CN104039632A

CN104039632A - 用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器和使用其的测量方法

Info

Publication number: CN104039632A
Application number: CN201280060230.6A
Authority: CN
Inventors: 宋光镐
Original assignee: Tyco Electronics AMP Korea Co Ltd
Current assignee: Tyco Electronics AMP Korea Co Ltd
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2012-11-21
Publication date: 2014-09-10
Anticipated expiration: 2032-11-21
Also published as: US20140283623A1; US9366590B2; KR101913858B1; KR20130063214A; WO2013085174A1; CN104039632B

Abstract

本发明公开了一种用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器，其构造成允许由磁铁磁化的定子单元的磁通量沿一个方向流动，从而最小化滞后损失且提高测量准确度，和使用扭矩传感器的测量方法。在用于测量输入轴和输出轴同轴地连接的转向杆的扭力的扭矩传感器中，输入轴和输出轴中的任一者将可包括转子单元，转子单元包括多个磁铁，且另一者可包括定子单元，定子单元包括分别对应于该多个磁铁的齿。转子单元和定子单元允许磁通量沿一个方向流动，且通过检测沿一个方向流动的磁通量的密度来测量转向杆的扭力。

Description

用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器和使用其的测量方法

技术领域

本发明涉及一种用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器和使用该扭矩传感器的测量方法，并且更具体而言，涉及一种用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器和使用该扭矩传感器的测量方法，该扭矩传感器构造成允许由磁铁磁化的定子单元的磁通量沿一个方向流动，从而使滞后损失最小化并且提高测量准确度。

背景技术

根据本实施例的扭矩传感器为用于电子动力转向***的非接触式扭矩传感器，即，提供以测量方向盘和轮的旋转偏转的非接触式扭矩传感器。

通常，在车辆中，当方向盘旋转时，轮也与方向盘相关联地旋转。即，当方向盘向左旋转时，轮向左旋转。当方向盘向右旋转时，轮向右旋转。

然而，由于轮与道路表面接触，故方向盘的旋转角度由于轮与道路表面之间的摩擦而变化。

即，当车辆的转向***通过旋转方向盘来使轮转向时，摩擦在轮与道路表面之间起作用，从而引起方向盘与轮之间的旋转角度的差异。因此，生成了旋转偏转。

最近，将该问题考虑在内，转向***中的大多数采用电子动力转向(EPS)***，其使用扭矩传感器来测量旋转偏转，且将对应于测得的旋转偏转的专用旋转力供应至输出轴，从而补偿旋转偏转。

即，由于EPS***使用扭矩传感器测量方向盘与轮之间的旋转偏转，且使用专用动力单元使轮旋转与测得的旋转偏转一样多，故车辆可沿期望的方向安全地且准确地转向。

图1为示出根据常规技术的EPS***的结构的截面图。如图所示，转向杆包括与方向盘连接的输入轴10、与小齿轮21(其与轮的横拉杆的齿条啮合)连接的输出轴20、和使输入轴10与输出轴20同轴地连接的扭力杆30。

在EPS***中，当轮与道路表面之间的阻力较大时，输入轴10比输出轴20旋转更多。因此，扭力杆30扭曲。扭力杆30的扭曲由对磁铁检测环41,42和43提供的扭矩传感器以粗糙表面类型检测到，且作为电信号输入至电子控制单元(ECU)。在ECU中计算输入电信号，从而驱动辅助动力单元(APU)。因此，可补偿输出轴20的旋转角度的不足。

通常在EPS***中使用的扭矩传感器可包括接触型传感器，其直接测量扭力杆的变形，诸如应变仪和电位计，以及非接触型传感器，其使用磁性方法或光学方法来间接地测量扭力杆的变形。

