DE1131033B

DE1131033B - Magnetostrictive torsion transducer

Info

Publication number: DE1131033B
Application number: DEV17875A
Authority: DE
Inventors: Josef Dvoracek
Original assignee: Vyzkumny A Zkusebni Letecky Ustav AS
Current assignee: Vyzkumny A Zkusebni Letecky Ustav AS
Priority date: 1959-01-15
Filing date: 1960-01-13
Publication date: 1962-06-07

Description

Magnetostriktiver Torsionsaufnehmer Die Erfindung betrifft einen magnetostriktiven Torsionsaufnehmer, bei dem ein ferromagnetischer Torsionskörper, der von einer magnetischen Schutzhülse umgeben ist, mit einer gleichachsigen Aufnahmespule und einer toroidalen Erregungswicklung ausgerüstet ist.Magnetostrictive Torsion Sensor The invention relates to a magnetostrictive torsion transducer Torsion transducer in which a ferromagnetic torsion body is driven by a magnetic Protective sleeve is surrounded, with an equiaxed take-up coil and a toroidal one Excitation winding is equipped.

Bei bekannten Torsionsaufnehmern überträgt das Torsionsrohr das ganze Drehmoment, mit welchem der Torsionsaufnehmer belastet ist. Dadurch wird bei der Übertragung von großen Drehmomenten der Aufnehmer, insbesondere das Torsionsrohr sehr groß. Dieses Rohr wird durch Wirbelströme sehr stark erwärmt. In known torsion sensors, the torsion tube transmits the whole Torque with which the torsion transducer is loaded. As a result, the Transmission of high torques from the transducers, especially the torsion tube very large. This pipe is very strongly heated by eddy currents.

Es ist auch bereits ein Torsionsaufnehmer bekannt, bei dem ein ferromagnetischer Torsionskörper von einer magnetischen Schutzhülse umgeben ist und mit einer gleichachsigen Aufnahmespule und einer toroidalen Erregerwicklung ausgerüstet ist. Dieser bekannte Torsionsaufnehmer ist für einen ganz bestimmten Bereich ausgelegt. Soll beispielsweise ein Bereich von 250 kg bis 50 t durchgemessen werden, so müßten verschiedene Torsionsaufnehmer nacheinander Anwendung finden, deren elektrische Anschlußwerte nicht einander gleich sind, so daß ein erheblicher schalttechnischer Aufwand erforderlich ist. A torsion sensor is also already known in which a ferromagnetic Torsion body is surrounded by a magnetic protective sleeve and with an equiaxed one Is equipped with a pick-up coil and a toroidal excitation winding. This well-known Torsion transducer is designed for a very specific area. Should for example a range from 250 kg to 50 t are measured, so different torsion transducers would have to be measured are used one after the other whose electrical connection values are not equal to one another are, so that a considerable amount of circuitry is required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beheben. The invention is based on the object of eliminating this disadvantage.

Erfindungsgemäß ist der ferromagnetische Torsionskörper mit seinen Spulen als Standardeinheit ausgebildet, die in eine als Belastungsaufnehmer dienende Hülse eingesetzt ist, deren Durchmesser und Wandstärke nach Maßgabe der aufzunehmenden Belastung dimensioniert sind. In vorteilhafter Weise kann durch die Erfindung ein Satz von Torsionsaufnehmern geschaffen werden, mit welchem unter Verwendung der gleichen Meßvorrichtung ohne Anpassung der Anschlußwerte ein großer Belastungsbereich durchgemessen werden kann. Dies ist für die Messung in der Praxis von außerordentlicher Bedeutung. According to the invention, the ferromagnetic torsion body with its Coils designed as a standard unit, which is used as a load sensor Sleeve is used, the diameter and wall thickness according to the to be recorded Load are dimensioned. In an advantageous manner, the invention can Set of torsion transducers can be created with which using the same measuring device without adapting the connection values a large load range can be measured. This is extraordinary for the measurement in practice Meaning.

