CN102412665A - 一体容置式扭矩传感器电机 - Google Patents

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一体容置式扭矩传感器电机，所述电机壳体并与电机轴同轴方向上设置一由环状凸起构成的中空容腔，所述中空容腔内容置并安装一固定导滑环，所述固定导滑环与一安装有磁钢的浮动棘齿感应圈组件动态配合，所述浮动棘齿感应圈组件包括棘齿感应圈，所述飞轮的棘齿与棘齿感应圈内呈环形分布的齿槽相配合，所述电机轴上设置有一霍尔元件，所述浮动棘齿感应圈组件上的磁钢与所述霍尔元件磁感应配合，从而输出电信号而控制车辆的加力转动；本发明巧妙地将霍尔传感器部件全部设置于电机壳体上，解决了因功能设置而占用空间的矛盾，标准化程度高，适用面广，磁感应效果明显，利于集约化生产，低碳、环保，安装维修方便。

Description

一体容置式扭矩传感器电机
技术领域
 
本发明涉及车辆电动助力传动领域，尤其涉及一种自行车电动助力传感器电机的结构。 
 
背景技术
在自行车电动助力传感器领域中，中国发明专利申请201110125438.9公开了一种“与自行车后叉配合的电动助力传感器的结构”，在所述自行车后叉的一侧底部设置有一凹槽，凹槽内固定设置一安装有霍尔元件的电路板，凹槽内还容置有一穿过凹槽底部长槽孔呈活动状的后轴上的传感器组件，所述传感器组件上设置的一永磁体与所述电路板上的霍尔元件磁感应配合；因所述后轴被限定在凹槽底部长槽孔内移动，因此，利用后轴移动时，与后轴相对固定的永磁体及与霍尔元件之间的磁感应变化，输出电信号而控制自行车电机的加力转动；该种结构的霍尔传感器采用机械设置的方式，其工作原理是将与电机分开设置的霍尔传感器获得的车辆骑行时产生加速度的力量，转化为电信号，用于驱动电机加力行驶；显而易见，该结构给出的电机与霍尔传感器属对应分开设置，相对来说，降低了传感信号的可靠度，且生产工序较多，提高了生产成本，使得其使用范围受到限制，因而迫切需要设计一种电机与霍尔传感器结合在一起的新型电机以满足市场的各种需求。
发明内容
  
本发明的目的是提供一种标准化的、适用于各种传感与驱动功能合一的车辆助力用一体容置式扭矩传感器电机。
本发明的技术方案是这样实现的：
提供一种一体容置式扭矩传感器电机，包括电机轴及设置在电机轴上的电机壳体，所述电机轴上还设置有一传动用飞轮，其特征在于：所述电机壳体并与电机轴同轴方向上设置一由环状凸起构成的中空容腔，所述中空容腔内容置并安装一固定导滑环，所述固定导滑环与一安装有磁钢的浮动棘齿感应圈组件动态配合，所述浮动棘齿感应圈组件包括棘齿感应圈，所述飞轮的棘齿与棘齿感应圈内呈环形分布的齿槽相配合，所述电机轴上设置有一霍尔元件，所述浮动棘齿感应圈组件上的磁钢与所述霍尔元件磁感应配合，从而输出电信号而控制车辆的加力转动。
采用该技术方案后，可以达到以下的技术效果：
当骑行者由静止向前加速运动时，通过脚踏加力，带动飞轮上的棘齿，传力到棘齿感应圈，进而带动浮动棘齿感应圈组件相对于固定导滑环作水平位移，浮动棘齿感应圈组件上的磁钢与电机轴上的霍尔元件因产生相对位移而产生电信号，再经过传感器单片机处理后，发出相应的驱动指令，使车辆得以助力行驶；车辆减速或下坡时,飞轮空转打滑,浮动棘齿感应圈复原归位,传感器单片机输出电信号截止。
如上所述的一体容置式扭矩传感器电机，其特征在于：所述浮动棘齿感应圈组件由棘齿感应圈、与棘齿感应圈配合的弹性复位元件、与固定导滑环旋转连接的端盖组成，将弹性复位元件定位在棘齿感应圈上后，用端盖将弹性复位元件、棘齿感应圈限定在所述固定导滑环上。从而构成一种相对电机而言，电机外表面相对固定而其内腔呈活动状态的结构，以利于产生磁感应配合而输出助力信号。
如上所述的一体容置式扭矩传感器电机，其特征在于：所述固定导滑环的内壁底部呈圆周等分分布有多个弹珠定位斜槽，棘齿感应圈的底圈落位于多个弹珠上，棘齿感应圈受切向力作用而带动弹珠在斜槽的斜坡面上往复滚动。
如上所述的一体容置式扭矩传感器电机，其特征在于：所述棘齿感应圈上呈圆周分布有弹性元件定位槽。
如上所述的一体容置式扭矩传感器电机，其特征在于：所述弹性复位元件为一聚氨酯软体。
如上所述的一体容置式扭矩传感器电机，其特征在于：所述聚氨酯软件上设置有连续伸缩缝。
依靠所述聚氨酯软体受压形变后所产生的回复力而使浮动棘齿感应圈组件复位。
如上所述的一体容置式扭矩传感器电机，其特征在于：所述电机轴上设置有霍尔元件安装槽。
如上所述的一体容置式扭矩传感器电机，其特征在于：所述磁钢同心镶嵌在棘齿感应圈上。所述浮动棘齿感应圈组件安装到位后，磁钢与霍尔元件的磁感应位置相适配，以利于更好地获得磁感应效果，提高磁感应灵敏度和可靠度，以防止信号失真。
    本发明巧妙地将霍尔传感器部件全部设置于电机壳体上，从而构成一体式的扭矩传感器电机，解决了因功能设置而占用空间的矛盾，且标准化程度高，适用面广，磁感应效果明显，利于集约化生产，低碳、环保，且安装维修方便。
 