图2为示出根据另一种常规技术的非接触式扭矩传感器的主结构元件的分解立体图。参看附图，常规的非接触式扭矩传感器包括环型转子50，其与输入轴连接且包括沿周向方向交替地极化的N极和S极的多极磁铁51布置在其上；和定子52和53，其与输出轴连接，且分成上部和下部，以分别包括对应于多极磁铁51的突出块52a和53a和相对于突出块52a和53a相对凹入的凹口部分52b和53b。在定子52与53之间，可提供收集器单元30以形成用于磁通量流的回路。在非接触式扭矩传感器中，当扭力杆通过方向盘的旋转而扭曲时，转子50和定子52和53相对旋转。此时，多极磁铁51和突出块52a和52b的相对位置变化。因此，非接触式扭矩传感器可通过检测流至收集器单元30的磁通量的密度来测量输入轴和输出轴的旋转偏转。

图3a至3c为示出根据图2所示的非接触式扭矩传感器的突出块和转子的位置的磁通量流的图表。如图3a所示，当突出块52a和52b与N极和S极重叠相同的面积时，几乎没有磁通量流至收集器单元30。

然而，当如图3b所示，N极重叠上定子52的突出块52a而S极重叠下定子53的突出块53a时，从N极发出的磁通量通过上定子52的突出块52a流至上定子52，且流至上定子52的磁通量通过收集器单元30流至下定子53，且然后集中至S极。即，在如图3b所示的情况下，在收集器单元30中流动的磁通量可向下流动。

此外，如图3c所示，当S极重叠上定子52的突出块52a而N极重叠下定子53的突出块53a时，从N极发出的磁通量通过下定子53的突出块53a流至下定子53。流至下定子53的磁通量通过收集器单元流至上定子52，且然后集中至S极。即，在如图3c所示的情况下，在收集器单元30中流动的磁通量可向上流动。

因此，在对收集器单元30提供以测量磁通量密度的磁性传感器中，磁通量的方向根据转子的旋转而交替地向上和向下。因此，增大了滞后损失。

发明内容

技术问题

本发明的一个方面提供了一种测量转向杆的扭力的扭矩传感器，该扭矩传感器设置在转子单元与定子单元之间，以允许磁通量沿一个方向流动，从而使由磁通量的方向变化引起的滞后损失最小化，且提供了使用该扭矩传感器的测量方法。

本发明的另一个方面提供了一种测量转向杆的扭力的扭矩传感器，其通过滞后损失的最小化而提高了测量准确度，且提供了使用该扭矩传感器的测量方法。

本发明的又一个方面提供了一种测量转向杆的扭力的扭矩传感器，该扭矩传感器通过使磁通量分布最小化和使用安装在定子单元的齿之间的磁屏蔽体来整合磁通量而进一步提高了测量准确度，且提供了使用该扭矩传感器的测量方法。

本发明的再一个方面提供了一种测量转向杆的扭力的扭矩传感器，该扭矩传感器通过计算磁通量的密度变化(其取决于由旋转转子单元引起的定子单元的旋转偏转)且选择变化的线性区的中点作为中性点而提高了测量准确度，且提供了使用该扭矩传感器的测量方法。

问题的解决方案

根据本发明的一个方面，提供了一种用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器，输入轴和输出轴同轴地连接到该转向杆，其中，输入轴和输出轴中的任一者包括转子单元，转子单元包括多个磁铁，且另一者包括定子单元，定子单元包括分别对应于该多个磁铁的齿，转子单元和定子单元允许磁通量沿一个方向流动，且扭矩传感器通过检测沿一个方向流动的磁通量密度来测量转向杆的扭力。

