[發明專利]扭矩傳感器中磁滯的降低

有效

• 申請號: 200610163086.5
• 申請日: 2006-11-30
• 公開（公告）號: CN101191749A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發明（設計）人: D·W·克里普
• 申請（專利權）人: 西門子VDO汽車公司
• 主分類號: G01L3/00
• 分類號: G01L3/00;G01L3/02;G01L3/10;G01R33/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 范曉斌;劉華聯

技術領域

本發明總體上涉及一種用于制造磁致彈性扭矩傳感器的方法和裝置。更具體地說，本發明涉及一種用于降低磁致彈性扭矩傳感器中磁滯的方法和裝置。

背景技術

磁致彈性扭矩傳感器利用了韋德曼(Wiedemann)逆效應，其響應于扭矩的施加而在磁致彈性材料中產成磁場。一種磁致彈性扭矩傳感器包括基底，該基底承受所施加的扭矩并且支撐一磁致彈性材料帶環。該磁致彈性帶環中形成有周向應力，該周向應力提供了一易磁化軸，該易磁化軸又在該磁致彈性帶環內提供了所需的周向磁場。作用在基底上的扭矩傳遞至該磁致彈性材料帶環，以在該磁場的周向方向上誘發扭曲。施加至該基底的扭矩使得正常沿周向定向的磁場變得扭曲，使得該磁場成螺旋形。這種遠離周向方向的扭曲是由磁場檢測裝置來測量的。該扭曲的大小和幅度對應于施加至該基底的扭矩。

不利的是，在某些場合，在釋放扭矩后，該磁場并不復原成該所需的周向定向。該磁場的剩余軸向分量會造成零點漂移，這就是通常所說的磁滯。至少一部分零點漂移是由于不夠該磁致彈性帶環內的所需周向應力以及磁致彈性材料中不合需要的高磁晶各向異性所造成的。該磁致彈性材料的材料特性選擇成可與具體應用相適應，并且在某些場合，可以選擇并利用不限制磁滯的材料。

因此，希望研制一種對磁致彈性材料中不希望有的磁滯效應進行調節的方法和裝置，并且該方法和裝置提供了對材料的經濟節約利用。

發明內容

一種按照本發明制造扭矩傳感器的示例方法包括步驟：將一磁致彈性材料支撐在一基底上；在該磁致彈性材料內以第一所需方向形成第一周向磁場。在該磁性材料內以第二方向形成第二周向磁場，該第二方向與第一方向相反，并且該第二周向磁場與該第一周向磁場間隔開。

按照本發明的該示例方法用于在該磁致彈性材料內形成相鄰的負磁滯結構。在該磁致彈性材料內形成的該負磁滯結構抵消了通過施加扭矩而在該磁致彈性材料內形成的正磁滯。

按照本發明的一種示例扭矩換能器通過使得該磁性材料帶環在永久磁體附近旋轉而形成有周向剩磁。利用了兩個永久磁體，每個磁體形成一個反向的磁場。在該磁致彈性材料內形成反向磁場，這就提供了一種磁偶極子結構，該磁偶極子結構能夠將與扭矩相關的磁場和扭矩傳感器附近的非發散場區分開。

用來在該磁致彈性材料內形成該選定的周向磁場的第一和第二永久磁體彼此間隔開一軸向距離。通過將這些永久磁體間隔開一軸向距離，則第一和第二剩余磁場也彼此間隔開一所需軸向距離。第一和第二磁場之間的間隙中形成有一弱磁場帶，該弱磁場不具有任何特定方向。設置在第一磁場和第二磁場之間的該弱磁場包括既不沿著第一磁場方向也不沿著第二磁場方向的方向，并且該弱磁場是非常弱的。這種間隔在該磁致彈性材料內形成了固有的負磁滯，該負磁滯逆著通過施加扭矩所形成的正磁滯。

因此，按照本發明的方法和裝置利用形成到該磁致彈性材料內的磁滯效應來調節和抵消那些由于施加扭矩而在該扭矩換能器內形成的不希望有的磁滯。

通過下文的說明和附圖可以最佳地理解本發明的這些以及其它特征。

附圖說明

圖1是按照本發明的扭矩換能器的示意圖。

圖2是按照本發明的一個示例扭矩換能器的另一示意圖。

圖3是按照本發明在扭矩換能器內形成選定磁場的方法示意圖。

圖4是按照本發明在扭矩換能器內形成選定磁場的示例方法的另一示意圖。

圖5是按照本發明在扭矩換能器內形成選定的且所需的磁場的又一示例方法的示意圖。

具體實施方式

參見圖1，示意性示出了一種扭矩傳感器組件10，其包括扭矩換能器12，該扭矩換能器包括軸14，該軸14支撐著磁致彈性環16。該軸14包括軸線18，并且適于接收所施加的扭矩(在20處示意性表示)。該扭矩換能器12包括磁致彈性環16。在磁致彈性環16內的是被選定地定向的剩余磁場。這些選定的剩余磁場設置在周向方向上。在施加扭矩期間，這些選定的周向磁場在螺旋形方向上被扭曲，并且形成有軸向磁場分量。

用磁場矢量傳感器30來測量在扭矩換能器12上形成的該軸向磁場分量。測量該磁場的軸向分量的大小和方向，并將測量結果提供至控制器32。該控制器32對該被測磁場的該矢量進行轉化，并按照公知關系來確定所施加的扭矩。