DE10038767C1 - Magnetostriktiver Drehmomentmeßfühler zur Messung der Torsion von belasteten Wellen - Google Patents
Magnetostriktiver Drehmomentmeßfühler zur Messung der Torsion von belasteten WellenInfo
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Abstract
Magnetostriktiver Drehmomentmeßfühler mit DOLLAR A - einer solenoidförmigen Spulenanordnung, die auf die zu messende Welle aufschiebbar ist und aus mindestens einer ersten und einer zweiten Meßspule besteht, DOLLAR A - einem ringförmigen magnetischen Joch, das die Spulenanordnung an ihrem äußeren Umfang umfaßt, zur Ausbildung von zwei magnetischen Kreisen zwischen jeder der beiden Meßspulen und der zu messenden Welle, DOLLAR A - mit Flußführungsmitteln aus mindestens einem ringförmigen Streifensystem zur Aufteilung des magnetischen Flusses der magnetischen Kreise in einen Anteil in Richtung der Druckspannungskomponente und einen Anteil in Richtung der Zugspannungskomponente, DOLLAR A so daß die Flußführungsmittel integraler Bestandteil des Drehmomentmeßfühlers sind und die erste Meßspule die Druckspannungskomponente in der Welle erfaßt und die zweite Meßspule die Zugspannungskomponente in der Welle erfaßt und die Flußführungsmittel aus ferritischen oder anderen den magnetischen Fluß leitenden Materialien bestehen.
Description
Die Erfindung betrifft ein Erzeugnis mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs.
Eine wichtige Größe zur Regelung und zur Beurteilung einer Antriebsmaschine ist das von
der Maschine abgegebene Drehmoment. Aus Drehzahl und Drehmoment kann die Leistung
berechnet werden. Die Kenntnis der aktuellen Drehmoment- und Leistungswerte erlaubt im
Falle eines Kraftfahrzeuges eine Vereinfachung des Motormanagements, die Ansteuerung
automatisierter Schaltgetriebe, eine Motordiagnose sowie eine Senkung des
Treibstoffverbrauchs durch Regelung des Motors mit den aktuellen Drehmomentwerten.
Im Zusammenhang mit dem Antrieb eines Industrieroboters hat man hierzu z. B. in der
Patentschrift DE 42 14 368 C2 vorgeschlagen eine Welle mit einer magnetostriktiven Schicht
zu versehen, die auf die Wellenoberfläche aufgeschweißt wird. In die magnetostriktive
Schicht werden zwei symetrisch angeordnete Gruppen von konkaven, streifenförmigen,
länglichen Bereichen mit einer Tiefe von 1 mm und mit einer Breite von 2 mm geschnitten,
so daß die Schnittlinien der ersten Gruppe mit den Schnittlinien der zweiten Gruppen einen
rechten Winkel bilden und jeweils um 45° bzw. -45° gegen die Wellenachse geneigt sind.
Mit Hilfe der streifenförmigen Bereiche wird in der magnetostriktiven Schicht eine
Anisotropie erzeugt. Zwei ringförmige Spulen, die jeweils gleichzeitig als Erregerspule und
Meßspule genutzt werden, umgeben je eine der beiden Gruppen konkaver Bereiche und
erzeugen in der magnetostriktiven Schicht ein Meßfeld. Durch die von den beiden Gruppen
konkaver Bereiche erzeugte Anisotropie wirken diese Bereiche als Flußführungsmittel für das
magnetische Meßfeld der beiden Erregerspulen. Die eine Gruppe von Bereichen verstärkt das
Meßfeld in Druckspannungsrichtung der tordierten Welle und die andere Gruppe von
Bereichen verstärkt das Meßfeld in Zugspannungsrichtung der tordierten Welle. Auf Grund
der Wellentorsion und durch den magnetostriktiven Effekt ergibt sich in der
magnetostriktiven Schicht in Druckspannungsrichtung eine andere magnetische Permeabilität
als in Zugspannungsrichtung, so daß die magnetischen Kreise der beiden Erregerspulen, von
denen eine ein Meßfeld mit einer verstärkten Druckspannungskomponente erzeugt und die
andere ein Meßfeld mit einer verstärkten Zugspannungskomponente erzeugt, aufgrund der
Wellentorsion unterschiedliche induktive Widerstände haben, die z. B. mittels einer
Brückenschaltung verglichen werden können. Die Differenz der Induktanzen ist dann ein
Maß für die Torsion der Welle.