当转子单元的磁铁与定子单元的齿之间的重叠面积最大时，在转子单元与定子单元之间沿一个方向流动的磁通量的密度可最大化。

磁屏蔽体可设在定子单元的齿之间。

当转子单元的磁铁与定子单元的磁屏蔽体之间的重叠面积最大时，在转子单元与定子单元之间沿一个方向流动的磁通量的密度可最小化。

定子单元可分成上部部分和下部部分，以便磁通量在转子单元与定子单元之间沿一个方向流动。

定子单元的上部部分和下部部分的齿可朝彼此延伸。

扭矩传感器还可包括收集器单元，该收集器单元磁性地连接定子单元的上部部分和下部部分。

收集器单元还可包括磁性传感器，以检测磁通量的密度。

定子单元可具有向外弯曲的截面。

对转子单元提供的磁铁可沿竖直方向极化。

扭矩传感器还可包括角形磁体，该角形磁体安装到磁铁的上部部分和下部部分，以便感应从磁铁的N极发出的磁通量，且通过定子单元将磁通量集中至S极。

定子单元可相对于周向方向分成内侧和外侧，以便磁通量在转子单元与定子单元之间沿一个方向流动。

定子单元的内侧和外侧的齿可朝彼此弯曲和延伸。

扭矩传感器还可包括收集器单元，该收集器单元磁性地连接定子单元的内侧和外侧。

收集器单元还可包括磁性传感器，以检测磁通量的密度。

对转子单元提供的磁铁可相对于周向方向极化至内侧和外侧。

根据本发明的一个方面，提供了一种使用扭矩传感器测量转向杆的扭力的方法，该方法包括根据转子单元和定子单元的旋转偏转来检测磁通量密度的变化，并且将中性角度选为变化的线性区的中点。

附图说明

图1为示出根据常规技术的EPS***的结构的截面图；

图2为示出根据常规技术的非接触式扭矩传感器的主要结构元件的分解立体图。

图3a至图3c为示出根据图2所示的非接触式扭矩传感器的突出块和转子的位置的磁通量流的图表。

图4为示出根据本发明的第一实施例的用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器的平面图；

图5为示出根据本发明的第一实施例的用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器的立体图；

图6为示出根据本发明的第一实施例的扭矩传感器的磁铁与齿之间的重叠面积最大的状态下的磁通量流的截面图；

图7为示出根据本发明的第一实施例的扭矩传感器的磁铁与磁屏蔽体之间的重叠面积最大的状态下的磁通量流的截面图；

图8为示出使用根据本发明的第一实施例的扭矩传感器根据转向杆的扭力来预测的旋转偏转趋势的图表；

图9为示出根据本发明的第二实施例的用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器的立体图；

图10为示出根据本发明的第二实施例的扭矩传感器的磁铁与齿之间的重叠面积最大的状态下的磁通量流的截面图；

图11为示出根据本发明的第一实施例的扭矩传感器的磁铁与磁屏蔽体之间的重叠面积最大的状态下的磁通量流的截面图。

图12为示出形式不同于根据本发明的第二实施例的用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器的包括定子单元的扭矩传感器的立体图；

图13为示出根据本发明的第三实施例的用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器的立体图；

图14为示出根据本发明的第三实施例的扭矩传感器的磁铁与齿之间的重叠面积最大的状态下的磁通量流的截面图；并且

图15为示出根据本发明的第三实施例的扭矩传感器的磁铁与磁屏蔽体之间的重叠面积最大的状态下的磁通量流的截面图。

具体实施方式

现在将详细地参照根据本发明的实施例的用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器，其实例在附图中示出，附图中相似的参考标号表示各处相似的元件。以下通过参照附图描述了实施例，以便阐释本发明。

[第一实施例]

图4为示出根据本发明的第一实施例的用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器的平面图。图5为示出根据本发明的第一实施例的用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器的立体图。

如图4所示，用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器可包括转子单元100和安装在转子单元100外侧的定子单元200。

转子单元100和定子单元200仅连接到同轴地连接的输入轴(未示出)和输出轴(未示出)中的任一者。

如图5所示，定子单元200可与输入轴和输出轴中的任一者联接且整体地旋转。定子单元200可分成同轴地且分离地布置的上部部分和下部部分。即，定子单元200可包括上定子单元210和下定子单元220。上定子单元210和下定子单元220各自包括分别对应地朝彼此延伸的多个齿210a和220a。即，上定子单元210的齿210a向下延伸，而下定子单元220的齿220a向上延伸，使得齿210a和齿220a面对彼此。间隙在上定子单元210的齿210a中的各个的自由端与下定子单元220的齿220a中的各个的自由端之间生成，自由端面对彼此。磁屏蔽体230安装在面对彼此的多个齿210a与220a之间形成的间隙中。磁屏蔽体230感应从磁铁110生成的磁通量，这将随后描述。由于定子单元210和220和磁屏蔽体230使用绝缘材料***模制，故制造期间的构造设置不会变化。

