电动自行车的力矩和速度传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电动自行车领域，具体涉及一种电动自行车的力矩和速度传感器。
【背景技术】
[0002]电动自行车由于其轻快省力及无污染等特点，正日益在世界各国推广运用。传统的电动自行车都用转把来调速，也有用速度传感器来控制电机的输出功率的所谓智能型电动自行车，这类智能型电动自行车的特点是平地骑行很轻松，但上坡却十分费力。采用力矩和速度传感器的电动自行车则正好与之相反，平地骑行时电机的输出功率很小，既能让人感觉到骑行轻松又很省电，而上坡时却可输出较大的电流使爬坡变得很省力，是一种真正能让人体验到人与机的自然融合的电动自行车。然而国内现在虽然也有力矩和速度传感器，但效果却是差强人意，主要是在低速时不能输出正常的力矩信号，造成起步时的力量要么过大，要么过小，无法做到人机协调，还存在用力骑行时传感器的输出信号又过早饱和，造成上坡无力，整体的工作稳定性和敏感度均较差。虽然国外(特别是日本)早就有这类产品，但结构复杂，制造难度和成本都很高，使得这类电动自行车不能很快普及。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型目的是:针对上述问题，提供一种结构简单、性能稳定且敏感度高的电动自行车力矩和速度传感器。
[0004]本实用新型的技术方案是:一种电动自行车的力矩和速度传感器，包括牙盘、曲柄和变形架，所述变形架由同轴布置的外圈和内圈、以及若干条呈辐射状分布的且连接在所述外圈和内圈之间的连接筋构成，其中内圈与曲柄固定，而外圈与牙盘固定，某相邻两条连接筋的相对内侧分别固定有一个电阻应变片，且这两个电阻应变片的引脚均焊接在一信号输出板上，所述信号输出板固定在变形架上；还包括与所述变形架同轴布置的动座和静座，其中动座连接在变形架上，其上固定有副边绕组；而静座连接在动座上且能够围绕动座的中轴线转动，其上固定有原边绕组和信号接收板，所述原、副边绕组共同组成一隔离变压器，其中原边绕组与信号接收板上设有的交流电发生器电连接，且信号接收板上设有引出线，而副边绕组则与信号输出板电连接。
[0005]本实用新型在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案:
[0006]所述动座上固定有呈圆周分布的若干颗速度感应磁钢，所述信号接收板上设置有与所述速度感应磁钢相对应的开关霍尔芯片。
[0007]所述速度感应磁钢共有20颗。
[0008]所述副边绕组由设置在所述动座上的圆环形的动磁芯以及固定在该动磁芯中的动线圈构成，所述原边绕组由设置在所述静座上的圆环形的静磁芯以及固定在该静磁芯中的静线圈构成；所述动磁芯和静磁芯贴合接触且能够相对转动，并与所述动线圈和静线圈一同构成隔离变压器；所述静线圈相当于隔离变压器的原边线圈，其与信号接收板上设置的交流电发生器电连接；而动线圈相当于隔离变压器的副边线圈，其与信号输出板电连接。
[0009]所述动磁芯和静磁芯的轴向截面均呈U字型，二者相互贴合而构成一个具有口字型轴向截面的环形结构，所述动线圈和静线圈被收容在由动磁芯和静磁芯构成的具有口字型轴向截面的环形结构内。
[0010]在所述动磁芯和静磁芯的贴合接触面上粘贴有不干胶。
[0011]所述动座和静座的轴向通过动座上设置的卡扣固定。
[0012]所述静座上设置有能够固定在自行车车架上，以阻止该静座作周向转动的定位销。
[0013]所述曲柄上固定有罩在所述变形架外的防护盖。
[0014]本实用新型的优点是:
[0015]1、本实用新型提供的这种电动自行车的力矩和速度传感器，其借助专门设计的变形架及设于其上的电阻应变片来测量人脚蹬力施加于曲柄上的力矩，测量敏感度高；同时本实用新型又专门设计了一种原、副绕组分设于静座、动座上的隔离变压器来输出测得的力矩信号，利用该变压器原理，巧妙地解决了将旋转信号转换为静止信号的难题，且信号传输稳定性好，大大提高了本实用新型整体的工作性能和测量精度。
[0016]2、本实用新型提供的这种电动自行车力矩和速度传感器，具体工作时，动座随着牙盘和变形架的转动而转动，而静座则由于限位销的作用不会跟转，因此使得同静座相固定的信号接收板上的引出线能够保持不动，解决了由转动的电信号转换为静止的电信号的难题。
[0017]3、本实用新型这种传感器能够同时检测电动自行车中轴的力矩和速度，从而使电机控制器能够综合考虑中轴的转速大小和力矩大小后，来控制电机的运行参数。
