CN107733167A - 一种内置动态扭力感应测量装置的电机 - Google Patents
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Abstract
本发明一种内置动态扭力感应测量装置的电机，包括电机轴棍、套设在电机轴棍上的电机定子部和电机转子部，电机转子部设有随电机转子部旋转的扭力感应装置，扭力感应装置包括相对固定部、相对旋转部和过渡部，以及至少一个传感器，扭力感应装置连接有第二控制板，电机定子部连接有第一控制板，第一控制板和第二控制板之间的供电方式为无线供电或光方式供电，第一控制板和第二控制板之间的信号传递方式为无线传递或光传递。本发明内置动态扭力感应测量装置的电机，动态扭力传感器内置电机内部，高度集成，传感器的供电和信号传输是通过无线电能传输技术或光传输技术方式传输，无装配方向要求，使用寿命长，生产装配简单，信号稳定性高。
Description
技术领域
本发明涉及电动车领域，具体涉及一种内置动态扭力感应测量装置的电机。
背景技术
现有技术中，电动自行车绝大多传感器都是独立部件，如中轴式力矩、钩爪式力矩、磁盘式力矩，这些分体式传感器对整车来说，结构和装配都很复杂，各个部件安装于整车的不同部位，同时市面上大部分力矩都是静态不转动方式传感器，信号线直接电连接于传感器，大多数是通过拉力方式侦测力矩，对装配方向要有严格的要求，这些方案影响整车整洁、安装繁琐、线路外漏走线长，售后麻烦，存在安全隐患，随着现代工业的发展和人们不断对智能生活的追求，这就对转动式传感器提出要求更高的要求。所以需要提供一种集成了动态传感器非接触供电和数据传递方式的电机。
发明内容
本发明的目的是提供一种高度集成、实现动态测量的内置动态扭力感应测量装置的电机。
本发明通过如下技术方案实现上述目的：一种内置动态扭力感应测量装置的电机，包括电机轴棍、套设在所述电机轴棍上的电机定子部和电机转子部，所述电机转子部设有随电机转子部旋转的扭力感应装置，所述扭力感应装置包括相对固定部、相对旋转部和过渡部，以及至少一个传感器，所述扭力感应装置连接有第二控制板，所述电机定子部连接有第一控制板，所述第一控制板和所述第二控制板之间的供电方式为无线供电或光方式供电，所述第一控制板和所述第二控制板之间的信号传递方式为无线传递或光传递。
进一步的，所述内置动态扭力感应测量装置的电机设有第一无线感应元件和第二无线感应元件，所述第二控制板和所述第二无线感应元件固定在扭力感应装置上，所述第一控制板和所述第二控制板分别设有第一感应电路和第二感应电路，所述第一感应电路和所述第一无线感应元件电气连接，所述第二无线感应元件和所述第二感应电路电气连接，所述第一无线感应元件和所述第二无线感应元件之间进行供电和/或信号传递。
进一步的，所述内置动态扭力感应测量装置的电机还包括高磁导率软磁体材料体，所述高磁导率软磁体材料体位于所述第一无线感应元件和所述第二无线感应元件的表面。
进一步的，所述第一控制板设有至少一个光接收元件，所述第二控制板设有至少一个光发射元件，所述第一控制板和所述第二控制板之间通过光发射元件和光接收元件进行信号传递。
进一步的，所述第一控制板设有至少一个光发射元件，所述第二控制板设有至少一个光接收元件，所述第二控制板通过光发射元件和光接收元件进行供电。
进一步的，所述传感器包括扭力感应霍尔和扭力感应磁石，所述扭力感应霍尔安装在相对固定部或相对旋转部上，所述扭力感应磁石安装在相对旋转部或相对固定部上，所述扭力感应霍尔和扭力感应磁石相对设置。
进一步的，所述传感器为形变感应传感器，所述形变感应传感器设置于所述扭力感应装置的过渡部。
进一步的，所述扭力感应装置连接有负载连接部，所述负载连接部设有速度旋转部件，所述内置动态扭力感应测量装置的电机还包括用于感应速度旋转部件旋转的速度感应部件。
进一步的，所述速度感应部件为速度感应霍尔，所述速度旋转部件为铁磁性材料体。
进一步的，所述第一控制板与所述速度感应部件电气连接，所述第二控制板与所述扭力感应霍尔电气连接。
