本发明专利技术涉及一种用于利用逆磁致伸缩效应测量机器元件上的力和/或力矩的装置，所述机器沿轴线延伸。机器元件具有至少一个永久磁化部。永久磁化部沿着闭合的磁化路径(01)延伸。磁化路径(01)优选至少部分地沿着机器元件的表面(02)伸展。该装置还包括至少一个磁场传感器，所述磁场传感器对置于机器元件设置。磁场传感器用于确定磁场并且构成用于测量从机器元件中射出的磁场的至少一个矢量分量，所述磁场一方面通过永久磁化部并且另一方面通过力和/或通过力矩引起。根据本发明专利技术，永久磁化部相对于轴线的定向沿着磁化路径(01)而发生改变。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于利用逆磁致伸缩效应测量机器元件上的力和/或力矩的装置，所述机器元件沿轴线延伸。
技术介绍
从DE 600 08 543 T2中已知一种换能器元件，所述换能器元件设置用于应用在扭矩或力传感器中。换能器元件一件式地存在于由可磁化的材料构成的轴中并且具有沿轴向方向定向的磁化部。DE 600 07 641 T2示出一种换能器元件，所述换能器元件设置用于扭矩或力传感器换能器。在该换能器元件中，磁化部在径向内部的区域中和在径向外部的区域中构成。从DE 603 09 678 T2中已知一种用于检测轴中的扭矩的方法，其中产生具有交替极性的磁场，所述磁场借助传感器装置测量。DE 601 05 794 T2示出一种力敏感的换能器元件，其具有由磁性材料构成的体部，其中在所述体部中构成至少两个可磁化的区域，所述区域以一定角度相对于力传输方向延伸并且具有相反的磁化极性。DE 699 36 138 T2示出一种磁性力传感器，其中磁性材料经受弯曲力矩，其中借助于传感器装置能够确定磁性材料的外部磁场。WO 2011/085400 A1示出一种磁弹性的力传感器，借助所述力传感器能够测量元件的机械负荷。所述元件具有切向环绕的磁化部并且加载有弯曲力矩。磁场传感器位于中间平面上。DE 602 00 499 T2示出一种具有磁性结构的位置探测器，所述磁性结构具有两个铁磁的环。从DE 692 22 588 T2中已知一种被环形磁化的扭矩传感器。DE 691 32 101 T2示出一种具有线的磁性图像传感器，所述图像传
感器具有沿环周方向的磁化部。从DE 698 38 904 T2中已知一种具有圆形的磁化部的扭矩传感器。WO 2007/048143 A2教导一种具有磁化柱的传感器。WO 01/27638 A1示出一种具有柱的振动传感器，所述柱被环周地或纵向地磁化。从WO 2006/053244 A2中已知一种扭矩传感器，所述扭矩传感器包括旋转的柱的磁化部。所述磁化部环周地构成。US 8,191,431 B2示出一种具有磁化部的柱的传感器，其中至少两个磁性有源区域轴向地延伸。
技术实现思路
基于现有技术，本专利技术的目的在于：扩展用于利用逆磁致伸缩效应测量机器元件上的力和力矩的可行性。所述目地通过根据所附的权利要求1的装置来实现。根据本专利技术的装置用于测量机器元件上的力矩和/或力，所述机器元件沿轴线延伸。力或力矩作用于机器元件上，由此产生机械应力并且机器元件通常略微变形。机器元件具有至少一个永久磁化部。永久磁化部沿着闭合的磁化路径延伸。磁化路径在机器元件的材料中伸展。在围绕磁化路径的区域中，机器元件的材料被永久磁化。在该区域之外，机器元件优选不被磁化。磁化路径优选至少部分地沿着机器元件的表面伸展，使得永久磁化部优选至少部分地在机器元件的表面上延伸。所述装置还包括至少一个磁场传感器，所述磁场传感器对置于机器元件设置。磁场传感器用于确定磁场并且构成用于测量从机器元件中射出的磁场的至少一个矢量分量，所述磁场一方面通过永久磁化部并且另一方面通过力和/或通过力矩引起。因此，借助于至少一个磁场传感器可行的是：测量磁场，所述磁场由于基于永久磁化部的逆磁致伸缩效应并且由于作用于机器元件上的力或作用于机器元件上的力矩而出现。根据本专利技术，永久磁化部相对于轴线的定向沿着磁化路径而发生改
变。因此，磁化路径的沿着其延伸的定向相对于轴线发生改变。因此，存在磁化路径的如下部段，所述部段相对于轴线具有不同的定向。相反于现有技术，根据本专利技术的装置沿着其延伸的永久磁化部示出相对于轴线的不同的定向，其中在所述现有技术中永久磁化部基本上轴向地、基本上相对于轴线倾斜地或基本上在环周上定向。闭合的磁化路径例如能够完全地在表面上在机器元件的环周的部段中伸展。通过改变定向，能够闭合在环周的部段之内的磁化路径。在任何情况下，磁化路径不完全地沿着元件的环周伸展，对此所述磁化路径不必相对于轴线改变其定向。通过根据本专利技术的可自由选择的磁化路径定向，只要磁化路径闭合，就能够为磁化路径在机器元件之内选择任意形状。尤其，磁化路径能够超出机器元件的环周相对于轴线具有不同的定向。根据本专利技术的装置的一个特别的优点在于：机器元件能够具有以特殊方式定向的永久磁化部，由此能够减少例如外部磁场的干扰影响，并且能够单独地测量通过单独的力和力矩导致的机器元件的负荷。