Dieser Aufbau hat den schwerwiegenden Nachteil, daß die Oberfläche der Welle verändert
werden muß. Es ist ein aufwendiges Schweißverfahren notwendig, um die magnetostriktive
Schicht an der Welle anzubringen und nach dem Schweißvorgang muß die Welle nochmals
auf 850°C erhitzt werden, in Öl von 80°C abgeschreckt und dann bei 170°C getempert
werden. Nach der thermischen Behandlung muß die Welle zur Sicherheit auf mögliche Risse,
die durch das Abschrecken entstanden sein könnten, untersucht werden.
In dem Europäischen Patent EP 0 502722 B1 hat man einen magnetostriktiven
Drehmomentmeßfühler für eine rotierende Welle vorgeschlagen, bei dem auf die rotierende
Welle, deren Drehmoment gemessen werden soll, ein Metallfilm aus einer amorphen
magnetischen Legierung auf die Oberfläche der Welle aufgeklebt wird. Der Metallfilm
enthält zwei parallele Reihen schräg um die Welle umlaufender Streifenmuster, von denen
das eine Streifenmuster einen Neigungswinkel von 45° gegen die Wellenachse hat und das
zweite Streifenmuster einen Neigungswinkel von -45° gegen die Wellenachse aufweist.
Das Aufkleben eines magnetostriktiven Films beeinflußt zwar die Oberfläche der Welle oder
die gesamte Wellenstruktur wesentlich weniger stark als ein Aufschweißen des
magnetostriktiven Bereichs. Aber auch bei diesem Sensor muß die Oberfläche der Welle,
deren Drehmomentbelastung gemessen werden soll, bearbeitet werden. Ferner nimmt die
Festigkeit der Verklebung mit steigender Temperatur ab, so daß die zuverlässige Übertragung
des mechanischen Spannungszustandes gefährdet werden kann.
Bei beiden vorbeschriebenen Drehmomentmeßfühlern ist die zu messende Welle
wesentlicher Bestandteil des Drehmomentmeßfühlers. Die zuvorbeschriebenen
Drehmomentmeßfühler sind daher stets nur zusammen mit einer Bearbeitung der zu
messenden Welle einsetzbar.
Ein gattungsfremder Drehmomentmeßfühler, der ohne solenoidförmige Spulen und ohne
gattungsbildende magnetostriktive Streifenmuster oder magnetische Abschirmungen
ausgekommt ist in der DE 43 37 852 A1 offenbart. Dieser Drehmomentmeßfühler arbeitet
mit einer Vielzahl gekreuzter Induktoren, deren Spulen sich jeweils durch eine trapezförmige
planare Wicklung auszeichnen.
Aus der DE 40 16 955 A1 ist eine gattungsbildende Ausführungsform eines
Drehmomentmeßfühlers bekannt, bei der ein ringförmiges Streifenmuster von
Ausnehmungen in einer magnetischen Abschirmung zum selektiven Abschirmen einer
magnetostriktiven Welle gegenüber einem Magnetfeld dient. Das Streifenmuster ist so
orientiert, daß Schub- und Druckspannungskomponenten gemessen werden können. Die
magnetische Abschirmung und damit das Streifenmuster ist an den Meßspulen des
Drehmomentfühlers befestigt und damit mit der Welle nicht kraftschlüssig verbunden.
