本實(shí)用新型涉及動(dòng)態(tài)扭矩感測裝置，尤其是涉及一種動(dòng)態(tài)感測旋轉(zhuǎn)扭矩大小、轉(zhuǎn)動(dòng)速度和轉(zhuǎn)動(dòng)方向的力學(xué)感測裝置。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)在人們生活水平的提高和日益對(duì)智能生活和智能技術(shù)提出更高的要求，轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)態(tài)力矩的感測更加明顯，應(yīng)用也更加廣泛，如電動(dòng)助力車的腳踏力矩傳感器，電動(dòng)工具的力矩的感測，電機(jī)力矩的輸出感測等等，旋轉(zhuǎn)體都需要借助動(dòng)態(tài)力矩傳感器來感測其扭矩大小來滿足不同的需要。然而現(xiàn)有的力矩傳感器的原理為一般為電感式或光電式。電感式的結(jié)構(gòu)簡單，但信號(hào)很弱、零漂大、抗干擾性能較差；光電式的抗干擾和防水防塵性能都較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)精巧、感測精度高、通用性強(qiáng)的動(dòng)態(tài)扭矩感測裝置。

本實(shí)用新型通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)上述目的：一種動(dòng)態(tài)扭矩感測裝置，包括旋轉(zhuǎn)軸，所述旋轉(zhuǎn)軸連接有感應(yīng)體，所述感應(yīng)體包括相對(duì)固定部和相對(duì)旋轉(zhuǎn)部，所述相對(duì)固定部與所述旋轉(zhuǎn)軸連接，所述相對(duì)旋轉(zhuǎn)部連接外部的負(fù)載，所述感應(yīng)體設(shè)有至少一個(gè)用于測量所述相對(duì)固定部和所述相對(duì)旋轉(zhuǎn)部之間扭矩的傳感器，所述感應(yīng)體設(shè)有第一感應(yīng)電路和第一無線感應(yīng)元件，所述第一感應(yīng)電路和第一無線感應(yīng)元件電性連接，所述傳感器與所述第一感應(yīng)電路電性連接，所述動(dòng)態(tài)扭矩感測裝置還設(shè)有相對(duì)所述旋轉(zhuǎn)軸靜止的第二感應(yīng)電路和第二無線感應(yīng)元件，所述第二無線感應(yīng)元件與所述第二感應(yīng)電路電性連接，所述第一無線感應(yīng)元件和第二無線感應(yīng)元件之間進(jìn)行信號(hào)傳遞。

進(jìn)一步的，所述第一感應(yīng)電路通過自身發(fā)電裝置或外部無線傳遞方式提供電能。

進(jìn)一步的，所述第一感應(yīng)電路通過所述第一無線感應(yīng)元件和所述第二無線感應(yīng)元件之間的電能傳遞提供電能。

進(jìn)一步的，所述動(dòng)態(tài)扭矩感測還包括高磁導(dǎo)率軟磁體材料體，所述高磁導(dǎo)率軟磁體材料體位于除所述第一無線感應(yīng)元件和所述第二無線感應(yīng)元件之間的其他空間。

進(jìn)一步的，所述第二感應(yīng)電路連接有信號(hào)輸出線，所述旋轉(zhuǎn)軸和第二感應(yīng)電路共同設(shè)有至少一個(gè)用于感測所述旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的速度感應(yīng)器。

進(jìn)一步的，所述相對(duì)固定部和所述相對(duì)旋轉(zhuǎn)部之間設(shè)有鏤空的連接部。

進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)軸設(shè)有用于連接所述相對(duì)固定部的固定部。

進(jìn)一步的，所述相對(duì)旋轉(zhuǎn)部設(shè)有用于連接外部負(fù)載的負(fù)載連接部。

進(jìn)一步的，所述旋轉(zhuǎn)軸設(shè)有固定套筒體，所述固定套筒體的外周套設(shè)有第二碗套，所述第二碗套與外部固定，所述第二碗套的內(nèi)部設(shè)有第二軸承，所述第二軸承套設(shè)在所述旋轉(zhuǎn)軸上。

進(jìn)一步的，所述感應(yīng)體的相對(duì)旋轉(zhuǎn)部的外周套設(shè)有第一軸承，所述第一軸承的外周套設(shè)有第一碗套，所述第一碗套與外部固定，所述感應(yīng)體通過所述第一軸承進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型動(dòng)態(tài)扭矩感測裝置的有益效果是：通過力矩感應(yīng)霍爾與磁石的位置變化來感應(yīng)力矩信號(hào)，同時(shí)通過無線傳輸?shù)姆绞綄?duì)感應(yīng)電路供電和力矩信號(hào)進(jìn)行傳輸，具有間接感應(yīng)、使用壽命長、結(jié)構(gòu)精巧、感測精度高、通用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是動(dòng)態(tài)扭矩感測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1另一角度的示意圖。

