[实用新型]一种联轴器型压电扭矩传感器

说明书

本实用新型公开了一种联轴器型压电扭矩传感器，一种联轴器型压电扭矩传感器，包括输入轴端、输出轴端和弹性测量单元，所述输入轴端和输出轴端开有通孔和键槽，所述输入轴端和输出轴端的侧边开有断开的缺口以及螺栓孔，所述螺栓孔安装有紧固螺栓，所属弹性测量单元包括底座、力敏元件、中间层、无线信号传输装置和上盖，所述底座上表面开有四个同圆分布的圆形凹槽一，所述无线传输装置固定在凹槽一内，所述中间层上表面开有四个同圆分布的圆形凹槽二和通孔一，所述每个凹槽二内开有导线孔，所述力敏元件下表面与中间层上表面接触，所述上盖下表面开有四个凹槽三，所述底座下表面和上盖对称开有四个同圆分布的沉台螺栓孔，四个螺栓和螺母将底座、力敏元件、中间层和上盖安装在一起。本实用新型工艺性好，制造容易，实现不同轴的扭矩测量，降低了测量过程的成本。

技术领域

本实用新型属于传感器及其测控领域，特别设计一种联轴器型压电扭矩传感器。

背景技术

目前，对于旋转轴上的扭矩测量多采用应变片式传感器，一般是在弹性轴上粘贴应变计组成测量电桥，当弹性轴受扭矩产生微小变形后引起电桥电阻值变化，应变电桥电阻的变化转变为电信号的变化从而实现扭矩测量，这种测量方式与压电式传感器相比，动态特性差，灵敏度低，无法满足精度要求高，采样频率高的场合，传统的压电式扭矩传感器一般在小扭矩测量的场合会因为体积过大产生影响。

专利CN105593106A中公开了一种扭矩传感器，该结构传感器用于测量车辆上转向轴的扭矩大小，磁性装置通过接收转子和定子的磁性量实现扭矩的测量。这种磁电式传感器可以实现非接触测量，但是固有频率相对较低。

专利CN1401978A中提出了柱式扭矩传感器，以石英柱作为扭矩测量元件，在柱体表面贴上电极片来测量扭矩。但是柱体石英受材料特性影响，在定位安装过程中存在一定的难度，同时柱体石英体积过大，成本过高，限制了传感器应用。

发明内容

本实用新型要解决的问题是提供一种联轴器型压电扭矩传感器，避免在小扭矩测量过程中单独配置传感器造成的体积过大，成本高的影响，具有灵敏度高，刚性高，测量精度高的特点。

一种联轴器型压电扭矩传感器，包括输入轴端（1）、输出轴端（3）和弹性测量单元（2），所述输入轴端（1）和输出轴端（3）开有通孔（9）和键槽（8），所述输入轴端（1）和输出轴端（3）的侧边开有断开的缺口（11）以及螺栓孔（10），所述螺栓孔（10）安装有紧固螺栓，所属弹性测量单元（2）包括底座（7）、力敏元件（5）、中间层（6）、无线信号传输装置（17）和上盖（4），所述底座（7）上表面开有四个同圆分布的圆形凹槽一（22），所述无线传输装置（17）固定在圆形凹槽一（22）内，所述中间层（6）上表面开有四个同圆分布的圆形凹槽二（23），所述每个圆形凹槽二（23）内开有导线孔（18），所述力敏元件（5）下表面与中间层（6）上表面接触，所述上盖（4）下表面开有四个圆形凹槽三（24），所述底座（7）下表面和上盖（4）对称开有四个同圆分布的沉台螺栓孔一（12）和沉台螺栓孔二（21），四个螺栓（13）和螺母（20）将底座（7）、力敏元件（5）、中间层（6）和上盖（4）安装在一起。

作为本技术方案的进一步限定，所述力敏元件（5）包括4组力敏元件呈菱形布局位于XOY平面坐标系内，其中力敏元件由两片承受拉压效应的X0°切型晶片（15）、电极片（16）、垫片（14）组成，用于测量轴向力Fz，电极片（16）用于输出电压信号v1，v2，v3，v4，所测扭矩通过“力×力臂”的方法计算所得。

作为本技术方案的进一步限定，所述力敏元件测量输出电荷量通过导线经过中间层（6）的导线孔（18）和无线传输装置（17）相连，将信号传输到上位机进行数据处理。

与现有技术相比，本实用新型的效果是：本实用新型一种联轴器型压电扭矩传感器解决了小扭矩测量场合中单独配置传感器体积过大的问题，简化了传统传感器的结构，，并且具有较高的静态和动态性能，成本大大降低，测量方便，精度高，轴向力测量范围大等特点。

附图说明