Hierdurch werden thermische Spannungen aufgrund unterschiedlicher temperaturbedingter
Längenausdehnung zwischen magnetischer Abschirmung und magnetostriktiver Welle
vermieden.
Die patentgemäße Ausgestaltung eines Drehmomentmeßfühler ist durch die vorgenannten
Druckschriften nicht nahegelegt, da Flußführungsmittel in Form von Streifenmustern im
Gegensatz zu magnetischen Abschirmungen bisher nur in kraftschlüssiger Verbindung mit
einer ebenfalls magnetostriktiven Welle bekannt waren.
Wünschenswert und Aufgabe der Erfindung ist jedoch ein Drehmomentmeßfühler, der
vollständig getrennt vom Meßobjekt gefertigt werden kann und der der rotierenden Welle
einfach übergeschoben werden kann, ohne daß für die Messung eine Oberflächenbehandlung
der Welle notwendig ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch die Merkmale des unabhängigen
Anspruchs. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Mit der Erfindung werden hauptsächlich die folgenden Vorteile erzielt:
Im Unterschied zu konventionellen magnetostriktiven Drehmomentmeßfühlern für rotierende Wellen sind bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentmeßfühler die Flußführungsmittel originärer Bestandteil des Drehmomentmeßfühlers. Diese integrierte Bauweise ermöglicht es, auf eine spezielle Bearbeitung der zu messenden Welle und der Wellenoberfläche zu verzichten. Der erfindungsgemäße Drehmomentmeßfühler nutzt die ohnehin vorhandenen ferromagnetischen Eigenschaften der üblicherweise für Antriebswellen verwendeten Stahlsorten aus.
Im Unterschied zu konventionellen magnetostriktiven Drehmomentmeßfühlern für rotierende Wellen sind bei dem erfindungsgemäßen Drehmomentmeßfühler die Flußführungsmittel originärer Bestandteil des Drehmomentmeßfühlers. Diese integrierte Bauweise ermöglicht es, auf eine spezielle Bearbeitung der zu messenden Welle und der Wellenoberfläche zu verzichten. Der erfindungsgemäße Drehmomentmeßfühler nutzt die ohnehin vorhandenen ferromagnetischen Eigenschaften der üblicherweise für Antriebswellen verwendeten Stahlsorten aus.
Die integrierte Bauweise des Drehmomentmeßfühlers ermöglicht es mit Vorteil, den
Drehmomentmeßfühler weitgehend unabhängig von der Antriebswelle einzubauen.
Hierdurch kann z. B. der Einbauort des Drehmomentmeßfühlers entlang der Antriebswelle
unabhängig von einem speziell präparierten Wellenabschnitt gewählt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden die Flußführungsmittel und die
Spulenanordnung des erfindungsgemäßen Drehmomentmeßfühlers in Folientechnik gefertigt.