另外，收集器单元240设在上定子单元210与下定子单元220之间，以将上定子单元210和下定子单元220磁性地彼此连接。收集器单元240以一端连接到上定子单元210且以相对端连接到下定子单元220，因此作用为上定子单元210与下定子单元220之间的磁路。收集器单元240可包括磁性传感器250，以检测流过收集器单元240的磁通量密度。

如图5所示，转子单元100可与未与定子单元200连接的输入轴和输出轴中的一者连接且整体地旋转。转子单元100可包括多个磁铁110，该多个磁铁110成间隔布置，该间隔分别对应于定子单元210和220的相应齿210a和220a的间隔。在此，磁铁110中的各个沿竖直方向极化。根据本实施例，在磁铁110中，上部部分为N极且下部部分为S极。由于磁铁110使用绝缘材料***模制，故制造期间的构造设置不会变化。尽管在该实施例中磁铁110具有上部部分处的N极和下部部分处的S极，但N极和S极的位置可交换。

从磁铁110的N极发出的磁通量可根据磁铁110、定子单元210和220的齿210a和220a、和磁屏蔽体230的相对位置而变化。图6为示出根据本发明的第一实施例的扭矩传感器的磁铁110与齿210a和220a之间的重叠面积最大的状态下的磁通量流的截面图。图7为示出根据本发明的第一实施例的扭矩传感器的磁铁110与磁屏蔽体230之间的重叠面积最大的状态下的磁通量流的截面图。

当如图6所示，磁铁110与齿210a和220a之间的重叠面积最大时，从N极发出的磁通量可通过上定子单元210的齿210a流至收集器单元240。流至收集器单元240的磁通量可通过下定子单元220的齿220a集中至S极。此时，在收集器单元240中检测到的磁通量的密度可最大化。当如图7所示，磁铁110与磁屏蔽体230之间的重叠面积最大时，从N极发出的磁通量流至磁屏蔽体230且然后集中至S极。此时，在收集器单元240中检测到的磁通量密度可最小化。

即，由磁性传感器250检测到的磁通量密度可由磁铁110相对于定子单元210和220的齿的重叠面积与磁铁110相对于磁屏蔽体230的重叠面积之比来确定。因此，转子单元100和定子单元200的旋转偏转可通过由磁性传感器250检测到磁通量的密度范围来了解。在此，由于流过磁性传感器250的磁通量仅沿一个方向从上定子单元210流至下定子单元220，故滞后损失可最小化。

图8为示出使用根据本发明的第一实施例的扭矩传感器根据转向杆的扭力来预测旋转偏转趋势的图表。

在图8中，X轴线表示扭力角度，且Y轴线表示由磁性传感器检测到的磁通量密度。

如图8所示，磁通量的密度与扭力角度彼此成反比。在图表中，磁通量的密度和扭力角度在从Y1到Y2的区中形成直线。扭力角度对应地在从X1到X2的区中形成直线。因此，转子单元可设置成以便通过将线性区的中点X0设置为中性角度来计算扭力角度。即，示例性的是，由磁性传感器250检测的磁通量密度的变化通过转子单元100和定子单元200的旋转偏转来计算，且线性区的中点选择为中性角度。

[第二实施例]

图9为示出根据本发明的第二实施例的用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器的立体图。

如图9所示，用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器可包括转子单元300(图10和11所示)和安装到转子单元300外侧的定子单元400(图9、10和11所示)。

转子单元300和定子单元400可仅连接到同轴地连接的输入轴(未示出)和输出轴(未示出)中的任一者。

如图9所示，定子单元400可与输入轴和输出轴中的任一者联接且整体地旋转。定子单元400可分成同轴地且分离地布置的上部部分和下部部分。即，定子单元400可包括上定子单元410和下定子单元420。上定子单元410和下定子单元420各自包括分别对应地朝彼此延伸的多个齿410a和420a。即，上定子单元410的齿410a向下延伸，而下定子单元420的齿420a向上延伸，使得齿410a与齿420a面对彼此。间隙在上定子单元410的齿410a中的各个的自由端与下定子单元420的齿420a中的各个的自由端之间生成，自由端面对彼此。磁屏蔽体430安装在面对彼此的多个齿410a和420a之间形成的间隙中。磁屏蔽体430感应从磁铁310生成的磁通量，这将随后描述。由于定子单元410和420和磁屏蔽体430使用绝缘材料***模制，故制造期间的构造设置不会变化。在此，如图12所示，定子单元410和420可分别包括凸缘472和482，以增大设在定子单元470和480的上部部分处的收集器单元440的集流效率。