Zweckmäßigerweise kann der Torsionskörper Stirn flansche mit Durchbrechungen für die toroidale Spule aufweisen und mittels dieser Flansche mit der Hülse derart fest verbunden sein, daß an einem Ende des Torsionskörpers die Verbindung magnetisch leitend ist, während am anderen Ende zwischen dem Stirnflansch und der Hülse in an sich bekannter Weise ein Ring aus unmagnetischem Material eingepreßt ist. Appropriately, the torsion body can end flanges with openings have for the toroidal coil and by means of these flanges with the sleeve in such a way be firmly connected that at one end of the torsion body the connection is magnetic is conductive, while at the other end between the end flange and the sleeve in a ring made of non-magnetic material is pressed in in a manner known per se.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung überträgt die Hülse den überwiegenden Anteil des Drehmomentes, während der Torsionskörper selbst lediglich durch die Verformung der Hülse beaufschlagt ist. Weiterhin wird eine vollständige Abschirmung des Torsionsaufnehmers gegen den Einfluß äußerer Magnetfelder erzielt. Due to the design according to the invention, the sleeve transmits the majority Share of the torque, while the torsion body itself is only due to the deformation the sleeve is acted upon. Furthermore, a complete shielding of the torsion transducer is required achieved against the influence of external magnetic fields.

Auf die Enden der Hülse können ferromagnetische Stirndeckel zur Übertragung des Drehmomentes aufgepreßt sein. Ferromagnetic end caps for transmission can be attached to the ends of the sleeve the torque must be pressed on.

Die Hülse selbst kann aus demselben Material wie -der Torsionskörper ausgeführt sein. The sleeve itself can be made of the same material as the torsion body be executed.

Bei Verwendung des Torsionsaufnehmers als Kraftmesser, Druckaufnehmer u. dgl. kann an diesem Torsionsaufnehmer eine an sich bekannte Vorrichtung zur Umwandlung einer Kraft oder eines Druckes in ein Moment angeschlossen werden. When using the torsion transducer as a force gauge, pressure transducer and the like can be a known device for conversion on this torsion sensor be connected to a force or a pressure in a moment.

In den Fig. ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung und Fig. 2 einen Querschnitt. In the figures, an embodiment of the invention is schematically shown. 1 shows a longitudinal section through the device according to the invention and Fig. 2 is a cross section.

1 ist ein ferromagnetischer Torsionskörper in Form eines Rohres mit Stirnflanschen. Auf den Torsionskörper 1 ist gleichachsig und frei eine Aufnahmespule 2 aufgezogen, die an den Aufnahmekreis 9 angeschlossen ist. In Längsrichtung ist der Torsionskörper 1 von einer toroidalen Erregerwicklung 3 umgeben, welche in Durchbrechungen 4 in den Stirnflanschen gelagert ist. Auf die Stirnflansche des Torsionskörpers 1 ist gleichachsig eine äußere ferromagnetische Hülse 6 aufgepreßt. 1 is a ferromagnetic torsion body in the form of a tube with End flanges. A take-up reel is equiaxed and free on the torsion body 1 2 raised, which is connected to the recording circuit 9. In the longitudinal direction is the torsion body 1 is surrounded by a toroidal excitation winding 3, which has openings 4 is mounted in the end flanges. On the end flanges of the torsion body 1, an outer ferromagnetic sleeve 6 is pressed on coaxially.

Zwischen dem einen Stirnflansch des Torsionskörpers 1 und der Hülse 6 ist ein Ring 5 aus nichtmagnetischem Material eingepreßt. Auf die Enden der Hülse 6 sind Stirndeckel 7 zur Übertragung des Drehmomentes aufgepreßt. Between one end flange of the torsion body 1 and the sleeve 6 a ring 5 made of non-magnetic material is pressed into place. On the ends of the sleeve 6 end covers 7 are pressed on to transmit the torque.

Die Stirndeckel 7 sind aus ferromagnetischem Material angefertigt. Die Erregungswicklung 3 ist an den Erregungskreis 8 angeschlossen. The end covers 7 are made of ferromagnetic material. The excitation winding 3 is connected to the excitation circuit 8.

