专利名称：一种非接触扭矩传感装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种传感装置，尤其是一种非接触扭矩传感装置。
背景技术：
在现代的汽车控制系统中，要求得到一定精度和相当可靠的汽车转向轴扭矩信号。以往的扭矩传感器，有的是接触式传感器，如利用滑动变阻器原理实现的扭矩传感器， 其电刷与扭力杆的输入轴相对固定，电阻与扭力杆的输出轴相对固定，当输入轴与输出轴相对转动时，电刷会在电阻上滑动，改变电阻器接入电路中的阻值，使传感器的输出信号发生改变，从而测出扭矩，这种传感器的缺点在于，电刷在电阻上长时间的滑动，会导致电刷的刷毛脱落和电阻的磨损，存在可靠性及寿命问题甚至随使用时间的延长检测精度降低的问题。
发明内容本实用新型的主要目的是为了解决现有技术中传感装置使用寿命短问题。为了实现上述目的，本实用新型提供了一种非接触扭矩传感装置，包括第一环形变压器、第二环形变压器、第一旋转变压器和第二旋转变压器；扭杆；外壳；输入轴；通过扭杆与输入轴连接的输出轴；轴套，套于输入轴和输出轴上；第一环形变压器转子，固定于输入轴的轴套上；第一环形变压器定子，固定于外壳上；第一旋转变压器转子，固定于输入轴轴套上；第一旋转变压器定子，固定于外壳上； 第一环形变压器转子绕组和第一旋转变压器转子绕组之间导线连接；第二环形变压器转子，固定于输出轴轴套上；第二环形变压器定子，固定于外壳上；第二旋转变压器转子，固定于输出轴轴套上；第二旋转变压器定子，固定于外壳上；第二环形变压器转子绕组和第二旋转变压器转子绕组之间导线连接。第一环形变压器定子绕组作为输入轴激励端，第一旋转变压器定子绕组作为输入轴的输出端；第二环形变压器定子绕组作为输出轴激励端，第二旋转变压器定子绕组作为输出轴的输出端。进一步地，本实用新型所述的非接触扭矩传感装置，还包括固定于外壳上储存外部电路的信号盒。进一步地，本实用新型所述的旋转变压器转子铁芯和定子铁芯为环状铁芯，环状铁芯上形成多个齿和凹槽。进一步地，本实用新型所述的旋转变压器转子绕组和定子绕组由缠绕于凹槽中线圈形成，多个凹槽中的线圈匝数之间成正弦或余弦规律变化。进一步地，本实用新型所述的磁屏蔽为金属板。进一步地，还包括连接于外壳上用于激励绕组和输出绕组信号传输的pcb板。本实用新型的技术效果本实用新型的第一环形变压器定子绕组激励信号和第二环形变压器定子绕组激励信号通过电磁感应分别在第一环形变压器转子绕组和第二环形变压器转子绕组上产生的感应电势，信号的传递采用了非接触方式，提高了传感装置耐磨性，延长使用寿命；同时本实用新型利用第一环形变压器定子绕组和第二环形变压器定子绕组作为输入端，第一旋转变压器定子绕组和第二旋转变压器作为输出端，由于环形变压器和旋转变压器定子不随输入轴和输出轴转动，因此信号输入和输出变得更加容易。

图1本实用新型实施例非接触扭矩传感装置立体图。图2本实用新型实施例非接触扭矩传感装置立体分解图。图3本实用新型实施例图1所示的非接触扭矩传感装置A-A面剖视图。图4本实用新型实施例非接触扭矩传感装置固定于轴套上的环变和旋变的转子结构示意图。图5本实用新型实施例非接触扭矩传感装置固定于外壳上的旋变和环变的定子结构示意图。图6本实用新型实施例非接触扭矩传感控制电路框图。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，
