[其他]高精度转矩转速传感器

说明书

本实用新型属于物理类仪器仪表的传感技术。

目前测量转矩的传感器主要有钢弦式、光电式、应变式、压磁式，但都有一定的局限性。具有世界先进水平的日本的DSTP型磁电式传感器由于结构复杂、加工困难等原因，影响了精度的提高，其主要存在的问题是：（1）DSTP型传感器的磁电信号发生器的设计不合理，把不必要转动的另件（如磁钢、导磁环等）都设计成运动件。（2）影响内外齿轮间隙的串联尺寸链很多，因此不同心度难以保证，直接影响到传感器的精度。（3）DSTP传感器是固定的安装形式，必须保证所有主要零部件都有足够的强度和刚度，因此，体积重量都很大。国内现有的磁电式转矩计与日本的DSTP相比，在结构上有了较大的改进，但也有许多不足：影响主要误差的尺寸链仍未减少；固定的安装形式对安装及精度都不利；采用三相交流电机给使用操作带来不便。

本实用新型的目的是从根本上改变设计及参数选择的方法，从而达到减小误差、提高精度、降低成本、小型化之目的。

本实用新型的关键在于改变影响误差的尺寸链的设计以及传感器的磁回路设计，其主要技术内容如下：

1、同心度是保证传感器精度的重要因素，它直接影响到不同心误差和转速特性的误差，本实用新型采用并连式的尺寸链，与串联相比，误差小一倍以上。

2、产生磁阻变化是由内外齿轮的相对转动引起的，因此，在磁回路中除内外齿轮外，均设计为固定件，套筒只带二只内齿轮，它通过轴承安装在扭力轴或外壳上，这样，只需加工套筒的内园（或外园），套筒材料可以铝代铜，减小转动惯量。

3、采用直流微电机或单相交流电机代替三相交流电机，功率与同类产品相比小十几倍，可直接由仪器自动控制和通断，当转速低于500转／分时，电机自动与仪器接通，高于500转／分时，电机自动停止，并实现正反转自动换向，

4、用套筒上的齿轮13和磁电检测器14测出套筒转速，采用可逆计数的叠加方法，解决了传感器的转速测量问题。

5、采用悬挂式的安装结构，传感器直接安装在被测机器之间，在设计中只需保证扭力轴的强度、其它另部件只需保证刚度即可。

本实用新型广泛应用于各种动力工业及机械行业，也能用于家用电器等通用机械上，是生产、科研、教学、军工必不可少的测试设备，对于产品的优质高产，节约能源有直接的意义。

图1所示的是本实用新型的原理图。

结合图1说明一下本实用新型的实施例：本实用新型是在扭力轴1两端设有二个磁回路，当内外齿相对运动时，该磁电信号发生器的磁阻发生变化，感应出二个正弦波，当扭力轴1受扭矩时，二个正弦波的相位发生变化，相位与转矩成正比，测出转矩。本实用新型的外齿轮10装在扭力轴1上，套筒2仅仅带二只内齿轮5，转动惯量很小，因而只需很小功率的直流电机或单相交流电机。磁电信号发生器由内外齿轮5、10，导磁环6，导磁支架8，磁钢7和线圈9组成，除内外齿轮5、10外，全部采用固定零件，套筒2通过轴承4安装在扭力轴1上，使内外齿间同心度得到改善，扭力轴1通过轴承12装在外壳3上，装在套筒2上的齿轮13由驱动电机带动，在扭力轴起动或低速时，齿轮13与磁电检测器14配合测出套筒的转速，用转速叠加的方法测出低速时扭轴转速。并联尺寸链从外齿轮10，经由轴承4通过套筒2到内齿轮5。