CN205333231U - 一种非接触应变式联轴器扭矩传感器 - Google Patents

Abstract

一种非接触应变式联轴器扭矩传感器，属于机械传动与动态扭矩测量技术领域。解决技术问题是：提供了一种新型的转矩测量信号和转矩测量敏感单件电源供电与信号采集系统的非接触传递方式和结构，方便传动机械轴的扭矩测量信息的采集。本实用新型的静止线圈套在静止铁芯上，旋转线圈套在旋转铁芯上；静止铁芯与旋转铁芯之间形成气隙，组成变压器结构的磁路回路与线圈支撑骨架；转矩测量盘的端面上设置有转矩测量凹槽和转矩传感器凸台，转矩应力测试单元安装在转矩传感器凸台上，第一连接盘凸台和转矩测量凹槽耦合安装在一起，转矩传感器凸台和第二连接盘凹槽耦合安装在一起。本实用新型适用于各类传动系统转轴的转矩测量，安装方便、结构简单、安装精度高。

Description

一种非接触应变式联轴器扭矩传感器

技术领域

本实用新型涉及一种联轴器扭矩传感器，具体涉及一种非接触应变式联轴器扭矩传感器，属于机械传动与动态扭矩测量技术领域。

背景技术

随着工业技术的发展，以及科学研究的需求，转矩的测量与应用越来越广泛，大到各种传动机械轴功率的测量，小到各种旋转工具对扭力的精确把握，都需要对各种各样的转矩进行有效地测量装置。人们常通过对旋转机械轴转矩和转速的测量，从而达到地传动系统进行控制的目的，或是得到主传动端的输出功率或从传动端的输入功率，方便进一步对转矩输出端或转矩输入端对应的机械装置进行研究与优化，如电机实验中，需要准确方便测量出被试电机的输出转矩，从而对被试电机的机械特性及效率特性进行研究。

变压器是基于电磁感应原理工作的电磁机械装置，它能够完成不同形式电能(不同电压等级)的变换，从而进行能量的传递。利用此原理，能够实现扭矩传感器敏感单元电能供应和转矩信号的无线传输，提升传动机械轴的扭矩测量的方便性和准确度。

实用新型内容

在下文中给出了关于本实用新型的简要概述，以便提供关于本实用新型的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本实用新型的穷举性概述。它并不是意图确定本实用新型的关键或重要部分，也不是意图限定本实用新型的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，本实用新型提供了一种新型的转矩测量信号和转矩测量敏感单件电源供电与信号采集系统的非接触传递方法和结构，方便传动机械轴的扭矩测量信息的采集。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种非接触应变式联轴器扭矩传感器，是在转矩信息传递的传出以及测量模块电源供给通过变压器原边线圈与副边线圈的偶合进行非接触式传输，本实用新型所述的基于变压器原理的非接触应变式联轴器转矩传感器的具体结构为：

它包括第一连接轴、第一连接盘、第一连接盘凸台、转矩测量盘、第二连接盘凹槽、第二连接盘和第二连接轴；所述第一连接盘、转矩测量盘和第二连接盘依次同轴排列；

所述转矩测量盘包括转矩测量凹槽、静止铁芯、静止线圈、旋转线圈、旋转铁芯、转矩传感器凸台和转矩应力测试单元，所述静止线圈套在静止铁芯上，旋转线圈套在旋转铁芯上；静止铁芯与旋转铁芯之间形成气隙，组成变压器结构的磁路回路与线圈支撑骨架；

所述第一连接轴与第一连接盘固定连接，第二连接轴与第二连接盘固定连接，第一连接盘的端面上设置有第一连接盘凸台，第二连接盘的端面上设置有第二连接盘凹槽，转矩测量盘的左侧端面上设置有转矩测量凹槽，转矩测量盘的右侧端面上设置有转矩传感器凸台，转矩应力测试单元安装在转矩传感器凸台上，第一连接盘凸台和转矩测量凹槽耦合安装在一起，转矩传感器凸台和第二连接盘凹槽耦合安装在一起，第一连接盘直径与第二连接盘直径相等。

