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专利号: 2019113375944
申请人: 东北林业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于磁聚焦式测量静态扭矩的测量系统,其特征在于,所述测量系统包括转动轴(1)、第一磁导单元和第二磁导单元,所述第一磁导单元包括激励装置A和接收线圈A(4),所述激励装置A包括一个磁引导装置A(8)和一组激励线圈A(2),所述转动轴(1)的一端外部套接接收线圈A(4),所述接收线圈A(4)的外端均布三个磁引导装置A(8),每个所述磁引导装置A(8)外设置一组激励线圈A(2),三个所述激励线圈A(2)外罩有罩壳A‑1(5‑1)和罩壳A‑

2(5‑2),所述罩壳A‑1(5‑1)和罩壳A‑2(5‑2)配合使用形成一个环形罩壳A;

所述第二磁导单元包括激励装置B和接收线圈B(6),所述激励装置B包括一个磁引导装置B(3)和一组激励线圈B(9),所述转动轴(1)的另一端外部套接接收线圈B(6),所述接收线圈B(6)的外端均布三个磁引导装置B(3),每个所述磁引导装置B(3)外设置一组激励线圈B(9),三个所述激励线圈B(9)外罩有罩壳B‑1(7‑1)和罩壳B‑2(7‑2),所述罩壳B‑1(7‑1)和罩壳B‑2(7‑2)配合使用形成一个环形罩壳B;

所述接收线圈A(4)包括四组接收线圈,每组接收线圈均包含9个线圈,第一组的线圈

1.1代表最终形成接收线圈A(4)的1号线圈,第一组的线圈1.1与第二组的线圈2.1交错设置,第一组线圈1.2与第二组线圈2.1叠加设置,第二组的线圈2.1最终形成接收线圈A(4)的

2号线圈,第二组的线圈2.1与第三组的线圈3.1交错设置,第二组线圈2.2与第三组的线圈

3.1叠加设置,第三组的线圈3.1最终形成接收线圈A(4)的3号线圈,第三组的线圈3.1与第四组的线圈4.1交错设置,第三组的线圈3.2与第四组的线圈4.1叠加设置,第四组的线圈

4.1最终形成接收线圈A(4)的4号线圈,第一组的线圈1.5代表最终形成接收线圈A(4)的5号线圈,第二组的线圈2.5最终形成接收线圈A(4)的6号线圈,第三组的线圈3.5最终形成接收线圈A(4)的7号线圈,第四组的线圈4.5最终形成接收线圈A(4)的8号线圈,第一组的线圈

1.9代表最终形成接收线圈A(4)的9号线圈,第二组的线圈2.9最终形成接收线圈A(4)的10号线圈,第三组的线圈3.9最终形成接收线圈A(4)的11号线圈,第四组的线圈4.9最终形成接收线圈A(4)的12号线圈,以此类推;

第一组线圈的1.2、1.3和1.4为空置,第二组线圈的2.2、2.3和2.4为空置,第三组线圈的3.2、3.3和3.4为空置,第四组线圈的4.2、4.3和4.4为空置,第一组线圈的1.6、1.7和1.8为空置,第二组线圈的2.6、2.7和2.8为空置,第三组线圈的3.6、3.7和3.8为空置,第四组线圈的4.6、4.7和4.8为空置,以此类推,最终根据转动轴(1)的半径设置接收线圈上每组接收线圈的个数;

所述接收线圈A(4)和接收线圈B(6)结构相同,所述接收线圈A(4)是由若干个矩形接收线圈组成,已知该传感器的每一个接收矩形线圈的长和宽分别为m和n,聚焦线段长度等于接收矩形线圈的宽,则S=m·n。

2.根据权利要求1所述的测量系统,其特征在于,每个所述磁引导装置A(8)和转动轴(1)之间相隔一定距离,所述激励线圈A(2)设置在第一 柔性电路板(13)上,所述第一 柔性电路板(13)贴在环形罩壳A的内表面,所述磁引导装置A(8)和环形罩壳A之间通过支架A(10)相连接,所述磁引导装置A(8)的上端为圆形敞开口形状,所述磁引导装置A(8)的下端为出磁口,所述出磁口出磁呈细线;

