專(zhuān)利名稱(chēng)：電磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)矩傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種轉(zhuǎn)矩傳感器，更具體的是涉及一種基于電磁感應(yīng)原理的新結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)矩傳感器。
背景技術(shù)：
目前，市場(chǎng)上應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)矩傳感器主要有兩大類(lèi)第一類(lèi)是通過(guò)磁電感應(yīng)獲取信號(hào)的(齒)柵式轉(zhuǎn)矩傳感器。這類(lèi)傳感器輸出的信號(hào)是兩路具有相位差的角位移信號(hào)，需要對(duì)信號(hào)進(jìn)行組合處理才能得到轉(zhuǎn)矩信息。它是非接觸式傳感器，無(wú)磨損、無(wú)摩擦，可用于長(zhǎng)期測(cè)量，不足之處是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積大，價(jià)格高。第二大類(lèi)是以電阻應(yīng)變片為敏感元件的轉(zhuǎn)矩傳感器。轉(zhuǎn)矩使軸的微小變形會(huì)引起應(yīng)變阻值發(fā)生變化，電橋輸出的信號(hào)與轉(zhuǎn)矩成比例。該類(lèi)傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小重量輕等優(yōu)點(diǎn)。其不足之處是它的測(cè)量精度與貼片工藝密切相關(guān)，精度相對(duì)較低。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型提供了一種基于電磁感應(yīng)原理的新結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)矩傳感器，使用時(shí)傳感器轉(zhuǎn)軸兩端分別同軸聯(lián)接負(fù)載和動(dòng)力源，傳感器將負(fù)載轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，該電信號(hào)與負(fù)載轉(zhuǎn)矩直接對(duì)應(yīng)，精度較高，且可測(cè)量旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的靜態(tài)扭矩或動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩。本實(shí)用新型的目的采取下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種電磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)矩傳感器，包括傳感器轉(zhuǎn)軸、機(jī)殼、端蓋、緊固件及固定螺栓、勵(lì)磁繞組及鐵心、輸出繞組及鐵心、軸承、接線盒、滑環(huán)和電刷，還包括機(jī)殼內(nèi)有傳感器轉(zhuǎn)軸,傳感器轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承與端蓋固定可相對(duì)于機(jī)殼作旋轉(zhuǎn)運(yùn)行；傳感器轉(zhuǎn)軸同心外設(shè)輸出鐵心，輸出鐵心一端通過(guò)固定螺栓與傳感器轉(zhuǎn)軸固定，另一端通過(guò)軸承與感器轉(zhuǎn)軸固定且可以相對(duì)傳感器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；傳感器轉(zhuǎn)軸同心外設(shè)勵(lì)磁鐵心，勵(lì)磁鐵心一端與緊固配件連接，并通過(guò)固定螺栓傳感器轉(zhuǎn)軸固定，另一端通過(guò)軸承與輸出鐵心固定且可以相對(duì)出鐵心轉(zhuǎn)動(dòng)；勵(lì)磁鐵心設(shè)有繞組槽，勵(lì)磁繞組固定于槽中；輸出鐵心設(shè)有繞組槽，輸出繞組固定于槽中；勵(lì)磁繞組和輸出繞組同為單繞組，且在空間上這兩相繞組垂直；勵(lì)磁繞組和輸出繞組的引出頭通過(guò)滑環(huán)和電刷與機(jī)殼的接線盒連接；所述的電磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)矩傳感器，其特征一在于所述傳感器轉(zhuǎn)軸的兩端比中間部分粗；所述的電磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)矩傳感器，其特征二在于勵(lì)磁繞組和輸出繞組互相垂直，空間上互差90°，且兩相繞組與傳感器轉(zhuǎn)軸同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的電磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)矩傳感器，其特征三在于勵(lì)磁繞組通過(guò)交流電源進(jìn)行供電，形成的勵(lì)磁磁場(chǎng)為脈振磁場(chǎng)。如上述的結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型的電磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)矩傳感器，其工作原理為1.