霍爾式扭矩傳感器的制造方法
【專利摘要】一種霍爾式扭矩傳感器,包括傳感器軸、左支架、右支架、外環(huán)鐵心、內環(huán)鐵心、永磁磁鋼和霍爾傳感器,其中傳感器軸與左支架為一體式結構,傳感器軸一端與左支架的中心位置固定,另一端穿過右支架的中心后與右支架固定;外環(huán)鐵心同心地固定在左支架的內側,外環(huán)鐵心設有凹槽,永磁磁鋼嵌放在外環(huán)鐵心的凹槽中;內環(huán)鐵心同心地固定在右支架的外側,內環(huán)鐵心設有凹槽,霍爾傳感器固定在內環(huán)鐵心的凹槽中。傳感器工作時,能夠直接將負載扭矩轉換成為模擬電信號輸出,具有結構簡單,測量靈敏度高等優(yōu)點。
【專利說明】
霍爾式扭矩傳感器
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種扭矩傳感器,更具體的是涉及一種基于霍爾效應的扭矩傳感器。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的不斷進步和生產發(fā)展的各種需要,扭矩測量技術在工業(yè)、航空航天、農業(yè)、軍事等多個領域獲得了廣泛的應用。例如在塑殼式低壓斷路器智能測控系統(tǒng)中,采用扭矩傳感器對電機軸輸出扭矩進行實時檢測,當螺絲刀對螺母鎖緊到一定程度時,扭矩瞬時增大,磁電式扭矩傳感器檢測到該階躍信號,控制電機停轉。
[0003]目前在扭矩測量中,傳遞類扭矩傳感器應用十分廣泛,傳遞類扭矩傳感器按扭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扭矩傳感器主要是磁電式和應變式。磁電式扭矩傳感器輸出信號的本質是兩路具有相位差的角位移信號,對信號進行組合處理后得到扭矩信息,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,德國HBM公司、日本小野測器和中國湘西儀表廠均有生產;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Tl,T2,Τ4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,扭矩使軸的微小變形引起應變阻值發(fā)生變化,電橋輸出的信號與扭矩成比例,傳感器可以測量靜態(tài)和動態(tài)轉矩、高頻沖擊和振動信息,具有體積小重量輕等優(yōu)點,不足之處是信號的傳輸易受干擾且損耗較大,導致測量精度和靈敏度都不是很高。
【發(fā)明內容】
[0004]本實用新型針對上述問題,提供了一種霍爾式扭矩傳感器,能夠直接將負載扭矩轉化成對應的模擬電信號輸出,具有結構簡單,測量靈敏度高等優(yōu)點。
[0005]本實用新型的目的采取下述技術方案實現(xiàn):
[0006]—種霍爾式扭矩傳感器,包括傳感器軸、左支架、右支架、外環(huán)鐵心、內環(huán)鐵心、永磁磁鋼和霍爾傳感器,其中傳感器軸與左支架為一體式結構,傳感器軸一端與左支架的中心位置固定,另一端穿過右支架的中心后與右支架固定;外環(huán)鐵心同心地固定在左支架的內側,外環(huán)鐵心設有凹槽,永磁磁鋼嵌放在外環(huán)鐵心的凹槽中;內環(huán)鐵心同心地固定在右支架的外側,內環(huán)鐵心設有凹槽,霍爾傳感器固定在內環(huán)鐵心的凹槽中;
[0007]外環(huán)鐵心中的凹槽為兩個,在空間上對稱分布;
[0008]內環(huán)鐵心中的凹槽為兩個,在空間上對稱分布;
[0009]外環(huán)鐵心中的凹槽與內環(huán)鐵心中的凹槽在空間上錯開90度;
