CN116952428A - 一种高精度高性能扭矩传感器及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高精度高性能扭矩传感器及其使用方法，包括外壳、凹槽和转轴，所述外壳的外壁设有凹槽，所述外壳的外壁安装有防护盖，所述外壳的内壁贯穿安装有转轴，且转轴的两端贯穿防护盖的外壁，所述防护盖的外壁安装有固定组件。本发明通过安装有O形圈、第一支杆和第一弹簧，实现了扭矩传感器安装牢固防止分裂的效果，防护盖移动至述凹槽内部带动第一卡头移动，第一卡头移动带动第一支杆移动，第一支杆移动带动第一弹簧移动，第一弹簧移动使固定块带动O形圈移动，O形圈移动使固定块密封，通过第一卡头将固定块固定，此时将铆钉插入第一开口的内部使其固定，实现了扭矩传感器安装牢固防止分裂的功能。
Description
技术领域
本发明涉及扭矩传感器技术领域，具体为一种高精度高性能扭矩传感器及其使用方法。
背景技术
转矩转速传感器，是一种测量各种转矩、转速及其机械功率的精密测量仪器，大到航天航海设备的研发，小到微型电机的检测，其应用领域非常广泛，现有的传感器的外壳和底座分别加工好后，再用内六角螺钉将外壳和底座紧固在一起，最后进行表面处理，这样的设计结构不合理，因为传感器的外壳不是很厚实，螺钉拧在外壳里的螺牙数不多，时间长了就会有松动，传感器在高速运转下会存在潜在的危险，现有的。
现有的扭矩传感器存在的缺陷是：
1、专利文件CN112313490A公开了扭矩传感器，“外筒部(1)；凸缘(2)，其连结于外筒部的一端；凸缘(3)，其连结于外筒部(1)的另一端；内筒部(4)，其与外筒部(1)位于同一轴心上；传感器元件(5)，其设置在内筒部(4)的外周面，具有向轴心方向倾斜的电阻计；扭矩传递部(6)，其为薄板构件，其一端连结于凸缘(2)的内周面，另一端连结于内筒部(4)的一端侧的外周面；以及扭矩传递部(7)，其为薄板构件，其一端连结于凸缘(3)的内周面，另一端连结于内筒部(4)的另一端侧的外周面，扭矩传递部(6)及扭矩传递部(7)中的至少一方在相对于轴心的径向中的除传感器元件(5)所处的方向之外的方向上具有空间”，但是现有的扭矩传感器安装不要牢固容易分裂；
2、专利文件CN108291850B公开了扭矩传感器，“环状变形体；第一以及第二位移电极，产生因环状变形体的弹性变形而引起的位移；第一以及第二固定电极，配置于与第一以及第二位移电极对置的位置；以及检测电路，基于由各个位移电极和固定电极构成的第一以及第二电容元件的静电电容值的变动量而输出示出扭矩的电信号。环状变形体具备高弹力部和具有比所述高弹力部的弹簧常数小的弹簧常数的低弹力部。检测电路将相当于第一电容元件的静电电容值的第一电信号、和相当于所述第二电容元件的静电电容值的第二电信号作为示出所作用的扭矩的电信号输出，并基于第一电信号与第二电信号的比率来判定该扭矩传感器是否正常发挥机能”，但是现有的扭矩传感器的连接头无法密封连接容易进水；
3专利文件EP2691211A1公开了具有圆柱形环形齿轮体的环形齿轮，“具有圆柱形环形齿轮体的环形齿轮具有壁，所述壁具有在相对的第一和第二端之间延伸的纵向长度，所述壁具有外表面和内表面。内表面具有延伸环形齿轮体的第一子长度的第一部分和延伸环形齿轮体的第二子长度的纵向间隔开的第二部分。第一部分从环形齿轮的第一端向内延伸，第二部分从内齿轮的第二端向内延伸。第一部分的内表面包括多个纵向延伸的花键，并且第二部分的内表面没有第一部分的花键”，但是现有的扭矩传感器与外部器件连接连接不牢固容易脱离；