Bei der Verdrehung des Aufnehmers wird ein Teil des Drehmomentes auf den Torsionskörper 1 übertragen, in welchem ein zylindrisches magnetisches Wechselfeld durch den Durchfluß des Wechselstromes durch die toroidale Erregungswicklung 3 gebildet wird. Dieses zylindrische Magnetfeld wird bei der Verdrehung des Torsionskörpers 1 infolge der Magnetostriktion derart deformiert, daß es eine der Verdrehung proportionale Längskomponente enthält. Diese Längskomponente des Magnetfeldes wird von der Spule 2 als elektromotorische Kraft aufgenommen und weiter im Aufnahmekreis 9 verarbeitet. Dadurch, daß das äußere Rohr 6 und die Stirndeckel 7 aus ferromagnetischem Material hergestellt sind und daß auf einem Ende des Torsionskörpers 1 der unmagnetische Ring 5 aufgepreßt ist, ist der Torsionskörper 1 mit der Aufnahmespule 2 von dem Einfluß äußerer Magnetfelder vollkommen abgeschirmt. Durch geeignete Dimensionierung des äußeren Rohres 6 kann man bei gleichem Torsionskörperl verschiedene Aufnehmer zur Ubertragung des Drehmomentes in einem größeren Bereich gewinnen, ohne daß dadurch die im Aufnehmer induzierte Spannung und die Aufnehmerimpedanz geändert werden. Diese Maßnahme ermöglicht den Einsatz einer einzigen Anzeigeapparatur für eine Reihe von Aufnehmern verschiedener Meßbereiche. When the transducer is rotated, part of the torque is lost transferred to the torsion body 1, in which a cylindrical alternating magnetic field formed by the flow of alternating current through the toroidal excitation winding 3 will. This cylindrical magnetic field is generated when the torsion body is twisted 1 is deformed as a result of magnetostriction in such a way that it is proportional to the rotation Contains longitudinal component. This longitudinal component of the magnetic field is generated by the coil 2 recorded as electromotive force and processed further in recording circuit 9. Characterized in that the outer tube 6 and the end cover 7 made of ferromagnetic material are made and that on one end of the torsion body 1 of the non-magnetic Ring 5 is pressed on, the torsion body 1 with the take-up spool 2 of the Influence of external magnetic fields completely shielded. Through suitable dimensioning of the outer tube 6 can be different transducers with the same torsion body to transmit the torque in a larger area without this the voltage induced in the transducer and the transducer impedance can be changed. This measure enables the use of a single display apparatus for a number of transducers of different measuring ranges.

Wenn das äußere Rohr 6 und der Torsionskörper 1 aus gleichem Material ausgeführt sind, ist die im Aufnehmer induzierte Spannung von der Umgebungstemperatur praktisch unabhängig, da die Temperaturänderungen des Elastizitätsmoduls des äußeren Rohres 6 und des Torsionskörpers 1 gleich sind, so daß das gegenseitige Verhältnis der Übertragung des Drehmomentes mittels des äußeren Rohres 6 und des Torsionskörpers 1 durch die Temperatur nicht geändert wird. If the outer tube 6 and the torsion body 1 are made of the same material the voltage induced in the transducer depends on the ambient temperature practically independent, since the temperature changes of the elastic modulus of the outer Tube 6 and the torsion body 1 are the same, so that the mutual relationship the transmission of the torque by means of the outer tube 6 and the torsion body 1 is not changed by the temperature.

Der Ring 5 aus unmagnetischem Material, welcher zur Verbesserung der magnetischen Abschirmung dient, kann auch auf beide Enden des Torsionskörpers 1 aufgepreßt werden. Dadurch wird die Abschirmung zwar verbessert, die Aufnehmerempfindlichkeit jedoch ein wenig beeinträchtigt, da der magnetische Kreis der Aufnahmespule 2 verschlechtert wird. The ring 5 made of non-magnetic material, which to improve serves for magnetic shielding, can also be applied to both ends of the torsion body 1 can be pressed on. This improves the shielding and the transducer sensitivity however, it deteriorates a little as the magnetic circuit of the take-up reel 2 deteriorates will.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Magnetostrictive torsion transducer in which a ferromagnetic torsion body surrounded by a magnetic protective sleeve is, with an equiaxed take-up coil and a toroidal excitation winding is equipped, characterized in that the ferromagnetic torsion body (1) is designed with its coils (2, 3) as a standard unit, which is in a Load sensor serving sleeve (6, 7) is used, the diameter and Wall thickness are dimensioned according to the load to be absorbed.

2. Magnetostrictive torsion sensor according to claim 1, characterized in that that the torsion body (1) end flanges with openings (4) for the toroidal Has coil (3) and by means of these flanges with the sleeve (6) so firmly connected is that at one end of the torsion body (1) the connection is magnetically conductive is, while at the other end between the end flange and the sleeve (6) in itself In a known manner, a ring (5) made of non-magnetic material is pressed in.

3. Torsion sensor according to claim 1 and 2, characterized in that that on the ends of the sleeve (6) ferromagnetic end caps (7) for transmission of the torque are pressed on.

4. Torsion transducer according to claims 1 to 3, characterized in that that the sleeve (6) is made of the same material as the torsion body (1).

Documents considered: German Auslegeschrift No. 1049123; U.S. Patent Nos. 2,458,481, 2511,178.