[0010]外環(huán)鐵心與內環(huán)鐵心同軸心,且之間存在空氣隙。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型霍爾式扭矩傳感器的結構圖;
[0012]圖2為本實用新型霍爾式扭矩傳感器的A-A剖視圖;
[0013]圖3為本實用新型霍爾式扭矩傳感器負載扭矩為零時的工作原理圖;
[0014]圖4為本實用新型霍爾式扭矩傳感器負載扭矩不為零時的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0015]以下結合附圖進一步描述本實用新型霍爾式扭矩傳感器的實施。
[0016]霍爾式扭矩傳感器的結構如圖1、圖2所示,包括傳感器軸1、左支架2、外環(huán)鐵心3、右支架4、內環(huán)鐵心5、永磁磁鋼6和霍爾傳感器7,其中傳感器軸I與左支架2為一體式結構,傳感器軸I的一端與左支架2的中心位置固定,另一端穿過右支架4的中心后與右支架4固定;外環(huán)鐵心3同心地固定在左支架2的內側,外環(huán)鐵心3設有凹槽,永磁磁鋼6嵌放在外環(huán)鐵心3的凹槽中;內環(huán)鐵心5同心地固定在右支架4的外側,內環(huán)鐵心5設有凹槽,霍爾傳感器7固定在內環(huán)鐵心5的凹槽中;
[0017]外環(huán)鐵心3的凹槽為兩個,在空間上對稱分布;
[0018]內環(huán)鐵心5的凹槽為兩個,在空間上對稱分布;
[0019]外環(huán)鐵心3的凹槽與內環(huán)鐵心5的凹槽在空間上錯開90度;
[0020]外環(huán)鐵心3與內環(huán)鐵心5同軸心,且之間存在空氣隙。
[0021]霍爾式扭矩傳感器負載扭矩為零時的工作原理如圖3所示,當傳感器軸I無扭矩作用時,永磁磁鋼6產生的磁力線方向與霍爾傳感器7的平面法線方向垂直,根據(jù)霍爾效應,霍爾傳感器無霍爾電勢輸出;
[0022]霍爾式扭矩傳感器負載扭矩不為零時的工作原理如圖4所示,當傳感器軸I受到扭矩作用時,傳感器軸I產生與負載扭矩成正比的扭轉角,外環(huán)鐵心和內環(huán)鐵心產生相對角位移,此時永磁磁鋼6產生的磁力線方向與霍爾傳感器7的平面法線方向不垂直,存在與轉軸的扭轉角相等的夾角,根據(jù)霍爾效應,霍爾傳感器產生于該夾角對應的霍爾電勢,由此實現(xiàn)了負載扭矩到模擬電信號的轉化。
【主權項】
1.一種霍爾式扭矩傳感器,包括傳感器軸、左支架、右支架、外環(huán)鐵心、內環(huán)鐵心、永磁磁鋼和霍爾傳感器,其特征在于:傳感器軸與左支架為一體式結構,傳感器軸一端與左支架的中心位置固定,另一端穿過右支架的中心后與右支架固定;外環(huán)鐵心同心地固定在左支架的內側,外環(huán)鐵心設有凹槽,永磁磁鋼嵌放在外環(huán)鐵心的凹槽中;內環(huán)鐵心同心地固定在右支架的外側,內環(huán)鐵心設有凹槽,霍爾傳感器固定在內環(huán)鐵心的凹槽中。2.根據(jù)權利要求1所述的一種霍爾式扭矩傳感器,其特征在于:外環(huán)鐵心中的凹槽為兩個,在空間上對稱分布。3.根據(jù)權利要求1所述的一種霍爾式扭矩傳感器,其特征在于:內環(huán)鐵心中的凹槽為兩個,在空間上對稱分布。4.根據(jù)權利要求1所述的一種霍爾式扭矩傳感器,其特征在于:外環(huán)鐵心中的凹槽與內環(huán)鐵心中的凹槽在空間上錯開90度。5.根據(jù)權利要求1所述的一種霍爾式扭矩傳感器,其特征在于:外環(huán)鐵心與內環(huán)鐵心同軸心,且之間存在空氣隙。
【文檔編號】G01L3/10GK205483350SQ201620185470
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年3月2日
【發(fā)明人】宓佳輝, 章曉洋, 趙浩, 王璇
【申請人】嘉興學院