軸向通量聚焦型小直徑低成本轉矩傳感器制造技術

本發明專利技術涉及軸向通量聚焦型小直徑低成本轉矩傳感器。一種轉矩傳感器組件，其具有：上部轉子，其安裝在上軸上，軸向地設置在旋轉軸線周圍；下部外轉子，其軸向地設置在旋轉軸線周圍；下部內轉子，其軸向地設置在旋轉軸線周圍在上部轉子和下部外轉子之間；以及定位在下部外轉子和下部內轉子之間的至少一個探針，所述至少一個探針測量由上部轉子所產生并且由下部外轉子和下部內轉子所引導的通量。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及軸向通量聚焦型轉矩傳感器。
技術介紹
非接觸式轉矩傳感器產生對應于上軸和下軸之間的相對角位移的輸出電壓，其中上軸和下軸由扭桿連接。控制系統從該輸出電壓測量出被提供到車輛的轉向輔助值。常規轉矩傳感器通常依賴于徑向通量聚焦型磁體布置，其中徑向定向的磁體放置在上部轉子中。下部轉子徑向放置在上部轉子外部，從而使轉矩傳感器的整體直徑增加。額外地，將下部轉子徑向放置在上部轉子的外部使得將固有噪聲引入傳感器輸出中。可替代地，在上部轉子中具有軸向磁化的磁體且在下部轉子中具有半徑不同的同心同軸鐵磁環的轉矩傳感器在該鐵磁環之間具有徑向通量密度的較大變化。這種類型的設計對磁通量感測元件放置在鐵磁環之間高度敏感。
技術實現思路
在本專利技術的一個方面中，轉矩傳感器組件包括：安裝在上軸上，設置在旋轉軸線周圍的上部轉子，所述上部轉子包括設置在上部轉子的非磁性結構內的多個磁體；下部外轉子，其軸向地設置在旋轉軸線周圍；下部內轉子，其軸向地設置在旋轉軸線周圍于上部轉子和下部外轉子之間；以及定位在下部外轉子和下部內轉子之間的至少一個探針，所述至少一個探針測量由上部轉子所產生并且由下部外轉子和下部內轉子所引導的軸向通量。在本專利技術的另外的方面中，轉矩傳感器組件包括：安裝在上軸上，軸向地設置在旋轉軸線周圍的上部轉子，所述上部轉子包括多個磁區；下部外轉子，其軸向地設置在旋轉軸線周圍；下部內轉子，其軸向地設置在旋轉軸線周圍于上部轉子和下部外轉子之間；以及定位在下部外轉子和下部內轉子之間的至少一個探針，所述至少一個探針測量由上部轉子所產生并且至少部分地由下部外轉子和下部內轉子所引導的軸向通量。這些和其它優勢及特征將從以下結合附圖進行的描述而變得更加清楚的。附圖說明在說明書結尾的權利要求書中特別指出并清楚地要求保護被視為本專利技術的主題。本專利技術的前述和其它特征以及優勢將從以下結合附圖進行的詳細描述變得清楚的，在附圖中：圖1是根據本專利技術的一個實施例的轉矩傳感器的等距視圖。圖2是根據本專利技術的一個實施例的轉矩傳感器的截面等距視圖。圖3是根據本專利技術的一個實施例的上部轉子的等距視圖。圖4是根據本專利技術的另外的實施例的上部轉子的等距視圖。圖5是根據本專利技術的一個實施例的轉矩傳感器的第二等距視圖。圖6是根據本專利技術的一個實施例的下部內轉子和下部外轉子的視圖。圖7是根據本專利技術的一個實施例的具有強調了通量圖的轉矩傳感器的截面圖。具體實施方式現參考圖1，圖示了根據本專利技術的一個實施例的小直徑轉矩傳感器100。如圖1中所示，小直徑轉矩傳感器100包括上部轉子102、下部內轉子104和下部外轉子106。上部轉子102、下部內轉子104和下部外轉子106軸向地設置在旋轉軸線周圍。如下文更詳細描述地，軸向通量由上部轉子102產生，并且至少部分地由下部內轉子104和下部外轉子106所引導。上部轉子102、下部內轉子104和下部外轉子106的相對角位移引起軸向通量密度發生可測量的變化。現參考圖2，圖示了根據本專利技術的一個實施例的小直徑轉矩傳感器200的截面圖。如圖2中所示，小直徑轉矩傳感器200包括上部轉子202，該上部轉子202附接到車軸206的上軸204。小直徑轉矩傳感器200進一步包括附接到車軸206的下軸212的下部內轉子208和下部外轉子210。上部轉子202、下部內轉子208和下部外轉子210設置在旋轉軸線211周圍。通過扭桿可旋轉地附接上軸204和下軸212，且其圍繞旋轉軸線211旋轉。下部內轉子208和下部外轉子210通過固持結構214附接到下軸212。在此實施例中，固持結構214為兩件式設計。但是，固持結構214能夠是具有單個固持結構的單件式設計。固持結構214固持住下部內轉子208和下部外轉子210，以使下部內轉子208和下部外轉子210在軸向方向上分離。能夠將感測探針（未示出）放置在下部內轉子208和下部外轉子210之間。在此實施例中，使用未磁化、非磁性材料（例如，塑料）來形成下部固持結構214。額外地，在此實施例中，上部轉子202包括護鐵（back iron）228，該護鐵228形成上部轉子202的徑向面向外表面224。在一個實施例中，上部轉子202包括周向地設置在上部轉子202的非磁性結構內的磁體。在運行中，上軸204相對于下軸212的運動產生了上部轉子202相對于下部內轉子208和下部外轉子210的運動。通量從上部轉子202軸向行進至下部內轉子208和下部外轉子210，其中該通量至少部分地由下部內轉子208和下部外轉子210引導。上部轉子202的磁性布置以及下部內轉子208和下部外轉子210的結構引起通量在軸向方向上行進回到上部轉子202。小直徑轉矩傳感器200的探針（未示出）定位在下部內轉子208和下部外轉子210之間，以測量由上部轉子202相對于下部內轉子208和下部外轉子210的相對角位移所產生的通量密度的變化。能夠基于所測得的通量密度來確定轉矩。圖3示出了根據本專利技術的一個實施例的上部轉子202的示例性實施例。上部轉子202包括周向地設置在上部轉子300周圍的多個磁體302。在此實施例中，多個磁體302設置在上部轉子300的非磁性結構304內且位于上部轉子300的較小圓周306和較大圓周308之間。在此實施例中，較小圓周306和較大圓周308兩者在上部轉子300的徑向面向內表面310和徑向面向外表面312之間以一徑向距離間隔開。在此實施例中，護鐵326附接到徑向面向外表面312。上部轉子300的多個磁體302中的至少一個磁體316被軸向地磁化。因此，通量路徑從上部轉子300的軸向向內的上部轉子表面314軸向地行進，該上部轉子表面314鄰近下部內轉子208。在此實施例中，多個磁體302間隔開，從而相對于鄰近的磁體318和磁體316限定磁體間隔距離322。額外地，多個磁體302中的磁體316軸向延伸穿過上部轉子300，從而形成軸向向外的上部轉子表面324的一部分。在此實施例中，如在軸向上所觀察到的，多個磁體302中的至少一個磁體316為梯形形狀，以使通量泄漏最少。但是，在其它實施例中，多個磁體302中的至少一個磁體316能夠為矩形形狀、圓形形狀等。設置在上部轉子300中的多個磁體302中的磁體磁極是不同的。舉例說明，如果磁體316具有南磁化，則在周向上定位成鄰近磁體316的相鄰的磁體318、320具有北磁化。可替代地，如果磁體316具有北磁化，則在周向上定位成鄰近磁體316的相鄰的磁體318、320具有南磁化。相鄰磁體318、320的極性交替促進在可測量方向上的通量行進。額外地，多個磁體302中的至少一個磁體316能夠形成為非磁性結構304，或燒結和結合到非磁性結構304。圖4中示出根據本專利技術的另外的實施例的上部轉子400。上部轉子400包括磁環402和環狀非磁性結構408。磁環402具有周向地設置在磁環402周圍的多個磁區404。在此實施例中，磁環402為單件式結構。在另外的實施例中，以對應于多個磁區404的結合的磁體來形成磁環402。在此實施例中，上部轉子400的環狀非磁性結構408定位成從磁環402的徑向向內并且附接到磁環402。磁環402的多個磁區404中的至少一個磁區410被軸向地磁化。與磁區410相鄰的磁區412、414的磁極是不同的。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種轉矩傳感器組件，其包括：上部轉子，其安裝在上軸上，軸向地設置在旋轉軸線周圍，所述上部轉子包括設置在所述上部轉子的非磁性結構內的多個磁體；下部外轉子，其軸向地設置在所述旋轉軸線周圍；下部內轉子，其軸向地設置在所述旋轉軸線周圍于所述上部轉子和所述下部外轉子之間；以及至少一個探針，其定位在所述下部外轉子和所述下部內轉子之間，所述至少一個探針測量由所述上部轉子所產生并且由所述下部外轉子和所述下部內轉子所引導的軸向通量。

