一种基于逆磁致伸缩效应的助力自行车双边中轴扭矩传感器制造技术

本发明专利技术涉及自行车中轴扭矩检测技术领域，更具体的说是一种基于逆磁致伸缩效应的助力自行车双边中轴扭矩传感器，包括通轴、弹性套、中轴外套、线圈组件、磁致伸缩涂层、电路板、霍尔传感器、中轴端盖和多级磁环，所述通轴与弹性套通过键连接，弹性套转动连接在中轴外套内，通轴的右端转动连接在中轴端盖内，所述弹性套的外表面涂覆有磁致伸缩涂层，所述中轴外套与弹性套之间的空腔内设置有线圈组件和电路板，所述通轴上固定连接有多级磁环，所述霍尔传感器设置在多级磁环与中轴外套之间，所述线圈组件和霍尔传感器的输出端分别通过导线与电路板的输入端连接。本发明专利技术解决了现有扭矩传感器中机械结构复杂、可靠性低、成本高、技术难度高的问题。 1

A two axis torque sensor for boosting bicycle based on inverse magnetostriction effect

The invention relates to the technical field of bicycle shaft torque detection, more specifically a bilateral middle shaft torque sensor based on the reverse magnetostrictive effect, including the through axis, the elastic sleeve, the middle shaft coat, the coil assembly, the magnetostrictive coating, the circuit board, the Holzer sensor, the middle shaft end cover and the multistage magnetic ring. The outer surface of the elastic sleeve is coated with a magnetostrictive coating. The outer surface of the elastic sleeve is coated with a magnetostrictive coating, and a coil assembly and a circuit board are arranged in the cavity between the middle shaft jacket and the elastic sleeve, and the connecting shaft is fixed to a fixed connection. There is a multistage magnetic ring, and the Holzer sensor is set between the multistage ring and the middle shaft. The output end of the coil component and the Holzer sensor is connected to the input end of the circuit board respectively. The invention solves the problems of complicated mechanical structure, low reliability, high cost and high technical difficulty in the existing torque sensor. One