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仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。下面对对部分结构的名称进行命名，环形变压器为环变，旋转变压器为旋变，以下描述中将采用命名的名称进行描述。如图1所示，可以看到本实用新型非接触扭矩传感装置立体图，沿图中A-A剖面得到图3所示的剖面图。如图2所示，为了可以更清楚显示出本实用新型实施例非接触扭矩传感装置的立体分解结构，图2是把非接触传扭矩感装置结构分为两部分，右边的部分包括外壳6、固定于外壳6外部的信号盒3，这部分将在以下对图5的描述中详细描述；左边的部分包括，输入轴1、输出轴2、以及固定于输入轴轴套9上的第一环变转子101，第一旋变转子102，第二环变转子105，第二旋变转子106。图3为图1中所示非接触扭矩传感装置A-A面剖视图，从图中看出本实用新型包括；第一环变、第二环变、第一旋变、第二旋变、输入轴1、扭杆8、输出轴2，输入轴1通过扭杆连接输出轴2，在输入轴1和输出轴2上套了起固定作用的轴套9 ；输入轴1的轴套上固定了第一环变转子101和第一旋变转子102，第一环变转子和第一旋变转子之间加入了磁屏蔽4，输出轴2的轴套上固定了第二环变转子105和第二旋变转子106，同样地，第二环变转子和第二旋变转子之间也加入磁屏蔽4 ；与第一环变转子101相对应的第一环变定子103 固定于外壳6上，与第一旋变转子102相对应的第一旋变定子104固定于外壳6上，第一环变定子和第一旋变定子之间加入了磁屏蔽4 ；与第二环变转子105相对应的第二环变定子 107固定于外壳6上，与第二旋变转子106相对应的第二旋变定子108固定于外壳上，第二环变定子和第二旋变定子之间加入磁屏蔽4 ；磁屏蔽优选为金属板，它有效地防止转子和转子，定子和定子之间的磁干扰。其中在输入轴和输出轴之间还设置了限位挡圈5，挡圈材料优选为塑料，PCB板7作为第一环变定子绕组和第二环变定子绕组激与外部电路连接的连接器，同时也为第一旋变绕组和第二旋变绕组信号输出的中转站，第一环变转子绕组和第一旋变转子绕组之间导线连接，第二环变转子绕组和第二旋变转子绕组之间导线连接。图4为轴套上的环变和旋变的转子结构示意图，从图中可以看出固定于轴套9上的第一环变转子101、第二环变转子105、第一旋变转子102和第二旋变转子106 ；第一旋变转子102的铁芯和第二旋变转子106的铁芯为环状铁芯，环状铁芯上形成多个齿和凹槽，线圈缠绕于凹槽中形成绕组。图5为位于外壳上的旋变和环变的定子结构示意图，从图中可以看出固定于外壳 6上的第一环变定子103、第二环变定子107、第一旋变的定子104和第二旋变的定子107、 第一旋变的定子104的铁芯和第二旋变的定子107的铁芯为环状铁芯，环状铁芯上形成多个齿和凹槽，线圈缠绕于凹槽中形成绕组。本实用新型非接触扭矩传感装置主要用于电动助力装置上，下面以本实用新型非接触扭矩传感装置用于汽车转向装置实例并结合图3和图6来阐述其工作原理当汽车在转向时，通过汽车方向盘使输入轴1与输出轴2间产生相对转动，对于输入轴来说，激励电路在第一环变定子103绕组上加激励电压，由于第一环变转子101和第二旋变转子102随输入轴一起转动，通过电磁感应，第一环变定子103绕组上加激励电压会在第一环变转子 101绕组上产生一个感应电势，第一环变转子绕组和第二旋变转子绕组导线连接，所以经过导线传导会在第一旋变转子绕组上产生相应电势，同样是通过电磁感应，第一旋变转子102 