[發明專利]消除磁致彈性扭矩傳感器中磁滯的方法

有效

• 申請號: 200610163691.2
• 申請日: 2006-11-30
• 公開（公告）號: CN101192464A
• 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: H01F13/00
• 分類號: H01F13/00;G01L3/22
• 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消除磁致彈性扭矩傳感器中的磁滯的方法。更具體地說，本發明是一種消除所需磁通路徑外部的剩磁的方法。

背景技術

磁致彈性扭矩傳感器利用了一個或多個磁致彈性材料的帶環，這些帶環支撐在一基底上。這些磁致彈性帶環具有受該材料的磁晶各向異性所限制的周向剩磁。施加至該基底的扭矩誘發了作用在該磁致彈性材料上的螺旋形剪切應力，該螺旋形剪切應力導致磁場路徑從周向定向移動成螺旋形定向。使用磁場測量裝置來測量該磁場的軸向分量，并利用該軸向分量來確定扭矩。

不利的是，一旦施加至該基底上的扭矩是不連續的，該磁場的剩磁部分就會保留下來。在該磁致彈性帶環內的軸向剩余磁場會造成該扭矩傳感器的零點漂移。零值的漂移通常稱為磁滯。一種用于消除一磁化主體內的磁性的公知方法包括將該結構放置在一交變磁場內，并且該交變磁場的峰值幅度超過該材料的矯頑力。然而，這樣的方法需要獨立的裝置，這些獨立裝置在工作期間是不可用的，并且該方法去除了所有的磁場分量，甚至是那些處于所需周向磁場方向上的分量。

因此，希望研制一種方法和裝置來選擇性去除軸向滯后剩磁，同時保持所需要的周向剩磁不變。

發明內容

按照本發明的一個示例方法通過施加來自一線圈的交變磁場來消除磁滯，從而去除沿著該扭矩換能器的軸的軸線的剩磁。

按照本發明的方法包括繞著扭矩換能器沿軸向支撐一線圈。用一交變電流激勵該線圈，該交變電流的幅度足以形成這樣的交變磁場，即，該交變磁場的幅度大于構成該扭矩換能器的材料的矯頑力的大部分。對該扭矩換能器的磁激勵用于消除軸向方向上的剩余磁場。通過特定地且細致地將該線圈與該扭矩換能器的磁致彈性帶環對準，可以將軸向方向上的剩余磁場去除，而不會干擾設在該換能器的帶環內的周向磁場。

因此，按照本發明的扭矩傳感器包括一線圈組件，用交變電流激勵該線圈組件，以形成一磁場，該磁場降低了或消除了不需要的剩余磁場，而不會干擾該扭矩換能器內所需要的磁場分量。

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是按照本發明的一種示例扭矩換能器的局部橫截面視圖；

圖2是本發明的另一示例扭矩換能器的橫截面視圖；

圖3是按照本發明又一示例扭矩換能器的橫截面視圖；

圖4是表示本發明方法步驟的框圖。

具體實施方式

參見圖1，其示意性示出了扭矩換能傳感器組件10的一部分。該扭矩傳感器10包括扭矩換能器元件15，該扭矩換能器元件15包括支撐著磁致彈性環16的基底或者軸12。該磁致彈性環16被施加在該軸12上，使得如標號26所示那樣施加至軸12的扭矩被傳遞至該磁致彈性環16上。

在標號18處示意性示出的周向磁場設置在該磁致彈性材料環16內。該磁場18的周向方向是該扭矩換能器元件15的中性狀態或者說無扭矩狀態。在施加扭矩26期間，該磁場18的一部分具有了軸向分量，并且移離該周向方向。該磁場18的軸向分量用箭頭20表示。用磁強計22測量該磁場18的軸向分量20。該磁強計22相對于該換能器元件15設置，以便檢測該磁場18的軸向分量20。然而，當去除了施加至該軸12的扭矩時，該磁場18的一部分軸向分量20剩余了下來。該磁場18的剩余軸向分量20扭曲了該扭矩換能器元件15的零點位置，從而導致不希望有的磁滯。

因此，按照本發明的該扭矩換能器組件10包括磁強計線圈22，該磁強計線圈22具有與該扭矩換能器元件15同軸纏繞的多個磁線24。該線圈22連接至電源28，該電源28提供了交變電流25。該交變電流25激勵該線圈22，以便產生具有交變峰值的磁場。該交變電流25的大小和頻率選擇成可去除該滯后的磁場分量20，同時保持該周向分量18不變。

該交變磁場25的幅度和頻率基于該扭矩換能器元件15所使用的具體材料來確定。在一個由9310鋼合金構成的示例性扭矩換能器元件15中，所使用的交變磁場的頻率為60Hz，峰值為50奧斯特。這樣一種大的交變電流對該換能器元件15進行磁激勵，以去除磁場18的軸向分量20。去除了該滯后磁場18的軸向分量20，則大大降低了零點漂移。

一旦釋放了扭矩，并且去除了該磁場的滯后軸向分量20，該扭矩傳感器則以大大降低的磁滯或者在沒有磁滯的情況下進行工作，從而提供了提高的精確度。