分别具有一个延伸到所述对象（3）近旁的接收线圈端面（17），并接收在所述对象（3）内由发射线圈（7、31、41）的磁场感应的应答信号，?其中至少所述接收线圈之一的接收线圈端面（17）超过所述发射线圈端面（15）地伸出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.05.06 DE 102011075391.51.一种磁致弹性的扭矩传感器(1、30、40)，包括 -一个发射线圈(7、31、41)，用于在应确定其扭矩的对象(3)内产生磁场，其中，所述发射线圈(7、31、41)具有轴向(A)和轴向延伸到所述对象(3)近旁的发射线圈端面(15)，以及， -至少两个与所述发射线圈间隔距离的接收线圈(9、33、43)，所述接收线圈分别具有一个延伸到所述对象(3)近旁的接收线圈端面(17)，并接收在所述对象(3)内由发射线圈(7、31、41)的磁场感应的应答信号， -其中至少所述接收线圈之一的接收线圈端面(17)超过所述发射线圈端面(15)地伸出。2.按照权利要求1所述的扭矩传感器(1)，其中，存在两个在发射线圈(7)周围的接收线圈对，它们中的每一对具有两个设置在发射线圈(17)的圆周的彼此相对置两侧的接收线圈(9)，所述接收线圈各有一个延伸到所述对象(3)近旁的接收线圈端面(17)，以及接在所述收对象(3)内由发射线圈(7)的磁场感应的应答信号，其中至少一个接收线圈对的接收线圈(9)，其接收线圈端面(17)超过所述发射线圈端面(15)地伸出。3.按照权利要求2所述的扭矩传感器(1)，其中，一个接收线圈对的接收线圈(9)的接收线圈端面(17)与发射线圈端面(15)平齐。4.按照权利要求2所述的扭矩传感器(1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：HG布鲁梅尔，U林纳特，CU梅尔，J奥斯特梅尔，U法伊弗，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：
国别省市：