【技术实现步骤摘要】
一种基于逆磁致伸缩效应的助力自行车双边中轴扭矩传感器
本专利技术涉及自行车中轴扭矩检测
，更具体的说是一种基于逆磁致伸缩效应的助力自行车双边中轴扭矩传感器。
技术介绍
随着中国经济生活水平的提高，人们对骑行运动重燃兴趣，中国市场在经历了自行车向电动自行车的转型后，电动助力自行车以其耗电量小和充电一次的续行里程长等优点正在成为新的发展方向。电动助力车领域最前沿的技术是“力矩传感器”又称“扭矩传感器”，目前国内外主要采用的扭矩传感器有逆磁致伸缩效应、转矩位移转换方案、应变片检测方案、转矩磁阻转换方案，虽各有其特点，但在使用时都存在许多不足之处，转矩位移转换方案成本低、技术难度低，但此方案对安装尺寸要求高，初次安装时需要严格对准信号的初相位，不利于生产，且在后期使用过程中易产生扭矩检测的漂移；应变片检测方案因其供电及信号的传输方式问题导致可靠性一般，且不适合在高速条件下、干扰较强或用来长期监控扭矩的环境下作业；转矩磁阻转换方案虽可靠性高，但是机械结构复杂、技术难度高；逆磁致伸缩效应机械结构简单、可靠性高，但是成本高、技术难度高。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有扭矩传感器中机械结构复杂、可靠性低、成本高、技术难度高的问题，提供一种基于逆磁致伸缩效应的助力自行车双边中轴扭矩传感器。本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种基于逆磁致伸缩效应的助力自行车双边中轴扭矩传感器，包括通轴、弹性套、中轴外套、线圈组件、磁致伸缩涂层、电路板、霍尔传感器、中轴端盖和多级磁环，所述通轴与弹性套通过键连接，所述弹性套转动连接在中轴外套内，所述通轴的右端转动连接在中轴端盖内，所述弹性套的外表面涂覆有磁致伸缩涂层，所述中轴外套与弹性套之间的空腔内设置有线圈组件和电路板，所述通轴上固定连接有多级磁环，所述霍尔传感器设置在多级磁环与中轴外套之间，所述线圈组件和霍尔传感器的输出端分别通过导线与电路板的输入端连接。作为本技术方案的进一步优化，本专利技术一种基于逆磁致伸缩效应的助力自行车双边中轴扭矩传感器，所述磁致伸缩涂层设置在弹性套的受力部位，所述线圈组件同轴布置于弹性套表面具有磁致伸缩涂层的位置。作为本技术方案的进一步优化，本专利技术一种基于逆磁致伸缩效应的助力自行车双边中轴扭矩传感器，所述线圈组件由漆包铜线绕制而成，所述漆包铜线缠绕在与磁致伸缩涂层同轴对应的线圈骨架上，相邻两层之间垫有绝缘纸；所述线圈组件包含两个线圈，一为励磁线圈、一为感应线圈，励磁线圈用于磁致伸缩涂层激磁，当磁致伸缩涂层随扭矩变化产生形变时，导致感应线圈所检测到的电磁感应强度变化，从而换算出磁感应强度与当前扭矩的对应关系。作为本技术方案的进一步优化，一种基于逆磁致伸缩效应的助力自行车双边中轴扭矩传感器的使用方法，所述中轴外套和中轴端盖分别插接在自行车五通的两端，所述通轴的两端分别固定连接自行车的两个脚踏拐；通轴两端分别与自行车两侧踏拐连接，无论哪侧踏拐施力，均通过通轴与弹性套之间的键连接结构将扭矩传递给弹性套，从而实现了双边扭矩的独立传递。作为本技术方案的进一步优化，一种基于逆磁致伸缩效应的助力自行车双边中轴扭矩传感器的使用方法，所述弹性套固定连接自行车链轮。作为本技术方案的进一步优化，一种具备双边中轴扭矩检测功能的自行车，所述自行车的中轴为所述的一种基于逆磁致伸缩效应的助力自行车双边中轴扭矩传感器。本专利技术一种基于逆磁致伸缩效应的助力自行车双边中轴扭矩传感器的有益效果为：1、本专利技术采用逆磁效应的测量方法，能够实现旋转和动态条件下扭矩的非接触式测量，且对测量环境要求不高，且磁导率有良好的可逆性，当应力去除时，磁导率能够回到原始大小，所以扭矩传感器有良好的重复性；2、本专利技术采用磁致伸缩传感器测量的是金属轴表面在受力后的细微的扭力形变，通过测量细微形变信号即可得出踩踏的力矩的大小，精度高，动力随踩随有，成本低，安全性高，使用寿命长；3、本专利技术采用霍尔元件测量转速，不但增加了助力自行车的功能，而且为自动助力系统提供了数据。4、本专利技术保持了中轴的完整通轴形式，附加以适当方式串接在通轴与链轮间的弹性套，弹性套将承受骑行时两侧脚踏拐传递的双边扭矩，从而实现双边扭矩全测量。附图说明下面结合附图和具体实施方法对本专利技术做进一步详细的说明。图1是本专利技术的整体结构示意图。图中：通轴1；弹性套2；中轴外套3；线圈组件4；磁致伸缩涂层5；电路板6；霍尔传感器7；中轴端盖8；多级磁环9。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明。