[发明专利]由钢构成的工件的用于测量力或力矩的装置和应用

说明书

本发明首先涉及一种用于利用反磁致伸缩效应来测量力和/或力矩的装置。本发明还涉及由钢构成的工件作为初级传感器用于基于反磁致伸缩效应测量力和/或力矩的应用。根据本发明的装置包括机器元件，力或力矩作用于所述机器元件，由此出现机械应力并且机器元件在大部分情况下轻微地变形。机器元件由钢构成并且具有至少一个用于磁化的磁致伸缩地构成的区域，由此所述机器元件构成用于测量力和/或力矩的初级传感器。根据本发明的装置还包括至少一个磁场传感器，用于测量通过磁化以及通过力和/或通过力矩引起的磁场。磁场传感器形成用于测量力和/或力矩的次级传感器。根据本发明，机器元件通过塑性成型的工件形成，由此所述机器元件具有塑性造型，通过所述塑形造型，机器元件构成为用于传递力和/或力矩。

技术领域

本发明首先涉及一种用于利用反磁致伸缩效应来测量力和/或力矩的装置。本发明还涉及一种由钢构成的工件作为初级传感器用于基于反磁致伸缩效应测量力和/或力矩的应用。

背景技术

DE 689 18 978 T2示出一种磁致伸缩的变矩器，所述变矩器具有由钢构成的轴部分，所述轴部分除碳、硅、锰、铝、镍和铬之外也还能够包含铅或铜。

EP 0 525 551 B1教导一种圆形磁化的转矩传感器和适合于此的传递环。提出不同的材料，例如铁和镍或铝的合金用于所述传递环。

从EP 2 216 702 B1中已知一种无皮碗的转矩传感器，所述转矩传感器具有由钢构成的可转动的元件。钢例如能够通过具有12％的锰和1.2％的碳的硬质钢或通过TRIP钢形成。此外描述，在可转动的元件中构成多个阶段，对此能够将各个区域塑形变形。

在Mark S.Boley,Doug A.Franklin和David K.Rigsbee在Journal of AppliedPhysics,第87年度,2000年第9期,第7073至7075的科学文章“Heat treatment effects onsensitivity and hysteresis loops of magnetoelastic torque transducers”中和在Mark S.Boley,David K.Rigsbee和Doug A.Franklin的在Sensors for Industry,Proceedings of the First ISA/IEEE Conference 2001,第203至206页的科学文章“TheEffects of Heat Treatments on the Magnetic Behavior of Ring-TypeMagnetoelastic Torque Sensors”中，描述了在热处理之前和之后的磁致伸缩的初级传感器的特性。热处理显著提高初级传感器的灵敏性。附加地，磁滞曲线的伸展受到影响，使得改进环绕磁化的稳定性。

从Marilyn Wun-Fogle,James B.Restorff,James M.Cuseo,Ivan J.Garshelis和Sami Bitar在IEEE Transactions on Magnetics,第45年度,2009年第10期,第4112至4115的科技文章“Magnetostriktion and Magnetization of Common High Strength Steels”中已知的是，应力求磁致伸缩的初级传感器的热处理过程，所述热处理过程确保奥氏体尽可能完全转换成马氏体。

Mark S.Boley,Doug A.Franklin和Jason T.Orris在IEEE Transactions onMagnetics,第40年度,2004年第4期,部分2，第2661至2663页的科技文章“The Effects ofChromium Concentration on Magnetically Polarized Heat-Treated Steel TorqueTransducer Shafts”示出对于磁致伸缩的初级传感器材料中的铬对传感器灵敏性的影响的研究。根据该文章，灵敏性随铬含量增大而增大。