新型牵引力传感器的制作方法

本发明涉及一种力传感器，尤其涉及一种新型牵引力传感器。

背景技术：

在大马力拖拉机等现代化农业机械装备工作过程中，为了实现更加平稳的牵引力控制，需要对悬挂装置的牵引力进行精确测量，因此，牵引力传感器性能的好坏将直接影响到悬挂农具的作业质量。牵引力传感器的工作环境，不但要求其应具有较大的重载荷承受能力，而且要求其在微小应变的前提下具有良好的线性输出，即具有较好的灵敏度。现有技术多采用柱状磁芯，仅能测量单一方向的牵引力，灵敏度较低。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种重载荷承受能力好且灵敏度较高的新型牵引力传感器。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：新型牵引力传感器，包括承力筒，所述承力筒内安装有承力磁芯，所述承力磁芯包括径向对称设置的两剪切形变磁极，两所述剪切形变磁极上分别缠绕安装有剪切形变线圈，两所述剪切形变磁极的端面共同构成与所述承力筒的内周面配合安装的剪切形变传递面；所述承力磁芯还包括径向对称设置的扭转形变磁极，两所述扭转形变磁极上分别缠绕安装有扭转形变线圈，两所述扭转形变磁极与两所述剪切形变磁极在所述承力筒同一横截面上交叉设置，所述承力筒上设有与所述扭转形变磁极的端部对应的周向定位槽；所述承力筒内位于所述承力磁芯轴向两侧对称安装有感应磁芯，所述感应磁芯包括径向对称设置的两感应磁极，各所述感应磁芯的两感应磁极与所述剪切形变磁极平行设置；各所述感应磁极上分别缠绕安装有感应线圈，所述感应线圈共同连接有差动输出回路。

作为优选的技术方案，两所述扭转形变磁极与两所述剪切形变磁极在所述承力筒同一横截面上垂直设置。

作为优选的技术方案，所述承力筒的外周面上位于所述承力磁芯处设有承力环槽。

由于采用了上述技术方案，新型牵引力传感器，包括承力筒，所述承力筒内安装有承力磁芯，所述承力磁芯包括径向对称设置的两剪切形变磁极，两所述剪切形变磁极上分别缠绕安装有剪切形变线圈，两所述剪切形变磁极的端面共同构成与所述承力筒的内周面配合安装的剪切形变传递面；所述承力磁芯还包括径向对称设置的扭转形变磁极，两所述扭转形变磁极上分别缠绕安装有扭转形变线圈，两所述扭转形变磁极与两所述剪切形变磁极在所述承力筒同一横截面上交叉设置，所述承力筒上设有与所述扭转形变磁极的端部对应的周向定位槽；所述承力筒内位于所述承力磁芯轴向两侧对称安装有感应磁芯，所述感应磁芯包括径向对称设置的两感应磁极，各所述感应磁芯的两感应磁极与所述剪切形变磁极平行设置；各所述感应磁极上分别缠绕安装有感应线圈，所述感应线圈共同连接有差动输出回路；承力筒可承受重载荷作用，当承力筒不受载荷时，所述剪切形变线圈和所述扭转形变线圈均产生对称磁场，通过所述感应线圈的磁通量为零；当承力筒受载荷时，所述剪切形变磁极发生剪切形变，所述扭转形变磁极发生扭转形变，原先磁场分别产生偏移和偏转，通过偏移和偏转磁场的叠加使通过感应线圈的磁通量变化更为明显，感应电流也随之变化幅度增大，灵敏度升高。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是本发明实施例的剖视结构示意图；

图2是本发明实施例承力筒的立体结构示意图；

图3是本发明实施例承力磁芯和感应磁芯的整体立体放大结构示意图；

图4是本发明实施例承力磁芯的立体放大结构示意图。

图中：1-承力筒；11-承力环槽；12-周向定位槽；2-承力磁芯；21-剪切形变磁极；22-剪切形变线圈；23-剪切形变传递面；24-扭转形变磁极；25-扭转形变线圈；3-感应磁芯；31-感应磁极；32-感应线圈；4-插槽结构。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1至图4所示，新型牵引力传感器，包括承力筒1，本实施例所述承力筒1可以为圆管加工而成，也可为在销轴上钻孔而成，其外周面上可增加台阶或者插槽结构4用以定位安装。