靜態(tài)扭矩的測(cè)量勵(lì)磁繞組通入交流電，產(chǎn)生磁勢(shì)幅值隨時(shí)間變化的勵(lì)磁磁場(chǎng)；傳感器轉(zhuǎn)軸伸出的一端固定，另一端加載靜態(tài)扭矩。當(dāng)靜態(tài)扭矩為零時(shí)，傳感器轉(zhuǎn)軸不發(fā)生形變，分別與傳感器轉(zhuǎn)軸兩端固定的勵(lì)磁鐵心和輸出鐵心的位置保持不變。勵(lì)磁繞組和輸出繞組在空間上互相垂直，勵(lì)磁磁場(chǎng)與輸出繞組沒(méi)有交鏈，輸出繞組的感應(yīng)電勢(shì)為零；當(dāng)靜態(tài)扭矩不為零時(shí)，傳感器轉(zhuǎn)軸發(fā)生形變，勵(lì)磁繞組和輸出繞組的相對(duì)位置發(fā)生改變，勵(lì)磁磁場(chǎng)與輸出繞組交鏈，輸出繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，該感應(yīng)電勢(shì)與所加載的靜態(tài)扭矩相對(duì)應(yīng)。2.動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩的測(cè)量勵(lì)磁繞組通入交流電，產(chǎn)生磁勢(shì)幅值隨時(shí)間變化的勵(lì)磁磁場(chǎng)；傳感器轉(zhuǎn)軸一端連聯(lián)動(dòng)力源，一端聯(lián)接被測(cè)負(fù)載；當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩為零時(shí)，傳感器轉(zhuǎn)軸不發(fā)生形變，分別與傳感器轉(zhuǎn)軸兩端固定的勵(lì)磁鐵心和輸出鐵心與傳感器轉(zhuǎn)軸同步旋轉(zhuǎn)，其相對(duì)位置保持不變，勵(lì)磁磁場(chǎng)與輸出繞組沒(méi)有交鏈，輸出繞組的感應(yīng)電勢(shì)為零；當(dāng)負(fù)載轉(zhuǎn)矩不為零時(shí)，傳感器轉(zhuǎn)軸發(fā)生形變，勵(lì)磁繞組和輸出繞組與傳感器轉(zhuǎn)軸同步旋轉(zhuǎn)，其相對(duì)位置發(fā)生了改變，勵(lì)磁磁場(chǎng)與輸出繞組交鏈，輸出繞組產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，該感應(yīng)電勢(shì)與所加載的負(fù)載轉(zhuǎn)矩相對(duì)應(yīng)。如上述的結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型利用電磁感應(yīng)原理構(gòu)成轉(zhuǎn)矩傳感器，傳感器與負(fù)載和動(dòng)力源(旋轉(zhuǎn)機(jī)械)同軸安裝，把負(fù)載轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，輸出的電信號(hào)與負(fù)載轉(zhuǎn)矩直接對(duì)應(yīng)。因此，使用方便，可用于各種測(cè)量動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩和靜態(tài)扭矩的場(chǎng)合。

圖1為本實(shí)用新型電磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)矩傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1實(shí)施的A-A面的剖視圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本實(shí)用新型轉(zhuǎn)矩傳感器的結(jié)構(gòu)特征。圖1為本實(shí)用新型轉(zhuǎn)矩傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，包括傳感器轉(zhuǎn)軸1、軸承2、前端蓋3、機(jī)殼4、緊固件5、軸承6、勵(lì)磁繞組7、勵(lì)磁鐵心8、輸出鐵心9、輸出繞組10、軸承I1、緊固件12、接線盒13、后端蓋14、電刷15、集電環(huán)16。前端蓋3位于機(jī)殼4的前端，后端蓋13位于機(jī)殼4的后端，傳感器轉(zhuǎn)軸I穿過(guò)前端蓋3和后端蓋14的中心,軸承2分別置于傳感器轉(zhuǎn)軸I與前端蓋3和后端蓋14之間。傳感器轉(zhuǎn)軸I同心外設(shè)輸出鐵心9，輸出鐵心9 一端與緊固件12固定，再用固定螺栓與傳感器轉(zhuǎn)軸I固定，另一端通過(guò)軸承6與傳感器轉(zhuǎn)軸I固定且可以相對(duì)傳感器轉(zhuǎn)軸I轉(zhuǎn)動(dòng)。輸出鐵心9設(shè)有繞組槽，輸出繞組10置于槽內(nèi)，輸出繞組10的軸線與勵(lì)磁磁場(chǎng)的軸線垂直。傳感器轉(zhuǎn)軸I同心外設(shè)勵(lì)磁鐵心8，勵(lì)磁鐵心8 一端與緊固件5固定，再用固定螺栓與傳感器轉(zhuǎn)軸I固定，另一端通過(guò)軸承11與輸出鐵心9固定且可以相對(duì)輸出鐵心9轉(zhuǎn)動(dòng)。勵(lì)磁鐵心8設(shè)有繞組槽，勵(lì)磁繞組7置于槽內(nèi)，勵(lì)磁繞組7的軸線與輸出繞組10的軸線垂直。勵(lì)磁繞組7和輸出繞組10的引頭通過(guò)滑環(huán)16和電刷15與機(jī)殼的接線盒13連接。