一种磁通式扭力传感器的制作方法

本实用新型涉及传感器技术领域，特别是一种磁通式扭力传感器。

背景技术：

传感器(英文名称：transducer/sensor)是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

助力自行车，是一种新型二轮车辆，属于自行车的一种，以电池作为辅助动力来源，安有电机,并具备动力辅助系统，能实现人力骑行和电机助动一体化的新型交通工具。扭力传感器是助力自行车电动助力系统理解骑行者意图的核心部件，由于扭力传感器的存在使得在骑行过程中，能够根据所测得的扭力来调整电动自行车的电机输出功率，提高骑乘的舒适度。

目前，助力自行车越来越多地采用中轴安装扭力传感器，常用的结构是在中轴或中轴连接的套管上粘贴应变片，通过应变片感应踩踏的扭力大小，通过信号处理后输出电压信号，进而控制电机的输出功率，这样的结构存在着检测精度不足，安装不易以及稳定性、可靠性低的问题。

技术实现要素：

为解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种磁通式扭力传感器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种磁通式扭力传感器，安装在中轴上，包括：扭力套筒，一端与中轴固定连接并且随中轴转动，另一端与输出部连接；隔离套筒，套设在所述扭力套筒上并且一端与所述扭力套筒固定连接；线圈组件，套设在所述隔离套筒上；电路板，与所述线圈组件电连接；其中，所述扭力套筒的外表面设置有遮蔽结构，所述隔离套筒上设置有与所述遮蔽结构相配合的通孔，中轴带动所述扭力套筒转动，扭力套筒产生弹性形变而改变所述通孔与所述遮蔽结构之间的遮蔽面积。

进一步地，所述遮蔽结构有若干个并且沿周向设置在所述扭力套筒的外表面。

进一步地，所述通孔有若干个并且与若干个所述遮蔽结构对应设置在所述隔离套筒的侧壁上。

进一步地，所述遮蔽结构为设置在所述扭力套筒外表面的凹槽或凸起。

进一步地，所述凹槽或所述凸起呈腰形。

进一步地，所述遮蔽结构与所述通孔交错设置。

进一步地，所述通孔呈网孔分布在所述隔离套筒的侧壁上。

进一步地，所述线圈组件与所述电路板之间设置有隔磁套筒。

进一步地，所述线圈组件包括线圈支架以及至少一组感应线圈，所述感应线圈缠绕在所述线圈支架上对应所述通孔的位置。

进一步地，所述线圈组件上套设有电路板支架，所述电路板安装在所述电路板支架上，并且所述电路板支架与所述扭力套筒之间通过滚动轴承连接。

进一步地，所述电路板支架上设置有霍尔传感器，所述霍尔传感器用于感应中轴的转速。

本实用新型主要具有以下有益效果：

本实用新型的磁通式扭力传感器采用在中轴上依次设置扭力套筒、隔离套筒、线圈组件以及电路板的结构，并且扭力套筒上设置遮蔽结构，隔离套筒上设置与遮蔽结构相配合的通孔，扭力套筒的一端与输出部啮合时，中轴通过扭力套筒驱使输出部转动，并且扭力套筒发生弹性形变以改变扭力套筒与隔离套筒之间的遮蔽面积，从而改变磁通率，线圈组件检测遮蔽面积下磁通率的变化从而测得扭力的变化，提高该磁通式扭力传感器的检测精度，并且扭力套筒、隔离套筒、线圈组件均可以依次套设在中轴上，结构简单易安装，与中轴的连接方式牢固，不会出现脱落的问题，提高该磁通式扭力传感器的稳定性和可靠性。

附图说明

图1是本实用新型实施例的磁通式扭力传感器的装配示意图；

图2是本实用新型实施例的磁通式扭力传感器的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的磁通式扭力传感器的剖面示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1至图3所示的一种磁通式扭力传感器，该磁通式扭力传感器安装在中轴100上，其包括一端固定在中轴100上的扭力套筒200，扭力套筒200上套接有隔离套筒300，并且隔离套筒300上还套接有线圈组件400，线圈组件400连接有电路板500，具体的，中轴100通过直接或间接的方式连接踏板，该扭力套筒200的一端通过花键与中轴100连接并且随中轴100转动，另一端连接有输出部101，需要说明的是，在本实施例中，所述输出部101可以是轴类零件或齿类零件，并且扭力套筒200与输出部101之间可以通过单向装置连接，该单向装置可以是棘爪或单向离合器，该单向离合器可以采用行业内常用的结构，在本技术方案中不再赘述；隔离套筒300的一端与扭力套筒200固定，另一端悬空，扭力套筒200的外表面还设置有遮蔽结构201，隔离套筒300上还设置有与该遮蔽结构201相配合的通孔301，当人脚踏踏板时带动中轴100转动，由于中轴100与输出部101之间通过扭力套筒200传递扭矩，此时扭力套筒200发生形变，从而改变扭力套筒200与隔离套筒300之间的遮蔽面积，也就是改变磁通率，线圈组件400检测到遮蔽面积下磁通率的变化并形成电信号而传输到电路板500中，电路板500接收电信号后经处理转化后测得扭力的变化，提高该磁通式扭力传感器的检测精度；并且扭力套筒200、隔离套筒300、线圈组件400均可以依次套设在中轴100上，结构简单易安装，与中轴100的连接方式牢固，不会出现脱落的问题，提高该磁通式扭力传感器的稳定性和可靠性。

