几种典型的电磁式扭矩传感器

2024-04-10 04:03:14 来源：互联网分类：电气知识

　　随着传感器技术的飞速发展，扭矩传感器检测关系到整个旋转系统的性能，表现在输出、能耗、寿命、安全性和稳定性等方面。扭矩传感器成为其重要的研究方向之一。扭矩测量作为反映机械旋转系统工作状态和检测的各种主要参数，扭矩传感器测量已经广泛应用于石油、汽车、船舶、航空航天、工程机械、交通运输、军事、口腔医学、医疗器械、电机、机器人、仿生机器等各个领域。为了提高扭矩传感器的测量精度，下降使用成本，提高抗干扰能力，随着全球资源的减少和国家战略的需求，传统接触式扭矩传感器测量易磨损、易受环境因素影响的弊端日益扩大。产生了非接触式电磁式扭矩，那么，下面一起了解下几种典型的电磁式扭矩传感器吧!

　　1 .立式电磁扭矩传感器

　　对平板式电磁转矩传感器进行了深入研究，具有结构简单、抗干扰能力强等优点。但是，这种类型的传感器是平面式的，还存在占用太多横向空间，限制了其应用范围的很大缺点。同时，为了解决国内这一领域被国外垄断的情况，避免了加热器传感器的专利，利用立体曲面线圈的优势，通过立体圆柱面电磁耦合和内外嵌套曲面涡流耦合的结构，提出了一种立式电磁转矩传感器。

　　为了在减小传感器体积的同时提高测量精度，减小非线性偏差，提出了成立式设计传感器结构的两级结构，即两个转子和两个接收线圈的主从式结构，主级用于测量，从级用于校准，电压波动大，结构参数

　　2 .霍尔式扭矩传感器

　　为了解决目前扭矩传感器结构复杂、制造成本高的问题，设计了基于霍尔效应的扭矩传感器。该传感器以低成本的磁铁(N35钕铁硼)为激励产生磁场，将其外形设计成片状，相邻的两片n、s极排列成在旋转轴的径向极性相反，形成绕轴一周的磁环。旋转轴旋转时，通过轴两端的磁铁产生周期性的交变磁场，在该磁场中霍尔元件在其内部产生的霍尔电压，由于旋转轴的两端有相位差，所以通过计算双向电压信号之间的相位差，可以得到轴两端的相对扭转角的大小。

　　3 .差动式电磁感应扭矩传感器

　　开发了基于电磁感应原理的差动式扭矩传感器，传感器轴的输出铁心的一端与旋转轴同心地固定在旋转轴上，另一端使用轴承可旋转地连接该传感器轴，将输出绕组配置在输出铁心槽内。励磁铁心固定在励磁套筒上，励磁绕组安装在励磁铁心上。该传感器的工作原理是将转矩的旋转角信号转换为传感器的闭磁路磁通，该磁通由励磁铁芯、气隙、输出铁芯形成的磁路产生。由于负载转矩，此时输出绕组的双向磁通不相同，产生的电动势也不相同，经过差动输出的输出绕组中产生与其转角呈线性关系的电动势，经过电磁耦合电动势与负载转矩t成比例关系。在结构创新的同时，实现了动态和静态扭矩的测量。

　　4 .环型球栅式电磁转矩传感

　　在传统电磁式扭矩传感器的基础上，通过光栅扭矩传感器的测量原理与电磁式相结合，研究出一种新型电磁式扭矩传感器，实现方式如图5所示，命名为环型球栅扭矩传感器。其原理还是一种应用的电磁感应现象，填补了光栅与电磁式耦合领域的空白。

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