[0018]4、本实用新型将两电阻应变片分别固定在两条相邻的连接筋的相对内侧，当变形架的外圈和内圈发生轴向错位变形时，这两条相邻连接筋内侧表面的应力方向正好相反，一个是拉伸应力，另一个是压缩应力，所以两电阻应变片的电阻变化也正好相反，本实用新型把这两个电阻应变片连接成上下半桥式的结构，就可以获得两倍的变化量输出，用两片电阻应变片的最大好处是可以很好的解决应变电阻本身的温度漂移，大大提高了传感器力矩信号的稳定性。
【附图说明】
[0019]下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述:
[0020]图1是本实用新型这种传感器的外形图之一；
[0021]图2是本实用新型这种传感器的外形图之二 ；
[0022]图3是本实用新型这种传感器的正面剖视图；
[0023]图4为本实用新型这种传感器中变形架的结构示意图；
[0024]图5为本实用新型这种传感器中动磁芯的立体结构示意图之一；
[0025]图6为本实用新型这种传感器中动磁芯的立体结构示意图之二 ；
[0026]图7为本实用新型这种传感器的反面剖视图；
[0027]图8为本实用新型这种传感器中动座的立体结构示意图之一；
[0028]图9为本实用新型这种传感器中动座的立体结构示意图之二 ；
[0029]其中:1-防护盖，2-牙盘，3-曲柄，4-变形架，4a_外圈，4b_内腔，4c_连接筋，4d-动座安装孔，4e-牙盘安装孔，4f-空腔，4g-中心齿孔，5-电阻应变片，6-信号输出板，7-动座，7a-卡块，7b-定位块，7c-弹簧定位座，8-静座，8a_定位销，9-信号接收板，10-引出线，11-速度感应磁钢，12-开关霍尔芯片，13-动磁芯，13a-动线圈引出线，13b-定位缺口，14-动线圈，15-静磁芯，16-静线圈，17-不干月父。
【具体实施方式】
[0030]图1?图9示出了本实用新型这种电动自行车的力矩和速度传感器的一个具体实施例，它包括牙盘2、曲柄3和变形架4，其中变形架4由同轴布置的外圈4a和内圈4b、以及5条呈辐射状分布的且连接在所述外圈4a和内圈4b之间的连接筋4c构成，其中内圈4b与曲柄3固定，而外圈4a与牙盘2固定。实际应用时，该传感器安装在电动自行车车体中部，其中，曲柄3固定连接在电动自行车中轴的端部，自行车的传动链条传动连接在所述牙盘2与自行车后轮上的飞轮之间。
[0031]参照图3所示，本例中所述变形架4采用金属材料冲压而成，内圈4b带有一中心齿孔4g，曲柄3铆合固定在该中心齿孔4g上，外圈4a上设置有5个呈圆环形分布的牙盘安装孔4e，牙盘2是用专用紧固件连接在这5个牙盘安装孔4e上的。
[0032]本实施例的关键改进在于:在上述的五条连接筋4c中，其中有两条相邻的连接筋4c的相对内侧分别粘贴固定有一个电阻应变片5，当变形架4的外圈4a和内圈4b发生轴向错位变形时，这两条相邻连接筋4c内侧表面的应力方向正好相反，一个是拉伸应力，另一个是压缩应力，所以两电阻应变片5的电阻变化也正好相反，本例把这两个电阻应变片5连接成上下半桥式的结构，就可以获得两倍的变化量输出，用两片电阻应变片的最大好处是可以很好的解决应变电阻本身的温度漂移，大大提高传感器力矩信号的稳定性。而且上述这两个电阻应变片5的引脚均焊接在一信号输出板6上，为了方便对所述信号输出板6的布置，并减小该传感器的外形，本例中该信号输出板6布置在某两条相邻连接筋4c之间的空腔4f中，并通过软胶固定在变形架4上。所述动座7连接在变形架4上(变形架4上设置有5个动座安装孔4d，动座7通过5个自攻螺钉连接在这5个动座安装孔4d上)，而且动座7上固定有副边绕组。所述静座8连接在动座7上且能够围绕动座7的中轴线转动，而且静座8上固定有原边绕组和信号接收板9。所述原、副边绕组共同组成一隔离变压器，其中原边绕组与信号接收板9上设有的交流电发生器电连接，且信号接收板9上设有引出线10，而副边绕组则与信号输出板6电连接。实际应用时，所述引出线10 —般与电动自行车的电机控制器相连。
[0033]所谓“静座”，是指其在实际应用时并不随曲柄一起转动，而是与自行车车架保持相对静止的。具体为通过如下结构形式实现:在静座8上设置有定位销8a，实施时，该定位销8a穿套在与车架相对固定的孔或槽内，从而起到了阻止静座8转动的目的。
[0034]本例中