一种动态扭矩感测装置的制作方法

本发明涉及动态扭矩感测装置，尤其是涉及一种动态感测旋转扭矩大小、转动速度和转动方向的力学感测装置。

背景技术：

随着现在人们生活水平的提高和日益对智能生活和智能技术提出更高的要求，转动动态力矩的感测更加明显，应用也更加广泛，如电动助力车的脚踏力矩传感器，电动工具的力矩的感测，电机力矩的输出感测等等，旋转体都需要借助动态力矩传感器来感测其扭矩大小来满足不同的需要。然而现有的力矩传感器的原理为一般为电感式或光电式。电感式的结构简单，但信号很弱、零漂大、抗干扰性能较差；光电式的抗干扰和防水防尘性能都较差。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种结构精巧、感测精度高、通用性强的动态扭矩感测装置。

本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种动态扭矩感测装置，包括旋转轴，所述旋转轴连接有感应体，所述感应体包括相对固定部和相对旋转部，所述相对固定部与所述旋转轴连接，所述相对旋转部连接外部的负载，所述感应体设有至少一个用于测量所述相对固定部和所述相对旋转部之间扭矩的传感器，所述感应体设有第一感应电路和第一无线感应元件，所述第一感应电路和第一无线感应元件电性连接，所述传感器与所述第一感应电路电性连接，所述动态扭矩感测装置还设有相对所述旋转轴静止的第二感应电路和第二无线感应元件，所述第二无线感应元件与所述第二感应电路电性连接，所述第一无线感应元件和第二无线感应元件之间进行信号传递。

进一步的，所述第一感应电路通过自身发电装置或外部无线传递方式提供电能。

进一步的，所述第一感应电路通过所述第一无线感应元件和所述第二无线感应元件之间的电能传递提供电能。

进一步的，所述动态扭矩感测还包括高磁导率软磁体材料体，所述高磁导率软磁体材料体位于除所述第一无线感应元件和所述第二无线感应元件之间的其他空间。

进一步的，所述第二感应电路连接有信号输出线，所述旋转轴和第二感应电路共同设有至少一个用于感测所述旋转轴旋转的速度感应器。

进一步的，所述相对固定部和所述相对旋转部之间设有镂空的连接部。

进一步的，所述旋转轴设有用于连接所述相对固定部的固定部。

进一步的，所述相对旋转部设有用于连接外部负载的负载连接部。

进一步的，所述旋转轴设有固定套筒体，所述固定套筒体的外周套设有第二碗套，所述第二碗套与外部固定，所述第二碗套的内部设有第二轴承，所述第二轴承套设在所述旋转轴上。

进一步的，所述感应体的相对旋转部的外周套设有第一轴承，所述第一轴承的外周套设有第一碗套，所述第一碗套与外部固定，所述感应体通过所述第一轴承进行旋转。

与现有技术相比，本发明动态扭矩感测装置的有益效果是：通过力矩感应霍尔与磁石的位置变化来感应力矩信号，同时通过无线传输的方式对感应电路供电和力矩信号进行传输，具有间接感应、使用寿命长、结构精巧、感测精度高、通用性强的优点。