Durch den Einsatz moderner Folientechnologie und der damit verbundenen modernen
Aufbau- und Verbindungstechnik ist der erfindungsgemäße Drehmomentmeßfühler
besonders geeignet für die Serienfertigung. Der erfindungsgemäße Drehmomentmeßfühler
kann daher nicht zuletzt sehr kostengünstig gefertigt werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von Zeichnungen
dargestellt und näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine teilweise aufgeschnittene dreidimensionale Darstellung einer
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehmomentmeßfühlers,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Drehmomentmeßfühlers in der
Ausführungsform nach Fig. 1 mit spiralförmig dargestellten Druckspannungslinien
und Zugspannungslinien in der Oberfläche einer mit einem Drehmoment belasteten
Welle,
Fig. 3 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehmomentmeßfühlers mit zwei
getrennten Meßspulen und zwei getrennten Erregerspulen,
Fig. 4 eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Drehmomentmeßfühlers, bei dem die
beiden Meßspulen zugleich als Erregerspulen wirken,
Fig. 5 eine Detaildarstellung eines Streifensystems für die Flußführungsmittel eines
erfindungsgemäßen Drehmomentmeßfühlers, bei dem das Streifensystem aus einer
Vielzahl ferromagnetischer paraller Streifen gebildet ist,
Fig. 6 eine alternative Detaildarstellung eines Streifensystems für die Flußführungsmittel in
Folientechnologie,
Fig. 7 eine Detaildarstellung eines Streifensystems für die Flußführungsmittel eines
erfindungsgemäßen Drehmomentmeßfühlers, bei dem das Streifensystem aus einer
Vielzahl paralleler V-förmiger erhabener Winkel aus ferromagnetischem Material
gebildet ist.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Drehmomentmeßfühlers 1 in
einer teilweise aufgeschnittenen, dreidimensionalen Darstellung. Der Drehmomentmeßfühler
ist auf eine Welle 2 aufgeschoben. In einem ringförmigen magnetischen Joch 6 sind eine
Erregerspule 8 und zwei getrennte Meßspulen 4 und 5 angeordnet. Die Erregerspule 8 bildet
zusammen mit den Meßspulen 4, 5 eine solenoidförmige Spulenanordnung 3 zur Erzeugung
eines magnetischen Meßfeldes, das vom magnetischen Joch 6 in die zu messende Welle 2
eingekoppelt wird. In der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform bildet das magnetische Joch 6
ein tragendes Element des integrierten Meßfühlers und schließt den Meßfühler als
tubusförmiger Gehäusebestandteil nach außen hin ab. Im Innern des tubusförmigen Jochs
sind in jeweils einer umlaufenden Nut des Jochs 6 die beiden Meßspulen 4, 5 angebracht. Mit
den Meßspulen 4 und 5 wird das von der Erregerspule 8 in die Welle 2 induzierte
magnetische Feld gemessen. Da das Meßfeld auch die zu messende Welle durchsetzt, ändert
sich aufgrund des magnetostriktiven Effektes die magnetische Induktion mit der Veränderung
des Belastungszustandes der Welle durch z. B. die Einwirkung eines Drehmomentes. Dies
macht sich bemerkbar durch eine Veränderung der von den Meßspulen erfaßten
magnetischen Widerständen. Da der Drehmomentmeßfühler aufgrund seiner rohrförmigen
Gestalt die Welle 2 am ganzen Umfang umfaßt und weil die Meßspulen und die
Erregerspulen die Welle 2 auch am ganzen Umfang umfassen, wird in den Meßspulen 4, 5 ein
über den Wellenumfang gemitteltes Meßsignal erzeugt. Damit sich die unterschiedlichen
Signalanteile in Druckspannungsrichtung und Zugspannungsrichtung nicht über den
Wellenumfang aufheben, ist es notwendig eine magnetische Anisotropie zu erzeugen, die
eine Trennung der beiden Signalanteile erlaubt. Hierzu enthält der Drehmomentmeßfühler
Flußführungsmittel (7), die das Meßfeld in jeweils einer Vorzugsrichtung besonders
verstärken. Sinnvollerweise wählt man die räumliche Vorzugsrichtung der
Flußführungsmittel derart, daß bei einer Meßspule 4, die Druckspannungskomponente
verstärkt wird und in der anderen Meßspule 5 die Zugspannungskomponente verstärkt wird.
Dies gelingt, indem man die Flußführungsmittel 7, als ringförmige Streifensysteme (7a, 7b)
ausbildet, deren Streifenmuster eine Vorzugsrichtung parallel zur Druckspannungslinie der
Welle hat oder eine Vorzugsrichtung parallel zur Zugspannungslinie der Welle 2 hat, oder
beide Vorzugsrichtungen aufweist. In dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 sind die
Flußführungsmittel in einen rohrförmigen Träger (11) integriert, der ebenfalls Bestandteil des
Drehmomentmeßfühlers ist und die Spulenanordnung zur Wellenoberfläche hin abdeckt.