另外，收集器单元440设在上定子单元410与下定子单元420之间，以将上定子单元410和下定子单元420磁性地彼此连接。收集器单元440以一端连接到上定子单元410且以相对端连接到下定子单元420，因此作用为上定子单元410与下定子单元420之间的磁路。收集器单元440可包括磁性传感器450，以检测流过收集器单元440的磁通量密度。

如图9所示，转子单元300可与未与定子单元400连接的输入轴和输出轴中的一者连接且整体地旋转。转子单元300可包括多个磁铁310，多个磁铁310成间隔布置，该间隔对应于定子单元410和420的相应齿410a和420a的间隔。在此，磁铁310中的各个沿竖直方向极化。根据本实施例，在磁铁310中，上部部分为N极，且下部部分为S极。由于磁铁310使用绝缘材料***模制，故制造期间的构造设置不会变化。尽管在该实施例中，磁铁310具有上部部分处的N极和下部部分处的S极，但N极和S极的位置可交换。

此外，角形的磁体310a和310b可分别设在磁铁310的上部部分和下部部分处。在此，设置在磁铁310的上部部分处的角形的磁体310a可向上弯曲以与上定子单元410的齿410a平行。设置在磁铁310的下部部分处的角形的磁体310b可向下弯曲以与下定子单元420的齿420a平行。因此，从磁铁310的N极发出的磁通量可由角形的磁体310a和310b感应且集中至S极。因此，磁损耗可最小化。

从磁铁310的N极发出的磁通量可根据磁铁310、定子单元410和420的齿410a和420a、和磁屏蔽体430的相对位置而变化。图10为示出根据本发明的第二实施例的扭矩传感器的磁铁310与齿410a和420a之间的重叠面积最大的状态下的磁通量流的截面图。图11为示出根据本发明的第一实施例的扭矩传感器的磁铁310与磁屏蔽体430之间的重叠面积最大的状态下的磁通量流的截面图。

当如图10所示，磁铁310与齿410a和420a之间的重叠面积最大时，从N极发出的磁通量可通过设置在磁铁310的上部部分处角形的磁体310a和上定子单元410的齿410a流至收集器单元440。流至收集器单元440的磁通量可通过下定子单元420的齿420a和设置在磁铁310的下部部分处的角形的磁体310b集中至S极。此时，在收集器单元440中检测到的磁通量密度可最大化。当如图11所示，磁铁310与磁屏蔽体430之间的重叠面积最大时，从N极发出的磁通量通过设置在磁铁310的上部部分处的角形的磁体310a流至磁屏蔽体430。流至磁屏蔽体540的磁通量可通过设置在磁铁310的下部部分处的角形的磁体310b集中至S极。此时，在收集器单元440中检测到的磁通量密度可最小化。

即，由磁性传感器450检测到的磁通量密度可由磁铁310相对于定子单元410和420的齿的重叠面积与磁铁410相对于磁屏蔽体430的重叠面积之比来确定。因此，转子单元300和定子单元400的旋转偏转可通过由磁性传感器450检测到的磁通量的密度范围来了解。在此，由于流过磁性传感器450的磁通量仅沿一个方向从上定子单元410流至下定子单元420，故滞后损失可最小化。

[第三实施例]

图13为示出根据本发明的第三实施例的用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器的立体图。

如图13所示，用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器可包括转子单元500(图14和15所示)和安装到转子单元500外侧的定子单元600(图14和15所示)。

