[发明专利]磁弹性扭矩传感器

说明书

本发明提供了一种磁弹性扭矩传感器，根据本发明的磁弹性扭矩传感器包括轴和第一磁场传感器，该轴在第一轴向部分中沿第一周向方向被磁化并且要被测量的扭矩可以施加至该轴，该第一磁场传感器用于在轴的外部记录由轴的第一部分产生的且取决于所施加的扭矩的磁场，并且磁弹性扭矩传感器的特征在于，第一磁场传感器包括第一3D‑AMR传感器。

技术领域

本发明涉及磁弹性扭矩传感器和用于通过磁弹性扭矩传感器确定施加至轴的扭矩的方法。

背景技术

测量线圈的使用是基于磁致伸缩来测量由于扭矩而引起的磁场变化的现有技术。所述线圈相对于带磁编码的测量轴以非接触方式安装(与旋转轴线平行)，并且所述线圈对由于载荷作用下的磁弹性效应而产生的磁场变化(反磁致伸缩)进行记录。磁场变化与外力影响成正比并与扭矩建立联系。

扭转角的记录是用于借助于AMR传感器进行扭矩测量的现有技术。AMR传感器是一种可以基于各向异性磁阻效应(AMR效应)来测量磁场强度的磁场传感器。在扭矩要被测量的扭曲轨道的端部处安装有与AMR传感器相对的磁性多极环。扭曲轨道的扭转导致多极环相对于AMR传感器的运动，其中，磁场在传感器位置处的方向发生变化。扭矩随后用扭转角与磁角度之间的这种联系来确定。

然而，目前使用的方法存在下面提到的缺点。

测量线圈仅具有一个量测轴线，这是由于测量线圈只能测量其纵向轴线上的磁场变化。因此，不能记录其他方向上的磁场变化。在此过程中，例如关于外力影响或外部磁场的附加信息将逐渐丢失。在借助于AMR传感器进行扭矩测量的情况下，极环必须与结构复杂的轴联接。

鉴于这些缺点，本发明的目的在于提供下述方法：该方法允许更好地记录磁场变化并更精确地转换成扭矩、以及/或者该方法构成结构简化的装置。

发明内容

本发明是基于至少部分地消除所提到的缺点这一问题进行的。

该问题通过根据权利要求1所述的磁弹性扭矩传感器来解决。

根据本发明的磁弹性扭矩传感器包括轴和第一磁场传感器，该轴在第一轴向部分中沿第一周向方向被磁化，并且要被测量的扭矩可以施加到该轴上；该第一磁场传感器用于在轴的外部记录由轴的第一部分产生的且取决于所施加的扭矩的磁场，并且磁弹性扭矩传感器的特征在于，第一磁场传感器包括第一3D-AMR传感器。

对于磁弹性扭矩传感器而言，使用3D-AMR传感器的优点在于，与利用仅在轴的轴线的方向(线圈)上对磁场敏感的传感器相比，利用3D-AMR传感器可以更精确地测量由施加至轴的扭矩引起的外部磁场变化。对磁场在3D上进行精确测量实现了确定所施加的扭矩的更高精度。此外，与线圈或极环实现形式相比，还将减少安装空间。

轴可以是实心轴或空心轴。

根据本发明的扭矩传感器的进一步改进在于，轴具有沿与第一周向方向相反的第二周向方向被磁化的第二轴向部分。扭矩传感器还包括第二磁场传感器，该第二磁场传感器用于在轴的外部记录由轴的第二部分产生的且取决于所施加的扭矩的磁场，其中，第二磁场传感器包括第二3D-AMR传感器。

如此以来，可以进一步增大精确度，特别是可以补偿/除去与所施加的扭矩无关的干扰磁场。

根据另一进一步改进，可以设置具有一个或更多个3D-AMR传感器的一个或更多个磁化轴部分。

根据另一进一步改进，第一3D-AMR传感器和/或第二3D-AMR传感器和/或每个另外的3D-AMR传感器和/或相应的3D-AMR传感器板可以借助于塑料保持件来保持。这减少了例如将通过磁铁制保持件的磁化而由地球磁场产生的干扰磁场。替代性地，传感器也可以保持在金属制保持件上。