[實用新型]自補償無刷差動式轉矩傳感器

有效

• 申請號: 201420256808.1
• 申請日: 2014-05-13
• 公開（公告）號: CN203837853U
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發明（設計）人: 趙浩;許聚武;張輝
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: G01L3/10
• 分類號: G01L3/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種轉矩傳感器，更具體的是涉及一種基于磁電感應原理的新結構自補償無刷差動式轉矩傳感器。

背景技術

目前在轉矩測量中，傳遞類轉矩傳感器應用十分廣泛，傳遞類轉矩傳感器按轉矩信號的產生方式可分為光學式、光電式、磁電式、應變式、電容式等等，其中市場上較成熟的轉矩傳感器主要是磁電式和應變式。磁電式轉矩傳感器通過磁電感應獲取轉矩信號，德國HBM公司、日本小野測器和中國湘西儀表廠均有生產，傳感器輸出信號的本質是兩路具有相位差的角位移信號，需要對信號進行組合處理才能得到轉矩信息。它是非接觸式傳感器，無磨損、無摩擦，可用于長期測量，不足之處是體積大，不易安裝，不能測量靜止扭矩；應變式轉矩傳感器以電阻應變片為敏感元件，如德國HBM公司的T1，T2，T4系列轉矩傳感器、北京三晶集團的JN338系列傳感器等，它們在轉軸或與轉軸串接的彈性軸上安裝四片精密電阻應變片，并連接成惠思頓電橋，轉矩使軸的微小變形引起應變阻值發生變化，電橋輸出的信號與轉矩成比例。傳感器可以測量靜態和動態轉矩、高頻沖擊和振動信息，具有體積小重量輕等優點，不足之處是信號的傳輸易受干擾且損耗較大，導致測量精度不是很高。

發明內容

本實用新型提供了一種新結構自補償無刷差動式轉矩傳感器，使用時傳感器轉軸兩端分別同軸聯接負載和動力源，傳感器將負載轉矩轉換成電信號輸出，該電信號與負載轉矩直接對應，精度較高，且可測量靜態扭矩或旋轉系統的動態轉矩。

本實用新型的目的采取下述技術方案實現：

一種新結構自補償無刷差動式轉矩傳感器，包括機座，位于機座前端的前端蓋，位于機座后端的后端蓋，穿過前端蓋和后端蓋中心的傳感器轉軸，傳感器轉軸通過軸承分別與前后端蓋固定，可相對與機座做旋轉運動，此外，還包括：

激磁套筒，與傳感器轉軸同軸心的置于機座內，激磁鐵心固定在激磁套筒的內側，且激磁鐵心設有繞組槽，激磁繞組和補償繞組嵌放在繞組槽中，并用絕緣竹片壓緊；

輸出套筒，與傳感器轉軸、激磁套筒同軸心的置于機座內，輸出鐵心固定在輸出套筒的外側，且輸出鐵心設有繞組槽，兩相輸出繞組嵌放在繞組槽中，并用絕緣竹片壓緊；

環形變壓器，其內環鐵心與傳感器轉軸固定，一起與傳感器轉軸做旋轉運動，設有繞組槽，其外環鐵心與機座固定，設有繞組槽；

緊固件，用于分別將激磁套筒和輸出套筒與傳感器轉軸的兩端固定；

磁場屏蔽片，與機座固定，置于環形變壓器與緊固件之間，用于屏蔽環形變壓器磁場對激磁磁場的干擾。

如上述的結構，本實用新型的自補償無刷差動式轉矩傳感器，其工作原理為：

1.靜態扭矩的測量：環形變壓器一的外環繞組通入交流電，經過磁電感應其內環繞組產生感應電勢，由于激磁繞組通過緊固件的過孔與環形變壓器一的內環繞組相連構成閉合回路，則激磁繞組中存在交變電流，進而產生磁勢幅值隨時間變化的脈振磁場，經由激磁鐵心、空氣隙和輸出鐵心形成閉合回路。傳感器轉軸伸出的一端固定，另一端加載靜態扭矩。當靜態扭矩為零時，傳感器轉軸不發生形變，分別與傳感器轉軸兩端固定的激磁鐵心和輸出鐵心的初始位置保持不變，嵌放在激磁鐵心的激磁繞組和嵌放在輸出鐵心的兩相輸出繞組，其軸線的初始位置在空間上互差45°，激磁磁場與兩相輸出繞組交鏈，兩相輸出繞組產生的感應電動勢相等，由于兩相輸出繞組采用差動式連接，則總的輸出感應電勢為零；當靜態扭矩不為零時，傳感器轉軸發生形變，激磁繞組和兩相輸出繞組的相對位置發生改變，激磁磁場與兩相輸出繞組交鏈，兩相輸出繞組產生的感應電勢不相等，再經差動后輸出，由于輸出繞組與環形變壓器二的內環繞組構成閉合回路，則環形變壓器二的內環繞組存在交變電流，再經磁電感應環形變壓器二的外環側繞組產生感應電勢，該感應電勢與傳感器轉軸加載的靜態扭矩相對應。