与现有技术相比，本发明内置动态扭力感应测量装置的电机的有益效果是：动态扭力传感器内置电机内部，高度集成，传感器的供电和信号传输是通过无线电能传输技术或光传输技术方式传输，无装配方向要求，使用寿命长，生产装配简单，信号稳定性高。
附图说明
图1是内置动态扭力感应测量装置的电机的装配示意图。
图2是内置动态扭力感应测量装置的电机的爆炸示意图。
图3是图2的部分放大示意图。
图4是图3的另一角度视图。
图5是扭力感应装置6的结构示意图。
图6是图5的另一角度示意图。
图7是速度感应原理图。
图中标号如下：
1-电机轴棍；
10-光发射元件；
12-光接收元件
2-电机定子部；
3-电机转子部；
31-转子磁钢部；
32-电机外壳；
33-电机端盖；
4-负载连接部；
5-信号输出线；
6-扭力感应装置；
61-扭力感应霍尔；
62-扭力感应磁石；
63-相对固定部；
64-相对旋转部；
65-过渡部；
66-扭力感应霍尔安装槽；
67-扭力感应磁石安装槽；
68-负载连接端；
71-第一控制板；
72-第二控制板；
73-第一无线感应元件；
74-第二无线感应元件；
75-高磁导率软磁体材料体；
76-速度感应部件；
77-第一绝缘片；
78-第二绝缘片；
8-第一轴承；
9-第二轴承。
具体实施方式
请参阅图1至图7，内置动态扭力感应测量装置的电机，包括电机轴棍1、套设在电机轴棍1上的电机定子部2和电机转子部3，电机转子部3包括转子磁钢部31、电机外壳32及电机端盖33，电机转子部3也可为其他结构体，如齿轮结构、棘轮，转子磁钢部31与电机外壳32直接连接或通过其他结构连接，如齿轮结构。
电机转子部3设有随电机转子部3旋转的扭力感应装置6，扭力感应装置6通过螺丝（图未示）与电机端盖33连接。电机轴棍1套设有第一轴承8和第二轴承9，电机外壳32套设在第一轴承8上。
扭力感应装置6包括相对固定部63、相对旋转部64和过渡部65，以及安装在相对固定部63和相对旋转部64之间的至少一个传感器，相对固定部63连接在电机端盖33连接上，相对旋转部64通过第二轴承9套设在电机轴棍1上，相对固定部63和相对旋转部64均为环形结构，相对固定部63和相对旋转部64同心，相对固定部63的直径和大于相对旋转部64的直径，过渡部65为六辐式结构，相对固定部63和相对旋转部64通过过渡部65连接。
传感器包括扭力感应霍尔61和扭力感应磁石62，相对固定部63设有扭力感应磁石安装槽67，扭力感应磁石安装槽67内设有扭力感应磁石62，相对旋转部64设有扭力感应霍尔安装槽66，扭力感应霍尔安装槽66内设有扭力感应霍尔61，扭力感应霍尔61与扭力感应磁石62相对设置。在其他实施例中，扭力感应霍尔61可以设在相对固定部63上，而扭力感应磁石62设在相对旋转部64上，只要扭力感应霍尔61和扭力感应磁石62有相对移动即可。在其他实施例中，传感器还可以为形变感应传感器，形变感应传感器设置于扭力感应装置的过渡部。
电机轴棍1套设有第一控制板71和第二控制板72，扭力感应装置连接有第二控制板，电机定子部连接有第一控制板，第一控制板71和第二控制板72分别设有第一感应电路（图未示）和第二感应电路（图未示），电机轴棍1套还设有第一无线感应元件73和第二无线感应元件74，第二控制板72和第二无线感应元件74固定在扭力感应装置6上，第二控制板72和第二无线感应元件74随扭力感应装置6旋转，第一感应电路和第一无线感应元件73电气连接，第二无线感应元件和第二感应电路74电气连接，第一无线感应元件和第二无线感应元件之间进行无线信号传递。第二感应电路的供电方式包括：第二感应电路通过自身发电装置、电池供电或无线传递方式提供电能；或者第二感应电路通过第二无线感应元件和第一无线感应元件之间的电能传递提供电能。
本实施例中的无线能量传输技术，包括感应耦合式无线能量传输技术，这种技术主要利用电磁感应原理，采用耦合变压器或者可分离变压器方式实现功率无线传输；电磁波无线能量传输技术，例如微波技术，该技术直接利用了电磁波能量可以通过天线发送和接收的原理；磁耦合谐振式无线能量传输技术，该技术通过磁场的近场耦合，使接收线圈和发射线圈产生共振，来实现能量的无线传输。