尤其，机器元件能够包括多个永久磁化部，使得能够测量机器元件的不同位置上的力和/或力矩。在根据本专利技术的装置的优选的实施方式中，在机器元件未受力和/或力矩负荷的状态下，永久磁化部在机器元件之外是磁中性的。因此，在机器元件不受力或力矩负荷并且不具有机械应力时，机器元件向外是磁中性的。于是，所述机器元件不具有在机器元件之外可测量到的任何技术上可用的磁场。在根据本专利技术的装置的优选的实施方式中，永久磁化部在机器元件的如下状态下处于能量平衡，在所述状态下机器元件不受力和/或力矩负荷。因此，机器元件的材料中的磁性极化在未受负荷的状态下处于能量平衡中。机器元件优选形成该装置的整体的组成部分。永久磁化部优选通过机器元件的体积的被磁化的三维的子区域形成，所述子区域具有闭合绳索的形状，其中磁化路径为绳索的中轴线。绳索优选具有圆形的或四边形的横截面。横截面能够是展平的，其例如呈展平的超椭圆或扁平的矩形的形状。优选地，绳索的横截面沿着绳索
的延伸是不变的。当然，绳索的横截面沿着绳索的延伸也能够是变化的。磁化路径优选通过在空间中闭合的三维曲线形成。所述曲线在机器元件中伸展，尤其伸展穿过机器元件的材料。所述曲线原则上能够任意地伸展，尤其，所述曲线也能够不规则地伸展。磁化路径或三维曲线优选是轴线对称的。磁化路径或三维曲线因此优选具有至少一个对称轴线。机器元件的轴线优选设置在闭合的磁化路径之外或闭合的曲线之外。因此，磁化路径不能够如从现有技术中已知的那样沿着机器元件的环周闭合。磁化路径或三维曲线也能够环周地围绕机器元件中的凹部延伸。所述凹部例如能够为钻孔，所述钻孔径向地设置在机器元件中。在第一组优选的实施方式中，磁化路径或三维曲线完全地沿着机器元件的表面伸展。因此，机器元件仅在其表面的一部分上被磁化。因此，磁化路径为机器元件的表面上的闭合的曲线。磁化路径或三维曲线优选具有多边形或超椭圆的形状，其中多边形或超椭圆投影到机器元件的表面上。多边形或超椭圆优选投影到机器元件的表面的环周部段上。磁化路径或三维曲线优选具有平行四边形或超椭圆的形状，其中平行四边形或超椭圆投影到机器元件的表面上。平行四边形或超椭圆优选投影到机器元件的表面的环周部段上。平行四边形优选通过矩形形成。矩形的边能够相对于机器元件的轴线正交地或平行地设置。在该情况下，将矩形的四个边中的两个边相对于轴线正交地定向，而矩形的四个边中的另外两个边相对于机器元件的轴线平行地定向。因此，永久磁化部的相对于轴线的定向沿着磁化路径从切向变成平行，并且反之亦然。在替选的优选的实施方式中，平行四边形的边或构成为矩形的平行四边形的边相对于轴线倾斜。能够实现不同的倾斜角度。超椭圆的轴线能够相对于机器元件的轴线正交地或平行地设置。替选地，超椭圆的轴线也能够相对于轴线倾斜。超椭圆优选通过椭圆形本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于测量机器元件上的力和/或力矩的装置，所述机器元件沿轴线延伸，其中所述机器元件具有永久磁化部，所述永久磁化部沿着闭合的磁化路径(01)延伸，其中所述装置还包括至少一个磁场传感器，所述磁场传感器构成用于测量磁场的至少一个分量，所述磁场通过所述永久磁化部以及通过力和/或通过力矩引起，其特征在于，所述永久磁化部相对于轴线的定向沿着所述磁化路径(01)而发生改变。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.01.14 DE 102014200461.61.一种用于测量机器元件上的力和/或力矩的装置，所述机器元件沿轴线延伸，其中所述机器元件具有永久磁化部，所述永久磁化部沿着闭合的磁化路径(01)延伸，其中所述装置还包括至少一个磁场传感器，所述磁场传感器构成用于测量磁场的至少一个分量，所述磁场通过所述永久磁化部以及通过力和/或通过力矩引起，其特征在于，所述永久磁化部相对于轴线的定向沿着所述磁化路径(01)而发生改变。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，在所述机器元件未受所述力和/或所述力矩负荷的状态下，所述永久磁化部在所述机器元件之外是磁中性的。3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述永久磁化部通过所述机器元件的磁化的三维的子区域形成，所述子区域具有闭合绳索的形状，其中所述磁化路径(01)为所述绳索的中轴线。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述磁化路径(01)通过在空间中闭...
【专利技术属性】
技术研发人员：扬·马蒂西克，克里斯蒂安·默克，斯特凡·诺伊舍费尔鲁贝，
申请(专利权)人：舍弗勒技术股份两合公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE
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