磁致伸缩转矩传感器
2020-01-08

磁致伸缩转矩传感器

一种基于磁致伸缩原理的敏感转矩的方法。在一个轴中感应主磁通并获得一个是次磁通函数的与转矩有关的次信号:它通过象辅助铁心/线圈这样的装置获得一个辅助信号并利用这一信号和合适的电路来消除在次信号中的非转矩引起的变化。第一实施例的装置利用辅助信号以保持主磁通的幅度实际不变。第二实施例装置把次信号除以辅助信号。第三实施例的装置利用绕轴(20)合理配置多个传感器以消除由于弯曲应力和不同轴引起的寄生信号。

必须用几个周期的平均值,其原因是:ⅰ>磁性材料特性的局部随机变化ⅱ>空气间隙的正弦变化,这是由于:-轴的不同心-轴内弯曲应力b)信号漂移逐日不同c)输出随RPM变化d)输出随温度变化先前技术局限的分析法拉弟电磁定律为:V=-N(dφ)/(dt)=-NA(dB)/(dt)(Ⅰ)其中φ是磁通量,A是线圈横截面积。

虽然图6A和图6B和上述讨论涉及的是把由次线圈36得的信号除以或是由辅助线圈52产生的信号或除以主线圈32产生的信号的问题,但第二种具体实施装置同样地涉及由辅助线圈52或主线圈32产生的信号除以由次线圈36产生的信号的问题。而且,被用于相除的信号可以是瞬时值、均方根值、幅度或信号强度的其他指示。

在磁致伸缩转矩传感器发明的几个总的目标和较先前技术的几个优点是相当大地改善了精度,达到了可以接受的水平之内,设计简单降低了成本,适合于批生产以及连续使用的可行性。

表示本发明的图图5A是信号处理器方块图,它表示本发明的第一种具体实现装置的一种变化。图5B表示第一种具体实现装置的第二种变化。

虽然图6A和图6B和上述讨论涉及的是把由次线圈36得的信号除以或是由辅助线圈52产生的信号或除以主线圈32产生的信号的问题,但第二种具体实施装置同样地涉及由辅助线圈52或主线圈32产生的信号除以由次线圈36产生的信号的问题。而且,被用于相除的信号可以是瞬时值、均方根值、幅度或信号强度的其他指示。

而且,由引擎(或发电机)所产生的功率的测量在轴的转矩和旋转速度都不知道的情况下不能进行。所以至目前为止还没有现成的简单地、精确地、可靠地确定旋转驱动器件的在线功率的装置。在许多当代技术领域这已证明是一个悬而未决的问题。然而,在力图发展提高燃料效率并使引擎性能最佳化的近代汽车引擎控制系统方面这是一个特别困难的问题。

图3是由SAE论文#870472复制的,表明在一个机械周内当转矩为常数时输出信号中的信号变化,这是典型的先前技术的图形。

3.准确4.小而不引人注目(几乎不需要轴/引擎的修改)5.花费少6.可用于高速和低速情况。

在实际应用中,不时能证明必须在电压表54和信号除法器56之间加一个线路,它能把瞬时零信号值(由电压表54测得)转换成一个小的有限值以避免信号除法器56中的除以零。

4.用于解决上述1至3问题的在美国专利4,589,2904,697,459和SAE(美国汽车工程师学会)的文章#870472中所描述的校正方法还没能把这些不精确性降低到可以接受的水平。

6)消除信号对各个轴的特性的依赖关系因而适于批生产7)消除在轴的服用期内反复校准传感器件的需要8)简单的、有效的信号处理电路和传感器定位保证了上述1至7的优点。

虽然图6A和图6B和上述讨论涉及的是把由次线圈36得的信号除以或是由辅助线圈52产生的信号或除以主线圈32产生的信号的问题,但第二种具体实施装置同样地涉及由辅助线圈52或主线圈32产生的信号除以由次线圈36产生的信号的问题。而且,被用于相除的信号可以是瞬时值、均方根值、幅度或信号强度的其他指示。

虽然第三种具体实现装置涉及简单的一对传感器,但可以利用任何对传感器、换句话说,可以用多于两个一组传感器,其中从各个传感器室的全部信号相加以得到不受不同轴和弯曲应力引起的分量影响的合成信号。例如,由三个以120间距分开的或非常接近120°的传感器的信号可以直接相加。间距不是120°时,在相加以前必须做信号移相。