4、专利文件US20140011621A1公开了环形齿轮配置为功率工具制造在线扭矩传感器，“带有圆柱齿圈的齿圈，其壁的纵向长度在相对的第一端和第二端之间延伸，壁具有外表面和内表面。内表面具有延伸齿圈体的第一子长度的第一部分和延伸齿圈体第二子长度的纵向间隔的第二部分。第一部分从齿圈的第一端向内延伸，第二部分从齿圈的第二端向内延伸。第一部分的内表面包括多个纵向延伸的样条，第二部分的内表面没有第一部分的样条”，但是现有的扭矩传感器的转子体重量较大精度不高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高精度高性能扭矩传感器及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的缺少固定功能、缺少密封功能、缺少连接结构、缺少提高精度结构的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高精度高性能扭矩传感器及其使用方法，包括外壳、凹槽和转轴，所述外壳的外壁设有凹槽，所述外壳的外壁安装有防护盖，所述外壳的内壁贯穿安装有转轴，且转轴的两端贯穿防护盖的外壁；
所述防护盖的外壁安装有固定组件，所述固定组件包括固定块、第一开口和第二开口，所述外壳的外壁贯穿安装有铆钉，且铆钉的一端延伸至第一开口的内部，所述凹槽的内壁安装有O形圈，所述凹槽的外壁安装有第一套筒，所述第一套筒的内壁安装有第一弹簧，所述第一弹簧的一端安装有第一支杆；
所述第一支杆的一端安装有第一卡头，且第一卡头的一端延伸至第二开口的内部。
优选的，所述外壳的外壁贯穿安装有连接头，连接头的内壁安装有密封组件，转轴的内壁安装有固定组件。
优选的，所述密封组件包括第一支块，第一支块的外壁设有第八开口，第一支块的内壁安装有第二支块，第一支块的内壁安装有第一支板，第一支板的内壁安装有第二支板，第二支板的外壁安装有伸缩杆，伸缩杆的输出端安装有吸水棉，第八开口的内壁贯穿安装有第三支杆，第三支杆的外壁安装有密封垫，第三支杆的外壁安装有第三弹簧，且第三弹簧的一端与第一支板的外壁连接。
优选的，所述固定组件包括卡槽和第三支板，转轴的内壁安装有第三支板，转轴的外壁设有卡槽，卡槽的外壁贯穿安装有第三套筒，第三套筒的内壁贯穿安装有第四支杆，第四支杆的外壁安装有第一支筒，第四支杆的外壁安装有摩擦板，第三支板的外壁安装有第五弹簧，且第五弹簧的一端与第一支筒的外壁连接，第一支筒的一端贯穿安装有第六套筒，第六套筒的内壁贯穿安装有第三卡头，转轴的外壁设有第六开口，第一支筒的内壁安装有弹簧杆，且弹簧杆的一端与第三卡头的外壁连接。
优选的，所述固定块与O形圈接触，吸水棉位于第八开口的一侧，第二支块的外壁与吸水棉的外壁连接，第三卡头通过第六开口延伸至转轴的外壁。
优选的，所述外壳的内壁安装有电源端内圈组件，外壳的内壁安装有电源端外圈组件，其电源组件内部均安装有骨架，外壳的内壁安装有信号组件，外壳的内壁安装有处理器，外壳的内壁安装有光电检测头。
优选的，所述骨架为尼龙材质，可减少转子体重量，外壳为铝材质。
优选的，该传感器的工作步骤如下：
S1、防护盖移动至述凹槽内部带动第一卡头移动，第一卡头移动带动第一支杆移动，第一支杆移动带动第一弹簧移动，第一弹簧移动使固定块带动O形圈移动，O形圈移动使固定块密封，通过第一卡头将固定块固定，此时将铆钉插入第一开口的内部使其固定，实现了扭矩传感器安装牢固防止分裂的功能；
S2、电源连接线进入连接头带动密封垫移动，密封垫移动带动第三支杆移动，第三支杆移动带动第三弹簧移动，第三弹簧移动使密封垫与连接头接触使其密封，如有水源通过第八开口进入后，通过吸水棉将水源吸附，伸缩杆移动带动吸水棉移动，由于有第二支块的固定，其吸水棉拉开使其加大干燥面积，实现了扭矩传感器的连接头密封连接防止进水的功能；