Hierdurch entsteht aus dem magnetischen Joch 6 und dem Träger 11 ein allseitig
geschlossenes Gehäuse eines integrierten magnetostriktiven Drehmomentmeßfühlers, der in
seinem Inneren sämtliche zur Drehmomentmessung notwendigen Spulenanordnungen und
Flußführungsmittel aufweist. Der Träger 11, der auch als Abdeckung bezeichnet werden
kann, schützt die Meßspulen vor Verschmutzung und Feuchtigkeitseinwirkung und
ermöglicht gegebenenfalls eine leichte Reinigung des Drehmomentmeßfühlers.
Fig. 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Ausführungsbeispiels der Fig. 1.
Gleiche Vorrichtungsmerkmale sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Zur weiteren
Erläuterung der Erfindung sind die bereits angesprochenen, gedanklichen
Druckspannungslinien σc und Zugspannungslinien σT in der mit einem Drehmoment
belasteten Welle eingezeichnet. Bekanntlich stehen Druckspannung und Zugspannung
aufeinander senkrecht und lassen sich daher durch Flußführungsmittel 7, 7a, 7b, die jeweils
unterschiedliche Magnetfeldanteile bevorzugt verstärken, meßtechnisch trennen. Mit B1 und
B2 sind die beiden geschlossenen magnetischen Kreise zwischen jeder der beiden Meßspulen
4 und 5 und der zu messenden Welle 2 bezeichnet. Die Funktionsweise des
Drehmomentsensors ist nun wie folgt.
Das magnetische Meßfeld wird durch die konstruktive Ausgestaltung des magnetischen Jochs
6 in die Welle 2 eingekoppelt und in zwei geschlossene magnetische Kreise B1 und B2
aufgeteilt.
Der magnetische Kreis B1 umfaßt die Meßspule 4, die Flußführungsmittel 7 mit dem
Streifenmuster 7a, das magnetische Joch 6 und die Welle 2. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel soll beispielhaft das Streifenmuster 7a eine Vorzugsorientierung
parallalel zur Druckspannungslinie σC haben. Dann werden im magnetischen Kreis B1 die
Magnetfeldanteile parallel zur Druckspannungslinie verstärkt und von der Meßspule 4 in
Druckspannungsrichtung gemessen.
Der magnetische Kreis B2 umfaßt die Meßspule 5, die Flußführungsmittel 7 mit dem
Streifenmuster 7b, das magnetische Joch 6 und die Welle 2. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel hat dann das Streifenmuster 7b eine Vorzugsorientierung parallel zur
Zugspannungslinie σT. Dadurch werden im magnetischen Kreis B2 die Magnetfeldanteile
parallel zur Zugspannungslinie verstärkt und von der Meßspule 5 in Zugspannungslinie
gemessen.
Man hat also einen magnetostriktiven Drehmomentmeßfühler an dessen einer Meßspule ein
Meßsignal als Maß für die in der Welle vorhandene Druckspannung auftritt und an dessen
anderer Meßspule ein Signal als Maß für die in der Welle vorhandene Zugspannung auftritt.
Die Meßsignale können dann in an sich bekannter Weise an den Meßspulen abgegriffen
werden und mit ebenfalls an sich bekannten Meßwerterfassungen erfaßt, weiterverarbeitet
und ausgewertet werden. Die Meßwerterfassung ist nicht mehr Bestandteil der Erfindung.
Die Fig. 3 bis 7 zeigen weitere Ausführungsformen des erfindungsgemäßen
Drehmomentmeßfühlers. So zeigt Fig. 3 einen Drehmomentmeßfühler bei dem an Stelle der
in Fig. 1 gezeigten einteiligen Erregerspule, zwei getrennte Erregerspulen 8a und 8b
verwendet werden. Die Erregerspule 8a erzeugt dann das Meßfeld für die Meßspule 4 und die
Erregerspule 8b erzeugt das Meßfeld für die Meßspule 5.
