[發明專利]GMM和TMR復合全封閉非接觸式旋轉件扭矩測試裝置

有效

• 申請號: 202010041551.8
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111198056B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 陳昌鑫;李帆;馬鐵華;郭文超;武耀艷;裴東興;焦斌;侯志偉;龐偉;馮偉琦;侯靖
• 申請（專利權）人: 太原理工大學;中北大學
• 主分類號: G01L3/00
• 分類號: G01L3/00;G01L25/00
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 申艷玲

本發明公開了一種GMM和TMR復合全封閉非接觸式旋轉件扭矩測試裝置。該旋轉件扭矩測試裝置采用全封閉式金屬密閉殼體、雙層波導窗、電磁密封襯墊填充接縫的屏蔽結構，在金屬密閉殼體內傳感器輸出信號數字化處理，數字化處理之后的信號進行本地存儲或者光纖數據傳輸，同時使用激光充電，提高其抗電磁干擾性能；裝置的各部件安裝好之后在實驗室進行系統級標定，避免測試現場傳感器安裝引入的誤差，減小了系統誤差；該裝置是通過超磁致伸縮材料、環形永磁鐵、旋轉軸之間構成閉合磁回路，將隧道磁阻傳感器置于該磁回路中即可感應該回路中的磁場強度變化，實現對旋轉軸扭矩的非接觸式測量。

技術領域

本發明涉及一種GMM(超磁致伸縮材料，Giant Magnetostrictive Material)和TMR(隧道磁阻，Tunnel magnetoresistance)復合全封閉非接觸式旋轉件扭矩測試裝置，屬于動力機械裝置的旋轉件扭矩測試領域。

背景技術

隨著我國航空航天、船舶重工、汽車工業的崛起，工業自動化和智能化程度也越來越高，對大型復雜的動力機械傳動系統安全可靠性提出了更高的要求。旋轉部件是實施動力傳動的關鍵部件，對其動態參數進行準確有效測量尤為關鍵。通過對各旋轉部件動態參數的測量，有助于對整個動力機械傳動系統的傳動效能進行科學評估，從而發現問題，解決問題，使得動力機械傳動系統安全可靠運行。

扭矩是表征車輛、艦船等動力機械裝置的傳動軸、連桿等旋轉件功率的一個重要參數。扭矩測試按照傳輸方式分為接觸法和非接觸法，其中接觸法主要是電阻應變片構建直流電橋，采用電刷式集流環供電，但是由于振動過大，使電刷接觸不良而引起信號波動，造成測量誤差大甚至測量不成功等問題；非接觸法主要是利用基于磁彈性式、磁電式和光電式傳感器，以及無線遙測的信號無線傳輸，由于某些旋轉件的空間緊湊，油污、粉塵等惡劣環境，存在傳感器安裝和供電困難，以及傳感器信號傳輸易受干擾等問題。

針對狹小緊湊空間和電磁干擾環境下旋轉件扭矩的準確、可靠測試問題，，本發明提供了一種基于逆磁致伸縮效應的全封閉式旋轉件扭矩測試裝置。

發明內容

本發明旨在提供一種GMM(超磁致伸縮材料，Giant Magnetostrictive Material)和TMR(隧道磁阻，Tunnel magnetoresistance)復合全封閉非接觸式旋轉件扭矩測試裝置。本發明采用微型化敏感單元與軸融合，軸上敏感單元不需要供電，信號從非旋轉件輸出；解決了狹小空間環境下旋轉軸扭矩測試的傳感器、測試電路及供電部件、信號傳輸部件安裝困難的問題。

本發明提供了一種GMM和TMR復合的全封閉非接觸式旋轉件扭矩測試裝置，該裝置由安裝底座、屏蔽模塊、傳感模塊、電路模塊和信號傳輸模塊組成；

安裝底座包括支架，螺釘，左側軸承卡扣，右側軸承卡扣，軸，左側固定軸承，右側固定軸承，左側轉動軸承，右側轉動軸承；支架位于整個旋轉件扭矩測試裝置的最底部，左右兩側固定軸承放置于支架上兩個半圓形凹槽中，通過軸承卡扣和螺釘固定在支架上，左右兩側固定軸承和左右兩側轉動軸承都采用過盈配合的方式與軸固定；

屏蔽模塊包括金屬密閉殼體、雙層圓形波導窗；全封閉式金屬密閉殼體的圓柱側面一側安裝有兩層波導窗，金屬密閉殼體沿軸線分為上、下兩部分，金屬密閉殼體上半部和下半部分均有用于連接的螺釘安裝座，金屬密閉殼體的上、下兩部分通過螺釘安裝座用螺釘固定，接縫處使用電磁密封襯墊填充(電磁密封襯墊是一種表面導電的彈性物質，將縫隙填充滿，消除導電不連接點，可以減少電磁波的泄漏)。

金屬密閉殼體圓柱面一側有兩條光纖，用于激光充電的光纖輸入通道、用于數據傳輸的光纖輸出通道，其中光纖輸出通道連接高速數據采集設備便于監測。