圖3是旋轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是套在圖3旋轉(zhuǎn)軸右端結(jié)構(gòu)的爆炸示意圖。

圖5是套在圖3旋轉(zhuǎn)軸左端結(jié)構(gòu)的爆炸示意圖。

圖6是第一碗套的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7是第二碗套的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是無線感應(yīng)原理圖。

圖中標(biāo)號(hào)如下：

1-旋轉(zhuǎn)軸；

2-感應(yīng)體；

3-力矩感應(yīng)霍爾；

4-磁石；

5-第一感應(yīng)電路；

6-第一無線感應(yīng)元件；

7-第二無線感應(yīng)元件；

8-第二感應(yīng)電路；

9-固定套筒體；

10-信號(hào)輸出線；

11-速度感應(yīng)元件；

12-第二感應(yīng)電路固定槽；

13-磁石槽；

14-力矩感應(yīng)霍爾固定槽；

15-第一感應(yīng)電路固定槽；

16-固定部；

17-負(fù)載連接部；

18-螺紋體；

19-第一碗套；

20-第一軸承；

21-第一卡簧；

22-高磁導(dǎo)率軟磁體材料體；

23-第二軸承；

24-第二碗套；

25-磁環(huán)；

26-第二卡簧；

27-軸承槽；

28-定位銷；

29-定位槽；

30-密封件。

具體實(shí)施方式

請(qǐng)參閱圖1至圖8，動(dòng)態(tài)扭矩感測裝置，包括旋轉(zhuǎn)軸1，旋轉(zhuǎn)軸1的兩端均設(shè)有方頭，方頭用于連接外部施力裝置，旋轉(zhuǎn)軸1設(shè)有固定部16，固定部16為螺紋、花鍵、齒輪等，固定部16連接有感應(yīng)體2，感應(yīng)體2包括相對(duì)固定部（圖未標(biāo)）和相對(duì)旋轉(zhuǎn)部（圖未標(biāo)），相對(duì)固定部與固定部16連接，相對(duì)旋轉(zhuǎn)部設(shè)有負(fù)載連接部17，負(fù)載連接部17用于連接外部的負(fù)載，負(fù)載連接部17為齒輪、花鍵、螺紋等，負(fù)載連接部17的外側(cè)設(shè)有螺紋體18，用于連接螺絲進(jìn)行鎖固，確保負(fù)載連接部與外部負(fù)載連接的穩(wěn)定，相對(duì)固定部和相對(duì)旋轉(zhuǎn)部之間設(shè)有鏤空的連接部（圖未標(biāo)），鏤空的連接部能夠放大相對(duì)旋轉(zhuǎn)部的相對(duì)位置變化。感應(yīng)體2設(shè)有至少一個(gè)用于測量相對(duì)固定部和相對(duì)旋轉(zhuǎn)部之間扭矩的傳感器，傳感器包括力矩感應(yīng)霍爾3和磁石4，相對(duì)固定部設(shè)有第一感應(yīng)電路固定槽15，第一感應(yīng)電路固定槽15內(nèi)設(shè)有第一感應(yīng)電路5，第一感應(yīng)電路5連接有力矩感應(yīng)霍爾3，相對(duì)固定部設(shè)有容置力矩感應(yīng)霍爾3的力矩感應(yīng)霍爾固定槽14，相對(duì)旋轉(zhuǎn)部設(shè)有磁石槽13，磁石槽13內(nèi)設(shè)有與力矩感應(yīng)霍爾3相對(duì)設(shè)置的磁石4，第一感應(yīng)電路固定槽15通過密封件30進(jìn)行密封。

旋轉(zhuǎn)軸1設(shè)有固定套筒體9，固定套筒體9設(shè)有第二感應(yīng)電路固定槽12，第二感應(yīng)電路固定槽12內(nèi)設(shè)有第二感應(yīng)電路8，第二感應(yīng)電路8連接有信號(hào)輸出線10，旋轉(zhuǎn)軸1和第二感應(yīng)電路8共同設(shè)有至少一個(gè)用于感測旋轉(zhuǎn)軸1旋轉(zhuǎn)的速度感應(yīng)器。本實(shí)施方式中，速度感應(yīng)器包括磁環(huán)25和速度感應(yīng)元件11，磁環(huán)25套接在旋轉(zhuǎn)軸1上并固定，磁環(huán)25內(nèi)分布若干個(gè)鐵磁性元件，鐵磁性元件可以是磁石、鐵材料體等元件，磁環(huán)25與速度感應(yīng)元件11相鄰設(shè)置，旋轉(zhuǎn)軸1帶動(dòng)磁環(huán)25旋轉(zhuǎn)，速度感應(yīng)元件11通過感應(yīng)磁環(huán)25表面的磁通變化量來感應(yīng)速度。其他實(shí)施方式中，也可以通過光感應(yīng)的方式來感測旋轉(zhuǎn)軸的速度變化。第二感應(yīng)電路固定槽12通過密封件30進(jìn)行密封。