附图说明

图1是动态扭矩感测装置的结构示意图。

图2是图1另一角度的示意图。

图3是旋转轴的结构示意图。

图4是套在图3旋转轴右端结构的爆炸示意图。

图5是套在图3旋转轴左端结构的爆炸示意图。

图6是第一碗套的结构示意图。

图7是第二碗套的结构示意图。

图8是无线感应原理图。

图中标号如下：

1-旋转轴；

2-感应体；

3-力矩感应霍尔；

4-磁石；

5-第一感应电路；

6-第一无线感应元件；

7-第二无线感应元件；

8-第二感应电路；

9-固定套筒体；

10-信号输出线；

11-速度感应元件；

12-第二感应电路固定槽；

13-磁石槽；

14-力矩感应霍尔固定槽；

15-第一感应电路固定槽；

16-固定部；

17-负载连接部；

18-螺纹体；

19-第一碗套；

20-第一轴承；

21-第一卡簧；

22-高磁导率软磁体材料体；

23-第二轴承；

24-第二碗套；

25-磁环；

26-第二卡簧；

27-轴承槽；

28-定位销；

29-定位槽；

30-密封件。

具体实施方式

请参阅图1至图8，动态扭矩感测装置，包括旋转轴1，旋转轴1的两端均设有方头，方头用于连接外部施力装置，旋转轴1设有固定部16，固定部16为螺纹、花键、齿轮等，固定部16连接有感应体2，感应体2包括相对固定部（图未标）和相对旋转部（图未标），相对固定部与固定部16连接，相对旋转部设有负载连接部17，负载连接部17用于连接外部的负载，负载连接部17为齿轮、花键、螺纹等，负载连接部17的外侧设有螺纹体18，用于连接螺丝进行锁固，确保负载连接部与外部负载连接的稳定，相对固定部和相对旋转部之间设有镂空的连接部（图未标），镂空的连接部能够放大相对旋转部的相对位置变化。感应体2设有至少一个用于测量相对固定部和相对旋转部之间扭矩的传感器，传感器包括力矩感应霍尔3和磁石4，相对固定部设有第一感应电路固定槽15，第一感应电路固定槽15内设有第一感应电路5，第一感应电路5连接有力矩感应霍尔3，相对固定部设有容置力矩感应霍尔3的力矩感应霍尔固定槽14，相对旋转部设有磁石槽13，磁石槽13内设有与力矩感应霍尔3相对设置的磁石4，第一感应电路固定槽15通过密封件30进行密封。

旋转轴1设有固定套筒体9，固定套筒体9设有第二感应电路固定槽12，第二感应电路固定槽12内设有第二感应电路8，第二感应电路8连接有信号输出线10，旋转轴1和第二感应电路8共同设有至少一个用于感测旋转轴1旋转的速度感应器。本实施方式中，速度感应器包括磁环25和速度感应元件11，磁环25套接在旋转轴1上并固定，磁环25内分布若干个铁磁性元件，铁磁性元件可以是磁石、铁材料体等元件，磁环25与速度感应元件11相邻设置，旋转轴1带动磁环25旋转，速度感应元件11通过感应磁环25表面的磁通变化量来感应速度。其他实施方式中，也可以通过光感应的方式来感测旋转轴的速度变化。第二感应电路固定槽12通过密封件30进行密封。

感应体2设有第一无线感应元件6，第一感应电路5和第一无线感应元件6电性连接，动态扭矩感测装置还设有第二无线感应元件7，第二无线感应元件7与第二感应电路8均相对旋转轴1处于相对静止状态，第二无线感应元件7与第二感应电路8电性连接，第一无线感应元件6和第二无线感应元件7之间进行信号传递。第一感应电路的供电方式包括：第一感应电路通过自身发电装置、电池供电或无线传递方式提供电能；或者第一感应电路通过第一无线感应元件和第二无线感应元件之间的电能传递提供电能。动态扭矩感测还包括高磁导率软磁体材料体22，高磁导率软磁体材料体22位于除第一无线感应元件6和第二无线感应元件7之间的其他空间，在本实施方式中高磁导率软磁体材料体22为独立元件，在其他实施方式中高磁导率软磁体材料体也可以一定工艺涂覆在其他元件表面或局部表面，高磁导率软磁体材料体22能够避免或减小电磁波对周围结构中的金属产生涡流，因为涡流会使金属发热，降低金属机械性能，同时避免或减小无线感应元件在进行信号和电能传递的影响。

固定套筒体9的外表面设有定位销28，固定套筒体9的外周套设有第二碗套24，第二碗套24的内表面设有与定位销28配合的定位槽29，固定套筒体9与第二碗套24固定，第二碗套4与外部固定。第二碗套24的内部设有第二轴承23，第二轴承23套设在旋转轴1上。

感应体2的相对旋转部的外周套设有第一轴承20，第一轴承20的外周套设有第一碗套19，第一碗套19的内表面设有轴承槽27，第一轴承20安装在轴承槽27内，第一碗套19与外部固定，感应体2通过第一轴承20进行旋转。第一轴承20通过第一卡簧21和第二卡簧26进行轴向限位。

本发明的工作原理为：外部施力装置通过旋转轴1两端的方头带动旋转轴旋转，从而对与旋转轴连接的感应体的相对固定部施加一个扭力，由于与感应体的相对旋转部通过负载连接部17连接有外部的负载，外部的负载产生的阻力施加在感应体的相对旋转部上，形成一个反方向的扭力，所以在两个扭力的共同作用下，造成相对旋转部与相对固定部的相对位置发生变化，通过位于相对固定部上的力矩感应霍尔3来感应位于相对旋转部上的磁石4的位置变化，从而得到相应的力矩信号，该力矩信号通过第一感应电路5以无线传输的方式传送至第二感应电路8，第二感应电路8通过信号输出线10将力矩信号传输至外界设备，负责无线传输的第一无线感应元件6和第二无线感应元件7还能够对装置进行供电，同时，装置还能够利用速度感应元件11感应磁环25表面的磁通变化量来感应速度，速度信号也通过信号输出线10传输至外界设备。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。