霍尔式扭矩传感器的制造方法
【专利摘要】一种霍尔式扭矩传感器，包括传感器轴、左支架、右支架、外环铁心、内环铁心、永磁磁钢和霍尔传感器，其中传感器轴与左支架为一体式结构，传感器轴一端与左支架的中心位置固定，另一端穿过右支架的中心后与右支架固定；外环铁心同心地固定在左支架的内侧，外环铁心设有凹槽，永磁磁钢嵌放在外环铁心的凹槽中；内环铁心同心地固定在右支架的外侧，内环铁心设有凹槽，霍尔传感器固定在内环铁心的凹槽中。传感器工作时，能够直接将负载扭矩转换成为模拟电信号输出，具有结构简单，测量灵敏度高等优点。
【专利说明】
霍尔式扭矩传感器
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种扭矩传感器，更具体的是涉及一种基于霍尔效应的扭矩传感器。
【背景技术】
[0002]随着科学技术的不断进步和生产发展的各种需要，扭矩测量技术在工业、航空航天、农业、军事等多个领域获得了广泛的应用。例如在塑壳式低压断路器智能测控系统中，采用扭矩传感器对电机轴输出扭矩进行实时检测，当螺丝刀对螺母锁紧到一定程度时，扭矩瞬时增大，磁电式扭矩传感器检测到该阶跃信号，控制电机停转。
[0003]目前在扭矩测量中，传递类扭矩传感器应用十分广泛，传递类扭矩传感器按扭矩信号的产生方式可分为光学式、光电式、磁电式、应变式、电容式等等，其中市场上较成熟的扭矩传感器主要是磁电式和应变式。磁电式扭矩传感器输出信号的本质是两路具有相位差的角位移信号，对信号进行组合处理后得到扭矩信息，它是非接触式传感器，无磨损、无摩擦，可用于长期测量，不足之处是体积大，不易安装，德国HBM公司、日本小野测器和中国湘西仪表厂均有生产;应变式转矩传感器以电阻应变片为敏感元件，如德国HBM公司的Tl，T2，Τ4系列转矩传感器、北京三晶集团的JN338系列传感器等，它们在转轴或与转轴串接的弹性轴上安装四片精密电阻应变片，并连接成惠思顿电桥，扭矩使轴的微小变形引起应变阻值发生变化，电桥输出的信号与扭矩成比例，传感器可以测量静态和动态转矩、高频冲击和振动信息，具有体积小重量轻等优点，不足之处是信号的传输易受干扰且损耗较大，导致测量精度和灵敏度都不是很高。
【发明内容】
[0004]本实用新型针对上述问题，提供了一种霍尔式扭矩传感器，能够直接将负载扭矩转化成对应的模拟电信号输出，具有结构简单，测量灵敏度高等优点。
[0005]本实用新型的目的采取下述技术方案实现:
[0006]—种霍尔式扭矩传感器，包括传感器轴、左支架、右支架、外环铁心、内环铁心、永磁磁钢和霍尔传感器，其中传感器轴与左支架为一体式结构，传感器轴一端与左支架的中心位置固定，另一端穿过右支架的中心后与右支架固定;外环铁心同心地固定在左支架的内侧，外环铁心设有凹槽，永磁磁钢嵌放在外环铁心的凹槽中；内环铁心同心地固定在右支架的外侧，内环铁心设有凹槽，霍尔传感器固定在内环铁心的凹槽中；
[0007]外环铁心中的凹槽为两个，在空间上对称分布；
[0008]内环铁心中的凹槽为两个，在空间上对称分布；
[0009]外环铁心中的凹槽与内环铁心中的凹槽在空间上错开90度；
[0010]外环铁心与内环铁心同轴心，且之间存在空气隙。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型霍尔式扭矩传感器的结构图；
[0012]图2为本实用新型霍尔式扭矩传感器的A-A剖视图；
[0013]图3为本实用新型霍尔式扭矩传感器负载扭矩为零时的工作原理图；
[0014]图4为本实用新型霍尔式扭矩传感器负载扭矩不为零时的工作原理图。
【具体实施方式】
[0015]以下结合附图进一步描述本实用新型霍尔式扭矩传感器的实施。
[0016]霍尔式扭矩传感器的结构如图1、图2所示，包括传感器轴1、左支架2、外环铁心3、右支架4、内环铁心5、永磁磁钢6和霍尔传感器7，其中传感器轴I与左支架2为一体式结构，传感器轴I的一端与左支架2的中心位置固定，另一端穿过右支架4的中心后与右支架4固定;外环铁心3同心地固定在左支架2的内侧，外环铁心3设有凹槽，永磁磁钢6嵌放在外环铁心3的凹槽中；内环铁心5同心地固定在右支架4的外侧，内环铁心5设有凹槽，霍尔传感器7固定在内环铁心5的凹槽中；
[0017]外环铁心3的凹槽为两个，在空间上对称分布；
[0018]内环铁心5的凹槽为两个，在空间上对称分布；
[0019]外环铁心3的凹槽与内环铁心5的凹槽在空间上错开90度；
[0020]外环铁心3与内环铁心5同轴心，且之间存在空气隙。
[0021]霍尔式扭矩传感器负载扭矩为零时的工作原理如图3所示，当传感器轴I无扭矩作用时，永磁磁钢6产生的磁力线方向与霍尔传感器7的平面法线方向垂直，根据霍尔效应，霍尔传感器无霍尔电势输出；
[0022]霍尔式扭矩传感器负载扭矩不为零时的工作原理如图4所示，当传感器轴I受到扭矩作用时，传感器轴I产生与负载扭矩成正比的扭转角，外环铁心和内环铁心产生相对角位移，此时永磁磁钢6产生的磁力线方向与霍尔传感器7的平面法线方向不垂直，存在与转轴的扭转角相等的夹角，根据霍尔效应，霍尔传感器产生于该夹角对应的霍尔电势，由此实现了负载扭矩到模拟电信号的转化。
【主权项】
1.一种霍尔式扭矩传感器，包括传感器轴、左支架、右支架、外环铁心、内环铁心、永磁磁钢和霍尔传感器，其特征在于:传感器轴与左支架为一体式结构，传感器轴一端与左支架的中心位置固定，另一端穿过右支架的中心后与右支架固定;外环铁心同心地固定在左支架的内侧，外环铁心设有凹槽，永磁磁钢嵌放在外环铁心的凹槽中；内环铁心同心地固定在右支架的外侧，内环铁心设有凹槽，霍尔传感器固定在内环铁心的凹槽中。2.根据权利要求1所述的一种霍尔式扭矩传感器，其特征在于:外环铁心中的凹槽为两个，在空间上对称分布。3.根据权利要求1所述的一种霍尔式扭矩传感器，其特征在于:内环铁心中的凹槽为两个，在空间上对称分布。4.根据权利要求1所述的一种霍尔式扭矩传感器，其特征在于:外环铁心中的凹槽与内环铁心中的凹槽在空间上错开90度。5.根据权利要求1所述的一种霍尔式扭矩传感器，其特征在于:外环铁心与内环铁心同轴心，且之间存在空气隙。
【文档编号】G01L3/10GK205483350SQ201620185470
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月2日
【发明人】宓佳辉, 章晓洋, 赵浩, 王璇
【申请人】嘉兴学院