S3、按动第三卡头使其通过第六套筒带动弹簧杆移动，弹簧杆移动使第三卡头移出第六开口，安装件带动摩擦板移动，摩擦板移动带动第四支杆移动，第四支杆移动带动第一支筒移动，第一支筒移动带动第五弹簧移动，第五弹簧移动使第一支筒移动至合适的位置，实现了使扭矩传感器牢固的与外部器件连接的功能；
S4、选用铝材质，这样不仅使用时轻便，特别是传感器内部的转子体组件，根据转动惯量与转矩物理量关系式：M＝J*aM是转矩，J是转动惯量，a是角加速度，刚体的角加速度与转矩成正比，与本身转动惯量成反比，转矩相同时，转动惯量越大，越难改变其运动状态，即刚体转速变化越困难，而转动惯量与质量分布有关，当质量分布的R越大，其转动惯量就越大，所以，选用轻便的材质，减小转子体的回转半径，从而降低其转动惯量，易于改变运动状态，提高传感器灵敏度，这样便于实时检测，传感器内部的电源端线圈组和信号组件，结构上重新改进设计，两者被分开放置在壳体左右两端，电源端和信号端内、外线圈的气隙位置错开，这样不仅保证了信号之间不相互干扰，而且用于隔阻磁场干扰的铜材质挡圈也省去了，结构紧凑合理，用于缠绕铜线的骨架，采用尼龙材质，当转子体高速旋转时，内外线圈之间会产生涡流，如果是金属材质的骨架，表面会产生高温，影响了传感器的测量数据，当选用尼龙材质作为骨架时，就会避免此类现象发生，同时也减少转子体重量提高精度和性能。
优选的，在所述步骤S1中还包括如下步骤：
S11、第一套筒的作用是为第一弹簧的内部，第二开口的为弧形方便第一卡头的移动；
在所述步骤S2中还包括如下步骤：
S21、第三弹簧通过第一支板进行支持，伸缩杆通过第二支板进行支持。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过安装有O形圈、第一支杆和第一弹簧，实现了扭矩传感器安装牢固防止分裂的效果，防护盖移动至述凹槽内部带动第一卡头移动，第一卡头移动带动第一支杆移动，第一支杆移动带动第一弹簧移动，第一弹簧移动使固定块带动O形圈移动，O形圈移动使固定块密封，通过第一卡头将固定块固定，此时将铆钉插入第一开口的内部使其固定，实现了扭矩传感器安装牢固防止分裂的功能；
2.本发明通过安装有吸水棉、第三弹簧和第三支杆，实现了扭矩传感器的连接头密封连接防止进水的效果，电源连接线进入连接头带动密封垫移动，密封垫移动带动第三支杆移动，第三支杆移动带动第三弹簧移动，第三弹簧移动使密封垫与连接头接触使其密封，如有水源通过第八开口进入后，通过吸水棉将水源吸附，伸缩杆移动带动吸水棉移动，由于有第二支块的固定，其吸水棉拉开使其加大干燥面积，实现了扭矩传感器的连接头密封连接防止进水的功能；
3.本发明通过安装有第六开口、第四支杆和弹簧杆，实现了使扭矩传感器牢固的与外部器件连接的效果，按动第三卡头使其通过第六套筒带动弹簧杆移动，弹簧杆移动使第三卡头移出第六开口，安装件带动摩擦板移动，摩擦板移动带动第四支杆移动，第四支杆移动带动第一支筒移动，第一支筒移动带动第五弹簧移动，第五弹簧移动使第一支筒移动至合适的位置，实现了使扭矩传感器牢固的与外部器件连接的功能；
