一种扭矩传感器的制作方法

本发明涉及扭矩传感器技术领域，更具体地说，它涉及一种扭矩传感器。

背景技术

在汽车的助力转向系统中需要用到扭矩传感器，扭矩传感器对转向器的输入轴和输出轴的扭转力矩和转角进行检测，并将检测结果反馈给ecu。目前使用的扭矩传感器主要分为接触式的和非接触式的两种，接触式扭矩传感器由于传感元件之间一直存在滑动摩擦，因此在使用过程中容易受到磨损老化，出现测量信号不准确甚至报错的情况；非接触式传感器利用的是电磁感应的原理，设有永磁体和感应线圈，或设有励磁线圈和感应线圈，存在结构复杂、安装不方便、工作稳定差、检测精度低等问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明提供一种结构简单、安装方便、集成度高、可靠性好、工作稳定高、检测精度高的扭矩传感器。

本发明技术方案是这样的：一种扭矩传感器，包括壳体、衬套、第一转子、第二转子和电路板，所述的衬套穿设在所述的壳体上，所述的第一转子位于所述的壳体外侧，所述的第二转子位于所述的壳体内并套设安装在所述衬套上，所述的电路板安装在所述的壳体内侧且位于所述的第一转子和第二转子之间，所述的电路板上分别设有感应线圈组件、与所述感应线圈组件连接的控制电路。

作为进一步地改进，所述的控制电路包括asic芯片、交流电源、放大器组件、滤波器组件，所述的交流电源与所述的感应线圈组件连接，所述的感应线圈组件依次通过放大器组件、滤波器组件与所述的asic芯片连接。

进一步地，所述的感应线圈组件包括第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈，其中，所述的第一线圈、第二线圈位于所述电路板的一侧面，所述的第三线圈、第四线圈位于所述电路板的另一侧面。

进一步地，所述的放大器组件包括4个放大器，所述的滤波器组件包括4个滤波器，所述的第一线圈、第二线圈、第三线圈、第四线圈分别依次通过所述的放大器、滤波器与所述的asic芯片连接。

进一步地，所述的asic芯片设有对外输出的第一pwm通道、第二pwm通道、第三pwm通道。

进一步地，所述的壳体包括第一外壳和第二外壳，所述的第一转子位于所述第一外壳的外侧。

进一步地，所述的第一转子上设有9个齿，相应的，所述的第二转子上设有18个齿。

进一步地，所述的第二转子上设有连接件，并且所述第二转子是通过该连接件套设安装在所述衬套上。

有益效果

本发明与现有技术相比，具有的优点为：

1、通过检测电路板上的感应线圈组件的电感变化量可以实现检测第一转子、第二转子之间的扭转力矩和第一转子、第二转子的实际转角，整体结构简单、安装方便、工作稳定高、检测精度高；

2、设置与第一转子对应的第一线圈、第二线圈和设置与第二转子对应的第三线圈、第四线圈，可以有效检测第一转子、第二转子之间的相对转角，从而得到第一转子、第二转子的旋转方向和扭转力矩；

3、在电路板上印制感应线圈组件和控制电路，集成度高、结构紧凑、可靠性好；

4、通过交流电源给感应线圈组件供电并检测感应线圈组件的电感变化量，省去了独立的励磁线圈，制造成本低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中控制电路的原理图。

其中：1-壳体、2-衬套、3-第一转子、4-第二转子、5-电路板、6-连接件、11-第一外壳、12-第二外壳、u-asic芯片、ac-交流电源、l1-第一线圈、l2-第二线圈、l3-第三线圈、l4-第四线圈、q-放大器、lb-滤波器、p1-第一pwm通道、p2-第二pwm通道、p3-第三pwm通道。