感應(yīng)體2設(shè)有第一無線感應(yīng)元件6，第一感應(yīng)電路5和第一無線感應(yīng)元件6電性連接，動(dòng)態(tài)扭矩感測裝置還設(shè)有第二無線感應(yīng)元件7，第二無線感應(yīng)元件7與第二感應(yīng)電路8均相對(duì)旋轉(zhuǎn)軸1處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，第二無線感應(yīng)元件7與第二感應(yīng)電路8電性連接，第一無線感應(yīng)元件6和第二無線感應(yīng)元件7之間進(jìn)行信號(hào)傳遞。第一感應(yīng)電路的供電方式包括：第一感應(yīng)電路通過自身發(fā)電裝置、電池供電或無線傳遞方式提供電能；或者第一感應(yīng)電路通過第一無線感應(yīng)元件和第二無線感應(yīng)元件之間的電能傳遞提供電能。動(dòng)態(tài)扭矩感測還包括高磁導(dǎo)率軟磁體材料體22，高磁導(dǎo)率軟磁體材料體22位于除第一無線感應(yīng)元件6和第二無線感應(yīng)元件7之間的其他空間，在本實(shí)施方式中高磁導(dǎo)率軟磁體材料體22為獨(dú)立元件，在其他實(shí)施方式中高磁導(dǎo)率軟磁體材料體也可以一定工藝涂覆在其他元件表面或局部表面，高磁導(dǎo)率軟磁體材料體22能夠避免或減小電磁波對(duì)周圍結(jié)構(gòu)中的金屬產(chǎn)生渦流，因?yàn)闇u流會(huì)使金屬發(fā)熱，降低金屬機(jī)械性能，同時(shí)避免或減小無線感應(yīng)元件在進(jìn)行信號(hào)和電能傳遞的影響。

固定套筒體9的外表面設(shè)有定位銷28，固定套筒體9的外周套設(shè)有第二碗套24，第二碗套24的內(nèi)表面設(shè)有與定位銷28配合的定位槽29，固定套筒體9與第二碗套24固定，第二碗套4與外部固定。第二碗套24的內(nèi)部設(shè)有第二軸承23，第二軸承23套設(shè)在旋轉(zhuǎn)軸1上。

感應(yīng)體2的相對(duì)旋轉(zhuǎn)部的外周套設(shè)有第一軸承20，第一軸承20的外周套設(shè)有第一碗套19，第一碗套19的內(nèi)表面設(shè)有軸承槽27，第一軸承20安裝在軸承槽27內(nèi)，第一碗套19與外部固定，感應(yīng)體2通過第一軸承20進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。第一軸承20通過第一卡簧21和第二卡簧26進(jìn)行軸向限位。

本實(shí)用新型的工作原理為：外部施力裝置通過旋轉(zhuǎn)軸1兩端的方頭帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，從而對(duì)與旋轉(zhuǎn)軸連接的感應(yīng)體的相對(duì)固定部施加一個(gè)扭力，由于與感應(yīng)體的相對(duì)旋轉(zhuǎn)部通過負(fù)載連接部17連接有外部的負(fù)載，外部的負(fù)載產(chǎn)生的阻力施加在感應(yīng)體的相對(duì)旋轉(zhuǎn)部上，形成一個(gè)反方向的扭力，所以在兩個(gè)扭力的共同作用下，造成相對(duì)旋轉(zhuǎn)部與相對(duì)固定部的相對(duì)位置發(fā)生變化，通過位于相對(duì)固定部上的力矩感應(yīng)霍爾3來感應(yīng)位于相對(duì)旋轉(zhuǎn)部上的磁石4的位置變化，從而得到相應(yīng)的力矩信號(hào)，該力矩信號(hào)通過第一感應(yīng)電路5以無線傳輸?shù)姆绞絺魉椭恋诙袘?yīng)電路8，第二感應(yīng)電路8通過信號(hào)輸出線10將力矩信號(hào)傳輸至外界設(shè)備，負(fù)責(zé)無線傳輸?shù)牡谝粺o線感應(yīng)元件6和第二無線感應(yīng)元件7還能夠?qū)ρb置進(jìn)行供電，同時(shí)，裝置還能夠利用速度感應(yīng)元件11感應(yīng)磁環(huán)25表面的磁通變化量來感應(yīng)速度，速度信號(hào)也通過信號(hào)輸出線10傳輸至外界設(shè)備。

以上所述的僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施方式。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。