本實(shí)用新型的具體實(shí)施如圖2所示圖2為轉(zhuǎn)矩傳感器結(jié)構(gòu)示意圖1的A-A面的剖視圖，勵(lì)磁繞組7置于勵(lì)磁鐵心8的繞組槽中，輸出繞組10置于輸出鐵心9的繞組槽中，勵(lì)磁鐵心8、輸出鐵心9和氣隙構(gòu)成勵(lì)磁磁場(chǎng)的磁路。勵(lì)磁鐵心8和輸出鐵心9與傳感器轉(zhuǎn)軸I同軸心。傳感器轉(zhuǎn)軸I兩端分別與被測(cè)旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)和負(fù)載轉(zhuǎn)矩同軸相連，輸出繞組10中的輸出感應(yīng)電勢(shì)與被測(cè)負(fù)載轉(zhuǎn)矩成正比。傳感器轉(zhuǎn)軸I的材料為碳鋼或合金鋼等材料；前端蓋3、機(jī)殼4、后端蓋14可用鋁合金等金屬材料制作；勵(lì)磁鐵心8和輸出鐵心9是由高磁導(dǎo)率的鐵鎳軟磁合金片或高導(dǎo)磁性硅鋼片沖剪疊壓構(gòu)成；勵(lì)磁繞組7和輸出繞組10為電磁漆包線。
權(quán)利要求1.電磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)矩傳感器，包括傳感器轉(zhuǎn)軸、機(jī)殼、端蓋、緊固配件及固定螺栓、勵(lì)磁繞組及鐵心、輸出繞組及鐵心、軸承、滑環(huán)和電刷，其特征在于所述的機(jī)殼內(nèi)有傳感器轉(zhuǎn)軸，傳感器轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承與端蓋固定，可相對(duì)于機(jī)殼作旋轉(zhuǎn)運(yùn)行；傳感器轉(zhuǎn)軸同心外設(shè)輸出鐵心，輸出鐵心一端與緊固配件連接，再通過(guò)固定螺栓與傳感器轉(zhuǎn)軸固定，另一端通過(guò)軸承與傳感器轉(zhuǎn)軸固定且可以相對(duì)傳感器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；傳感器轉(zhuǎn)軸同心外另設(shè)勵(lì)磁鐵心，勵(lì)磁鐵心一端與緊固配件連接，再通過(guò)固定螺栓與傳感器轉(zhuǎn)軸固定，另一端通過(guò)軸承與輸出鐵心固定且可以相對(duì)輸出鐵心轉(zhuǎn)動(dòng)；所述傳感器轉(zhuǎn)軸的兩端露出端蓋，一端連接動(dòng)力源，另一端連接被測(cè)負(fù)載；所述勵(lì)磁鐵心設(shè)有繞組槽，勵(lì)磁繞組固定于槽中；輸出繞組設(shè)有繞組槽，輸出繞組固定于槽中；勵(lì)磁繞組和輸出繞組同為單相繞組；勵(lì)磁繞組和輸出繞組的引出頭通過(guò)滑環(huán)和電刷與機(jī)殼的接線盒連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)矩傳感器，其特征在于所述傳感器轉(zhuǎn)軸的兩端比中間部分粗。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)矩傳感器，其特征在于勵(lì)磁繞組和輸出繞組互相垂直，空間上互差90°，且兩相繞組與傳感器轉(zhuǎn)軸同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)矩傳感器，其特征在于勵(lì)磁繞組通過(guò)交流電源進(jìn)行供電，形成的勵(lì)磁磁場(chǎng)為脈振磁場(chǎng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)矩傳感器，其特征在于勵(lì)磁鐵心和輸出鐵心采用高磁導(dǎo)率的鐵鎳軟磁合金片或高導(dǎo)磁性硅鋼片沖剪疊壓構(gòu)成。
專(zhuān)利摘要一種電磁感應(yīng)式轉(zhuǎn)矩傳感器，機(jī)殼內(nèi)有傳感器轉(zhuǎn)軸，傳感器轉(zhuǎn)軸的兩端比中間部分粗，傳感器轉(zhuǎn)軸通過(guò)軸承與端蓋固定，可相對(duì)于機(jī)殼作旋轉(zhuǎn)運(yùn)行，傳感器轉(zhuǎn)軸同心外設(shè)輸出鐵心，輸出鐵心一端與傳感器轉(zhuǎn)軸固定，另一端通過(guò)軸承與傳感器轉(zhuǎn)軸固定且可以相對(duì)傳感器轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，傳感器轉(zhuǎn)軸同心外另設(shè)勵(lì)磁鐵心，勵(lì)磁鐵心一端與傳感器轉(zhuǎn)軸固定，另一端通過(guò)軸承與輸出鐵心固定且可以相對(duì)輸出鐵心轉(zhuǎn)動(dòng)。勵(lì)磁繞組固定于勵(lì)磁鐵心中，輸出繞組固定于輸出鐵心中，兩相繞組同為單相繞組，其引出頭通過(guò)滑環(huán)和電刷與機(jī)殼的接線盒連接。使用時(shí)傳感器轉(zhuǎn)軸兩端分別同軸聯(lián)接負(fù)載和動(dòng)力源，傳感器將負(fù)載轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，該電信號(hào)與負(fù)載轉(zhuǎn)矩直接對(duì)應(yīng)，有較高的測(cè)量精度。
文檔編號(hào)G01L3/10GK202903400SQ20122049002
公開(kāi)日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月14日
發(fā)明者趙浩, 馮浩 申請(qǐng)人:嘉興學(xué)院