[发明专利]一种基于U型电磁耦合结构的轧机扭矩在线遥测系统

说明书

本发明提供了一种基于U型电磁耦合结构的轧机扭矩在线遥测系统，涉及扭矩测量技术领域，能够实现轴类扭矩参数的长期在线监测，保证无线电能传输系统工作在谐振状态；该系统包括电磁耦合结构、一次侧高频逆变电源电路、二次侧工作电路和频率跟踪控制电路；频率跟踪控制电路用于对二次侧工作电路的电流进行采样并进行频率跟踪，并根据频率跟踪信息对一次侧高频逆变电源电路进行频率控制；电磁耦合结构包括一次侧U型磁芯、绕设在磁芯上的一次侧线圈、绕设在旋转轴外周的二次侧线圈，二次侧线圈的边沿置于所述一次侧U型磁芯内，且处于中心位置。本发明提供的技术方案适用于旋转轴扭矩测量的过程中。

【技术领域】

本发明涉及扭矩测量技术领域，尤其涉及一种基于U型电磁耦合结构的轧机扭矩在线遥测系统。

【背景技术】

轧机主传动机电系统故障会影响生产计划，降低生产效率，给钢铁企业带来巨大的经济损失。设备状态实时在线监测能够为生产过程提供可靠有用的数据信息，以保障设备安全和高效运行，轧机主传动扭矩是轧机在轧制过程中重要的力能参数之一，它不仅反映了主传动系统所承受的载荷大小，也反映了扭矩变化的动态过程。因此，在线实时监测扭矩信号能够优化轧制规程、发挥轧机效能、准确判定故障和避免生产事故，使轧机安全、高效和可靠的工作。

目前扭矩监测方法主要是通过在轴上粘贴应变片然后通过滑环或者电刷传递到外部装置进行分析处理，应变片和轴上设备的供电主要是电池、电刷供电和无线电能传输方式。应变片通过粘贴的方式固定在轴上会影响扭矩信号长期测量的稳定性；通过滑环和电刷引出扭矩信号，由于存在直接接触，必然会产生摩损和影响测量精度；电池供电难以实现长期监测，一般只能用作临时测量；电刷供电虽能实现长期供电，但是电刷长期接触摩擦力增大导致温度升高从而增大了接触电阻降低了电能传输效率和测量精度。目前常用的无线电能传输方式是利用大环套小环的方式进行感应供电，由于现场环境限制，设备安装和维护都很复杂，是扭矩监测系统需要解决的难题。

因此，有必要研究一种基于U型电磁耦合结构的轧机扭矩在线遥测系统来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种基于U型电磁耦合结构的轧机扭矩在线遥测系统，能够实现轴类扭矩参数的长期在线监测，且实现二次侧电路电流信号对一次侧逆变电路电压频率的跟踪，保证无线电能传输系统工作在谐振状态。

一方面，本发明提供一种用于轧机扭矩测量的电磁耦合结构，其特征在于，所述电磁耦合结构包括一次侧U型磁芯、一次侧线圈和二次侧线圈；所述一次侧线圈绕设在所述一次侧U型磁芯上；所述二次侧线圈为圆环形，套设在需要测量扭矩的旋转轴上，且与所述旋转轴固定连接；

所述二次侧线圈的边沿置于所述一次侧U型磁芯内，且处于中心位置；所述旋转轴置于所述一次侧U型磁芯开口的上方。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述一次侧U型磁芯为铁氧体磁芯，所述一次侧线圈为高频利兹线圈。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述二次侧线圈为PCB覆铜板制成的平面螺旋线圈。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，当所述旋转轴正常工作时，所述二次侧线圈随所述旋转轴一起转动，同时所述一次侧U型磁芯和所述一次侧线圈固定不动。

另一方面，本发明提供一种基于U型电磁耦合结构的轧机扭矩在线遥测系统，其特征在于，所述系统包括：如上任一所述的用于轧机扭矩测量的电磁耦合结构、一次侧高频逆变电源电路、二次侧工作电路和频率跟踪控制电路；

所述一次侧高频逆变电源电路与一次侧线圈连接，用于为一次侧提供高频逆变电源；所述二次侧工作电路与二次侧线圈连接，用于实现二次侧的正常工作；