Магнитоупругий датчик силы

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сева Саввниив Сфциваистичееиик ресаублии(М) Заявлено 1 б 1276 (21 2439781/18-10с присоединением заявки Уй(Ц И. Кл. О 01 Ь 1/12 Государственный комнтет СССР по делам нзобретеннй и открытнйОпубликовано 050479. Бюллетень % 13 Дата опубликования описания 0604.79(73 Заявитель Московский институт электронного машиностроения(54) МАГНИТОУПРУГИИ ДАТЧИК СИЛЫ Изобретение относится к весоиэмерительной технике, а более конкретно - к устройству магнитоупругих датчиков силы, предназначенных для автоматизации производственных процессов на транспорте, в металлургии, в нефтяной и горнодобывающей промышленности, преимущественно там,где требуется повышенная надежность в особо тяжелых условиях эксплуатации.Известны магнитоупругие датчики силы, содержащие магнитный сердечник в виде пакета пластин .из магнитоани" зотропного материала, Пластины имеют четыре отверстия, которые расположе ны по углам квадрата или прямоугольника. В отверстия помещены обмотка возбуждения и измерительная обмотка так, что измеряемая нагрузка прикладывается под углом 45 к плоскости ф каждой обмотки (13.Иэ-за магнитой асимметрии датчика сигчал измерительной обмотки ае равен нулю и в отсутствие измеряемой нагрузки. 26Этот недостаток устранен в магнитоупругом датчике силы, содержащем сердечник из пластин магнитоаниэотропного материала, который собран так, что направление легкого намагни- ЗО чения для одной части .пластин совпадает с направлением измеряемого усилия, а для другой части пластин - ,перпендикулярно ему 123 .Известный магнитоупругий датчик содержит магнитный сердечник в виде пакета пластин из магнитоанизитропного материала, расположенных в пакете так, что направление части пластин совпадает, а другой части пластин перпендикулярно направлению измеряемого усилия, и имеющих четыре отверстия, расположенных по углам квадрата, в которые помещены обмотка возбуждения и измерительная обмотка.В этом магнитоупругом датчике, магнитную цепь которого можно представить в виде, уравновешенного в отсутствие измеряемого усилия магнитного моста, действие нагрузки приводит к изменению магнитной проводимости пары противоположных плеч носта, магнитная проводимость другой пары плеч остается практически неизменной. Это приводит к тому, что чувствительность магннтоупругого датчика относительно мала; кроме того, материал магннтопровода используется неполностью, поскольку рабочими являются только два плеча.3 6559Цель изобретения - повышение какчувствительности, так и коэффициента 13 4гнх .напряжений сжатия. Магнитная проницаемость зоны в у:еньшается. Доля магнитного потокаФа, создаваемого обмоткой возбуждения, распространяющаяся между прорезями 12,13, уменьша ется.В отсутствие действия измеряемого усилия магнитные потоки одинаковы, Сигнал обмотки возбуждения пропорционален разностиЩ-Фи равен нулю.Магнитная цепь предложенного магнитоупругого датчика силы, представленная на Фиг.4, содержит узлы а, аэ, аэ, аа, соединенные ветвями проводимостей 912 923, 9 заф 91 ф Явф ЧалаВ отсутствие измеряемого усилия магнитные проводимости ветвей д и уаодинаковы. При действии измеряемого усилия магнитная проводимость ветви у увеличивается, а магнитная проводимость ветви дэа уменьшается. Соответственно увеличивается магнитный потокф, ветви дз а магнитный потокФ ветви дэа уменьшается. Сигнал измерительной обмотки пропорционален , разности потоковФ-Фи увеличивается с увеличением приложенного усилия.Предложенный магнитоупругий датчик обладает повышенной чувствительностью. При этом повышается коэффициент использования материала сердечника. Кроме того, улучшается линейность статической характеристики магнитоупругого датчика, поскольку в зонах между прорезями сглаживается влияние концентрации упругих напряжений около отверстий, Повышение чувствительности и одновременное улучшение линейности характеристики магнитоупругого датчика позволяют существенно упростить электронные узлы взвешивающих, систем, использующих магнитоупругий датчик силы в качеотве первичного преобразователя, повысить таким образом надежность систем, снизить их стоимость. 20 25 30 40 48 формула изобретения использования материала.указанная цель достигается тем, что в известном магнитоупругом датчике силы, имеющем магнитопровод в виде пакета пластин из магнитоанизотропного материала, расположенных в пакете, так, что направление легкого намагничивания частй пластин совпадает, а другой частя пластин перпендикулярно измеряемому усилию, и имеющих отверстия, в которых раз-, мешены обмотки, указанные отверстия в пластинах попарно соединены прорезями вдоль направления легкого на" магничения пластин.На Фиг. 1 изображен внешний вид предложенного магнитоупругого датчика с частичным. вырезом его серцечника для лучшего показа конструкции 1 на Фиг. 2 изображена пластина нз пакета сердечника предложенного магнитоупругого датчика, направление легкого намагничения которой перпендикулярно направлению измеряемого усилия; на фиг. 3 - пластина, направление легкого намагничения которой параллельно измеряемому усилию, на Фиг. 4 - схема магнитной цепи магнитоупругого датчика в виде ненаправленного граФа.Сердечник 1 датчика набран из пластин магнитоанизотропнсго материала, например электротехнической холоднокатаной стали. Пластины расположены в пакете сердечника так, что направление легкого намагничения части пластин, например пластины 2 (показано стрелхой Ы 1) перпендикулярно направлению измеряемого усилия Р.Направление легкого намагничения другой части пластин, например пластины 3 (показано стрелкой й) параллельно направлению измеряемого усилия. В пластинах 2,3 имеются отверстия 4-7, в которых уложены обмотка возбуждения 8 и измерительная обмотка 9. Пластины с направлением легкого намагничения И 1 имеют прорези 10, 11, соединяющие соответственно пары отверстий 5-4 и 6"7. Пластины с направлением легкого намагничивания Ии имеют прорези 12,13,которые соединяют отверстия 4-7 и 5-6.Работа датчика поясняется Фиг.24, Действие нагрузки Р приводит к тому, что эона и пластины 2 между парой перпендикулярных направлению Р прорезей 10,11 находится под действием упругих сил растяжения. Магнитная проницаемость зоны и увеличивается. Доля магнитного потока, создаваемого обмоткой возбуждения, распростра. няющаяся между прорезями 10,11 увеличивается. Зона в пластины 3 между парой па.раллельных действию нагрузки Р прорезей находится под действием упруМагнитоупругий датчик силы,жащий магнитопровод в виде пакетупластин из магйитоанизотропного материала, расположенных в.,пакете так,что направление легкого намагничениячасти пластин совпадает, а другойчасти пластин перпендикулярно изме"ряемому усилию, и имеющих отверстия,в которых размещены обмотки, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, отверстия в пластинах попарно соединеныпрорезями вдоль направления легкого,намагничения пластин.Источники информации, принятые вовнимание при экспертизе1, Патент США 92895332,кл, 73-141, 19592. Шевченко Г.И. Магнитоаниэотропные датчики, М., 1967, с33.