电机轴棍1还套设有高磁导率软磁体材料体75，高磁导率软磁体材料体75位于第一无线感应元件73和第二无线感应元件74的表面，在本实施方式中高磁导率软磁体材料体75为独立元件，在其他实施方式中高磁导率软磁体材料体也可以一定工艺涂覆在其他元件表面或局部表面，高磁导率软磁体材料体75能够避免或减小电磁波对周围结构中的金属产生涡流，因为涡流会使金属发热，降低金属机械性能，同时避免或减小无线感应元件在进行信号和电能传递的影响。电机轴棍1还套设有第一绝缘片77和第二绝缘片78，第一绝缘片77和第二绝缘片78分别位于第一控制板71和第二控制板72的外侧，起到绝缘的作用。
第一控制板71设有至少一个光接收元件12，第二控制板72设有至少一个光发射元件10，第一控制板和第二控制板之间通过光发射元件和光接收元件进行信号传递，发射的光为可见光也可为不可见光,本实施方式中,发射的光为不可见光，即红外线做数据传输，相对成本低。第一控制板71设有至少一个光发射元件10，第二控制板72设有至少一个光接收元件12，第二控制板通过光发射元件和光接收元件进行供电，发射的光可以为可见光也可为不可见光。
第一控制板71电气连接有速度感应部件76，第二控制板72与扭力感应霍尔61电气连接，速度感应部件76为速度感应霍尔，扭力感应装置6包括负载连接端68（负载连接端68为螺纹结构即可搭配旋式飞轮结构，也可以为卡式棘轮结构，可搭配卡式飞轮），负载连接端68连接有负载连接部4，负载连接部4与外力装置或部件进行连接，负载连接部4为飞轮或其他传动体，速度旋转部件可设在负载连接部4也可设在负载连接端68，一般通个棘轮与电机转子连接。速度旋转部件为铁磁性材料体，铁磁性材料体直接或者通过其他结构体连接飞轮的相对旋转部，或者铁磁性材料体为飞轮的链齿。速度感应部件76与速度旋转部件相邻设置，速度感应部件76通过速度旋转部件表面的磁通变化量来感应速度。其他实施方式中，速度感应部件也可以是其他的电磁或电容感应元件，也可以通过光感应的方式来感测速度变化。
第一控制板连接有信号输出线5，速度感应部件76感应到的速度信号被第一控制板接收数据处理，扭力感应霍尔61感应到的扭力信号先通过第二控制板接收，然后通过第二无线感应元件74与第一无线感应元件73之间的无线传输，将信号发送至第一控制板进行数据处理，然后将扭力信号通过信号输出线5进行输出。其他实施方式中，速度感应部件76电连接第二控制板，这时速度感应部件76感应到的速度信号被第二控制板接收与扭力数据一起处理，然后通过第二无线感应元件74与第一无线感应元件73之间的无线传输或通过光传输将信号发送至第一控制板进行数据处理，然后将扭力信号和速度信号通过信号输出线5进行输出。
本发明的工作原理为：骑行时，用户通过登脚踏带动脚踏盘转动，脚踏盘通过链条带动负载连接部4转动，负载连接部4带动相对旋转部64转动，相对旋转部64相对于相对固定部63产生转动，扭力感应霍尔61感应到扭力感应磁石62的转动位移，从而计算得出用户登脚踏的扭力。该扭力信号通过第二感应电路以无线传输的方式传送至第一感应电路或通过光发射元件10与光接收元件以光传输的方式传送至第一感应电路，第一感应电路通过信号输出线5将力矩信号传输至外界设备，负责无线传输的第一无线感应元件和第二无线感应元件还能够对传感器装置进行供电或通个光发射元件10与光接收元件12（光接收元件可以如：太阳能电池板）以光传输的方式给传感器装置进行供电。速度感应部件76通过感应具有铁磁性材料的负载连接部4的旋转体的旋转，通过脚踏齿盘和负载连接部飞轮的齿数比计数，从而计算得出人体对电动车的脚踏助踩速度。速度信号也通过信号输出线5传输至外界设备。
