新型电助动车中轴力矩传感器制造技术

本发明专利技术另辟蹊径，成功设计了基于微孔透光的电助动自行车中轴扭矩传感器。借助于现代激光微孔技术的进步，旋转轴径向微孔直径已经可以做得很小，小到旋转中轴在低骑行扭矩作用下所引起的弹性形变，即使对于高强度的金属材料，也能够对微孔的通光截面变化定量测定。借助于高灵敏度的光电管技术，现代电子放大技术的发展所带来的种类丰富，成本低廉的元器件，我们的光电中轴力矩传感器比市场上已有的助力电动车力矩传感器具有极大的成本优势，经济价值巨大。它的出现，必定会对电动助力自行车力矩传感器的广泛使用起到巨大的推动作用，促进电动助力自行车事业的发展。进电动助力自行车事业的发展。

【技术实现步骤摘要】
新型电助动车中轴力矩传感器


[0001]电助力车中轴力矩传感器。

技术介绍

[0002]助力自行车电机助力的大小，通常由电机控制器根据骑行者的出力大小，结合相关地方电动自行车的法规给定，设置测定人力输入扭矩的力矩传感器，测定人力输入，并据此给出电助力的大小，是高端电助动自行车的特征之一，它给骑行者带来操控自如的骑行感受，是高端市场电助力自行车的必备要件。市场上现有的中轴电助力自行车力矩传感器，应用广泛而可靠的，直接测定脚踏作用于中轴的扭矩，主要有采用应变片和中轴表面电磁镀层二种，但采用这二种方法的传感器成本高，应变片和贴片有相当高的技术要求，中轴电磁镀层的技术壁垒更高，为了测定左右脚踏的双边力矩，常使用附加的力矩合成装置，占用了额外的空间，增加了成本，而基于机械结构，力学放大变形，再使用霍耳或电磁感应得到电压信号的力矩传感器，无论置于后轮轮轴，钩爪或中置轴，脚踏，不但力学变形放大本身结构复杂，在安装和使用时通常需要零点调整，产生诸多麻烦，增加了成本。本专利技术另辟蹊径，成功设计了基于微孔透光的电助动自行车中轴扭矩传感器，借助于现代激光微孔技术的进步，旋转轴径向微孔直径已经可以做得很小，小到旋转中轴在低骑行扭矩作用下所引起的弹性形变，即使对于高强度的金属材料，也能够对微孔的通光截面变化定量测定，借助于高灵敏度的光电管技术，现代电子放大技术的发展所带来的种类丰富，成本低廉的元器件，我们的光电中轴力矩传感器比市场上已有的助力电动车力矩传感器具有极大的成本优势，经济价值巨大，它的出现，必定会对电动助力自行车力矩传感器的广泛使用起到巨大的推动作用，促进电动助力自行车事业的发展。