所述承力筒1内安装有承力磁芯2，所述承力磁芯2包括径向对称设置的两剪切形变磁极21，所述承力磁芯2还包括径向对称设置的扭转形变磁极24，两所述扭转形变磁极24与两所述剪切形变磁极21在所述承力筒1同一横截面上交叉设置，本实施例两所述扭转形变磁极24与两所述剪切形变磁极21在所述承力筒1同一横截面上垂直设置，即两所述扭转形变磁极24与两所述剪切形变磁极21呈十字形布置。本实施例所述扭转形变磁极24的厚度小于所述剪切形变磁极21的厚度，这样更利于所述扭转形变磁极24的扭转形变。

两所述剪切形变磁极21上分别缠绕安装有剪切形变线圈22，两所述剪切形变线圈22通电后产生的磁场方向应当一致。两所述剪切形变磁极21的端面共同构成与所述承力筒1的内周面配合安装的剪切形变传递面23，所述剪切形变传递面23与所述承力筒1内周面优选过盈配合，这样所述承力筒1受到载荷后的剪切形变能更好地传递给所述剪切形变磁极21，更利于提高本实施例的灵敏度。

两所述扭转形变磁极24上分别缠绕安装有扭转形变线圈25，两所述扭转形变线圈25在通电后产生的磁场方向应当一致。所述承力筒1上设有与所述扭转形变磁极24的端部对应的周向定位槽12，所述周向定位槽12一方面对所述承力磁芯2起到周向定位作用，同时也作为所述承力磁芯2安装时所述扭转形变磁极24安装用的滑槽。所述剪切形变线圈22与所述扭转形变线圈25的匝数和连接方式可根据实际需要进行设定，这是本领域技术人员所熟知的，在此不再赘述。

所述承力筒1内位于所述承力磁芯2轴向两侧对称安装有感应磁芯3，所述感应磁芯3包括径向对称设置的两感应磁极31，即四个所述感应磁极31在所述承力筒1同一纵截面上呈矩形布置。各所述感应磁芯3的两感应磁极31与所述剪切形变磁极21平行设置，这样本实施例所述感应磁极31就与所述扭转形变磁极24垂直设置。

各所述感应磁极31上分别缠绕安装有感应线圈32，所述感应线圈32共同连接有差动输出回路。所述差动输出回路用以输出所述感应线圈32内感应电流大小，从而判断载荷大小；所述差动输出回路为本领域技术人员所熟知的，在此不再赘述且在图中未示出。

所述承力筒1的外周面上位于所述承力磁芯2处设有承力环槽11，所述承力筒1在承受重载荷时，所述承力环槽11更容易将剪切变形传递给所述剪切形变磁极21。

本实施例的工作原理为：在所述承力筒1不受到任何载荷时，所述剪切形变磁极21和所述扭转形变磁极24分别产生对称的磁场，这样通过所述感应线圈32的磁通量为零；当所述承力筒1承受载荷时，载荷可使所述剪切形变磁极21发生剪切形变，所述剪切形变线圈22的磁场发生偏移，载荷同时使所述扭转形变磁极24发生扭转形变，所述扭转形变线圈25的磁场发生扭转，通过所述感应线圈32的磁通量发生变化，所述感应线圈32内产生感应电流，并且通过两个磁场偏移和偏转的叠加使得通过所述感应线圈32的磁通量变化增大，产生的感应电流变化幅度也就增大，以此来提高了本实施例的灵敏度。

本实施例通过所述剪切形变磁极21的剪切变形和所述扭转形变磁极24的扭转变形，可提高测量牵引力的灵敏度，适用于大马力拖拉机牵引控制中的力传感器的复杂使用工况，当然本实施例也可用于其他类似环境下重载荷的测量。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。