进一步地：所述第一连接盘凸台为十字形凸台；转矩测量凹槽为十字形凹槽。

进一步地：所述转矩传感器凸台为十字形凸台；第二连接盘凹槽为十字形凹槽。

进一步地：所述静止线圈和旋转线圈同轴并列布置。所述静止铁芯、静止线圈、旋转铁芯、旋转线圈构成非接触转矩信息与转矩测量敏感单元电源的传入与传出系统。

进一步地：所述旋转铁芯与转矩传感器凸台制成一体。

进一步地：所述第一连接盘与第一连接盘凸台制成一体。

进一步地：转矩应力测试单元为金属应变片、声表面波传感器、体声波传感器或逆磁致伸缩扭矩传感器。

本实用新型提出的一种非接触应变式联轴器扭矩传感器所达到的效果为：本实用新型在结合现有应变式转矩传感器测量单元的基础上，提出基于变压器原理的非接触转矩信息与转矩测量敏感单元电源的传入与传出结构，由于转矩应力测试单元有多种类型可供选择，如：金属应变片，声表面波传感器，体声波传感器，逆磁致伸缩扭矩传感器等，这些都是薄片结构的扭矩测量敏感元件，可以很方便粘贴在转矩测量盘旋转铁芯凸台对应位置，而转矩计算模块可以设置在远离转矩传感器的位置，因此，这种结构的非接触转矩测量装置可以设计成小型化，并可设计成联轴器一体化。在对变压器铁芯结构进行改进后，可以实现变压器原边绕组与副边绕组电能和信号的无线传输。基于变压器原理，能过增加变压器原边绕组铁芯与副边绕组铁芯的气隙隔离，达到收发转矩测量信号的功能，从而实现非接触式转矩测量，本实用新型适用于各类传动系统转轴的转矩测量，且具有安装方便、结构简单、安装精度高的特点。

附图说明

图1是根据本实用新型的实施例的一种非接触应变式联轴器扭矩传感器的整体结构分解图；

图2是图1的B向视图；

图3是图1的A向视图；

图4是图1的C向视图；

图5是图1的D向视图；

图中：1-第一连接轴；2-第一连接盘；3-第一连接盘凸台；4-转矩测量凹槽；5-静止铁芯；6-静止线圈；7-旋转线圈；8-旋转铁芯；9-转矩传感器凸台；10-转矩应力测试单元；11-第二连接盘凹槽；12-第二连接盘；13-第二连接轴。

具体实施方式

在下文中将结合附图对本实用新型的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本实用新型公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。

在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在附图中仅仅示出了与根据本实用新型的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

如图1至图5所示，本实用新型的实施例提供了一种非接触应变式联轴器扭矩传感器，具体结构为：

它包括第一连接轴1、第一连接盘2、第一连接盘凸台3、转矩测量盘、第二连接盘凹槽11、第二连接盘12和第二连接轴13；所述第一连接盘2、转矩测量盘和第二连接盘12依次同轴排列；

所述转矩测量盘包括转矩测量凹槽4、静止铁芯5、静止线圈6、旋转线圈7、旋转铁芯8、转矩传感器凸台9和转矩应力测试单元10，所述静止线圈6套在静止铁芯5上，旋转线圈7套在旋转铁芯8上；静止铁芯5与旋转铁芯8之间形成气隙，组成变压器结构的磁路回路与线圈支撑骨架；

所述第一连接轴1与第一连接盘2固定连接，第二连接轴13与第二连接盘12固定连接，第一连接盘2的端面上设置有第一连接盘凸台3，第二连接盘12的端面上设置有第二连接盘凹槽11，转矩测量盘的左侧端面上设置有转矩测量凹槽4，转矩测量盘的右侧端面上设置有转矩传感器凸台9，转矩应力测试单元10安装在转矩传感器凸台9上，第一连接盘凸台3和转矩测量凹槽4耦合安装在一起，转矩传感器凸台9和第二连接盘凹槽11耦合安装在一起。

更具体地：所述第一连接盘凸台3为十字形凸台；转矩测量凹槽4为十字形凹槽。

更具体地：所述转矩传感器凸台9为十字形凸台；第二连接盘凹槽11为十字形凹槽。

更具体地：所述静止线圈6和旋转线圈7同轴并列布置。所述静止铁芯、静止线圈、旋转铁芯、旋转线圈构成非接触转矩信息与转矩测量敏感单元电源的传入与传出系统。

更具体地：所述旋转铁芯8与转矩传感器凸台9制成一体。

更具体地：所述第一连接盘2与第一连接盘凸台3制成一体。

更具体地：转矩应力测试单元10为金属应变片、声表面波传感器、体声波传感器或逆磁致伸缩扭矩传感器。

转矩测量盘与第一连接盘2、第二连接盘12之间形成的凸凹式互锁结构，当被试电机输出轴带动第一连接轴1旋转时，由于第一连接轴1和第一连接盘2固定连接，第一连接轴1获得的旋转扭矩直接传递至第一连接盘2，转矩测量盘与第一连接盘2、第二连接盘12通过互锁相接耦合，在转矩测量盘与第二连接盘12的转矩传递过程中，会引起转矩传感器应力变化，并通过数据计算与分析，进而得到传递转矩的大小。本实用新型减化了转矩传感器安装的结构，取消了传统安装形式的联轴器结构，进而提高了电机对拖实验中转矩测量系统的稳定性和有效性，安装方便，轴心统一，测量准确。