4.本发明通过安装有选用铝材质，这样不仅使用时轻便，特别是传感器内部的转子体组件，根据转动惯量与转矩物理量关系式：M＝J*aM是转矩，J是转动惯量，a是角加速度，刚体的角加速度与转矩成正比，与本身转动惯量成反比，转矩相同时，转动惯量越大，越难改变其运动状态，即刚体转速变化越困难，而转动惯量与质量分布有关，当质量分布的R越大，其转动惯量就越大，所以，选用轻便的材质，减小转子体的回转半径，从而降低其转动惯量，易于改变运动状态，提高传感器灵敏度，这样便于实时检测，传感器内部的电源端线圈组和信号组件，结构上重新改进设计，两者被分开放置在壳体左右两端，电源端和信号端内、外线圈的气隙位置错开，这样不仅保证了信号之间不相互干扰，而且用于隔阻磁场干扰的铜材质挡圈也省去了，结构紧凑合理，用于缠绕铜线的骨架，采用尼龙材质，当转子体高速旋转时，内外线圈之间会产生涡流，如果是金属材质的骨架，表面会产生高温，影响了传感器的测量数据，当选用尼龙材质作为骨架时，就会避免此类现象发生，同时也减少转子体重量提高精度和性能。
附图说明
图1为本发明的正视结构示意图；
图2为本发明的正面结构示意图；
图3为本发明的O形圈结构示意图；
图4为本发明的密封垫结构示意图；
图5为本发明的摩擦板结构示意图；
图6为本发明的B结构示意图；
图7为本发明的A结构示意图；
图8为本发明的流程示意图。
图中：1、外壳；2、防护盖；3、转轴；4、处理器；5、光电检测头；6、电源端内圈组件；7、电源端外圈组件；9、凹槽；10、O形圈；11、固定块；12、第一开口；13、铆钉；14、第一套筒；15、第一弹簧；16、第一支杆；17、第一卡头；18、第二开口；19、连接头；20、第一支块；21、第一支板；22、第二支板；23、伸缩杆；24、第八开口；25、吸水棉；26、第三支杆；27、密封垫；28、第三弹簧；29、第二支块；30、卡槽；31、第三套筒；32、第四支杆；33、摩擦板；34、第三支板；35、第五弹簧；36、第一支筒；37、第六开口；38、第三卡头；39、弹簧杆；40、信号组件；41、第六套筒。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1：请参阅图1-图8，本发明提供的一种实施例：一种高精度高性能扭矩传感器及其使用方法，包括外壳1、凹槽9和转轴3，外壳1的外壁设有凹槽9，外壳1的外壁安装有防护盖2，外壳1的内壁贯穿安装有转轴3，且转轴3的两端贯穿防护盖2的外壁，外壳1的外壁贯穿安装有连接头19，连接头19的内壁安装有密封组件，转轴3的内壁安装有固定组件，固定块11与O形圈10接触，吸水棉25位于第八开口24的一侧，第二支块29的外壁与吸水棉25的外壁连接，第三卡头38通过第六开口37延伸至转轴3的外壁。
防护盖2的外壁安装有固定组件，固定组件包括固定块11、第一开口12和第二开口18，外壳1的外壁贯穿安装有铆钉13，且铆钉13的一端延伸至第一开口12的内部，凹槽9的内壁安装有O形圈10，凹槽9的外壁安装有第一套筒14，第一套筒14的内壁安装有第一弹簧15，第一弹簧15的一端安装有第一支杆16，第一支杆16的一端安装有第一卡头17，且第一卡头17的一端延伸至第二开口18的内部，防护盖2移动至述凹槽9内部带动第一卡头17移动，第一卡头17移动带动第一支杆16移动，第一支杆16移动带动第一弹簧15移动，第一弹簧15移动使固定块11带动O形圈10移动，O形圈10移动使固定块11密封，通过第一卡头17将固定块11固定，此时将铆钉13插入第一开口12的内部使其固定，实现了扭矩传感器安装牢固防止分裂的功能。
