[发明专利]一种非接触式立式扭矩角度转速传感器

说明书

一种非接触式立式扭矩角度转速传感器，属于工业生产中电机控制检测技术领域。本发明解决了单一的立式电磁感应测角度和转速的困难，降低了磁漏、解决了电磁干涉的问题。传感器包括磁珠齿轭轴承部分，其包括分布均匀的磁珠和齿轭转子组成的轴承座；第一柔性电路板部分，其形状为“工”字型，下端固定在磁珠齿轭轴承上，上端固定集电环上，包括扭矩接收线圈、激励线圈、处理电路；第二柔性电路板粘贴于扭杆上，包括角度接收线圈和转速接收线圈。本传感器通过电磁感应原理，实现了扭矩、角度和转速的测量，稳定性好，测量精度高。

技术领域

本发明设计一种工业生产中电机控制检测技术领域，具体涉及一种非接触式立式扭矩角度转速传感器及其机械结构。

背景技术

扭矩测量是研究大型机械传动系统在各种载荷和工作环境下动态特性的关键方法，受到越来越多专家与工程技术人员的高度重视。它的扭矩测量关乎着相关产品的质量与寿命，转速和角度的测量对系统的误差分析和动态响应有重要作用。因此扭矩、角度、转速的测量在工业生产中具有非常重要的意义。现行的技术通常使用不同的传感器分别测量扭矩、角度、转速，其安装难度大，机械结构复杂，相互通信繁琐。

电磁感应传感器是一种基于电磁感应技术的一种传感器。角度和转速的测量原理可用同一原理，测量方式可分为接触式和非接触式，非接触式具有噪音小、难磨损等优点，逐步取代了接触式电磁感应传感器。

传统的电磁感应式传感器通过印刷电路板上布设多组线圈，在电路板两侧设置平面转子，利用电磁感应和涡流效应等原理实现通过线圈的感应电流的变化测量。由于体积的限制，线圈的布局有限制，不能完全适应各种场合的安装。并且重复平面布线会使磁场产生重叠，影响测量精度。

传统扭矩角度传感器通常在扭杆中间部位进行测量，此测量方法有一定的局限性，且源于扭杆本身的输入端与输出端之间形变误差无法避免。

因此亟待一种新型的非接触式电磁感应传感器，改变整体结构，减少电磁干涉产生的误差，降低扭杆输入端与输出端的形变误差，同时可以测量角度和转速。

发明内容

下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

鉴于此，根据本发明的一个方面，提供了一种非接触式立式扭矩角度转速传感器，解决结构复杂、存在电磁干涉问题、输入轴输出轴之间的形变误差、功能单一等问题。本发明是一种环形嵌套在扭杆上，覆盖输入轴输出轴，结构简单，无电磁干涉，无须静电屏蔽，用于精确测量在扭杆上施加的扭矩和扭杆的旋转角度和转速。

本发明的技术方案如下：

一种立式环形扭矩角度转速传感器，该传感器由磁珠齿轭轴承部分、电路板部分、集电环部分和安装壳体部分组成；

所述磁珠齿轭轴承部分包括磁珠轴承和齿轭转子，磁珠轴承由一定数目的磁性钢球组成，磁性钢球的尺寸及磁特性相同。磁珠轴承内轮固定于扭杆上，随扭杆一起转动，带动齿轭转子转动，外轮外侧粘贴有柔性电路板；

所述电路板部分由柔性的电路板制成，分第一柔性电路板和第二柔性电路板，第一柔性电路板包括扭矩接收线圈、激励线圈和处理电路，第二柔性电路板包括角度接收线圈和转速接收线圈。第一柔性电路板下端嵌套在磁珠轴承外轮外侧，上端粘贴在集电环外侧。第二柔性电路板粘贴在扭杆上，其安装高度与激励线圈对应，且与激励线圈等宽，印有激励线圈部分的第一柔性电路板固定在传感器壳体内侧；

所述传感器集电环引脚与第二柔性电路板中的角度接收线圈和转速接收线圈连接，引出线与处理电路连接；

所述传感器壳体安装部分由左安装壳和右安装壳组成，电路部分通过螺丝固定于壳体内部，壳体下侧固定在磁珠轴承外侧，上侧固定在集电环外侧；