转子单元500和定子单元600可仅连接到同轴地连接的输入轴(未示出)和输出轴(未示出)中的任一者。

如图13所示，定子单元600可与输入轴和输出轴中的任一者联接且整体地旋转。定子单元600可相对于周向方向分成内侧和外侧，且同轴并共面地布置。即，定子单元600可包括内定子单元610和外定子单元620。内定子单元610和外定子单元620各自包括多个齿610a和620a，其分别朝彼此弯曲和延伸。即，内定子单元610的齿610a向外延伸，而外定子单元620的齿620a向内延伸，使得齿610a与齿620a面对彼此。间隙在上定子单元610的齿610a中的各个的自由端与下定子单元620的齿620a中的各个的自由端之间生成，自由端面对彼此。磁屏蔽体630安装在面对彼此的多个齿610a与620a之间形成的间隙中。磁屏蔽体630感应从磁铁510生成的磁通量，这将随后描述。由于定子单元610和620和磁屏蔽体630使用绝缘材料***模制，故制造期间的构造设置不会变化。

另外，收集器单元640安装在内定子单元610与外定子单元620之间，以将定子单元610与620磁性地彼此连接。收集器单元640以一端连接到内定子单元610且以相对端连接到外定子单元620，因此作用为内定子单元610与外定子单元620之间的磁路。收集器单元640可包括磁性传感器650，以检测流过收集器单元640的磁通量密度。

如图13所示，转子单元500可与未与定子单元600连接的输入轴和输出轴中的一者连接且整体地旋转。转子单元500可包括多个磁铁510，多个磁铁510成间隔布置，该间隔对应于定子单元610和620的相应齿610a和620a的间隔。在此，磁铁510中的各个相对于周向方向极化至内侧和外侧。根据本实施例，在磁铁510中，内部部分为N极且外部部分为S极。由于磁铁510使用绝缘材料***模制，故制造期间的构造设置不会变化。尽管在该实施例中，磁铁510具有外部部分处的N极和内部部分处的S极，但N极和S极的位置可交换。

从磁铁510的N极发出的磁通量可根据磁铁510、定子单元610和620的齿610a和620a、和磁屏蔽体630的相对位置而变化。图14为示出根据本发明的第三实施例的扭矩传感器的磁铁510与齿610a和620a之间的重叠面积最大的状态下的磁通量流的截面图。图15为示出根据本发明的第三实施例的扭矩传感器的磁铁510与磁屏蔽体630之间的重叠面积最大的状态下的磁通量流的截面图。

当如图14所示，磁铁510与齿610a和620a之间的重叠面积最大时，从N极发出的磁通量可通过内定子单元610的齿610a流至收集器单元640。流至收集器单元640的磁通量可通过内定子单元620的齿620a集中至S极。此时，在收集器单元640中检测到的磁通量密度可最大化。当如图15所示，磁铁510与磁屏蔽体630之间的重叠面积最大时，从N极发出的磁通量流至磁屏蔽体630且然后集中至S极。此时，在收集器单元240中检测到的磁通量密度可最小化。

即，由磁性传感器650检测到的磁通量密度可由磁铁510相对于定子单元610和620的齿的重叠面积与磁铁510相对于磁屏蔽体630的重叠面积之比来确定。因此，转子单元500和定子单元600的旋转偏转可通过由磁性传感器650检测到的磁通量的密度范围来了解。在此，由于流过磁性传感器650的磁通量仅沿一个方向从内定子单元610流至外定子单元620，故滞后损失可最小化。

尽管已经示出且描述了本发明的一些实施例，但本发明不限于所述实施例。作为替代，本领域技术人员将认识到的是，可对这些实施例作出改变，而不脱离本发明的原理和精神，本发明的范围由权利要求和它们的等同物限定。

根据用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器和根据本发明的使用其的测量方法，扭矩传感器设在转子单元与定子单元之间，以便磁通量沿一个方向流动。因此，由磁通量的方向变化引起的滞后损失可最小化。

此外，根据用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器和测量方法，由于滞后损失最小化，故提高了测量准确度。

根据用于测量方向盘的扭力的扭矩传感器和测量方法，由于磁屏蔽体安装在定子单元的齿之间，故磁通量的分布可最小化，且磁通量可整合。因此，测量准确度可进一步提高。

此外，根据用于测量方向盘的扭力的扭矩传感器和测量方法，通过旋转转子单元来计算根据定子单元的旋转偏转的磁通量的密度变化，且变化的线性区的中点选择为中性点。因此，测量准确度可进一步提高。