密封组件包括第一支块20，第一支块20的外壁设有第八开口24，第一支块20的内壁安装有第二支块29，第一支块20的内壁安装有第一支板21，第一支板21的内壁安装有第二支板22，第二支板22的外壁安装有伸缩杆23，伸缩杆23的输出端安装有吸水棉25，第八开口24的内壁贯穿安装有第三支杆26，第三支杆26的外壁安装有密封垫27，第三支杆26的外壁安装有第三弹簧28，且第三弹簧28的一端与第一支板21的外壁连接，电源连接线进入连接头19带动密封垫27移动，密封垫27移动带动第三支杆26移动，第三支杆26移动带动第三弹簧28移动，第三弹簧28移动使密封垫27与连接头19接触使其密封，如有水源通过第八开口24进入后，通过吸水棉25将水源吸附，伸缩杆23移动带动吸水棉25移动，由于有第二支块29的固定，其吸水棉25拉开使其加大干燥面积，实现了扭矩传感器的连接头19密封连接防止进水的功能。
固定组件包括卡槽30和第三支板34，转轴3的内壁安装有第三支板34，转轴3的外壁设有卡槽30，卡槽30的外壁贯穿安装有第三套筒31，第三套筒31的内壁贯穿安装有第四支杆32，第四支杆32的外壁安装有第一支筒36，第四支杆32的外壁安装有摩擦板33，第三支板34的外壁安装有第五弹簧35，且第五弹簧35的一端与第一支筒36的外壁连接，第一支筒36的一端贯穿安装有第六套筒41，第六套筒41的内壁贯穿安装有第三卡头38，转轴3的外壁设有第六开口37，第一支筒36的内壁安装有弹簧杆39，且弹簧杆39的一端与第三卡头38的外壁连接，按动第三卡头38使其通过第六套筒41带动弹簧杆39移动，弹簧杆39移动使第三卡头38移出第六开口37，安装件带动摩擦板33移动，摩擦板33移动带动第四支杆32移动，第四支杆32移动带动第一支筒36移动，第一支筒36移动带动第五弹簧35移动，第五弹簧35移动使第一支筒36移动至合适的位置，实现了使扭矩传感器牢固的与外部器件连接的功能。
外壳1的内壁安装有电源端内圈组件6，外壳1的内壁安装有电源端外圈组件7，其电源组件内部均安装有骨架，外壳1的内壁安装有信号组件40，外壳1的内壁安装有处理器4，外壳1的内壁安装有光电检测头5，骨架为尼龙材质，可减少转子体重量，外壳1为铝材质，选用铝材质，这样不仅使用时轻便，特别是传感器内部的转子体组件，根据转动惯量与转矩物理量关系式：M＝J*aM是转矩，J是转动惯量，a是角加速度，刚体的角加速度与转矩成正比，与本身转动惯量成反比，转矩相同时，转动惯量越大，越难改变其运动状态，即刚体转速变化越困难，而转动惯量与质量分布有关，当质量分布的R越大，其转动惯量就越大，所以，选用轻便的材质，减小转子体的回转半径，从而降低其转动惯量，易于改变运动状态，提高传感器灵敏度，这样便于实时检测，传感器内部的电源端线圈组和信号组件40，结构上重新改进设计，两者被分开放置在壳体左右两端，电源端和信号端内、外线圈的气隙位置错开，这样不仅保证了信号之间不相互干扰，而且用于隔阻磁场干扰的铜材质挡圈也省去了，结构紧凑合理，用于缠绕铜线的骨架，采用尼龙材质，当转子体高速旋转时，内外线圈之间会产生涡流，如果是金属材质的骨架，表面会产生高温，影响了传感器的测量数据，当选用尼龙材质作为骨架时，就会避免此类现象发生，同时也减少转子体重量提高精度和性能。
该传感器的工作步骤如下：
S1、防护盖2移动至述凹槽9内部带动第一卡头17移动，第一卡头17移动带动第一支杆16移动，第一支杆16移动带动第一弹簧15移动，第一弹簧15移动使固定块11带动O形圈10移动，O形圈10移动使固定块11密封，通过第一卡头17将固定块11固定，此时将铆钉13插入第一开口12的内部使其固定，实现了扭矩传感器安装牢固防止分裂的功能；
S2、电源连接线进入连接头19带动密封垫27移动，密封垫27移动带动第三支杆26移动，第三支杆26移动带动第三弹簧28移动，第三弹簧28移动使密封垫27与连接头19接触使其密封，如有水源通过第八开口24进入后，通过吸水棉25将水源吸附，伸缩杆23移动带动吸水棉25移动，由于有第二支块29的固定，其吸水棉25拉开使其加大干燥面积，实现了扭矩传感器的连接头19密封连接防止进水的功能；
