電動(dòng)自行車的力矩和速度傳感器制造技術(shù)

本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種電動(dòng)自行車的力矩和速度傳感器，包括牙盤、曲柄和變形架，變形架由同軸布置的外圈和內(nèi)圈、以及若干條呈輻射狀分布的且連接在所述外圈和內(nèi)圈之間的連接筋構(gòu)成，其中內(nèi)圈與曲柄固定，而外圈與牙盤固定，某相鄰兩條連接筋的相對(duì)內(nèi)側(cè)分別固定有一個(gè)電阻應(yīng)變片，且這兩個(gè)電阻應(yīng)變片的引腳均焊接在一信號(hào)輸出板上，該信號(hào)輸出板固定在變形架上；還包括與變形架同軸布置的動(dòng)座和靜座，動(dòng)座連接在變形架上，其上固定有副邊繞組；而靜座連接在動(dòng)座上且能夠圍繞動(dòng)座的中軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，其上固定有原邊繞組和信號(hào)接收板，所述原、副邊繞組共同組成一隔離變壓器，原邊繞組與信號(hào)接收板上設(shè)有的交流電發(fā)生器電連接，且信號(hào)接收板上設(shè)有引出線，而副邊繞組則與信號(hào)輸出板電連接。本實(shí)用新型專利技術(shù)這種傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定且敏感度高。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本技術(shù)涉及電動(dòng)自行車領(lǐng)域，具體涉及一種電動(dòng)自行車的力矩和速度傳感器。
技術(shù)介紹
電動(dòng)自行車由于其輕快省力及無(wú)污染等特點(diǎn)，正日益在世界各國(guó)推廣運(yùn)用。傳統(tǒng)的電動(dòng)自行車都用轉(zhuǎn)把來(lái)調(diào)速，也有用速度傳感器來(lái)控制電機(jī)的輸出功率的所謂智能型電動(dòng)自行車，這類智能型電動(dòng)自行車的特點(diǎn)是平地騎行很輕松，但上坡卻十分費(fèi)力。采用力矩和速度傳感器的電動(dòng)自行車則正好與之相反，平地騎行時(shí)電機(jī)的輸出功率很小，既能讓人感覺到騎行輕松又很省電，而上坡時(shí)卻可輸出較大的電流使爬坡變得很省力，是一種真正能讓人體驗(yàn)到人與機(jī)的自然融合的電動(dòng)自行車。然而國(guó)內(nèi)現(xiàn)在雖然也有力矩和速度傳感器，但效果卻是差強(qiáng)人意，主要是在低速時(shí)不能輸出正常的力矩信號(hào)，造成起步時(shí)的力量要么過(guò)大，要么過(guò)小，無(wú)法做到人機(jī)協(xié)調(diào)，還存在用力騎行時(shí)傳感器的輸出信號(hào)又過(guò)早飽和，造成上坡無(wú)力，整體的工作穩(wěn)定性和敏感度均較差。雖然國(guó)外(特別是日本)早就有這類產(chǎn)品，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度和成本都很高，使得這類電動(dòng)自行車不能很快普及。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本技術(shù)目的是:針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定且敏感度高的電動(dòng)自行車力矩和速度傳感器。本技術(shù)的技術(shù)方案是:一種電動(dòng)自行車的力矩和速度傳感器，包括牙盤、曲柄和變形架，所述變形架由同軸布置的外圈和內(nèi)圈、以及若干條呈輻射狀分布的且連接在所述外圈和內(nèi)圈之間的連接筋構(gòu)成，其中內(nèi)圈與曲柄固定，而外圈與牙盤固定，某相鄰兩條連接筋的相對(duì)內(nèi)側(cè)分別固定有一個(gè)電阻應(yīng)變片，且這兩個(gè)電阻應(yīng)變片的引腳均焊接在一信號(hào)輸出板上，所述信號(hào)輸出板固定在變形架上；還包括與所述變形架同軸布置的動(dòng)座和靜座，其中動(dòng)座連接在變形架上，其上固定有副邊繞組；而靜座連接在動(dòng)座上且能夠圍繞動(dòng)座的中軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，其上固定有原邊繞組和信號(hào)接收板，所述原、副邊繞組共同組成一隔離變壓器，其中原邊繞組與信號(hào)接收板上設(shè)有的交流電發(fā)生器電連接，且信號(hào)接收板上設(shè)有引出線，而副邊繞組則與信號(hào)輸出板電連接。本技術(shù)在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，還包括以下優(yōu)選方案:所述動(dòng)座上固定有呈圓周分布的若干顆速度感應(yīng)磁鋼，所述信號(hào)接收板上設(shè)置有與所述速度感應(yīng)磁鋼相對(duì)應(yīng)的開關(guān)霍爾芯片。