Fig. 4 zeigt eine besonders kostengünstige Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Drehmomentmeßfühlers, bei der die magnetischen Meßfelder mit den Meßspulen erzeugt
werden. Hierdurch können mit Vorteil die getrennten Erregerspulen entfallen. Es muß jedoch
für die Detektion des Meßsignals aus dem Erregerstrom der Meßspulen ein erhöhter
meßtechnischer Aufwand getrieben werden.
Die Fig. 5 bis 7 zeigen Detaildarstellungen von möglichen Streifenmuster für die
Flußführungsmittel eines erfindungsgemäßen Drehmomentmeßfühlers. In Fig. 5 sind auf
einem rohrförmigen Träger 11 zwei Ringe angebracht, die jeweils eine Vielzahl paralleler
länglicher Streifen 10 von ferritischen Materialien oder anderen den magnetischen Fluß
leitenden Materialien enthalten. Diese Streifen bilden die bereits erwähnten Streifenmuster
7a, 7b. Die vorzugsweise ferritischen Streifen 10 des Streifenmusters 7a haben hierbei eine
Vorzugsorientierung der Streifen von 45° gegenüber der Längsachse des rohrförmigen
Trägers 11. Während die vorzugsweise ferritischen Streifen 10 des Streifenmusters 7b in
einem Winkel von -45° gegen die Längsachse des rohrförmigen Trägers 11 geneigt sind.
Verlängert man die Streifen des Streifenmuster 7a und die Streifen des Streifenmusters 7b
gedanklich jeweils mit einer Geraden, so würden sich diese Geraden also in einem rechten
Winkel schneiden, so wie sich auch die Druckspannungslinien und die Zugspannungslinien
in einer drehmomentbehafteten Welle senkrecht schneiden. Da die Längsachse des
rohrförmigen Trägers 11 im Meßbetrieb mit der Wellenachse der zu messenden Welle
zusammenfällt, ist jeweils eines der Streifenmuster parallel zur Druckspannungsrichtung,
während das jeweils andere Streifenmuster parallel zur Zugspannungsrichtung ist. Das heißt,
mit einem Drehmomentmeßfühler, der ein Streifenmuster der hier gezeigten Art hat, lassen
sich die beiden Signalanteile für die Druckspannungsrichtung und die
Zugspannungsrichtung vorteilhaft trennen und messen.
Fig. 6 zeigt eine andere Ausführungsform für das bereits in Fig. 5 beschriebene
Streifenmuster. Ein Drehmomentmeßfühler mit einem Streifenmuster der Fig. 6 läßt sich
vorteilhafterweise zumindest teilweise in Folientechnologie fertigen. In einer alternativen
Ausführungsform können auf dem rohrförmigen Träger dann auch die Spulenanordnung in
Folientechnologie aufgebracht werden. Der Träger 11 ist dann gleichzeitig der Spulenträger
für eine der Spulenanordnungen aus den Fig. 1 bis 4. Ein teilweise in Folientechnik
hergestellter Drehmomentmeßfühler kann sehr kompakt und kostengünstig gefertigt werden
und ist für die Serienproduktion geeignet.
Fig. 7 zeigt nochmals eine Variante für ein mögliches Streifenmuster für einen
erfindungsgemäßen Drehmomentmeßfühler. In diesem Ausführungsbeispiel besteht das
Streifenmuster aus einer Vielzahl paraller V-förmiger Winkel 13, deren Schenkel jeweils
einen Winkel von 45°, respektive -45° gegen die Längsachse der Trägers 11 bilden. Die
Winkel können als erhabene ferritische Streifen analog zu Fig. 5 ausgebildet sein. Ein V-
förmiges Streifenmuster 9 erlaubt eine besonders kompakte Bauweise eines
erfindungsgemäßen Drehmomentmeßfühlers, da mit einem V-förmigen Streifenmuster die
beiden Meßspulen 4 und 5 dicht nebeneinander angeordnet sein können.