S3、按动第三卡头38使其通过第六套筒41带动弹簧杆39移动，弹簧杆39移动使第三卡头38移出第六开口37，安装件带动摩擦板33移动，摩擦板33移动带动第四支杆32移动，第四支杆32移动带动第一支筒36移动，第一支筒36移动带动第五弹簧35移动，第五弹簧35移动使第一支筒36移动至合适的位置，实现了使扭矩传感器牢固的与外部器件连接的功能；
S4、选用铝材质，这样不仅使用时轻便，特别是传感器内部的转子体组件，根据转动惯量与转矩物理量关系式：M＝J*aM是转矩，J是转动惯量，a是角加速度，刚体的角加速度与转矩成正比，与本身转动惯量成反比，转矩相同时，转动惯量越大，越难改变其运动状态，即刚体转速变化越困难，而转动惯量与质量分布有关，当质量分布的R越大，其转动惯量就越大，所以，选用轻便的材质，减小转子体的回转半径，从而降低其转动惯量，易于改变运动状态，提高传感器灵敏度，这样便于实时检测，传感器内部的电源端线圈组和信号组件40，结构上重新改进设计，两者被分开放置在壳体左右两端，电源端和信号端内、外线圈的气隙位置错开，这样不仅保证了信号之间不相互干扰，而且用于隔阻磁场干扰的铜材质挡圈也省去了，结构紧凑合理，用于缠绕铜线的骨架，采用尼龙材质，当转子体高速旋转时，内外线圈之间会产生涡流，如果是金属材质的骨架，表面会产生高温，影响了传感器的测量数据，当选用尼龙材质作为骨架时，就会避免此类现象发生，同时也减少转子体重量提高精度和性能。
在步骤S1中还包括如下步骤：
S11、第一套筒14的作用是为第一弹簧15的内部，第二开口18的为弧形方便第一卡头17的移动；
在步骤S2中还包括如下步骤：
S21、第三弹簧28通过第一支板21进行支持，伸缩杆23通过第二支板22进行支持
工作原理，防护盖2移动至述凹槽9内部带动第一卡头17移动，第一卡头17移动带动第一支杆16移动，第一支杆16移动带动第一弹簧15移动，第一弹簧15移动使固定块11带动O形圈10移动，O形圈10移动使固定块11密封，通过第一卡头17将固定块11固定，此时将铆钉13插入第一开口12的内部使其固定，实现了扭矩传感器安装牢固防止分裂的功能，电源连接线进入连接头19带动密封垫27移动，密封垫27移动带动第三支杆26移动，第三支杆26移动带动第三弹簧28移动，第三弹簧28移动使密封垫27与连接头19接触使其密封，如有水源通过第八开口24进入后，通过吸水棉25将水源吸附，伸缩杆23移动带动吸水棉25移动，由于有第二支块29的固定，其吸水棉25拉开使其加大干燥面积，实现了扭矩传感器的连接头19密封连接防止进水的功能，按动第三卡头38使其通过第六套筒41带动弹簧杆39移动，弹簧杆39移动使第三卡头38移出第六开口37，安装件带动摩擦板33移动，摩擦板33移动带动第四支杆32移动，第四支杆32移动带动第一支筒36移动，第一支筒36移动带动第五弹簧35移动，第五弹簧35移动使第一支筒36移动至合适的位置，实现了使扭矩传感器牢固的与外部器件连接的功能，选用铝材质，这样不仅使用时轻便，特别是传感器内部的转子体组件，根据转动惯量与转矩物理量关系式：M＝J*aM是转矩，J是转动惯量，a是角加速度，刚体的角加速度与转矩成正比，与本身转动惯量成反比，转矩相同时，转动惯量越大，越难改变其运动状态，即刚体转速变化越困难，而转动惯量与质量分布有关，当质量分布的R越大，其转动惯量就越大，所以，选用轻便的材质，减小转子体的回转半径，从而降低其转动惯量，易于改变运动状态，提高传感器灵敏度，这样便于实时检测，传感器内部的电源端线圈组和信号组件40，结构上重新改进设计，两者被分开放置在壳