所述速度感應(yīng)磁鋼共有20顆。所述副邊繞組由設(shè)置在所述動(dòng)座上的圓環(huán)形的動(dòng)磁芯以及固定在該動(dòng)磁芯中的動(dòng)線圈構(gòu)成，所述原邊繞組由設(shè)置在所述靜座上的圓環(huán)形的靜磁芯以及固定在該靜磁芯中的靜線圈構(gòu)成；所述動(dòng)磁芯和靜磁芯貼合接觸且能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，并與所述動(dòng)線圈和靜線圈一同構(gòu)成隔離變壓器；所述靜線圈相當(dāng)于隔離變壓器的原邊線圈，其與信號(hào)接收板上設(shè)置的交流電發(fā)生器電連接；而動(dòng)線圈相當(dāng)于隔離變壓器的副邊線圈，其與信號(hào)輸出板電連接。所述動(dòng)磁芯和靜磁芯的軸向截面均呈U字型，二者相互貼合而構(gòu)成一個(gè)具有口字型軸向截面的環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述動(dòng)線圈和靜線圈被收容在由動(dòng)磁芯和靜磁芯構(gòu)成的具有口字型軸向截面的環(huán)形結(jié)構(gòu)內(nèi)。在所述動(dòng)磁芯和靜磁芯的貼合接觸面上粘貼有不干膠。所述動(dòng)座和靜座的軸向通過(guò)動(dòng)座上設(shè)置的卡扣固定。所述靜座上設(shè)置有能夠固定在自行車車架上，以阻止該靜座作周向轉(zhuǎn)動(dòng)的定位銷。所述曲柄上固定有罩在所述變形架外的防護(hù)蓋。本技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是:1、本技術(shù)提供的這種電動(dòng)自行車的力矩和速度傳感器，其借助專門設(shè)計(jì)的變形架及設(shè)于其上的電阻應(yīng)變片來(lái)測(cè)量人腳蹬力施加于曲柄上的力矩，測(cè)量敏感度高；同時(shí)本技術(shù)又專門設(shè)計(jì)了一種原、副繞組分設(shè)于靜座、動(dòng)座上的隔離變壓器來(lái)輸出測(cè)得的力矩信號(hào)，利用該變壓器原理，巧妙地解決了將旋轉(zhuǎn)信號(hào)轉(zhuǎn)換為靜止信號(hào)的難題，且信號(hào)傳輸穩(wěn)定性好，大大提高了本技術(shù)整體的工作性能和測(cè)量精度。2、本技術(shù)提供的這種電動(dòng)自行車力矩和速度傳感器，具體工作時(shí)，動(dòng)座隨著牙盤和變形架的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，而靜座則由于限位銷的作用不會(huì)跟轉(zhuǎn)，因此使得同靜座相固定的信號(hào)接收板上的引出線能夠保持不動(dòng)，解決了由轉(zhuǎn)動(dòng)的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為靜止的電信號(hào)的難題。3、本技術(shù)這種傳感器能夠同時(shí)檢測(cè)電動(dòng)自行車中軸的力矩和速度，從而使電機(jī)控制器能夠綜合考慮中軸的轉(zhuǎn)速大小和力矩大小后，來(lái)控制電機(jī)的運(yùn)行參數(shù)。4、本技術(shù)將兩電阻應(yīng)變片分別固定在兩條相鄰的連接筋的相對(duì)內(nèi)側(cè)，當(dāng)變形架的外圈和內(nèi)圈發(fā)生軸向錯(cuò)位變形時(shí)，這兩條相鄰連接筋內(nèi)側(cè)表面的應(yīng)力方向正好相反，一個(gè)是拉伸應(yīng)力，另一個(gè)是壓縮應(yīng)力，所以兩電阻應(yīng)變片的電阻變化也正好相反，本技術(shù)把這兩個(gè)電阻應(yīng)變片連接成上下半橋式的結(jié)構(gòu)，就可以獲得兩倍的變化量輸出，用兩片電阻應(yīng)變片的最大好處是可以很好的解決應(yīng)變電阻本身的溫度漂移，大大提高了傳感器力矩信號(hào)的穩(wěn)定性。【附圖說(shuō)明】下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本技術(shù)作進(jìn)一步描述:圖1是本技術(shù)這種傳感器的外形圖之一；圖2是本技術(shù)這種傳感器的外形圖之二 ；圖3是本技術(shù)這種傳感器的正面剖視圖；圖4為本技術(shù)這種傳感器中變形架的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5為本技術(shù)這種傳感器中動(dòng)磁芯的立體結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖6為本技術(shù)這種傳感器中動(dòng)磁芯的立體結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；圖7為本技術(shù)這種傳感器的反面剖視圖；圖8為本技術(shù)這種傳感器中動(dòng)座的立體結(jié)構(gòu)示意圖之一；圖9為本技術(shù)這種傳感器中動(dòng)座的立體結(jié)構(gòu)示意圖之二 ；其中:1-防護(hù)蓋，2-牙盤，3-曲柄，4-變形架，4a_外圈，4b_內(nèi)腔，4c_連接筋，4d-動(dòng)座安裝孔，4e-牙盤安裝孔，4f-空腔，4g-中心齒孔，5-電阻應(yīng)變片，6-信號(hào)輸出板，7-動(dòng)座，7a-卡塊，7b-定位塊，7c-彈簧定位座，8-靜座，8a_定位銷，9-信號(hào)接收板，10-引出線，11-速度感應(yīng)磁鋼，12-開關(guān)霍爾芯片，13-動(dòng)磁芯，13a-動(dòng)線圈引出線，13b-定位缺口，14-動(dòng)線圈，15-靜磁芯，16-靜線圈，17-不干月父。【具體實(shí)施方式】圖1?圖9示出了本技術(shù)這種電動(dòng)自行車的力矩和速度傳感器的一個(gè)具體實(shí)施例，它包括牙盤2、曲柄3和變形架4，其中變形架4由同軸布置的外圈4a和內(nèi)圈4b、以及5條呈輻射狀分布的且連接在所述外圈4a和內(nèi)圈4b之間的連接筋4c構(gòu)成，其中內(nèi)圈4b與曲柄3固定，而外圈4a與牙盤2固定。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，該傳感器安裝在電動(dòng)自行車車體中部，其中，曲柄3固定連接在電動(dòng)自行車中軸的端部，自行車的傳動(dòng)鏈條傳動(dòng)連接在所述牙盤2與自行車后輪上的飛輪之間。參照?qǐng)D3所示，本例中所述變形架4采用金屬材料沖壓而成，內(nèi)圈4b帶有一中心齒孔4g，曲柄3鉚合固定在該中心齒孔4g上，外圈4a上設(shè)置有5個(gè)呈圓環(huán)形分布的牙盤安裝孔4e，牙盤2是用專用緊固件連接在這5個(gè)牙盤安裝孔4e上的。本實(shí)施例的關(guān)鍵改進(jìn)在于:在上述的五條連接筋4c中，其中有兩條相鄰的連接筋4c的相對(duì)內(nèi)側(cè)分別粘貼固定有一個(gè)電阻應(yīng)變片5，當(dāng)變形架4的外圈4a和內(nèi)圈4b發(fā)生軸向錯(cuò)位變形時(shí)，這兩條相鄰連接筋4c內(nèi)側(cè)表面的應(yīng)力方向正好相反，一個(gè)是拉伸應(yīng)力，另一個(gè)是壓縮應(yīng)力，所以兩電阻應(yīng)變片5的電阻變化也正好相反，本例把這兩個(gè)電阻應(yīng)變片5連接成上下半橋式的結(jié)構(gòu)，就可以獲得兩倍的變化量輸出，用兩片電阻應(yīng)變片的最大好處是可以很好的解決應(yīng)變電阻本身的溫度漂移，大大提高傳感器力矩信號(hào)的穩(wěn)定性。而且上述這兩個(gè)電阻應(yīng)變片5的引腳均焊接在一信號(hào)輸出板6上，為了方便對(duì)所述信號(hào)輸出板6的布置，并減小該傳感器的外形，本例中該信號(hào)輸出板6布置在某兩條相鄰連接筋4c之間的空腔4f中，并本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種電動(dòng)自行車的力矩和速度傳感器，包括牙盤(2)、曲柄(3)和變形架(4)，所述變形架(4)由同軸布置的外圈(4a)和內(nèi)圈(4b)、以及若干條呈輻射狀分布的且連接在所述外圈(4a)和內(nèi)圈(4b)之間的連接筋(4c)構(gòu)成，其中內(nèi)圈(4b)與曲柄(3)固定，而外圈(4a)與牙盤(2)固定，其特征在于：某相鄰兩條連接筋(4c)的相對(duì)內(nèi)側(cè)分別固定有一個(gè)電阻應(yīng)變片(5)，且這兩個(gè)電阻應(yīng)變片(5)的引腳均焊接在一信號(hào)輸出板(6)上，所述信號(hào)輸出板(6)固定在變形架(4)上；還包括與所述變形架(4)同軸布置的動(dòng)座(7)和靜座(8)，其中動(dòng)座(7)連接在變形架(4)上，其上固定有副邊繞組；而靜座(8)連接在動(dòng)座(7)上且能夠圍繞動(dòng)座(7)的中軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，其上固定有原邊繞組和信號(hào)接收板(9)，所述原、副邊繞組共同組成一隔離變壓器，其中原邊繞組與信號(hào)接收板(9)上設(shè)有的交流電發(fā)生器電連接，且信號(hào)接收板(9)上設(shè)有引出線(10)，而副邊繞組則與信號(hào)輸出板(6)電連接。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：馬慶一，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：蘇州工業(yè)園區(qū)同盛車業(yè)有限公司，
類型：新型
國(guó)別省市：江蘇;32