[发明专利]用于确定铁磁组件的旋转速度的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于确定铁磁的、旋转组件，特别是圆盘或轴的转动速度及其他参量的方法和传感器装置。此外描述了一种用于检测旋转的、铁磁圆盘中的应力的装置。

背景技术

由于在加速或制动时出现的径向指向的力，旋转的圆盘例如飞轮盘、制动盘或类似的快速旋转的组件可能出现损害。同时获知圆盘的转速，或更佳地，获知圆盘上所产生的力是非常有益的。借助这些知识可以大致描述出所产生的损害的范围。除此之外，可以实现对系统的监控、调节与优化。

为了确定圆盘的角或旋转速度迄今一直应用在圆盘上做标记的方法，这些标记可以被适当的传感器所读取。根据标记经过的频率可以算出速度。

然而由旋转而引起的力不能被这类系统测量。

应变片/DMS提供了这样一种可能性，即通过特定的方法来测定工件所受的力。然而这也存在缺点，即应变片必须粘在圆盘上并且要由转发器来接受传感数据。通过这种方法仅可以粗略地测定旋转速度，却不能对变化快速做出反应。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种方法和一种装置，通过该方法和装置能够在不调整测量对象的情况下，测量或计算旋转组件，如圆盘的旋转速度和/或转速。

上述目的通过独立的权利要求的每个特征组合实现。

本发明以下述知识为基础，即无接触操作的磁弹性力传感器被安置在待测量的铁磁圆盘或组件的前面或端面处，并且相对于它们的旋转轴线的平行的指向，其中，由对在圆盘中的导磁率变化进行的测量得出旋转速度的测量。传感器的最高灵敏度尽可能的设置为，使得径向力被测量。

由于圆盘的旋转会出现径向力，这些径向力可以被力传感器检测到。举例来说，这些力可以是离心或向心力。优选地，传感器被安置在圆盘的边缘区域，在这些区域由于高转速会出现最大的力。旋转速度可以由所测得的力的大小计算出来。

由于原则上该测量不依赖于测量对象上的标记，因此该测量可以在高分辨率的情况下连续地执行。由此在高旋转速度下小波动也可以被检测到。

因此所述系统可以检测旋转振动。

若使用一个附加的磁弹性传感器，该传感器同样平行于旋转轴线指向并同时与第一传感器以一定间距的指向在旋转的圆盘的端面，则可以直接测量到附加的其他的力，如制动或加速力，或通过结果算出附加的其他的力。这就要求，附加磁弹性传感器的主要灵敏度的校准相对于至少一个传感器来改变，例如具有成角的、偏转的或偏移的。可以通过调节附加磁弹性传感器的传感探头进行调节。

由于通过制造过程引起的铁磁性材料中所谓的“固有”应力，可以连续地推导出圆盘的实时角位置。

若圆盘不是由铁磁性材料构成，则可以例如涂覆铁磁涂层。如果不需要进行连续测量，则可以仅局部地涂覆铁磁涂层材料。

附图说明

下面借助附图描述实施例。

图1示出用于根据径向工件或圆盘2上出现的应力来测定转数的系统，

图2示出从轴3方向看相应于图1的示图。

具体实施方式

圆盘以其大前面或端面被大平面地示出，磁弹性传感器1被安置在圆盘2外圆周并且平行于旋转轴5指向。轴3及在组件或在圆盘2中出现的力σ被描绘出来，对该力的估计反推出圆盘的旋转速度。磁弹性传感器1具有能够调节的传感器探头。

铁磁性材料的导磁率受机械应力的影响。这种物理效应，被称作磁弹性效应，可以被用来测量旋转物体的转矩。同时转矩会在旋转的物体内产生应力。借助磁弹性传感器对转矩进行测量的显著特征在于高准确性，其和使用参考标记的方法一样也不太需要后置校准。

为了测量驱动轴而使用的转矩磁弹性转矩传感器已经例如在专利说明书DE102009008074中已知。该文献中描述了一种用于测量轴的转矩的测量装置，该装置包括以与轴的表面预定的间距来定位转矩传感器。

为了测量机器中传送力的轴的转矩，在离轴的表面较小的距离上无接触地布置至少一个电磁线圈，该线圈对在轴上的铁磁涂层中的导磁率的变化或具有信号的铁磁的轴本身做出反应。这里所述轴上必须施加有扭转应力。

磁弹性转矩传感器必须沿着驱动转矩和相对于驱动转矩作用的反应转矩之间的轴来布置。

相应于本发明的传感器或传感器系统可以允许，在测量对象没有变化的情况下，来测量转速和力，例如在其制动或加速时进行。无接触测量也可以优选地连续进行。同时，无需对测量对象进行编码或其他匹配。此外，快速旋转的圆盘例如飞轮能够用于能量存储并对其进行监控。