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CN108204873A - 磁俘无感式转矩传感器 - Google Patents

磁俘无感式转矩传感器 Download PDF

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CN108204873A CN201611182168.4A CN201611182168A CN108204873A CN 108204873 A CN108204873 A CN 108204873A CN 201611182168 A CN201611182168 A CN 201611182168A CN 108204873 A CN108204873 A CN 108204873A
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Abstract

本发明公开了一种磁俘无感式转矩传感器，该传感器包括：扭矩检测轴、空心立体曲面形永磁体对、空心准平行辐射能量源、空心单晶硅电池片滴胶组件、空心扭矩检测处理电路以及传感器的外壳套体件。所述空心立体曲面形永磁体对由外包环永磁体和内委环永磁体两部分构成；所述空心准平行辐射能量源是经特殊工艺制成的半导体辐射器件；所述空心单晶硅电池片滴胶组件是匹配于空心准平行辐射能量源的特配换能器；所述安装在高强度扭矩检测弹性轴上的扭矩检测电路只使用空心单晶硅电池片滴胶组件所提供的电能；本发明通过采用空心立体曲面形永磁体技术，去除了现有转矩传感器的两个轴承；通过采用空心准平行辐射能量源和空心单晶硅电池片滴胶组件技术，替换掉了滑环式转矩传感器和线圈式转矩传感器的动态供电装置。通过采用发光器件多点位连续的群发和光接收器件的设轨排布技术，实现了动态扭矩信号高速率的外耦输出。

