CN221173688U - 一种旋转轴扭矩传感器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种旋转轴扭矩传感器，属于旋转轴受扭力检测技术领域。包括非金属外套管和设置在非金属外套管内部的旋转轴，所述旋转轴上设有内部线圈、应变计和放大电路板；所述非金属外套管上设有外部线圈和发送接收电路板；旋转轴受到扭矩产生变形，应变计产生形变信号给放大电路板，放大电路板将形变信号处理后通过内部线圈发送给外部线圈。本实用新型采用无线供电和无线传输方式，并且采用数字调制方式传输，抗干扰强，没有接触磨损，长期稳定性好，能够用于电动助力自行车、机器人手臂、机械臂等需要检测旋转轴扭力大小和机械臂负载的产品上。
Description
技术领域
本实用新型涉及旋转轴受扭力检测技术领域，具体涉及一种旋转轴扭矩传感器。
背景技术
扭矩传感器又称扭力传感器，是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知的检测。扭矩传感器将扭力的物理变化转换成精确的电信号。扭矩传感器可以应用在制造粘度计、电动扭力扳手、铁路机车、汽车、飞机、船舶等的扭矩及功率的检测，它具有精度高，频响快，可靠性好，寿命长等优点。
在某些需要检测一个旋转轴受扭力的产品中，如产线机械臂抓举重物，旋转的轴抬举重物，电动助力自行车上对于实时检测人脚对脚蹬的踩踏力等等，这种力的采集，目前是在可旋转的轴上再安装套管，两者之间用电刷连接，轴在旋转中扭转变形，由应变计来实现力的检测。
但是现有技术中此类扭力传感器存在一些不足，因为轴的旋转，要检测轴受到的扭矩，采用接触的方式的话，必须使用滑环与电刷来传输，时间长了电刷磨损会造成接触不良，导致可靠性下降，而且由于旋转的轴结构的特殊性，间隙很小，结构强度要求高，而且也容易会受到粉尘等干扰。
实用新型内容
技术问题：针对现有技术的不足，本实用新型提供一种旋转轴扭矩传感器，采用无线供电和无线传输方式，并且采用数字调制方式传输，抗干扰强，没有接触磨损，长期稳定性好。
技术方案：为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：
一种旋转轴扭矩传感器，包括非金属外套管和设置在非金属外套管内部的旋转轴，其特征在于：所述旋转轴上设有内部线圈、应变计和放大电路板；所述非金属外套管上设有外部线圈和发送接收电路板；旋转轴受到扭矩产生变形，应变计产生形变信号给放大电路板，放大电路板将形变信号处理后通过内部线圈发送给外部线圈。
作为优选，所述旋转轴的长度大于非金属外套管的长度。
作为优选，所述内部线圈和所述外部线圈的数量皆为两个，两个所述的内部线圈和两个所述的外部线圈的位置相对应。
作为优选，所述应变计和所述放大电路板设置在两个内部线圈之间。
作为优选，所述发送接收电路板设置在两个外部线圈之间。
作为优选，所述旋转轴活动套接在所述非金属外套管的内表面。
作为优选，所述应变计采用电阻应变片、半导体应变片或容栅传感器。
作为优选，所述非金属外套管与外界系统固定。
有益效果：与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
(1)本实用新型采用无线供电通讯检测方式，实现无接触方式，无磨损，数字调制通讯，抗干扰能力强。
(2)本实用新型结构简单，生产加工方便，成本低，安装标准化，通用性好；相比于光衍射之类的技术，使用要求低，抗干扰性强。
(3)本实用新型可以用于电动助力自行车、机器人手臂、机械臂等需要检测旋转轴扭力大小和机械臂负载的产品上。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型的端面结构示意图；
图3为本实用新型旋转轴、内部线圈、放大电路板及应变计的结构示意图；
图4为本实用新型非金属外套管、外部线圈及电路板的结构示意图；