Claims (6)
1. Magnetostriktiver Drehmomentmeßfühler (1) zur Erfassung der Drehmomentbelastung
einer Welle (2) mit
einer solenoidförmigen Spulenanordnung (3), die auf die zu messende Welle (2) aufschiebbar ist und aus mindestens einer ersten Meßspule (4) und einer zweiten Meßspule (5) besteht,
einem ringförmigem magnetischen Joch (6), das die Spulenanordnung (3) an ihrem äußeren Umfang umfaßt, zur Ausbildung eines Meßfeldes aus zwei geschloßenen magnetischen Kreisen (B1, B2) zwischen jeder der beiden Meßspulen (4, 5) und der zu messenden Welle (2),
Flußführungsmitteln (7), die entweder aus zwei getrennten ringförmigen Streifensystemen (7a, 7b) oder aus einem ringförmigen Streifensystem (7c) mit einem V- förmigen Streifenmuster (9) bestehen und zur Aufteilung des Meßfeldes (B1, B2) in eine Druckspannungskomponente (σC) und eine Zugspannungskomponente (σT) dienen,
bei dem die Flußführungsmittel (7) integraler Bestandteil der Spulen/Jochanordnung (3, 6) sind und die erste Meßspule (4) die Druckspannungskomponente (σC) des Meßfeldes (B1) erfaßt und die zweite Meßspule (5) die Zugspannungskomponente (σT) des Meßfeldes (B2) erfaßt,
und die Flußführungsmittel (7) aus ferromagnetischen, insbesondere ferritischen Materialien bestehen.
einer solenoidförmigen Spulenanordnung (3), die auf die zu messende Welle (2) aufschiebbar ist und aus mindestens einer ersten Meßspule (4) und einer zweiten Meßspule (5) besteht,
einem ringförmigem magnetischen Joch (6), das die Spulenanordnung (3) an ihrem äußeren Umfang umfaßt, zur Ausbildung eines Meßfeldes aus zwei geschloßenen magnetischen Kreisen (B1, B2) zwischen jeder der beiden Meßspulen (4, 5) und der zu messenden Welle (2),
Flußführungsmitteln (7), die entweder aus zwei getrennten ringförmigen Streifensystemen (7a, 7b) oder aus einem ringförmigen Streifensystem (7c) mit einem V- förmigen Streifenmuster (9) bestehen und zur Aufteilung des Meßfeldes (B1, B2) in eine Druckspannungskomponente (σC) und eine Zugspannungskomponente (σT) dienen,
bei dem die Flußführungsmittel (7) integraler Bestandteil der Spulen/Jochanordnung (3, 6) sind und die erste Meßspule (4) die Druckspannungskomponente (σC) des Meßfeldes (B1) erfaßt und die zweite Meßspule (5) die Zugspannungskomponente (σT) des Meßfeldes (B2) erfaßt,
und die Flußführungsmittel (7) aus ferromagnetischen, insbesondere ferritischen Materialien bestehen.
2. Drehmomentmeßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Spulenanordnung (3) aus zwei Meßspulen (4, 5) und einer getrennten Erregerspule (8)
besteht.
3. Drehmomentmeßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Spulenanordnung (3) aus zwei Meßspulen (4, 5) und zwei getrennten Erregerspulen
(8a, 8b) besteht.
4. Drehmomentmeßfühler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden
Meßspulen (4, 5) zugleich als Erregerspulen zur Ausbildung des Meßfeldes (B1, B2)
wirken.
5. Drehmomentmeßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
ein rohrförmiger Träger (11) der Spulenträger für die Spulenanordnung (3) ist.
6. Drehmomentmeßfühler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß
das magnetische Joch (6) der Spulenträger für die Spulenanordnung (3) und der Träger
für die Flußführungsmittel (7) ist.
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| DE2000138767 DE10038767C1 (de) | 2000-08-09 | 2000-08-09 | Magnetostriktiver Drehmomentmeßfühler zur Messung der Torsion von belasteten Wellen |
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