Description

磁俘无感式转矩传感器
技术领域
本发明涉及一种传感器；具体的讲，就是一种全新技术的磁俘无感式转矩传感器。
技术背景
在现有技术中，旋转体的扭矩检测通常选用的常规转矩传感器有：相位差式转矩传感器、滑环式转矩传感器或是线圈式转矩传感器三大类。
相位差式转矩传感器因其体积笨重，低速区和高速区的转矩测量精度较差已逐步被淘汰。
滑环式转矩传感器因存在导电环的动摩擦，易发热而导致超过6000转/分钟的转矩测量很难实现。
线圈式转矩传感器因存在开环的磁路结构，导致电磁场的辐射污染和极易受外界空间的电磁干扰。特别是雷电。
以上现有的转矩传感器均存在共同的缺陷是：易受外界电磁干扰和很难实现超高速测扭的工业现场。
发明内容
本发明针对现有产品的技术缺陷，提供了一种全新技术理念的磁俘无感式转矩传感器。首次提出了《永磁体磁俘》《辐射能量源》的新理念。本发明的“磁俘”是由两套同轴锁定的相互间生成轴向和径向磁斥作用力的永磁磁体对的组件体，起到旋转轴支撑架对该旋转轴“适度约限”的创新技术。本发明的“无感”明确的指出，磁俘无感式转矩传感器所采用的电子电路技术中不存在“电磁线圈”。本发明磁俘无感式转矩传感器的测扭轴不能脱离传感器外壳套体，且其轴具有适度约限的技术特征。
为实现上述目的，本发明提供了一种磁俘无感式转矩传感器，包括：高强度扭矩检测弹性轴、空心立体曲面形永磁体对、准平行空心辐射能量源、空心单晶硅电池片滴胶组件、空心扭矩检测处理电路、界面接口电路、盘式动平衡承载架、传感器外壳套体以及外壳套体端盖；所述高强度扭矩检测弹性轴上黏贴着电联接组桥的探测应变片；
所述空心立体曲面形的永磁体对由：空心外包环永磁体和空心内委环永磁体两部分构成，空心外包环永磁体固定在传感器外壳套体和外壳套体端盖上，空心内委环永磁体固定在高强度扭矩检测弹性轴的两侧；
所述准平行空心辐射能量源是经特殊工艺制成的半导体辐射器件，有单全环和双全环规格，频域为845-855nm波段，恒直流电能供电驱动。该能量源固定在外壳套体端盖上；
所述空心单晶硅电池片滴胶组件是匹配于空心辐射能量源的特配换能器，该换能器在空心辐射能量源的作用下生成设计需求载荷能力的恒稳直流电能。
所述空心扭矩检测处理电路是由两部分组成，装在高强度扭矩检测弹性轴上的扭矩检测电路和装在外壳套体上的扭矩处理电路，装在高强度扭矩检测弹性轴上的扭矩检测电路只使用空心单晶硅太阳能滴胶组件所提供的载荷电能，装在传感器外壳套体上的扭矩处理电路使用开关电源直流供电。
所述界面接口电路是由功率界面电路和信号界面电路组成，功率界面电路完成现场电源电能的适配变换，信号界面电路实现内部信号与界面传输信号的光隔。
本发明磁俘无感式转矩传感器通过采用空心立体曲面形的永磁磁体对、空心辐射能量源、空心单晶硅电池片滴胶组件的全新技术方案，彻底解决了转矩传感器测扭数据易受外界电磁干扰的重大技术难题、优化了转矩传感器较大体积的问题，最佳的解决了转矩传感器超高速运行长寿命的重大技术难题、有效的解决了转矩传感器工部件加工精度和整机装配过程中苛刻工艺要求的生产问题、彻底解决了转矩传感器内装轴承锈损保养的技术难题。
下面通过附图和实施例，对本发明的全新技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明空心立体曲面形“磁俘”永磁体结构示意图；
图2为本发明的准平行空心辐射能量源示意图；
图3为本发明的空心单晶硅电池片滴胶组件示意图；
图4为本发明磁俘无感式转矩传感器扭矩检测处理电路和界面接口电路的流程原理图；
图5为本发明磁俘无感式转矩传感器的总装装配图；
具体实施方式
图1为本发明立体曲面形的“磁俘”结构示意图。如图1所示，磁俘结构由空心立体曲面形外包环永磁体1和空心立体曲面形内委环永磁体2组成。其中的空心立体曲面形外包环永磁体1的外轮廓为部分定半径的柱体，内轮廓为空心立体曲面形，该永磁体1的磁场呈内收敛特征；其中的空心立体曲面形内委环永磁体2的外轮廓为立体曲面形，内轮廓为空心立体柱孔，该永磁体2的磁场呈外发散特征。空心外包环1永磁体的充磁极性与空心内委环永磁体2的充磁极性相反，处于同性相斥的作用状态。
图2为本发明准平行空心辐射能量源示意图。如图2所示，准平行空心辐射能量源具有两种类型，即：空心单全环型和空心双全环型。空心全双环型用于小牛米的转矩传感器，空心单全环型用于大牛米的转矩传感器。
准平行空心辐射能量源采用直流电能驱动方式，卡锁式安装，辐射能量源的总厚度约为7.1毫米，树脂胶封装。辐射能量源有多种规格。
图3为本发明的空心单晶硅电池片滴胶组件示意图。如图3所示，该滴胶组件具有正反双面，单晶硅电池片面为正面，有焊盘点面为背面；该滴胶组件的总厚度约为2.6毫米。滴胶组件也具有单全环和双全环规格。
图4为本发明磁俘式转矩传感器产品的空心扭矩检测处理电路和界面接口电路的逻辑原理图。如图4所示，空心扭矩检测电路包括；AD537、AD581、运放集成块、功放器件、光发射器件、温补器件等。空心扭矩处理电路包括；三端稳压器、光信号捕捉接收器、逻辑门集成块、功放器件、短路保护等。界面接口电路包括：三端稳压器、运放集成块，稳流驱动模块等。
图5为本发明磁俘无感式转矩传感器产品的总装装配图。如图5所示，该传感器包括：传感器外壳套体1、高强度扭矩检测弹性轴2，立体曲线面形外包环永磁体3，立体曲线面形内委环永磁体4，准平行空心辐射功率源5、空心单晶硅电池片滴胶组件6、盘式承载平衡架7、空心扭矩检测电路8、外壳套体端盖9、空心扭矩处理电路10、界面接口电路11、底盖板12和防尘密封板13。
具体地，通过将探测应变片黏贴在高强度扭矩检测弹性轴2上並进行电联接的组桥，实现将该轴的机械剪切变量转换成电参量的电阻值变化量。
通过对空心扭矩检测处理电路和界面接口电路PCB板的元件焊接，实现该电路的功能特征。
通过将轴部件进行扭矩标定，老化处理，实现轴部件扭矩检测值的电参量输出。
通过将空心单晶硅电池片滴胶组件6和空心扭矩检测电路8在盘式承载平衡架7上的安装，实现高强度扭矩检测弹性轴部件扭矩变化率线性的对应数字电参量的扭矩值输出。
通过功率界面电路对准平行空心辐射能量源的直流供电，实现了输入能量与输出能量间能量作用形式的转变。
通过准平行空心辐射能量源对空心单晶硅电池片滴胶组件的能量辐射作用，实现了空心单晶硅电池片滴胶组件直流载荷电能的有效生成。
通过使用针对高强度扭矩检测弹性轴上扭矩检测电路而由空心单晶硅电池片滴胶组件所生成的直流载荷电能，彻底的实现了扭矩检测电路的稳定运行将不受外界任何电磁干扰。
通过空心扭矩检测PCB板上多点位连续群发器驱动高频发光器，实现了高强度扭矩捡测弹性扭矩信号的量化传送。
通过空心扭矩处理PCB板上采用的光接收器件设轨排布的捕捉，逻辑门集成块器件编辑处理技术，实现了多点位连续群发信号无失真的接收。
通过将两端压固内委环永磁体的高强度扭矩检测弹性轴2並同轴的设置于压固外包环永磁体的带座的传感器外壳套体组件以及压固有外包环永磁体外壳套体端盖上的磁场间，实现了高强度扭矩检测弹性轴在带座的传感器外壳套体件及外壳套体端盖间无摩擦“适度约限”的旋转。
磁俘无感式转矩传感器独特的技术特征是：磁俘无感式转矩传感器通过采用磁场约束的空心立体曲面形外包环永磁体和空心立体曲面形内委环永磁体技术，去掉了现有转矩传感器内的两个轴承；通过采用空心准平行辐射能量源和空心单晶硅电池片滴胶组件，替换掉滑环式转矩传感器和线圈式转矩传感器的动态供电装置。通过采用发光器件多点位连续的群发和光接收器件的布轨捕捉技术，实现了动态扭矩信号高速率的外耦输出。
需要说明的是，本说明书中未作较详细描述的内容，应属相关专业人员公知的基本知识。

