[发明专利]扭矩传感器中磁滞的降低

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种用于制造磁致弹性扭矩传感器的方法和装置。更具体地说，本发明涉及一种用于降低磁致弹性扭矩传感器中磁滞的方法和装置。

背景技术

磁致弹性扭矩传感器利用了韦德曼(Wiedemann)逆效应，其响应于扭矩的施加而在磁致弹性材料中产成磁场。一种磁致弹性扭矩传感器包括基底，该基底承受所施加的扭矩并且支撑一磁致弹性材料带环。该磁致弹性带环中形成有周向应力，该周向应力提供了一易磁化轴，该易磁化轴又在该磁致弹性带环内提供了所需的周向磁场。作用在基底上的扭矩传递至该磁致弹性材料带环，以在该磁场的周向方向上诱发扭曲。施加至该基底的扭矩使得正常沿周向定向的磁场变得扭曲，使得该磁场成螺旋形。这种远离周向方向的扭曲是由磁场检测装置来测量的。该扭曲的大小和幅度对应于施加至该基底的扭矩。

不利的是，在某些场合，在释放扭矩后，该磁场并不复原成该所需的周向定向。该磁场的剩余轴向分量会造成零点漂移，这就是通常所说的磁滞。至少一部分零点漂移是由于不够该磁致弹性带环内的所需周向应力以及磁致弹性材料中不合需要的高磁晶各向异性所造成的。该磁致弹性材料的材料特性选择成可与具体应用相适应，并且在某些场合，可以选择并利用不限制磁滞的材料。

因此，希望研制一种对磁致弹性材料中不希望有的磁滞效应进行调节的方法和装置，并且该方法和装置提供了对材料的经济节约利用。

发明内容

一种按照本发明制造扭矩传感器的示例方法包括步骤：将一磁致弹性材料支撑在一基底上；在该磁致弹性材料内以第一所需方向形成第一周向磁场。在该磁性材料内以第二方向形成第二周向磁场，该第二方向与第一方向相反，并且该第二周向磁场与该第一周向磁场间隔开。

按照本发明的该示例方法用于在该磁致弹性材料内形成相邻的负磁滞结构。在该磁致弹性材料内形成的该负磁滞结构抵消了通过施加扭矩而在该磁致弹性材料内形成的正磁滞。

按照本发明的一种示例扭矩换能器通过使得该磁性材料带环在永久磁体附近旋转而形成有周向剩磁。利用了两个永久磁体，每个磁体形成一个反向的磁场。在该磁致弹性材料内形成反向磁场，这就提供了一种磁偶极子结构，该磁偶极子结构能够将与扭矩相关的磁场和扭矩传感器附近的非发散场区分开。

用来在该磁致弹性材料内形成该选定的周向磁场的第一和第二永久磁体彼此间隔开一轴向距离。通过将这些永久磁体间隔开一轴向距离，则第一和第二剩余磁场也彼此间隔开一所需轴向距离。第一和第二磁场之间的间隙中形成有一弱磁场带，该弱磁场不具有任何特定方向。设置在第一磁场和第二磁场之间的该弱磁场包括既不沿着第一磁场方向也不沿着第二磁场方向的方向，并且该弱磁场是非常弱的。这种间隔在该磁致弹性材料内形成了固有的负磁滞，该负磁滞逆着通过施加扭矩所形成的正磁滞。

因此，按照本发明的方法和装置利用形成到该磁致弹性材料内的磁滞效应来调节和抵消那些由于施加扭矩而在该扭矩换能器内形成的不希望有的磁滞。

通过下文的说明和附图可以最佳地理解本发明的这些以及其它特征。

附图说明

图1是按照本发明的扭矩换能器的示意图。

图2是按照本发明的一个示例扭矩换能器的另一示意图。

图3是按照本发明在扭矩换能器内形成选定磁场的方法示意图。

图4是按照本发明在扭矩换能器内形成选定磁场的示例方法的另一示意图。

图5是按照本发明在扭矩换能器内形成选定的且所需的磁场的又一示例方法的示意图。

具体实施方式

参见图1，示意性示出了一种扭矩传感器组件10，其包括扭矩换能器12，该扭矩换能器包括轴14，该轴14支撑着磁致弹性环16。该轴14包括轴线18，并且适于接收所施加的扭矩(在20处示意性表示)。该扭矩换能器12包括磁致弹性环16。在磁致弹性环16内的是被选定地定向的剩余磁场。这些选定的剩余磁场设置在周向方向上。在施加扭矩期间，这些选定的周向磁场在螺旋形方向上被扭曲，并且形成有轴向磁场分量。

用磁场矢量传感器30来测量在扭矩换能器12上形成的该轴向磁场分量。测量该磁场的轴向分量的大小和方向，并将测量结果提供至控制器32。该控制器32对该被测磁场的该矢量进行转化，并按照公知关系来确定所施加的扭矩。