一种非接触应变式联轴器扭矩传感器的工作原理：功率传送端与第一连接轴1进行连接固定，转矩测量盘的左侧端面上的转矩测量凹槽4与第一连接盘2上的第一连接盘凸台3进行耦合连接，功率接收端与第二连接轴13进行连接，第二连接盘12的第二连接盘凹槽11与转矩测量盘的右侧端面上的转矩传感器凸台9进行耦合连接，从而使功率由主传动端传入从传动端，在功率通过传动轴系传动过程中，通过安装在转矩传感器凸台9上的转矩应力测试单元10测试动态转矩，转矩应力测试单元10测量得的转矩信号作为旋转线圈7的输入信号，旋转线圈7通过磁场与静止线圈6进行耦合，把转矩信号传入静止线圈6，完成转矩信号的非接触传递。转矩应力测试单元10所需的电源通过静止线圈6输入后，经与旋转线圈7的耦合传入转矩测量盘供给转矩应力测试单元10。

虽然本实用新型所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本实用新型的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本实用新型。任何本实用新型所属技术领域内的技术人员，在不脱离本实用新型所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本实用新型所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。

Claims (7)

1.一种非接触应变式联轴器扭矩传感器，它包括第一连接轴(1)、第一连接盘(2)、第一连接盘凸台(3)、转矩测量盘、第二连接盘凹槽(11)、第二连接盘(12)和第二连接轴(13)；所述第一连接盘(2)、转矩测量盘和第二连接盘(12)依次同轴排列；其特征在于：

所述转矩测量盘包括转矩测量凹槽(4)、静止铁芯(5)、静止线圈(6)、旋转线圈(7)、旋转铁芯(8)、转矩传感器凸台(9)和转矩应力测试单元(10)，所述静止线圈(6)套在静止铁芯(5)上，旋转线圈(7)套在旋转铁芯(8)上；静止铁芯(5)与旋转铁芯(8)之间形成气隙，组成变压器结构的磁路回路与线圈支撑骨架；

所述第一连接轴(1)与第一连接盘(2)固定连接，第二连接轴(13)与第二连接盘(12)固定连接，第一连接盘(2)的端面上设置有第一连接盘凸台(3)，第二连接盘(12)的端面上设置有第二连接盘凹槽(11)，转矩测量盘的左侧端面上设置有转矩测量凹槽(4)，转矩测量盘的右侧端面上设置有转矩传感器凸台(9)，转矩应力测试单元(10)安装在转矩传感器凸台(9)上，第一连接盘凸台(3)和转矩测量凹槽(4)耦合安装在一起，转矩传感器凸台(9)和第二连接盘凹槽(11)耦合安装在一起，第一连接盘直径与第二连接盘直径相等。

2.根据权利要求1所述的一种非接触应变式联轴器扭矩传感器，其特征在于：所述第一连接盘凸台(3)为十字形凸台；转矩测量凹槽(4)为十字形凹槽。

3.根据权利要求2所述的一种非接触应变式联轴器扭矩传感器，其特征在于：所述转矩传感器凸台(9)为十字形凸台；第二连接盘凹槽(11)为十字形凹槽。

4.根据权利要求1所述的一种非接触应变式联轴器扭矩传感器，其特征在于：所述静止线圈(6)和旋转线圈(7)同轴并列布置。

5.根据权利要求1所述的一种非接触应变式联轴器扭矩传感器，其特征在于：所述旋转铁芯(8)与转矩传感器凸台(9)制成一体。

6.根据权利要求5所述的一种非接触应变式联轴器扭矩传感器，其特征在于：所述第一连接盘(2)与第一连接盘凸台(3)制成一体。

7.根据权利要求1所述的一种非接触应变式联轴器扭矩传感器，其特征在于：转矩应力测试单元(10)为金属应变片、声表面波传感器、体声波传感器或逆磁致伸缩扭矩传感器。