体左右两端，电源端和信号端内、外线圈的气隙位置错开，这样不仅保证了信号之间不相互干扰，而且用于隔阻磁场干扰的铜材质挡圈也省去了，结构紧凑合理，用于缠绕铜线的骨架，采用尼龙材质，当转子体高速旋转时，内外线圈之间会产生涡流，如果是金属材质的骨架，表面会产生高温，影响了传感器的测量数据，当选用尼龙材质作为骨架时，就会避免此类现象发生，同时也减少转子体重量提高精度和性能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
Claims (9)
1.一种高精度高性能扭矩传感器，包括外壳(1)、凹槽(9)和转轴(3)，其特征在于：所述外壳(1)的外壁设有凹槽(9)，所述外壳(1)的外壁安装有防护盖(2)，所述外壳(1)的内壁贯穿安装有转轴(3)，且转轴(3)的两端贯穿防护盖(2)的外壁；
所述防护盖(2)的外壁安装有固定组件，所述固定组件包括固定块(11)、第一开口(12)和第二开口(18)，所述外壳(1)的外壁贯穿安装有铆钉(13)，且铆钉(13)的一端延伸至第一开口(12)的内部，所述凹槽(9)的内壁安装有O形圈(10)，所述凹槽(9)的外壁安装有第一套筒(14)，所述第一套筒(14)的内壁安装有第一弹簧(15)，所述第一弹簧(15)的一端安装有第一支杆(16)；
所述第一支杆(16)的一端安装有第一卡头(17)，且第一卡头(17)的一端延伸至第二开口(18)的内部。
2.根据权利要求1所述的一种高精度高性能扭矩传感器，其特征在于：所述外壳(1)的外壁贯穿安装有连接头(19)，连接头(19)的内壁安装有密封组件，转轴(3)的内壁安装有固定组件。
3.根据权利要求2所述的一种高精度高性能扭矩传感器，其特征在于：所述密封组件包括第一支块(20)，第一支块(20)的外壁设有第八开口(24)，第一支块(20)的内壁安装有第二支块(29)，第一支块(20)的内壁安装有第一支板(21)，第一支板(21)的内壁安装有第二支板(22)，第二支板(22)的外壁安装有伸缩杆(23)，伸缩杆(23)的输出端安装有吸水棉(25)，第八开口(24)的内壁贯穿安装有第三支杆(26)，第三支杆(26)的外壁安装有密封垫(27)，第三支杆(26)的外壁安装有第三弹簧(28)，且第三弹簧(28)的一端与第一支板(21)的外壁连接。
4.根据权利要求2所述的一种高精度高性能扭矩传感器，其特征在于：所述固定组件包括卡槽(30)和第三支板(34)，转轴(3)的内壁安装有第三支板(34)，转轴(3)的外壁设有卡槽(30)，卡槽(30)的外壁贯穿安装有第三套筒(31)，第三套筒(31)的内壁贯穿安装有第四支杆(32)，第四支杆(32)的外壁安装有第一支筒(36)，第四支杆(32)的外壁安装有摩擦板(33)，第三支板(34)的外壁安装有第五弹簧(35)，且第五弹簧(35)的一端与第一支筒(36)的外壁连接，第一支筒(36)的一端贯穿安装有第六套筒(41)，第六套筒(41)的内壁贯穿安装有第三卡头(38)，转轴(3)的外壁设有第六开口(37)，第一支筒(36)的内壁安装有弹簧杆(39)，且弹簧杆(39)的一端与第三卡头(38)的外壁连接。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种高精度高性能扭矩传感器，其特征在于：所述固定块(11)与O形圈(10)接触，吸水棉(25)位于第八开口(24)的一侧，第二支块(29)的外壁与吸水棉(25)的外壁连接，第三卡头(38)通过第六开口(37)延伸至转轴(3)的外壁。
