r>[0037]所述处理电路部分，其为包含信号发生电路和检测处理电路的印刷电路板5，印刷电路板5的平面沿中空筒体10外侧面轴向布置；
[0038]所述传感器安装壳体部分由左安装壳21和右安装壳4组合形成，齿轭转子部分、FPC部分、处理电路部分置于传感器安装壳体部分内部。
[0039]所述中空筒体10采用绝缘非导磁材料制作，中空筒体10设置为与所述齿轭转子部分同轴，所述柔性电路板6贴附于中空筒体10外表面形成具有一定刚度的圆柱形立体线路板。
[0040]所述第一齿轭转子1和第二齿轭转子3均为高导磁材料制作，齿轭12从连接部11一端外表面向外突出后沿轴向方向延伸，齿轭与齿轭间空隙所占圆周角度相同。
[0041]所述激励线圈8为螺旋结构，布置在所述柔性电路板6的中间位置，螺旋中心与柔性电路板6同轴。
[0042]所述接收线圈包括第一接收线圈组7及第二接收线圈组9;所述第一接收线圈组7及第二接收线圈组9布置在所述激励线圈8两侧，且位置对称，第一接收线圈组7及第二接收线圈组9的接收线圈数目为多个，单个接收线圈呈折线形式，多个接收线圈逆时针布置，并在布置一个圆周后按顺时针反向布置，顺时针与逆时针布置的折线形成菱形回路，实际应用不限于菱形结构，菱形回路数目和所述齿轭数目相同。多个接收线圈结构相同，在一个菱形回路的区域内均匀阵列布置。
[0043]所述第一齿轭转子1和第一接收线圈组7在同一高度位置，且齿轭与菱形回路一一对应;所述第二齿轭转子3和第二接收线圈组9在同一高度位置，且齿轭与菱形回路一一对应。
[0044]所述左安装壳21和右安装壳4配合形成圆筒，圆筒中部设有FPC安装位16，圆筒两端设有齿轭转子安装位17，圆筒外圆表面沿突出平面为处理电路部分安装位15，所述突出平面与圆筒轴线平行，左安装壳21和右安装壳4上还设置有固定连接安装孔14。
[0045]所述印刷电路板5和所述柔性电路板6通过绝缘压条连接，以保证所述印刷电路板5导线和柔性电路板6导线导通。
[0046]所述连接部11的圆环外表面中部设有齿轭转子安装环12，所述齿轭转子安装环13为PE材料，所述齿轭转子部分通过齿轭转子安装环12与所述传感器安装壳体部分的齿轭转子安装位17配合，并在预留一定径向间距，使齿轭转子部分和所述安装壳体部分相对转动。
[0047]当本传感器应用于汽车EPS转向系统时第一齿轭转子1和输入轴18下端固定，第二齿轭转子3和输出轴19上端固定连接，输入轴18和输出轴19与扭杆20两端通过销钉连接，其中输入轴18上端连接汽车方向盘，输出轴19下端连接助力组件。
[0048]当旋转力矩作用在方向盘上时，输入轴18同时出现转动，旋转力矩通过扭杆传递给输出轴19，而由于车轮摩擦及其他原因，导致在力矩传递过程中，扭杆发生形变，表现为输入轴18和输出轴19的旋转角度不同，即为固定安装在输入轴18上的第一齿轭转子1和安装在输出轴19上的第二齿轭转子3出现相对转动。
[0049]当对激励线圈8通以高频交流电时，在传感器空间产生具有周向性的交变磁场，根据电磁感应原理，位于激励线圈8同一圆柱面的接收线圈感应到垂直作用在回路上交变磁场，而产生感生电压，由于接收线圈采用正反回路布置，感生电压为零。
[0050]当对激励线圈8通以高频交流电时，在传感器空间产生具有周向性的交变磁场，根据涡流效应，位于柔性电路板6同轴内侧并与其保留一定径向间隙的齿轭转子的齿轭部分在高频交变磁场作用下产生电涡流，从而新的交变磁场，削弱齿轭对应位置与原磁场，导致接收线圈正反回路感应电压不同，从而输出电压不为零。
[0051]在汽车方向盘转动时，由于扭矩作用第一齿轭转子和第二齿轭转子的转动角度不同，则对应接收线圈的输出电压不同，多组接收线圈提高测量精度及判定转动方向。处理电路对接收线圈的电压信号，进行整流、放大并成对地将其按比例输出，对信号进行相应处理测出扭杆的绝对转角，再根据材料力学和相应计算方法计算得到扭矩大小和方向。
[0052]虽然本实用新型所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本实用新型的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本实用新型所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。
【主权项】
