[实用新型]一种电动自行车的力矩和速度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电动自行车领域，具体涉及一种电动自行车的力矩和速度传感器。

背景技术

电动自行车由于其轻快省力及无污染等特点，正日益在世界各国推广运用。传统的电动自行车都用转把来调速，也有用速度传感器来控制电机的输出功率的所谓智能型电动自行车，这类智能型电动自行车的特点是平地骑行很轻松，但上坡却十分费力。采用力矩和速度传感器的电动自行车则正好与之相反，平地骑行时电机的输出功率很小，既能让人感觉到骑行轻松又很省电，而上坡时却可输出较大的电流使爬坡变得很省力，是一种真正能让人体验到人与机的自然融合的电动自行车。然而国内现在虽然也有力矩和速度传感器，但效果却是差强人意，主要是在低速时不能输出正常的力矩信号，造成起步时的力量要么过大，要么过小，无法做到人机协调，还存在用力骑行时传感器的输出信号又过早饱和，造成上坡无力，整体的工作稳定性和敏感度均较差。虽然国外(特别是日本)早就有这类产品，但结构复杂，制造难度和成本都很高，使得这类电动自行车不能很快普及。

实用新型内容

本实用新型目的是：针对上述问题，提供一种结构简单、性能稳定且敏感度高的电动自行车的力矩和速度传感器。

本实用新型的技术方案是：一种电动自行车的力矩和速度传感器，包括牙盘、曲柄和变形架，所述变形架由同轴布置的外圈和内圈、以及若干条呈辐射状分布的且连接在所述外圈和内圈之间的连接筋构成，其中内圈与曲柄固定，而外圈与牙盘固定；

所述内圈上固定有两个力矩感应磁钢，且这两个力矩感应磁钢外表面的极性相反，所述外圈上固定有信号输出板，该信号输出板上设置有线性霍尔集成电路，且该线性霍尔集成电路的磁感应面与所述两力矩感应磁钢的外面表相对布置；

还包括与所述变形架同轴布置的动座和静座，其中动座连接在变形架上，其上固定有副边绕组；而静座连接在动座上且能够围绕动座的中轴线转动，其上固定有原边绕组和信号接收板；所述副边绕组由设置在所述动座上的圆环形的动磁芯以及固定在该动磁芯中的动线圈构成，所述原边绕组由设置在所述静座上的圆环形的静磁芯以及固定在该静磁芯中的静线圈构成；所述动磁芯和静磁芯的轴向截面均呈U字型，二者相互贴合而构成一个具有口字型轴向截面的环形结构，所述动线圈和静线圈被收容在由动磁芯和静磁芯构成的具有口字型轴向截面的环形结构内；所述动磁芯和静磁芯贴合接触且能够相对转动，并与所述动线圈和静线圈一同构成隔离变压器；所述静线圈相当于隔离变压器的原边线圈，其与所述信号接收板上设置的交流电发生器电连接，所述信号接收板上设有引出线；而动线圈相当于隔离变压器的副边线圈，其与信号输出板电连接。

本实用新型在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述动磁芯和静磁芯上分别粘贴有一块位于二者贴合接触面上的不干胶。

所述动座上固定有沿圆周方向均匀分布的若干颗速度感应磁钢，所述信号接收板上设置有与所述速度感应磁钢相对应的开关霍尔芯片。

所述速度感应磁钢共有20颗。

所述速度感应磁钢的表面粘贴有不干胶。

所述动座和静座的轴向通过动座上设置的卡扣固定。

所述静座上设置有能够固定在自行车车架上，以阻止该静座作周向转动的定位销。

所述曲柄上固定有罩在所述变形架外的防护盖。

所述动座和静座均为塑料件。

所述内圈的外圆周壁上开设有一个磁钢安装缺口，所述的两力矩感应磁钢并排固定在该磁钢安装缺口处；所述外圈上开设有两个信号输出板安装螺孔，通过穿设在这两个信号输出板安装螺孔中的螺丝将所述信号输出板用支架固定在外圈上。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型提供的这种电动自行车的力矩和速度传感器，其借助专门设计的变形架及设于其上的力矩感应磁钢和信号输出板来测量人脚蹬力施加于曲柄上的力矩，测量敏感度高；同时本实用新型又专门设计了一种原、副绕组分设于静座、动座上的隔离变压器来输出测得的力矩信号，利用该变压器原理，巧妙地解决了将旋转信号转换为静止信号的难题，且信号传输稳定性好，大大提高了本实用新型整体的工作性能和测量精度。

2、本实用新型提供的这种电动自行车的力矩和速度传感器，具体工作时，动座随着牙盘和变形架的转动而转动，而静座则由于限位销的作用不会跟转，因此使得同静座相固定的信号接收板上的引出线能够保持不动，解决了由转动的电信号转换为静止的电信号的难题。