以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种内置动态扭力感应测量装置的电机，包括电机轴棍、套设在所述电机轴棍上的电机定子部和电机转子部，其特征在于：所述电机转子部设有随电机转子部旋转的扭力感应装置，所述扭力感应装置包括相对固定部、相对旋转部和过渡部，以及至少一个传感器，所述扭力感应装置连接有第二控制板，所述电机定子部连接有第一控制板，所述第一控制板和所述第二控制板之间的供电方式为无线供电或光方式供电，所述第一控制板和所述第二控制板之间的信号传递方式为无线传递或光传递。
2.根据权利要求1所述的内置动态扭力感应测量装置的电机，其特征在于：所述内置动态扭力感应测量装置的电机设有第一无线感应元件和第二无线感应元件，所述第二控制板和所述第二无线感应元件固定在扭力感应装置上，所述第一控制板和所述第二控制板分别设有第一感应电路和第二感应电路，所述第一感应电路和所述第一无线感应元件电气连接，所述第二无线感应元件和所述第二感应电路电气连接，所述第一无线感应元件和所述第二无线感应元件之间进行供电和/或信号传递。
3.根据权利要求2所述的内置动态扭力感应测量装置的电机，其特征在于：所述内置动态扭力感应测量装置的电机还包括高磁导率软磁体材料体，所述高磁导率软磁体材料体位于所述第一无线感应元件和所述第二无线感应元件的表面。
4.根据权利要求1所述的内置动态扭力感应测量装置的电机，其特征在于：所述第一控制板设有至少一个光接收元件，所述第二控制板设有至少一个光发射元件，所述第一控制板和所述第二控制板之间通过光发射元件和光接收元件进行信号传递。
5.根据权利要求1所述的内置动态扭力感应测量装置的电机，其特征在于：所述第一控制板设有至少一个光发射元件，所述第二控制板设有至少一个光接收元件，所述第二控制板通过光发射元件和光接收元件进行供电。
6.根据权利要求1所述的内置动态扭力感应测量装置的电机，其特征在于：所述传感器包括扭力感应霍尔和扭力感应磁石，所述扭力感应霍尔安装在相对固定部或相对旋转部上，所述扭力感应磁石安装在相对旋转部或相对固定部上，所述扭力感应霍尔和扭力感应磁石相对设置。
7.根据权利要求1所述的内置动态扭力感应测量装置的电机，其特征在于：所述传感器为形变感应传感器，所述形变感应传感器设置于所述扭力感应装置的过渡部。
8.根据权利要求1所述的内置动态扭力感应测量装置的电机，其特征在于：所述扭力感应装置连接有负载连接部，所述负载连接部设有速度旋转部件，所述内置动态扭力感应测量装置的电机还包括用于感应速度旋转部件旋转的速度感应部件。
9.根据权利要求7所述的内置动态扭力感应测量装置的电机，其特征在于：所述速度感应部件为速度感应霍尔，所述速度旋转部件为铁磁性材料体。
10.根据权利要求7所述的内置动态扭力感应测量装置的电机，其特征在于：所述第一控制板与所述速度感应部件电气连接，所述第二控制板与所述扭力感应霍尔电气连接。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| CB02 | Change of applicant information |
Address after: 215000 No. 58, beizhangjing Road, Chengxiang Town, Taicang City, Suzhou City, Jiangsu Province Applicant after: Suzhou moteng Electronic Technology Co.,Ltd. Address before: 215300 Jianwei Auto Parts Logistics Market, 55 Chaoyang East Road, Kunshan Development Zone, Suzhou City, Jiangsu Province, 6 1705 Rooms Applicant before: KCLAMBER ELECTRIC TECHNOLOGY Corp. |
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| CB02 | Change of applicant information |