Claims (10)

1.一种磁俘无感式转矩传感器，其特征在于，包括：高强度扭矩检测弹性轴、空心立体曲面形永磁体对、准平行空心辐射能量源、空心单晶硅电池片滴胶组件、空心扭矩检测处理电路、界面接口电路、盘式动平衡承载架、传感器外壳套体件以及外壳套体端盖；所述高强度扭矩检测弹性轴上黏贴着电联接组桥的探测应变片；
所述空心立体曲面形的永磁体对由：空心外包环永磁体和空心内委环永磁体两部分构成，空心外包环永磁体固定在带坐的传感器外壳套体件和外壳套体端盖上，空心内委环永磁体固定在高强度扭矩检测弹性轴的轴两侧；
所述准平行空心辐射能量源是经特殊工艺制成半导体辐射器件，有单全环和双全环规格，频域为845-855nm波段，恒直流电能供电驱动。该能量源固定在外壳套体端盖上；
所述空心单晶硅电池片滴胶组件是匹配于准平行空心辐射能量源的特配换能器，该换能器在空心辐射能量源的作用下生成设计需求载荷能力的恒稳直流电能；
所述空心扭矩检测处理电路是由两部分组成，装在高强度扭矩检测弹性轴上的扭矩检测电路和装在外壳套体上的扭矩处理电路，装在高强度扭矩检测弹性轴上的扭矩检测电路只使用空心单晶硅电池片滴胶组件所提供的电能，装在带座的传感器外壳套体组件上的扭矩处理电路使用开关电源直流供电；
所述界面接口电路是由功率界面电路和信号界面电路组成，功率界面电路完成现场电源电能的适配变换，信号界面电路实现内部信号与界面传输信号的光隔；
通过将探测应变片黏贴在高强度扭矩检测弹性轴上並进行电联接的组桥，实现将该轴的机械剪切变量转换成电参量的电阻值变化量；
通过将两侧压固有内委环永磁体的高强度扭矩检测弹性轴同轴的设置于压固有外包环永磁体的带座的传感器外壳套体件以及压固有外包环永磁体外壳套体端盖上的磁场间，实现了高强度扭矩检测弹性轴在带座的传感器外壳套体组件及外壳套体端盖间无摩擦“适度约限”的旋转；
通过功率界面电路对空心准平行辐射能量源的直流供电，实现输入能量和输出能量间能量作用形式的转变。
通过准平行空心辐射能量源对空心单晶硅太阳能滴胶组件的能量辐射作用，实现了空心单晶硅电池片滴胶组件直流载荷电能的有效生成；
通过使用针对高强度扭矩检测弹性轴上扭矩检测电路而由空心单晶硅电池片滴胶组件所生成的直流载荷电能，彻底的实现了扭矩检测电路的稳定运行将不受外界任何电磁干扰；
通过空心扭矩处理电路和信号界面电路的运行，实现了磁俘式转矩传感器测扭信号的外传。
2.根据权利要求1所述的磁俘无感式转矩传感器，其特征在于，磁俘关系的空心立体曲面形外包环永磁体和空心立体曲面形内委环永磁体的构成装置，可独立于磁俘式转矩传感器个例使用。
3.根据权利要求1所述的磁俘无感式转矩传感器，其特征在于，准平行空心辐射能量源具有两种类型，即：空心单全环型和空心双全环型。空心双全环型用于小牛米的转矩传感器，空心单全环型用于大牛米的转矩传感器。
4.根据权利要求1所述的磁俘无感式转矩传感器，其特征在于，准平行空心辐射能量源采用卡锁式安装，该能量源的总厚度约为7.1毫米，树脂胶封装；准平行空心辐射能量源有多种规格。
5.根据权利要求1所述的磁俘无感式转矩传感器，其特征在于，空心单晶硅电池片滴胶组件具有两种类型，空心单全环型和空心双全环型。
6.根据权利要求1所述的磁俘无感式转矩传感器，其特征在于，空心单晶硅电池片滴胶组件所生成的直流电能，针对的配电载荷只是高强度扭矩检测弹性轴上的扭矩检测电路。
7.根据权利要求1所述的磁俘无感式转矩传感器，其特征在于：空心扭矩检测电路PCB板上高频发光器件的扭矩信号外传，采用的是多点位连续群发技术。
8.根据权利要求1所述的磁俘无感式转矩传感器，其特征在于，空心扭矩处理电路PCB板上采用了光接收器件设轨排布的捕捉，逻辑门集成块器件编辑处理技术，实现了多点位连续群发信号无失真的接收。
9.根据权利要求1所述的磁俘无感式转矩传感器，其特征在于，空心立体曲面形外包环永磁体的磁场呈内收敛特征，空心立体曲面形内委环永磁体的磁场呈外发散特征。
10.根据权利要求1所述的磁俘无感式转矩传感器，其特征在于，测扭轴具有不能脱离传感器外壳套体，且其轴具有适度约限的技术特征。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112798162A (zh) * 2021-03-16 2021-05-14 河北宇生建设工程有限公司 动态扭矩传感器
CN115020399A (zh) * 2022-06-08 2022-09-06 河北云伯科技有限公司 一种模块拼装式光电能量耦合器