具体实施方式

下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。

参阅图1-2，一种扭矩传感器，包括壳体1、衬套2、第一转子3、第二转子4和电路板5，衬套2穿设在壳体1上，第一转子3位于壳体1外侧，第二转子4位于壳体1内并套设安装在衬套2上，电路板5安装在壳体1内侧且位于第一转子3和第二转子4之间；衬套2用来连接汽车转向器的输入轴和输出轴，输入轴和输出轴之间设有弹性件，输入轴通过弹性件变形将扭矩传递给输出轴，第一转子3和第二转子4均由不锈钢制成，第一转子3和第二转子4分别设有多个齿，实际应用时第一转子3安装在输入轴上并随输入轴转动，第二转子4、衬套2随输出轴转动，电路板5静止，转向器转动时第一转子3和第二转子4之间存在一定的相对转角，相对转角的大小与扭转力矩的大小对应；电路板5上分别设有感应线圈组件、与感应线圈组件连接的控制电路，控制电路包括asic芯片u、交流电源ac、放大器组件、滤波器组件，交流电源ac与感应线圈组件连接，感应线圈组件依次通过放大器组件、滤波器组件与asic芯片u连接，asic芯片u为控制芯片，设有多路模拟信号输入端口和多路数字信号输入端口以及多路数字信号输出端口；交流电源ac的频率f＝3mhz，交流电源ac使感应线圈组件产生电感和磁场，第一转子3和第二转子4转动后会使感应线圈组件的电感发生变化，通过检测感应线圈组件的电感变化量可以实现检测第一转子3、第二转子4之间的扭转力矩和第一转子3、第二转子4的实际转角，整体结构简单、安装方便、工作稳定高、检测精度高；电路板5为pcb板，感应线圈组件和控制电路印制在电路板5上，集成度高、结构紧凑、可靠性好；通过交流电源ac给感应线圈组件供电并检测感应线圈组件的电感变化量，省去了独立的励磁线圈，制造成本低。

感应线圈组件包括第一线圈l1、第二线圈l2、第三线圈l3、第四线圈l4，其中，第一线圈l1、第二线圈l2位于电路板5的一侧面，第三线圈l3、第四线圈l4位于电路板5的另一侧面，第一线圈l1、第二线圈l2与第一转子3相对应，第三线圈l3、第四线圈l4与第二转子4相对应，可以方便布线和降低干扰，可以有效检测第一转子3、第二转子4之间的相对转角，从而得到第一转子3、第二转子4的旋转方向和扭转力矩以及第一转子3的旋转角度。

放大器组件包括4个放大器q，滤波器组件包括4个滤波器lb，第一线圈l1、第二线圈l2、第三线圈l3、第四线圈l4分别依次通过放大器q、滤波器lb与asic芯片u连接，具体是，交流电源ac分别与第一线圈l1、第二线圈l2、第三线圈l3、第四线圈l4的两端连接，第一线圈l1、第二线圈l2、第三线圈l3、第四线圈l4的中间点依次通过放大器q、滤波器lb与asic芯片u连接，放大器q可以有效放大线圈电压变化的电压信号，电压信号与电感变化量对应，滤波器lb可以有效提高电压信号的稳定性从而提高asic芯片u采集的精度和稳定性。

asic芯片u对采集的信号进行处理后可以得到转向器的输入扭矩和旋转方向以及旋转角度，asic芯片u设有对外输出的第一pwm通道p1、第二pwm通道p2、第三pwm通道p3，第一pwm通道p1、第二pwm通道p2为冗余通道，对应于第一转子3、第二转子4之间的相对转角，可以检测相对转角的大于和方向，第三pwm通道p3对于第一转子3实际的旋转角度，三路pwm通道可以有保证检测精度。

壳体1包括第一外壳11和第二外壳12，第一转子3位于第一外壳11的外侧，第一转子3上设有9个齿，相应的，第二转子4上设有18个齿，同时兼顾了方便制造和检测精度高的优点，第二转子4上设有连接件6，并且第二转子4是通过该连接件6套设安装在衬套2上，既能保证第二转子4与衬套2有效连接以保证检测精度，又能方便对第二转子4与衬套2装配。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。