【技術特征摘要】
2015.02.17 US 14/6237331.一種轉矩傳感器組件，其包括：上部轉子，其安裝在上軸上，軸向地設置在旋轉軸線周圍，所述上部轉子包括設置在所述上部轉子的非磁性結構內的多個磁體；下部外轉子，其軸向地設置在所述旋轉軸線周圍；下部內轉子，其軸向地設置在所述旋轉軸線周圍于所述上部轉子和所述下部外轉子之間；以及至少一個探針，其定位在所述下部外轉子和所述下部內轉子之間，所述至少一個探針測量由所述上部轉子所產生并且由所述下部外轉子和所述下部內轉子所引導的軸向通量。2.根據權利要求1所述的轉矩傳感器組件，其中，所述下部內轉子包括環狀內框架，所述環狀內框架具有周向地設置在所述環狀內框架周圍的多個齒以限定所述多個齒之間的多個間隙。3.根據權利要求2所述的轉矩傳感器組件，其中，所述多個齒中的至少一個齒的至少一部分徑向向內延伸。4.根據權利要求3所述的轉矩傳感器組件，其中，所述至少一個齒的一部分為弧形。5.根據權利要求4所述的轉矩傳感器組件，其中，所述下部外轉子包括環狀外框架，所述環狀外框架具有周向地設置在所述環狀外框架周圍的多個U形齒，其中，所述多個U形齒中的至少一個U形齒周向地設置于所述多個間隙中的每個間隙內。6.根據權利要求5所述的轉矩傳感器組件，其中，所述至少一個U形齒包括：齒外表面，其從所述環狀外框架徑向向內延伸；溝槽表面，其從所述齒外表面朝所述下部內轉子軸向延伸；以及齒外表面，其從所述溝槽表面徑向向外延伸。7.根據權利要求6所述的轉矩傳...

【專利技術屬性】
技術研發人員：S保羅，MR伊斯拉姆，JA朱拉斯基，KA基德，
申請(專利權)人：操縱技術IP控股公司，
類型：發明
國別省市：美國;US