每个所述磁引导装置B(3)和转动轴(1)之间相隔一定距离,所述激励线圈B(9)设置在第二 柔性电路板(15)上,所述第二 柔性电路板(15)贴在环形罩壳B的内表面,所述磁引导装置B(3)和环形罩壳B之间通过支架B(14)相连接,所述磁引导装置B(3)的上端为圆形敞开口形状,所述磁引导装置B(3)的下端为出磁口,所述出磁口出磁呈细线。

3.根据权利要求1所述的测量系统,其特征在于,所述罩壳A‑1(5‑1)和罩壳A‑2(5‑2)内侧设置磁引导装置A(8)和含有激励线圈的第一 柔性电路板( 13 ) ,所述罩壳A‑1(5‑1)和罩壳A‑2(5‑2)的外部分别设置把手A‑1(11‑1)和把手A‑2(11‑2),所述把手A‑1(11‑1)和把手A‑2(11‑2)内设置定子处理电路,所述把手A‑1(11‑1)和把手A‑2(11‑2)上有开孔,引出导线;

所述罩壳B‑1(7‑1)和罩壳B‑2(7‑2)内部结构与罩壳A‑1(5‑1)和罩壳A‑2(5‑2)相同。

4.一种如权利要求1所述的一种基于磁聚焦式测量静态扭矩的测量系统的测量方法,其特征在于,所述测量方法包括以下步骤:步骤1:将三个激励装置A预设在相应位置,其中一个激励装置对应两个接收线圈;

步骤2:激励线圈通入高频交流电流,使空间内产生交变磁场,设计激励线圈的空间分布实现磁聚焦;

步骤3:再通过引导装置将磁场引导到转动轴上形成一条线段,所述线段位于相邻的两个接收线圈均分于相邻的两个接收线圈;

步骤4:激励装置A的三条磁聚焦线段的位置不变,而激励装置B的三条磁聚焦线段,由于转动轴的形变量存在,相对转动轴的位置有变动;

步骤5:对步骤4中的激励装置A的其中一条磁聚焦线段与其对应的激励装置B的其中一条磁聚焦线段的感应电压做差得到ΔU,则测量结束。

5.根据权利要求4所述的测量方法,其特征在于,所述步骤1具体为:接收线圈A(4)所对应的激励装置A:第一组线圈a1所产生的磁聚焦线段,刚好位于若干个接收线圈中的某两个接收线圈的内部,均分于相邻的两个线圈,或第二组线圈a2所产生的磁聚焦线段,刚好位于若干个接收线圈中的某两个接收线圈的内部,均分于相邻的两个线圈,或第三组线圈a3所产生的磁聚焦线段,刚好位于若干个接收线圈中的某两个接收线圈的内部,均分于相邻的两个线圈;

接收线圈B(6)所对应的激励装置B布置方式与接收线圈A的方式一致,即有三组磁聚焦线段分别为:b1,b2,b3。

6.根据权利要求4所述的测量方法,其特征在于,所述步骤4具体为:感应电压U为φ=B·S,

此时的φ的变化主要由B来引起,而B是激励磁场强度,根据电磁感应定律,变化的电场产生磁场,因此B是由输入的激励电流的变化产生,因此, 正比于 已知该传感器的每一个接收矩形线圈的长和宽分别为m和n,则聚焦线段也为n,则S=m·n,

综上可知,

7.根据权利要求4所述的测量方法,其特征在于,所述步骤5具体为:当ΔU=0时,转动轴静止;当ΔU>0时,转动轴向正向有形变;当ΔU<0时,转动轴向反向有形变时;既ΔU的绝对值大于0时,转动轴向有形变,可通过该形变测得扭矩。