Claims

1. 一种用于测量转向杆的扭力的扭矩传感器，输入轴和输出轴同轴地连接到所述转向杆，其中

所述输入轴和所述输出轴中的任一者包括转子单元，所述转子单元包括多个磁铁，且另一者包括定子单元，所述定子单元包括分别对应于所述多个磁铁的齿，

所述转子单元和所述定子单元允许磁通量沿一个方向流动，并且

所述扭矩传感器通过检测沿一个方向流动的所述磁通量的密度来测量所述转向杆的扭力。

2. 根据权利要求1所述的扭矩传感器，其特征在于，当所述转子单元的磁铁与所述定子单元的齿之间的重叠面积最大时，在所述转子单元与所述定子单元之间沿一个方向流动的所述磁通量的密度最大化。

3. 根据权利要求1所述的扭矩传感器，其特征在于，磁屏蔽体设在所述定子单元的齿之间。

4. 根据权利要求3所述的扭矩传感器，其特征在于，当所述转子单元的磁铁与所述定子单元的齿之间的重叠面积最大时，在所述转子单元与所述定子单元之间沿一个方向流动的所述磁通量的密度最大化。

5. 根据权利要求3所述的扭矩传感器，其特征在于，当所述转子单元的磁铁与所述定子单元的磁屏蔽体之间的重叠面积最大时，在所述转子单元与所述定子单元之间沿一个方向流动的所述磁通量的密度最小化。

6. 根据权利要求1所述的扭矩传感器，其特征在于，磁屏蔽体设在所述定子单元的齿之间。

7. 根据权利要求6所述的扭矩传感器，其特征在于，所述定子单元分成上部部分和下部部分，以便所述磁通量在所述转子单元与所述定子单元之间沿一个方向流动。

8. 根据权利要求7所述的扭矩传感器，其特征在于，所述定子单元的上部部分和下部部分的齿朝彼此延伸。

9. 根据权利要求7所述的扭矩传感器，其特征在于，还包括收集器单元，所述收集器单元磁性地连接所述定子单元的上部部分和下部部分。

10. 根据权利要求9所述的扭矩传感器，其特征在于，所述收集器单元还包括磁性传感器，以检测所述磁通量的密度。

11. 根据权利要求8所述的扭矩传感器，其特征在于，所述定子单元具有向外弯曲的截面。

12. 根据权利要求1、权利要求3或权利要求6所述的扭矩传感器，其特征在于，对所述转子单元提供的所述磁铁沿竖直方向极化。

13. 根据权利要求12所述的扭矩传感器，其特征在于，还包括角形磁体，所述角形磁体安装到所述磁铁的上部部分和下部部分，以便感应从所述磁铁的N极发出的所述磁通量，且通过所述定子单元将所述磁通量集中至S极。

14. 根据权利要求6所述的扭矩传感器，其特征在于，所述定子单元相对于周向方向分成内侧和外侧，以便所述磁通量在所述转子单元与所述定子单元之间沿一个方向流动。

15. 根据权利要求14所述的扭矩传感器，其特征在于，所述定子单元的内侧和外侧的齿朝彼此弯曲和延伸。

16. 根据权利要求14所述的扭矩传感器，其特征在于，还包括收集器单元，所述收集器单元磁性地连接所述定子单元的内侧和外侧。

17. 根据权利要求16所述的扭矩传感器，其特征在于，所述收集器单元还包括磁性传感器，以检测所述磁通量的密度。

18. 根据权利要求1或权利要求14所述的扭矩传感器，其特征在于，对所述转子单元提供的所述磁铁相对于周向方向极化至内侧和外侧。

19. 一种使用在权利要求1至权利要求18中的任一项中请求保护的扭矩传感器来测量转向杆的扭力的方法，所述方法包括：

根据所述转子单元和所述定子单元的旋转偏转来检测所述磁通量的密度的变化；和

选择中性角度来作为所述变化的线性区的中点。