附图说明
图1是本发明一种实施例的结构分解图。
图2是图1中棘齿感应圈的结构放大图。
图3是图1中聚氨酯软体的结构放大图。
 
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明，但不限于以下各种实施例：
参见图1至图3，给出了本发明的一种详细实施例：
提供一种一体容置式扭矩传感器电机，包括电机轴2及设置在电机轴2上的电机壳体1，所述电机轴2上还设置有一传动用飞轮8，所述电机壳体1并与电机轴1同轴方向上设置一由环状凸起11构成的中空容腔12，所述中空容腔12内容置并安装一固定导滑环3，由棘齿感应圈5、与棘齿感应圈5配合的弹性复位元件6、与固定导滑环3旋转连接的端盖7共同组成浮动棘齿感应圈组件，将弹性复位元件6定位在棘齿感应圈5上后，用端盖7将弹性复位元件6、棘齿感应圈5限定在所述固定导滑环3上；所述端盖7上设置有与固定导滑环3的旋接端耳33配合的槽口，图1中略；从而构成一种相对电机而言，电机外表面相对固定而其内腔呈活动状态的结构，以利于产生磁感应配合而输出助力信号，所述安装有磁钢4的弹性棘齿感应组件与固定导滑环3实现动态配合，即：起电磁感应作用的棘齿感应圈被限定在导滑环3内作平移运动；所述飞轮8的棘齿81与棘齿感应圈5内环形分布的齿槽51相配合，用于传递外力，驱动电机工作；所述电机轴2上设置有霍尔元件1的定位槽21，所述浮动棘齿感应圈组件上的磁钢4与所述霍尔元件22磁感应配合，从而输出电信号而控制车辆的加力转动。
所述固定导滑环3的内壁底部呈圆周等分分布有多个弹珠32的定位斜槽31，棘齿感应圈5的底圈落位于多个弹珠32上，棘齿感应圈5受切向力作用而带动弹珠32在斜槽31的斜坡面上往复滚动。
所述棘齿感应圈5上呈圆周分布有弹性元件安装槽52。
所述弹性复位元件6为一聚氨酯软体；所述聚氨酯软件上设置有连续伸缩缝61。依靠所述聚氨酯软体受压形变后所产生的回复力而使浮动棘齿感应圈组件复位。
所述磁钢4同心镶嵌在棘齿感应圈5上。所述浮动棘齿感应圈组件安装到位后，磁钢4与霍尔元件22的磁感应位置相适配，以利于更好地获得磁感应效果，提高磁感应灵敏度，以防止信号失真。
下面进一步提供本发明的一种应用实施例：
提供一种安装有本发明所述电机的折叠式脚踏电动两用自行车，其电机安装在所述自行车后轴上，所述传感器终端显示屏设置在所述自行车龙头上，当骑行者用力带动飞轮时，本发明所述弹性棘齿感应组件的棘齿感应圈5在弹珠32上沿斜槽31的斜坡面扭转，从而转化为棘齿感应圈的水平位移行程，构成切割磁力线动作，使得弹性棘齿感应组件上的磁钢4与电机轴2上的霍尔元件22产生磁感应信号经传感器单片机处理后，给出电机的加电信号，电机起到助力作用；当自行车无踩踏力或者减速、下坡时，在聚氨酯软体的复位作用下，棘齿式扭力感应滑环组件复位，此时，霍尔元件22与磁钢4的感应信号归零，中央处理器给出截止信号，电机不予助力；这样，电机只在所述自行车加速前进时助力。
如果本发明实施例中采用设置复位弹簧的方式以取代聚氨酯软体，只需将弹性元件安装槽52用复位弹簧定位槽或复位弹簧定位孔取代，仍属本发明之实施例概述之范围。
综上，本发明的实质是将棘齿感应圈5的轴向转动转化为水平位移，以改变磁通量，再将磁通量的变化转化为电信号，经车辆上设置的单片机处理后输出加力信号。
上文虽然已示出了本发明的详尽实施例，显而易见，本领域的技术人员在不违背本发明的前提下，可进行部分修改和变更；上文的描述和附图中提及的内容仅作为说明性的例证，并非是对本发明的限制；具有本文所述技术特征的一体容置式扭矩传感器电机的结构，均落入本专利保护范围。

