CN207600641U - 一种动态非接触齿盘力矩传感器装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种动态非接触齿盘力矩传感器装置，包括曲柄、齿盘和扭力感应装置，扭力感应装置随曲柄和齿盘旋转，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，相对固定部与齿盘连接，相对旋转部与曲柄连接，动态非接触齿盘力矩传感器装置还包括第一控制板和第二控制板，第二控制板随扭力感应装置运动，第一控制板相对于第二控制板静止，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。本实用新型动态扭力传感器和速度传感器高度集成，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，生产装配简单，信号稳定性高。

Description

一种动态非接触齿盘力矩传感器装置

技术领域

本实用新型涉及电动车领域，具体涉及一种动态非接触齿盘力矩传感器装置。

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，中轴式力矩、钩爪式力矩、及传统的齿盘式力矩，这些传感器对整车来说，结构和装配都很复杂，中轴式力矩结构复杂，中轴长度规格种类特别多，价格昂贵，钩爪力矩需要整车车架要特殊设计，传统的齿盘式力矩结构笨拙，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，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。所以需要提供一种动态非接触齿盘力矩传感器装置。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种高度集成、实现动态测量的动态非接触齿盘力矩传感器装置。

本实用新型通过如下技术方案实现上述目的：一种动态非接触齿盘力矩传感器装置，包括曲柄、齿盘和扭力感应装置，所述扭力感应装置随所述曲柄和所述齿盘旋转，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，所述相对固定部与所述齿盘连接，所述相对旋转部与所述曲柄连接，所述动态非接触齿盘力矩传感器装置还包括第一控制板和第二控制板，所述第二控制板随扭力感应装置运动，所述第一控制板相对于第二控制板静止，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，所述动态非接触齿盘力矩传感器装置包括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，所述动态非接触齿盘力矩传感器装置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，所述动态非接触齿盘力矩传感器装置还包括速度旋转部件和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，所述第一控制板连接有信号输出线。

与现有技术相比，本实用新型动态非接触齿盘力矩传感器装置的有益效果是：动态扭力传感器和速度传感器高度集成，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，使用寿命长，生产装配简单，信号稳定性高。

附图说明

图1是动态非接触齿盘力矩传感器装置的装配示意图。

图2是图1的另一角度视图。

图3是动态非接触齿盘力矩传感器装置的爆炸示意图。

图4是图3的部分放大示意图。

图5是图3的部分放大示意图。。

图6曲柄的结构示意图。

图7是第一控制板的结构示意图。

图8是图1的剖视示意图。

图9是图8的部分放大示意图。

图中标号如下：

1-曲柄；

101-卡簧槽；

2-扭力感应装置；

201-相对旋转部；

202-相对固定部；

203-过渡部；

204-扭力感应霍尔安装槽；

205-扭力感应磁石安装槽；

3-扭力感应霍尔；

4-扭力感应磁石；

5-第二控制板；

6-第二无线感应元件；

7-第一无线感应元件；

8-第一控制板；

9-固定外壳；

10-光发射元件

11-速度感应部件；

12-光接收元件；

13-速度旋转部件；

14-高磁导率软磁体材料体；

15-卡簧；

16-信号输出线；

17-螺帽；

18-螺丝；

20-导线；

21-齿盘。

具体实施方式

请参阅图1至图9，动态非接触齿盘力矩传感器装置，包括曲柄1、齿盘21和扭力感应装置2，扭力感应装置2随曲柄1和齿盘21旋转，扭力感应装置2包括相对固定部202、相对旋转部201和过渡部203，以及安装在相对固定部202和相对旋转部201之间的至少一个传感器，相对固定部202与齿盘21通过螺帽17和螺丝18连接，相对固定部202和相对旋转部201均为环形结构，相对固定部202和相对旋转部201同心，相对旋转部201的中心花键槽（图未标），曲柄1的一端设有花键（图未标），相对旋转部201与曲柄1之间通过花键槽与花键进行连接，相对固定部202的直径和大于相对旋转部201的直径，过渡部203为六辐式结构，相对固定部202和相对旋转部201通过过渡部203连接。

传感器包括扭力感应霍尔3和扭力感应磁石4，相对固定部202设有扭力感应磁石安装槽205，扭力感应磁石安装槽205内设有扭力感应磁石4，相对旋转部201设有扭力感应霍尔安装槽204，扭力感应霍尔安装槽204内设有扭力感应霍尔3，扭力感应霍尔3与扭力感应磁石4相对设置。在其他实施例中，扭力感应霍尔3可以设在相对固定部202上，而扭力感应磁石4设在相对旋转部201上，只要扭力感应霍尔3和扭力感应磁石4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。