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3938890A (en) * 1974-10-15 1976-02-17 Flavell Evan R Torque transducer utilizing differential optical sensing
CN2120215U (zh) * 1992-03-26 1992-10-28 权世华 磁力悬浮轴承
WO2005029684A1 (fr) * 2003-09-22 2005-03-31 Delta Electronics,Inc. Moteur sans roulement
CN2803300Y (zh) * 2005-02-07 2006-08-09 杨健成 牙科手机磁悬浮传动装置
CN101986118A (zh) * 2010-06-12 2011-03-16 陈会良 光藕转矩传感器
CN102537046A (zh) * 2011-12-30 2012-07-04 张冰青 一种磁悬浮轴承及磁悬浮电机
CN102712341A (zh) * 2009-11-20 2012-10-03 Lg伊诺特有限公司 用于检测转向力矩和转向角的装置及具有该装置的转向系统
CN103250038A (zh) * 2010-11-08 2013-08-14 罗伯特·博世有限公司 用于检测转矩的传感器装置

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3938890A (en) * 1974-10-15 1976-02-17 Flavell Evan R Torque transducer utilizing differential optical sensing
CN2120215U (zh) * 1992-03-26 1992-10-28 权世华 磁力悬浮轴承
WO2005029684A1 (fr) * 2003-09-22 2005-03-31 Delta Electronics,Inc. Moteur sans roulement
CN2803300Y (zh) * 2005-02-07 2006-08-09 杨健成 牙科手机磁悬浮传动装置
CN102712341A (zh) * 2009-11-20 2012-10-03 Lg伊诺特有限公司 用于检测转向力矩和转向角的装置及具有该装置的转向系统
CN101986118A (zh) * 2010-06-12 2011-03-16 陈会良 光藕转矩传感器
CN103250038A (zh) * 2010-11-08 2013-08-14 罗伯特·博世有限公司 用于检测转矩的传感器装置
CN102537046A (zh) * 2011-12-30 2012-07-04 张冰青 一种磁悬浮轴承及磁悬浮电机

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112798162A (zh) * 2021-03-16 2021-05-14 河北宇生建设工程有限公司 动态扭矩传感器
CN115020399A (zh) * 2022-06-08 2022-09-06 河北云伯科技有限公司 一种模块拼装式光电能量耦合器
CN115020399B (zh) * 2022-06-08 2024-09-24 河北云伯科技有限公司 一种模块拼装式光电能量耦合器

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