600007 г. Владимир, ул. 16 лет Октября, д. 68А, литер "Ф", этаж 2, помещение 12
+7 (4922) 53-10-31
info@skb-proton.ru

Что такое магнитоупругие датчики для измерения крутящего момента?

Преобразователи частоты

Когда в ферромагнитный материал подвергается механическому напряжению, вызванному приложенной силой или крутящим моментом, и испытывает изменение магнитного потока. Это явление известно как магнитоупругий эффект, также называемый эффектом Виллари, в честь итальянского физика, который открыл его в конце 1800-х годов.

В приложениях управления движением крутящий момент, создаваемый вращающимся оборудованием, определяется либо математически, на основе величины потребляемого тока (обычный метод для систем с сервоприводом), либо с использованием тензодатчиков. Но рассчитанные значения не являются точным отображением реальных результатов, а тензодатчики требуют точного монтажа и калибровки для обеспечения точности. Относительно новый тип датчиков, основанный на магнитоупругом эффекте, представляет собой простую и недорогую технологию, которая использует бесконтактное зондирование для обеспечения точного измерения крутящего момента для вращающихся или неподвижных валов.

Ключевым компонентом магнитоупругого датчика является аферромагнитное кольцо, прикрепленное к измеряемому валу. Альтернативно, если вал ферромагнитный, часть вала может быть постоянно намагничена для создания окружного магнитного поля, устраняя необходимость во внешнем кольце.

Когда прилагается крутящий момент (напряжение при кручении), магнитные моменты внутри вала (или кольца) переориентируются, вызывая развитие магнитного потока по внешней окружности вала. Сила потока магнитного поля линейно пропорциональна напряжению — и, следовательно, крутящему моменту — на валу, а полярность магнитного поля указывает направление крутящего момента. Датчики магнитного поля, расположенные вокруг вала, определяют величину и направление крутящего момента на основе этого потока.

Магнитоупругие датчики являются бесконтактными, поэтому они не подвержены механическому износу, что обеспечивает им чрезвычайно длительный срок службы. А поскольку магнитоупругие свойства материала отличаются высокой надежностью и не ухудшаются, калибровка не требуется для датчиков, использующих магнитоупругую технологию.

Если магнитоупругие датчики кажутся знакомыми, это может быть связано с тем, что они похожи по функциям на магнитострикционные датчики. На самом деле магнитоупругость и магнитострикция являются по существу обратными эффектами. Там, где магнитоупругость имеет дело с взаимодействием магнитных полей и упругих свойств материала, магнитострикция имеет дело с изменением размеров материала при приложении магнитного поля.

Наиболее часто магнитоупругие датчики крутящего момента используются в автомобилестроении и электронной мобильности для измерения крутящего момента в коробках передач и трансмиссиях. Ожидается, что следующими областями роста этой технологии станут рынки медицинской робототехники и диагностического оборудования.

Магнитоупругая сенсорная технология также может быть использована для измерения линейного положения, силы, скорости или угла.

Несмотря на их широкое применение в автомобилестроении, магнитоупругие датчики не получили значительного распространения в типичных приложениях управления движением. Вероятно, это связано с тем, что сервосистемы, требующие точного регулирования крутящего момента, способны количественно определять крутящий момент с достаточным диапазоном и точностью, контролируя потребляемый ток двигателя.

Однако большие двигатели без сервоуправления, такие как те, которые используются в обрабатывающей промышленности и тяжелом машиностроении, могут извлечь выгоду из использования магнитоупругих датчиков для контроля крутящего момента в целях прогнозирования и профилактического обслуживания. Магнитоупругая технология также может быть применена к затяжному оборудованию, используемому при сборке и производстве продуктов питания и напитков, где важны точные и последовательные измерения крутящего момента.