1.立式非接触电磁感应扭矩传感器，包括齿轭转子部分，FPC部分，处理电路部分，传感器安装壳体部分； 所述齿轭转子部分包括第一齿轭转子(1)和第二齿轭转子(3)，第一齿轭转子(1)和第二齿轭转子(3)均包括连接部(11)和多个齿轭(12)，第一齿轭转子(1)的多个齿轭(12)等间距环形阵列在其连接部(11)的下侧;第二齿轭转子(3)的多个齿轭(12)等间距环形阵列在其连接部(11)的上侧； 所述FPC部分(2)包括柔性电路板(6)和中空筒体(10);柔性电路板(6)贴附于中空筒体(10)的外圆柱表面，所述FPC部分设置为与所述齿轭转子部分外面表面有径向间隔，柔性电路板(6)上印刷有激励线圈(8)和接收线圈； 所述处理电路部分，其为包含信号发生电路和检测处理电路的印刷电路板(5)，印刷电路板(5)的平面沿中空筒体(10)外侧面轴向布置； 所述传感器安装壳体部分由左安装壳(21)和右安装壳(4)组合形成，齿轭转子部分、FPC部分、处理电路部分置于传感器安装壳体部分内部。2.根据权利要求1所述的立式非接触电磁感应扭矩传感器，其特征在于:中空筒体(10)设置为与所述齿轭转子部分同轴。3.根据权利要求1所述的立式非接触电磁感应扭矩传感器，其特征在于:所述第一齿轭转子(1)和第二齿轭转子(3)均为高导磁材料制作，齿轭(12)从连接部(11) 一端外表面向外突出后沿轴向方向延伸，齿轭与齿轭间空隙所占圆周角度相同。4.根据权利要求1、2或3所述的立式非接触电磁感应扭矩传感器，其特征在于:所述激励线圈(8)为螺旋结构，布置在所述柔性电路板(6)的中间位置，螺旋中心与柔性电路板(6)同轴。5.根据权利要求4所述的立式非接触电磁感应扭矩传感器，其特征在于:所述接收线圈包括第一接收线圈组(7)及第二接收线圈组(9);所述第一接收线圈组及第二接收线圈组布置在所述激励线圈(8)两侧，且位置对称，第一接收线圈组(7)及第二接收线圈组(9)的接收线圈数目为多个，单个接收线圈呈折线形式，多个接收线圈逆时针布置，并在布置一个圆周后按顺时针反向布置，顺时针与逆时针布置的折线形成菱形回路，菱形回路数目和所述齿轭数目相同。6.根据权利要求5所述的立式非接触电磁感应扭矩传感器，其特征在于:所述第一齿轭转子(1)和第一接收线圈组(7)在同一高度位置，且齿轭与菱形回路一一对应;所述第二齿轭转子(3)和第二接收线圈组(9)在同一高度位置，且齿轭与菱形回路一一对应。7.根据权利要求1所述的立式非接触电磁感应扭矩传感器，其特征在于:所述左安装壳(21)和右安装壳(4)配合形成圆筒，圆筒中部设有FPC安装位(16)，圆筒两端设有齿轭转子安装位(17)，圆筒外圆表面沿突出平面为处理电路部分安装位(15)，所述突出平面与圆筒轴线平行，左安装壳(21)和右安装壳(4)上还设置有固定连接安装孔(14)。8.根据权利要求1或7所述的立式非接触电磁感应扭矩传感器，其特征在于:所述印刷电路板(5)和所述柔性电路板(6)通过绝缘压条连接，以保证所述印刷电路板(5)导线和柔性电路板(6)导线导通。9.根据权利要求7所述的立式非接触电磁感应扭矩传感器，其特征在于:所述连接部(11)的圆环外表面中部设有齿轭转子安装环(13)，所述齿轭转子部分通过齿轭转子安装环(13)与所述传感器安装壳体部分的齿轭转子安装位(17)配合，并在预留一定径向间距，使齿轭转子部分和所述安装壳体部分相对转动。
【专利摘要】立式非接触电磁感应扭矩传感器，属于汽车转向控制检测技术领域。本实用新型为了解决现有扭矩传感器体积大，结构复杂，存在电磁干涉的问题。传感器包括齿轭转子部分，其包括分别于输入轴和输出轴固连且有多个相间分布且均匀分布于圆周位置的齿轭；FPC部分，其采用柔性电路板制作的导线印刷在基材上并贴附于中空筒体外表面，FPC上布设激励线圈，激励线圈上下对称布置接收线圈；处理电路部分，其为包含信号发生电路和检测处理电路的PCB，其平面沿FPC中空筒体外侧面轴向布置。本传感器通过电磁感应原理，实现扭矩测量，无需外加磁场，体积小，稳定性好，测量精度高。
【IPC分类】G01L5/22
【公开号】CN205120295
【申请号】CN201520963725
【发明人】李志鹏, 常子凡, 那少聃
【申请人】哈尔滨力盛达机电科技有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月26日