在一些实施例中，所述遮蔽结构201有若干个并且沿周向设置在所述扭力套筒200的外表面，具体的，该扭力套筒200呈圆筒状，遮蔽结构201设置在圆筒状扭力套筒200的外表面，中轴100驱使输出部101转动时，通过扭力套筒200传递扭矩，从而使得扭力套筒200产生微小的形变，该形变通常是弹性形变，扭力套筒200上产生的微小形变能够引起扭力套筒200与隔离套筒300之间的磁通率变化，通过线圈组件400检测到该磁通率变化，进而通过电路板500将该变化处理后得出扭力的变化。

在一些实施例中，所述通孔301有若干个并且与若干个所述遮蔽结构201对应设置再隔离套筒300的侧壁上，通过设置若干个遮蔽结构201与若干个通孔301相配合的方式能够提升检测精度，即能够细化扭力套筒200与隔离套筒300之间的遮蔽面积的变化，进而准确检测到磁通率的变化；而在另外一些实施例中，该通孔301呈网孔状布置，其目的在于能够进一步提升检测精度。

在一些实施例中，所述遮蔽结构201与所述通孔301交错设置，其目的在于，通孔301的孔径能够大于或小于或等于遮蔽结构201的最大尺寸，这样能够保证扭力套筒200在发生弹性形变时，遮蔽结构201与通孔301的边界之间的遮蔽面积发生变化，避免通孔301一直在遮蔽结构201内或者是遮蔽结构201一直在通孔301内而不产生遮蔽面积的变化，也就是说，通孔301的边界需要可以投影在遮蔽结构201内和/或遮蔽结构201的边界需要可以投影到通孔301内，从而保证扭力套筒200发生弹性形变时隔离套筒300与遮蔽结构201相重合的部分面积发生变化，也就是遮蔽面积发生变化，从而引起磁通率的变化。

在一些实施例中，参照图1所示，所述遮蔽结构201为设置在扭力套筒200外表面的凹槽或凸起，本实施例以凹槽为例，并且该凹槽呈腰形，其目的在于保证遮蔽结构201与隔离套筒300之间的距离以及扭力套筒200外表面与隔离套筒300之间的距离不一，进而在扭力套筒200发生形变时能够引起磁通率的变化，并且凹槽的深度或凸起的高度可以根据实际情况设定。

在一些实施例中，参照图1与图3所示，所述线圈组件400与所述电路板500之间设置有隔磁套筒600，其目的在于避免磁场散发出去从而影响到电路板500。

在一些实施例中，所述线圈组件400包括线圈支架以及缠绕在所述线圈支架上的至少一组感应线圈，具体的该感应线圈缠绕在线圈支架上对应通孔301的位置，其目的在于进一步提高检测的精度，保证感应线圈能够精确检测到磁通率的变化，进而转化为电信号发送至电路板500上。

在一些实施例中，所述线圈组件400上套设有电路板支架700，电路板500安装在电路板支架700上，并且电路板支架700与扭力套筒200之间通过滚动轴承800连接，也就是说，在中轴100转动时候，扭力套筒200、隔离套筒300以及线圈组件400随中轴100转动，扭力套筒200与隔离套筒300之间因扭力套筒200发生弹性形变而产生相对转动从而引起遮蔽面积的变化，线圈组件400检测因遮蔽面积的变化而引起的磁通率变化，而隔磁套筒600可以随扭力套筒200转动，也可以不随扭力套筒200转动，而电路板支架700则通过滚动轴承800与扭力套筒200连接，使得电路板支架700不随扭力套筒200转动，保证该磁通式扭力传感器的稳定性和可靠性。

在一些实施例中，参照图1与图2所示，所述电路板支架700上设置有霍尔传感器900，该霍尔传感器900用于感应中轴100的转速，具体的，由于扭力套筒200随中轴100同步转动，因而通过霍尔传感器900检测扭力套筒200的转速即可测出中轴100的转速，在本实施例中，该霍尔传感器900可以采用市面上常规的型号与规格即可，在此不再赘述该霍尔传感器900的具体结构。

需要说明的是，上述所有实施例所述的扭力套筒200可以采用高磁导率的材料制成，如铁或铁合金等。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。