图中：1、旋转轴；2、非金属外套管；3、内部线圈；4、外部线圈；5、发送接收电路板；6、应变计；7、放大电路板。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本实用新型，实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。
如图1～4所示，本实用新型提供了一种旋转轴扭矩传感器，包括内部组件和外部组件。
如图3所示，内部组件包括旋转轴1，内部线圈3、应变计6和放大电路板7；在旋转轴1外表面上绕有两个内部线圈3，在两个内部线圈3中间设有应变计6和放大电路板7；在本实施例中，应变计6根据需要设有电阻应变片或半导体应变片或容栅传感器，应变计6的数量为多个，可以有多个串并联组成，能够多点检测旋转轴1的不同部位的变形。
如图4所示，外部组件包括非金属外套管2、外部线圈4和发送接收电路板5；非金属外套管2与外界系统固定；在非金属外套管2的外表面设有两个外部线圈4，在两个外部线圈4中间设有发送接收电路板5。
如图1、图2所示，旋转轴1的长度大于非金属外套管2的长度，旋转轴1套接在非金属外套管2的内部，能够进行活动旋转；外部线圈4与内部线圈3位置对应，应变计6、放大电路板7和发送接收电路板5的位置对应。
本实用新型工作原理及使用流程：工作时，一个外部线圈4通过无线供电耦合到内部线圈3给放大电路板7提供电源，使放大电路板7正常工作，另一个外部线圈4用于接收放大电路板7发回的信号，旋转轴1受到扭矩产生变形，应变计6产生形变信号给放大电路板7，放大电路板7把形变信号放大处理后通过一个内部线圈3发送出去，由与之相对应的外部线圈4接收并处理好外送给控制系统。
本实用新型提供了一种旋转轴扭矩传感器，可以用于电动助力自行车上，采集脚踩踏脚蹬的力，经处理给电机驱动车辆前进，使电动助力自行车骑行助力效果跟随人脚踩踏的扭转特点，能及时反馈出踩踏的扭矩，相比现有的相似的产品，本实用新型采用数字无线传输数据，对于声光磁电不敏感，不易受干扰，长期稳定可靠，生产加工方便，成本低，可以安装标准化，通用性好。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (8)
1.一种旋转轴扭矩传感器，包括非金属外套管（2）和设置在非金属外套管（2）内部的旋转轴（1），其特征在于：所述旋转轴（1）上设有内部线圈（3）、应变计（6）和放大电路板（7）；所述非金属外套管（2）上设有外部线圈（4）和发送接收电路板（5）；旋转轴（1）受到扭矩产生变形，应变计（6）产生形变信号给放大电路板（7），放大电路板（7）将形变信号处理后通过内部线圈（3）发送给外部线圈（4）。
2.根据权利要求1所述的一种旋转轴扭矩传感器，其特征在于：所述旋转轴（1）的长度大于非金属外套管（2）的长度。
3.根据权利要求1所述的一种旋转轴扭矩传感器，其特征在于：所述内部线圈（3）和所述外部线圈（4）的数量皆为两个，两个所述的内部线圈（3）和两个所述的外部线圈（4）的位置相对应。
4.根据权利要求1所述的一种旋转轴扭矩传感器，其特征在于：所述应变计（6）和所述放大电路板（7）设置在两个内部线圈（3）之间。
5.根据权利要求1所述的一种旋转轴扭矩传感器，其特征在于：所述发送接收电路板（5）设置在两个外部线圈（4）之间。
6.根据权利要求1所述的一种旋转轴扭矩传感器，其特征在于：所述旋转轴（1）活动套接在所述非金属外套管（2）的内表面。
7.根据权利要求1所述的一种旋转轴扭矩传感器，其特征在于：所述应变计（6）采用电阻应变片、半导体应变片或容栅传感器。
8.根据权利要求1所述的一种旋转轴扭矩传感器，其特征在于：所述非金属外套管（2）与外界系统固定。
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