6.根据权利要求1所述的一种高精度高性能扭矩传感器，其特征在于：所述外壳(1)的内壁安装有电源端内圈组件(6)，外壳(1)的内壁安装有电源端外圈组件(7)，其电源组件内部均安装有骨架，外壳(1)的内壁安装有信号组件(40)，外壳(1)的内壁安装有处理器(4)，外壳(1)的内壁安装有光电检测头(5)。
7.根据权利要求6所述的一种高精度高性能扭矩传感器，其特征在于：所述骨架为尼龙材质，可减少转子体重量，外壳(1)为铝材质。
8.根据权利要求1-6任意一项所述的一种高精度高性能扭矩传感器的使用方法，其特征在于，该传感器的工作步骤如下：
S1、防护盖(2)移动至述凹槽(9)内部带动第一卡头(17)移动，第一卡头(17)移动带动第一支杆(16)移动，第一支杆(16)移动带动第一弹簧(15)移动，第一弹簧(15)移动使固定块(11)带动O形圈(10)移动，O形圈(10)移动使固定块(11)密封，通过第一卡头(17)将固定块(11)固定，此时将铆钉(13)插入第一开口(12)的内部使其固定，实现了扭矩传感器安装牢固防止分裂的功能；
S2、电源连接线进入连接头(19)带动密封垫(27)移动，密封垫(27)移动带动第三支杆(26)移动，第三支杆(26)移动带动第三弹簧(28)移动，第三弹簧(28)移动使密封垫(27)与连接头(19)接触使其密封，如有水源通过第八开口(24)进入后，通过吸水棉(25)将水源吸附，伸缩杆(23)移动带动吸水棉(25)移动，由于有第二支块(29)的固定，其吸水棉(25)拉开使其加大干燥面积，实现了扭矩传感器的连接头(19)密封连接防止进水的功能；
S3、按动第三卡头(38)使其通过第六套筒(41)带动弹簧杆(39)移动，弹簧杆(39)移动使第三卡头(38)移出第六开口(37)，安装件带动摩擦板(33)移动，摩擦板(33)移动带动第四支杆(32)移动，第四支杆(32)移动带动第一支筒(36)移动，第一支筒(36)移动带动第五弹簧(35)移动，第五弹簧(35)移动使第一支筒(36)移动至合适的位置，实现了使扭矩传感器牢固的与外部器件连接的功能；
S4、选用铝材质，这样不仅使用时轻便，特别是传感器内部的转子体组件，根据转动惯量与转矩物理量关系式：M＝J*a(M是转矩，J是转动惯量，a是角加速度)，刚体的角加速度与转矩成正比，与本身转动惯量成反比，转矩相同时，转动惯量越大，越难改变其运动状态，即刚体转速变化越困难，而转动惯量与质量分布有关，当质量分布的R越大，其转动惯量就越大，所以，选用轻便的材质，减小转子体的回转半径，从而降低其转动惯量，易于改变运动状态，提高传感器灵敏度，这样便于实时检测，传感器内部的电源端线圈组和信号组件(40)，结构上重新改进设计，两者被分开放置在壳体左右两端，电源端和信号端内、外线圈的气隙位置错开，这样不仅保证了信号之间不相互干扰，而且用于隔阻磁场干扰的铜材质挡圈也省去了，结构紧凑合理，用于缠绕铜线的骨架，采用尼龙材质，当转子体高速旋转时，内外线圈之间会产生涡流，如果是金属材质的骨架，表面会产生高温，影响了传感器的测量数据，当选用尼龙材质作为骨架时，就会避免此类现象发生，同时也减少转子体重量提高精度和性能。
9.根据权利要求8所述的一种高精度高性能扭矩传感器的使用方法，
其特征在于，在所述步骤S1中还包括如下步骤：
S11、第一套筒(14)的作用是为第一弹簧(15)的内部，第二开口(18)的为弧形方便第一卡头(17)的移动；
在所述步骤S2中还包括如下步骤：
S21、第三弹簧(28)通过第一支板(21)进行支持，伸缩杆(23)通过第二支板(22)进行支持。
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