动态非接触齿盘力矩传感器装置还包括第一控制板8和第二控制板5，扭力感应装置连接有运动的第二控制板，第一控制板相对于第二控制板静止，第一控制板8和第二控制板5分别设有第一感应电路（图未示）和第二感应电路（图未示），动态非接触齿盘力矩传感器装置还包括还设有第一无线感应元件7和第二无线感应元件6，第二控制板5和第二无线感应元件6固定在扭力感应装置2上，第二控制板5和第二无线感应元件6随扭力感应装置2旋转，第一感应电路和第一无线感应元件7通过导线20电气连接，第二无线感应元件和第二感应电路74通过导线20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无线电能传递提供电能。

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。

动态非接触齿盘力矩传感器装置还包括高磁导率软磁体材料体14，高磁导率软磁体材料体14位于第一无线感应元件7和第二无线感应元件6的表面，在本实施方式中高磁导率软磁体材料体14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14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。

第一控制板8设有至少一个光接收元件12，第二控制板5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8设有至少一个光发射元件10，第二控制板5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（光接收元件12可以如：太阳能电池板），发射的光可以为可见光也可为不可见光。

第一控制板8电气连接有速度感应部件11，第二控制板5与扭力感应霍尔3电气连接，速度感应部件11为速度感应霍尔，动态非接触齿盘力矩传感器装置还包括速度旋转部件13，速度旋转部件13随扭力感应装置2旋转，速度旋转部件13为铁磁性材料体。速度感应部件11与速度旋转部件13相邻设置，速度感应部件11通过速度旋转部件13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。

动态非接触齿盘力矩传感器装置还包括固定外壳9，固定外壳9罩住第一无线感应元件7和第一控制板8，曲柄1端部设有卡簧槽101，固定外壳9的端面抵持有卡簧15，卡簧嵌入卡簧槽101从而限制固定外壳9的轴向位移，第一控制板连接有信号输出线16，速度感应部件11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3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6与第一无线感应元件7之间的无线传输，将信号发送至第一控制板进行数据处理，或通过光发射元件10和光接收元件12将数据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16进行输出。

本实用新型的工作原理为：骑行时，曲柄1带动相对旋转部201转动，相对旋转部201相对于相对固定部202产生转动，扭力感应霍尔感应到扭力感应磁石4的转动位移，从而计算得出扭力。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，第一感应电路通过信号输出线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7和第二无线感应元件6还能够对传感器装置进行供电；或者第一控制板8和第二控制板5之间通过光发射元件10和光接收元件12直接进行供电和信号传递；或者第一无线感应元件7和第二无线感应元件6进行无线供电，光发射元件10和光接收元件12进行信号传递；或者光发射元件10和光接收元件12进行供电，第一无线感应元件7和第二无线感应元件6进行无线信号传递。速度感应部件11通过感应速度旋转部件13的旋转，从而计算得出电动车的助踩速度。速度信号也通过信号输出线16传输至外界设备。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种动态非接触齿盘力矩传感器装置，其特征在于：包括曲柄、齿盘和扭力感应装置，所述扭力感应装置随所述曲柄和所述齿盘旋转，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，所述相对固定部与所述齿盘连接，所述相对旋转部与所述曲柄连接，所述动态非接触齿盘力矩传感器装置还包括第一控制板和第二控制板，所述第二控制板随扭力感应装置运动，所述第一控制板相对于第二控制板静止，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所述的动态非接触齿盘力矩传感器装置，其特征在于：所述动态非接触齿盘力矩传感器装置包括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所述的动态非接触齿盘力矩传感器装置，其特征在于：所述动态非接触齿盘力矩传感器装置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所述的动态非接触齿盘力矩传感器装置，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所述的动态非接触齿盘力矩传感器装置，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所述的动态非接触齿盘力矩传感器装置，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所述的动态非接触齿盘力矩传感器装置，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所述的动态非接触齿盘力矩传感器装置，其特征在于：所述动态非接触齿盘力矩传感器装置还包括速度旋转部件和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8所述的动态非接触齿盘力矩传感器装置，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1所述的动态非接触齿盘力矩传感器装置，其特征在于：所述第一控制板连接有信号输出线。