技术实现思路

[0003]一种新型电助动车中轴力矩传感器，其特征在于：在中轴右侧中心开设和中轴同心的圆孔；在圆孔中，中轴力矩输出轴向位置的左右，分别固定激光发光管; 激光管发光面垂直于中轴中心线; 在激光管对应的轴向位置，用激光打孔机制成微孔，穿透管壁，贯通中心孔和中轴表面; 微孔的中轴表面，敷设遮蔽装置; 遮蔽装置的内部，有光电三极管，面对微孔。光电三极管输出端连接电压放大电路。根据权利要求1所述的一种新型电助动车中轴力矩传感器，其特征在于：置于中轴中心的激光管的固定，有两种方法：和中轴直接固定连接，和中轴用轴承间接连接以后，再固定于车架。贯通中心孔和中轴表面的微孔，也有两种情形：分置的2个单孔；围绕中轴一周的等角间隔分布的2组系列微孔。2组微孔的数目相同，一组系列微孔和另一组系列微孔的对应孔角度差明显小于1/2的间隔等角。微孔数目控制在合理范围，不能明显降低中轴的强度。根据权利要求1所述的一种新型电助动车中轴力矩传感器，其特征在于：激光管固
定在轴承内杆，内杆延伸和自行车车架固定连接; 中轴转动，激光发光管不转动; 安装有光电三极管的遮蔽装置此时也悬浮于中轴之上，和车架固定连接；发光管采用组合光源，在360度范围内均匀发光。2个固定光电三极管在微孔正对光电三极管时收到透过微孔的光。采用恢复时间在15微秒的光电三极管，在自行车中轴的转速范围内，同时相对精确的测定中轴旋转速度和旋转方向以及力矩。根据权利要求1所述的一种新型电助动车中轴力矩传感器，其特征在于：在中轴输出位置左右只有分置单微孔；中孔放置的激光管和中轴固定连接；光电三极管遮蔽装置和中轴固定连接。此时可以测定左右脚踏作用于中轴的力矩。测得的信号经过调制后发射，由固定在车架上接受器接受。中轴的转速通过应用已经很广泛的特征磁环外加悬浮于中轴上的霍耳传感器获得。根据权利要求1所述的一种新型电助动车中轴力矩传感器，其特征在于：激光发光管的电源通过中轴表面向中心钻孔放线导入；导线连接套在中轴上的铜环；激光管的额定电压电源可以来自电机控制板，通过碳刷到铜环，再连接到发光管。选取优质碳刷，对于助力电动车低转速中轴，达到免维修。电源也可以通过感应线圈从外部馈电。在发光管不直接和中轴连接的情形，需要加一个旋转导电连接器来连接旋转的导电接柱和不与中轴一起旋转的发光激光管。根据权利要求1所述的一种新型电助动车中轴力矩传感器，其特征在于：中轴力矩传感器的原理和结构，可以用于助力电动自行车的后轮旋转力矩测定，此时，只需要单一的和轴直接固定的激光管，一个微孔，和固定于后轴表面的一个光电三极管。根据权利要求1所述的一种新型电助动自行车中轴力矩传感器，其特征在于：和微孔相连的所有通道，不需要贯通的，做封闭处理；需要有间隙的，做密封和空气滤清处理。内部电磁信号传输，做电磁屏蔽处理。附图说明：附图1为第一种力矩传感器结构；附图2为第二种力矩传感器结构；具体实施方式：我们以中轴力矩输出左右各有一微孔，配合特征磁环和霍耳测速为例，首先说明本专利技术的基本原理和结构。如图1所示，为电助动自行车的中轴加装了本专利技术的自行车中轴光电力矩传感器，第二种，1为自行车中轴，2为电动助力自行车中轴力矩输出轮。3，4分别为左右二端脚踏力矩输入连接。单微孔5，6 分别在电动自行车中轴力矩输出轮的两侧，从中轴表面贯通到中轴中心孔7。激光发光管8， 9 分别固接于中轴。 10，11 为固定于中轴上的光电三极管和保护壳，12，13分别为10，11的信号引出线，都是通过表面再钻孔到中心孔，连接到固接于中轴上的信号处理单元，14为固接于中轴上的信号处理电路单元。15为信号处理单元的电源线，从中轴表面钻孔到中心以后，再通过中心孔连接到发光管，信号处理单元的电源采用和激光管电源同样的电压。16 是电压输入电刷，17为铜圈。18为电刷支架。19为信号接受电路模块和电路，20为中孔右端封闭塞。电动自行车通电以后，系统开始工作。光电三极管输出电压表征光电管收到的光通量，正比于微孔在中轴没有力矩作用时透过的光通量。当中轴有旋转力矩作用时，旋转力矩引起中轴发生周向位移，位移大小主要由力矩大小，位移点所在处的位置的半径和材料
性质决定。位移遮挡了部分小孔截面，引起光电管接受的光通量减少。取有力矩和无力矩时的光电管电压差再适当放大，就可以得到不同力矩对应的输出电压。取平均，消除噪音的影响。此装置用于测定后轮扭矩时，只需要在后轮左侧放置一对发光管和光电三极管。图2，基于对图1原理，结构的理解，我们可以方便地说明利用组合微孔光电测试中轴双边扭矩和中轴角速度以及角速度的方向的结构。此时，图1的中孔右端封闭塞1上有轴承2，轴承内杆3上固定发光管4，5，但此时发光管应是点光源，或用组合光源，向管壁四周均匀发光。光源的供电可以直接从外部，经由内杆上的孔6输入，导线出孔处有密封7。杆3右侧固定于车架。图1的左右单微孔5，6被周向系列微孔8，9取代。左右单一的激光三极管10，11此时悬浮于中轴之上，和车架固定连接。12为带有密封13的遮蔽装置。10，11收到的信号再经过放大处理以后，送往控制器。此时，和图1的装置对比，微孔数目增加变为微孔系列，但装置如图1的16，17，18电源输入和信号载波处理15，型号接受模块和电路19已不再需要，同时也省掉了相应的信号在中轴内部的连接导线。在图2，发光管不随中轴转动时，发光管可以转动的微孔组给固定的光电管带来的是间断的光强信号电压。利用间断信号的间隔时间，就可以根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型电助动车中轴力矩传感器，其特征在于：在中轴右侧中心开设和中轴同心的圆孔；在圆孔中，中轴力矩输出轴向位置的左右，分别固定激光发光管； 激光管发光面垂直于中轴中心线； 在激光管对应的轴向位置，用激光打孔机制成微孔，穿透管壁，贯通中心孔和中轴表面； 微孔的中轴表面，敷设遮蔽装置； 遮蔽装置的内部，有光电三极管，面对微孔，光电三极管输出端连接电压放大电路。2.根据权利要求1所述的一种新型电助动车中轴力矩传感器，其特征在于：置于中轴中心的激光管的固定，有两种方法：和中轴直接固定连接，和中轴用轴承间接连接以后， 再固定于车架，贯通中心孔和中轴表面的微孔，也有两种情形：分置的2个单孔；围绕中轴一周的等角间隔分布的2组系列微孔，2组微孔的数目相同，一组系列微孔和另一组系列微孔的对应孔角度差明显小于1/2的间隔等角，微孔数目控制在合理范围，不能明显降低中轴的强度。3.根据权利要求1所述的一种新型电助动车中轴力矩传感器，其特征在于：激光管固定在轴承内杆，内杆延伸和自行车车架固定连接； 中轴转动，激光发光管不转动； 安装有光电三极管的遮蔽装置此时也悬浮于中轴之上，和车架固定连接；发光管采用组合光源，在360度范围内均匀发光，2个固定光电三极管在微孔正对光电三极管时收到透过微孔的光，采用恢复时间在15微秒的光电三极管，在自行车中轴的转速范围内，同时相对精确的测定中轴旋转速度和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆炳林，高德勇，施伟，
申请(专利权)人：南通雷圣特种电机有限公司，
类型：发明
国别省市：