绕组上的电势会在第一旋变定子104绕组上产生一个感应电势，作为输入轴的输出，输出的电势经过译码器进行译码后进入单片机控制器中；对于输出轴来说，激励电路在第二环变定子107绕组上加激励电压，由于第二环变转子105和第二旋变转子106随输出轴一起转动，通过电磁感应，第二环变定子107绕组上加激励电压会在第二环变转子105绕组上产生一个感应电势，第二环变转子绕组和第二旋变转子绕组导线连接，所以通过导线传导会在第二旋变转子绕组上产生相应电势，同样是通过电磁感应，第二旋变转子绕组上的电势会在第二旋变定子绕组上产生一个感应电势，作为输出轴的输出，输出的电势经过译码器进行译码后进入单片机控制器中；单片机控制器根据输入轴输出的电压信号计算得出输入轴的转角，根据输出轴输出的电压信号计算得出输出轴的转角，两个转角相减得出正比于扭矩的转角；当汽车直线行驶时，输入轴上输出的电压信号和输出轴上输出的电压信号相同；助力电动机根据单片机控制器处理后输出的扭矩值控制汽车转向，完成助力转向控制。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种非接触扭矩传感装置，其特征在于，包括第一环形变压器、第二环形变压器、 第一旋转变压器和第二旋转变压器；扭杆；外壳；输入轴；通过扭杆与输入轴连接的输出轴；轴套，套于输入轴和输出轴上；第一环形变压器转子，固定于输入轴的轴套上；第一环形变压器定子，固定于外壳上； 第一旋转变压器转子，固定于输入轴轴套上；第一旋转变压器定子，固定于外壳上；第一环形变压器转子绕组和第一旋转变压器转子绕组之间导线连接；第二环形变压器转子，固定于输出轴轴套上；第二环形变压器定子，固定于外壳上；第二旋转变压器转子，固定于输出轴轴套上；第二旋转变压器定子，固定于外壳上；第二环形变压器转子绕组和第二旋转变压器转子绕组之间导线连接；第一环形变压器定子绕组作为输入轴激励端，第一旋转变压器定子绕组作为输入轴的输出端；第二环形变压器定子绕组作为输出轴激励端，第二旋转变压器定子绕组作为输出轴的输出端。
2.根据权1所述的非接触扭矩传感装置，其特征在于，还包括固定于外壳上储存外部电路的信号盒。
3.根据权1所述的非接触扭矩传感装置，其特征在于，所述的旋转变压器转子铁芯和定子铁芯为环状铁芯，环状铁芯上形成多个齿和凹槽。
4.根据权3所述的非接触扭矩传感装置，其特征在于，所述的旋转变压器转子绕组和定子绕组由缠绕于凹槽中线圈形成，多个凹槽中的线圈匝数之间成正弦或余弦规律变化。
5.根据权1所述的非接触扭矩传感装置，其特征在于，还包括所述的第一环形变压器定子和第一旋转变压器定子、第一环形变压器转子和第一旋转变压器转子、第二环形变压器定子和第二旋转变压器定子、第二环形变压器转子和第二旋转变压器转子之间加入的磁屏蔽。
6.根据权5所述的非接触扭矩传感装置，其特征在于，所述的磁屏蔽为金属板。
7.根据权1所述的非接触扭矩传感装置，其特征在于，还包括固定于轴套上设置于输入轴和输出轴连接处的挡圈。
8.根据权1所述的非接触扭矩传感装置，其特征在于，还包括连接于外壳上用于激励绕组和输出绕组信号传输的Pcb板。
专利摘要本实用新型公开了一种非接触扭矩传感装置，包括:输入轴、输出轴、第一环形变压器、第二环形变压器、第一旋转变压器和第二旋转变压器；对于输入轴来说，第一环形变压器定子绕组为激励端，第一旋转变压器定子绕组作为输出端；对于输出轴来说，第二环形变压器定子绕组为激励端，第二旋转变压器定子绕组作为输出端。本实用新型延长了传感装置使用寿命，使信号输入输出变得容易。
文档编号G01L3/04GK202008417SQ201120090729
公开日2011年10月12日 申请日期2011年3月31日 优先权日2011年3月31日
发明者冯卫, 唐新颖, 张俊杰, 张鹏 申请人:比亚迪股份有限公司