[发明专利]用于测量在机械元件处的弯矩的装置和方法

说明书

本发明涉及一种用于利用逆磁致伸缩效应来测量在沿轴线(03)延伸的机械元件(01)处的弯矩(M_b)的装置。机械元件(01)具有空腔(07)和至少一个在环周上围绕轴线(03)延伸的、用于磁化的磁化区域(04)。所述装置还包括至少一个设置在空腔(07)中的磁场传感器(08)，所述磁场传感器构成用于测量通过磁化和通过弯矩(M_b)引起的磁场的至少一个单个方向分量(09)。根据本发明，磁场传感器(08)与垂直相交于轴线(03)的且平行于方向分量(09)定向的直线间隔开地设置。磁场传感器(08)也同垂直相交于轴线(03)且垂直于方向分量(09)定向的直线间隔开地设置。本发明还涉及一种用于借助于根据本发明的装置来测量弯矩(M_b)的方法。

技术领域

本发明首先涉及一种用于利用逆磁致伸缩效应来测量在沿轴线延伸的机械元件处的弯矩的装置。机械元件具有至少一个在环周上围绕轴线延伸的、用于磁化的磁化区域。本发明还涉及一种用于借助于根据本发明的装置来测量弯矩的方法。

背景技术

WO 2011/085400 A1示出磁致弹性的力传感器，借助于所述力传感器可测量元件的机械负荷。元件具有切向环绕的磁化并且加载有弯矩。在中间平面上存在磁场传感器。根据WO 2011/085400A1的图1(b)中的示图，磁场传感器可以位于元件中。

DE 10 2015 202 240 B3示出用于利用逆磁致伸缩效应来测量在沿轴线延伸的机械元件处的力和/或力矩的装置。所述装置包括至少三个磁场传感器，所述磁场传感器也可以位于机械元件的空腔之内。

DE 699 36 138 T2示出磁性的力传感器，其中磁化材料承受弯矩，其中借助于传感器装置可确定磁化材料的外部磁场。

DE 10 2014 219 336 B3教导用于利用逆磁致伸缩效应来测量在沿轴线延伸的机械元件处的力和/或力矩的装置和方法。所述装置的一些实施方式能够实现同时测量弯矩和扭矩以及横向力。所述装置包括至少两个磁场传感器，所述磁场传感器也可以位于机械元件的空腔之内。

DE 10 2015 202 239 A1示出用于利用逆磁致伸缩效应来测量在机械元件处的力或力矩的装置。所述机械元件具有空腔，在所述空腔中存在至少两个磁场传感器。

US 2014/0360282 A1教导具有沿纵向方向延伸的波形元件的磁致弹性的传感器。波形元件承受机械负荷并且具有磁致弹性的有源区域，机械负荷传递到所述有源区域中，使得所述有源区域螺旋形地成形。磁场传感器装置靠近磁致弹性的区域设置并且构成用于确定剪切应力和/或拉应力或压应力。尤其，传感器装置包括至少一个方向灵敏的磁场传感器，所述磁场传感器相对于波形元件以预定的空间定向设置。磁场传感器位于波形元件的空腔中。

发明内容

基于现有技术，本发明的目的在于，降低对作用到机械元件上的弯矩进行基于逆磁致伸缩效应的测量的耗费。

根据本发明的装置用于测量在沿轴线的方向延伸的机械元件处的弯矩。弯矩作用于机械元件，由此出现机械应力并且机械元件通常略微变形。轴线优选形成机械元件的旋转轴线。通过轴线限定径向方向、切向方向或环周方向和轴向方向，其彼此垂直地定向。

弯矩具有弯矩轴线，所述弯矩轴线为弯矩的旋转轴线。弯矩轴线优选垂直于机械元件的轴线设置。弯矩轴线优选与机械元件的轴线相交。

机械元件具有空腔，使得其是空心的。空腔优选同样沿轴线的方向延伸。轴线优选至少部段地设置在空腔中。