Claims (8)

1.一体容置式扭矩传感器电机，包括电机轴及设置在电机轴上的电机壳体，所述电机轴上还设置有一传动用飞轮，其特征在于：所述电机壳体并与电机轴同轴方向上设置一由环状凸起构成的中空容腔，所述中空容腔内容置并安装一固定导滑环，所述固定导滑环与一安装有磁钢的浮动棘齿感应圈组件动态配合，所述浮动棘齿感应圈组件包括棘齿感应圈，所述飞轮的棘齿与棘齿感应圈内呈环形分布的齿槽相配合，所述电机轴上设置有一霍尔元件，所述浮动棘齿感应圈组件上的磁钢与所述霍尔元件磁感应配合，从而输出电信号而控制车辆的加力转动。
2.如权利要求1所述的一体容置式扭矩传感器电机，其特征在于：所述浮动棘齿感应圈组件由棘齿感应圈、与棘齿感应圈配合的弹性复位元件、与固定导滑环旋转连接的端盖组成，将弹性复位元件定位在棘齿感应圈上后，用端盖将弹性复位元件、棘齿感应圈限定在所述固定导滑环上。
3.如权利要求1或2所述的一体容置式扭矩传感器电机，其特征在于：所述固定导滑环的内壁底部呈圆周等分分布有多个弹珠定位斜槽，棘齿感应圈的底圈落位于多个弹珠上，棘齿感应圈受切向力作用而带动弹珠在斜槽的斜坡面上往复滚动。
4.如权利要求1或2所述的一体容置式扭矩传感器电机，其特征在于：所述棘齿感应圈上呈圆周分布有弹性元件定位槽。
5.如权利要求2所述的一体容置式扭矩传感器电机，其特征在于：所述弹性复位元件为一聚氨酯软体。
6.如权利要求5所述的一体容置式扭矩传感器电机，其特征在于：所述聚氨酯软件上设置有连续伸缩缝。
7.如权利要求1所述的一体容置式扭矩传感器电机，其特征在于：所述电机轴上设置有霍尔元件安装槽。
8.如权利要求1上所述的一体容置式扭矩传感器电机，其特征在于：所述磁钢同心镶嵌在棘齿感应圈上。
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