具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，一种基于逆磁致伸缩效应的助力自行车双边中轴扭矩传感器，包括通轴1、弹性套2、中轴外套3、线圈组件4、磁致伸缩涂层5、电路板6、霍尔传感器7、中轴端盖8和多级磁环9，所述通轴1与弹性套2通过键连接，所述弹性套2转动连接在中轴外套3内，所述通轴1的右端转动连接在中轴端盖8内，所述弹性套2的外表面涂覆有磁致伸缩涂层5，所述中轴外套3与弹性套2之间的空腔内设置有线圈组件4和电路板6，所述通轴1上固定连接有多级磁环9，所述霍尔传感器7设置在多级磁环9与中轴外套3之间，所述线圈组件4和霍尔传感器7的输出端分别通过导线与电路板6的输入端连接；自行车双侧脚踏拐分别与通轴1的两端固定连接，自行车链轮与弹性套2的一端连接，通过中轴外套3及中轴端盖8将基于逆磁效应的助力自行车双边中轴扭矩传感器连接至自行车五通内，自行车使用时，脚踏拐带动通轴1旋转，线圈组件4和磁致伸缩涂层5构成扭矩检测单元，用于检测通轴1所受扭矩；多级磁环9相对于霍尔传感器7旋转，多级磁环9相对于霍尔传感器7构成转速检测单元；骑行过程中，扭矩由通轴1传递至弹性套2，由弹性套2带动链轮，克服骑行阻力，随骑行阻力的变化，需施加在通轴1两侧的扭矩也随之变化，从而导致弹性套2变形量的变化，同时磁致伸缩涂层5产生协同形变，最后通过线圈组件4感应电动势变化并换算出当前扭矩值；骑行过程中，通过霍尔传感器7检测通轴1上多级磁环9的脉冲频率换算出当前转速，从而测得当前骑行速度。具体实施方式二：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述磁致伸缩涂层5设置在弹性套2的受力部位，所述线圈组件4同轴布置于弹性套2表面具有磁致伸缩涂层5的位置，所述线圈组件4为励磁线圈及测量线圈，所述磁致伸缩涂层5与线圈组件4构成扭矩检测单元。具体实施方式三：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一或二作进一步说明，所述线圈组件4由漆包铜线绕制而成，所述漆包铜线同轴布置于弹性套2表面具有磁致伸缩涂层5的位置，相邻两层之间垫有绝缘纸，其测量原理为：所述线圈组件4包含两个线圈，一为励磁线圈、一为感应线圈，励磁线圈用于磁致伸缩涂层激磁，当磁致伸缩涂层随扭矩变化产生形变时，导致感应线圈所检测到的电磁感应强度变化，从而换算出磁感应强度与当前扭矩的对应关系；所述霍尔传感器7用来测量转速，选用霍尔传感器7是因为其结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高(可达1MHZ)，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀。具体实施方式四：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式对实施方式一作进一步说明，所述的一种基于逆磁致伸缩效应的助力自行车双边中轴扭矩传感器的使用方法，所述中轴外套3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于逆磁致伸缩效应的助力自行车双边中轴扭矩传感器，包括通轴(1)、弹性套

【技术特征摘要】
1.一种基于逆磁致伸缩效应的助力自行车双边中轴扭矩传感器，包括通轴(1)、弹性套(2)、中轴外套(3)、线圈组件(4)、磁致伸缩涂层(5)、电路板(6)、霍尔传感器(7)、中轴端盖(8)和多级磁环(9)，其特征在于：所述通轴(1)与弹性套(2)通过键连接，所述弹性套(2)转动连接在中轴外套(3)内，所述通轴(1)的右端转动连接在中轴端盖(8)内，所述弹性套(2)的外表面涂覆有磁致伸缩涂层(5)，所述中轴外套(3)与弹性套(2)之间的空腔内设置有线圈组件(4)和电路板(6)，所述通轴(1)上固定连接有多级磁环(9)，所述霍尔传感器(7)设置在多级磁环(9)与中轴外套(3)之间，所述线圈组件(4)和霍尔传感器(7)的输出端分别通过导线与电路板(6)的输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种基于逆磁致伸缩效应的助力自行车双边中轴扭矩传感器，其特征在于：所述磁致伸缩涂层...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋文平，王长利，代礼周，张丽，
申请(专利权)人：宋文平，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23