일반기술

와전류를 이용한 비접촉식 토크측정장치

본 기술은 전자석에서 발생한 자기장과 와전류의 상호작용에 의하여 비접촉식으로 토크를 측정하는 비접촉식 토크측정장치에 관한 것이다.기존의 비접촉식 변위측정 방식은 토션바에서 발생한 스트레인을 간접적으로 측정하는데 따른 측정의 비선형성 오차 문제가 발생된다. 따라서, 스트레인과 필드 센서 사이에 선형화를 위한 부수적인 신호처리부가 필요하게 되어 측정장치의 전체 구성품이 늘어나게 되고, 결과적으로 비용이 상승하는 문제가 따른다. 또한, 구동모터의 회전속도와 토크 한계로 고속영역의 측정 범위가 제한되며, 측정체에 따라 구동모터의 용량이 달라져야 하는 단점이 있다.따라서, 본 기술은 전자석에서 발생한 자기장을 회전하는 동판에 통과하게 하여 동판위에 와전류를 발생시키고 전자석에서 발생한 자기장과 와전류의 상호작용에 의하여 비접촉식으로 부하 토크를 일으키게 하여 측정체 부하의 평형상태에서 부하 토크를 굽힘 빔에 전달하고 스트레인 게이지로부터 토크를 측정하고자 한다.본 기술에 의한 와전류를 이용한 비접촉식 토크측정장치는 측정하려는 측정체에 의해 회전될 수 있도록 설치된 회전자, 회전하는 회전자의 일단을 통과하게 자기장을 형성시켜 비접촉식으로 부하 토크를 일으키도록 설치되는 고정자, 측정체 부하와 평형상태를 유지하게 고정자에 인가된 부하 토크에 의해 굽힘 변형될 수 있도록 고정자의 일단에 설치되는 굽힘 빔 및 굽힘 빔의 일단에 설치되어 굽힘 변형 정도를 감지하여 토크를 측정하는 스트레인 게이지를 포함하여 구성되어 있다.이와 같이 이루어진 본 기술에 의하면, 기존의 접촉식 토크측정장치를 구성하고 있는 슬립링과 구동모터와 그에 따른 제어기가 불필요해지므로 장치의 부피를 대폭적으로 줄이고 단순화시킬 수 있고 일반적인 재료를 사용하여 제조할 수 있어 결국 전체 제작비용이 기존보다도 40%이상 저렴하게 할 수 있다. 또한, 토크 전달 특성에 따른 스트레인 게이지의 선형성과 분해능 그리고 캘리브레이션에 따른 정확도를 유지하여 기존의 간접적인 측정 방식으로 인한 비선형성 오차 등의 문제점을 극복할 수 있다.