[发明专利]一种双差动电容式力矩传感器

权利要求书

1.一种双差动电容式力矩传感器，其特征在于：它至少包括传感器外圈(1)、若干变形梁(2)、传感器内圈(3)、电容动电极部分(4)、过载保护部分(5)、基板(6)和电容静电极部分(7)；所述电容动电极部分(4)至少包括第一动电极(4-1)、第二动电极(4-2)、第三动电极(4-3)、第四动电极(4-4)；所述电容静电极部分(7)至少包括第一静电极(7-1)、第二静电极(7-2)、第三静电极(7-3)、第四静电极(7-4)；所述电容动电极部分(4)和所述电容静电极部分(7)构成双差动式垂直电极型电容器(13)。

2.根据权利要求1所述的一种双差动电容式力矩传感器，其特征在于：所述双差动式垂直电极型电容器(13)是指：所述第一动电极(4-1)垂直于第一静电极(7-1)，且两电极间存在一定间隙，构成具有电容边缘效应的第一电容器(13-1)；所述第二动电极(4-2)垂直于第二静电极(7-2)，且两电极间存在一定间隙，构成具有电容边缘效应的第二电容器(13-1)；所述第三动电极(4-3)垂直于第三静电极(7-3)，且两电极间存在一定间隙，构成具有电容边缘效应的第三电容器(13-3)；所述第四动电极(4-4)垂直于第四静电极(7-4)，且两电极间存在一定间隙，构成具有电容边缘效应的第四电容器(13-4)；所述第一电容器(13-1)与第三电容器(13-3)关于x轴对称分布，构成差动结构一；所述第二电容器(13-2)与第四电容器(13-4)关于y轴对称分布，构成差动结构二；差动结构一与差动结构二之间呈正交分布，构成双差动式结构。

3.根据权利要求2所述的一种双差动电容式力矩传感器，其特征在于：所述差动结构一是指：当所述第一电容器(13-1)电极极距改变Δh时，其电容量为C₁，则所述第三电容器(13-3)电极极距改变-Δh，其电容量为C₃，以(C₁-C₃)的差值作为力矩检测的输入信号端1；所述差动结构二是指：当所述第二电容器(13-2)电极极距改变Δh时，其电容量为C₂，则所述第四电容器(13-4)电极极距改变-Δh，其电容量为C₄，以(C₂-C₄)的差值作为力矩检测的输入信号端2。

4.根据权利要求1所述的一种双差动电容式力矩传感器，其特征在于：所述过载保护部分(5)至少包括过载保护梁(14)、过载保护块(15)；所述过载保护梁(14)为固连于传感器内圈(3)外缘的悬臂梁，梁上设有凸块和螺纹孔(16)，凸块作为电容第二动电极(4-2)和第四动电极(4-4)使用；所述过载保护块(15)为L型结构，其通过螺纹孔(16)固定于过载保护梁(14)末端两侧，且所述过载保护块(15)与所述传感器外圈(1)之间存在一定的间隙；所述过载保护部分(5)起到过载保护和充当电容动电极的双重作用。

5.根据权利要求1所述的一种双差动电容式力矩传感器，其特征在于：所述基板(6)上开设有环型槽(11)和矩形槽(12)，同时分布着电容静电极部分(7)和传感器所用感应元件及检测电路，所述环型槽(11)用于将基板(6)固定在传感器外圈(1)上，所述矩形槽(12)处用于放置电容动电极部分(4)。