幾種典型的電磁式扭矩傳感器

　　隨著傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，扭矩傳感器檢測關(guān)系到整個旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的性能，表現(xiàn)在輸出、能耗、壽命、安全性和穩(wěn)定性等方面。 扭矩傳感器成為其重要的研究方向之一。 扭矩測量作為反映機械旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)工作狀態(tài)和檢測的各種主要參數(shù)，扭矩傳感器測量已經(jīng)廣泛應(yīng)用于石油、汽車、船舶、航空航天、工程機械、交通運輸、軍事、口腔醫(yī)學、醫(yī)療器械、電機、機器人、仿生機器等各個領(lǐng)域。 為了提高扭矩傳感器的測量精度，下降使用成本，提高抗干擾能力，隨著全球資源的減少和國家戰(zhàn)略的需求，傳統(tǒng)接觸式扭矩傳感器測量易磨損、易受環(huán)境因素影響的弊端日益擴大。產(chǎn)生了非接觸式電磁式扭矩，那么，下面一起了解下幾種典型的電磁式扭矩傳感器吧!

　　1 .立式電磁扭矩傳感器

　　對平板式電磁轉(zhuǎn)矩傳感器進行了深入研究，具有結(jié)構(gòu)簡單、抗干擾能力強等優(yōu)點。 但是，這種類型的傳感器是平面式的，還存在占用太多橫向空間，限制了其應(yīng)用范圍的很大缺點。 同時，為了解決國內(nèi)這一領(lǐng)域被國外壟斷的情況，避免了加熱器傳感器的專利，利用立體曲面線圈的優(yōu)勢，通過立體圓柱面電磁耦合和內(nèi)外嵌套曲面渦流耦合的結(jié)構(gòu)，提出了一種立式電磁轉(zhuǎn)矩傳感器。

　　為了在減小傳感器體積的同時提高測量精度，減小非線性偏差，提出了成立式設(shè)計傳感器結(jié)構(gòu)的兩級結(jié)構(gòu)，即兩個轉(zhuǎn)子和兩個接收線圈的主從式結(jié)構(gòu)，主級用于測量，從級用于校準，電壓波動大，結(jié)構(gòu)參數(shù)

　　2 .霍爾式扭矩傳感器

　　為了解決目前扭矩傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高的問題，設(shè)計了基于霍爾效應(yīng)的扭矩傳感器。該傳感器以低成本的磁鐵(N35釹鐵硼)為激勵產(chǎn)生磁場，將其外形設(shè)計成片狀，相鄰的兩片n、s極排列成在旋轉(zhuǎn)軸的徑向極性相反，形成繞軸一周的磁環(huán)。 旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時，通過軸兩端的磁鐵產(chǎn)生周期性的交變磁場，在該磁場中霍爾元件在其內(nèi)部產(chǎn)生的霍爾電壓，由于旋轉(zhuǎn)軸的兩端有相位差，所以通過計算雙向電壓信號之間的相位差，可以得到軸兩端的相對扭轉(zhuǎn)角的大小。

　　3 .差動式電磁感應(yīng)扭矩傳感器

　　開發(fā)了基于電磁感應(yīng)原理的差動式扭矩傳感器， 傳感器軸的輸出鐵心的一端與旋轉(zhuǎn)軸同心地固定在旋轉(zhuǎn)軸上，另一端使用軸承可旋轉(zhuǎn)地連接該傳感器軸，將輸出繞組配置在輸出鐵心槽內(nèi)。 勵磁鐵心固定在勵磁套筒上，勵磁繞組安裝在勵磁鐵心上。 該傳感器的工作原理是將轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)角信號轉(zhuǎn)換為傳感器的閉磁路磁通，該磁通由勵磁鐵芯、氣隙、輸出鐵芯形成的磁路產(chǎn)生。 由于負載轉(zhuǎn)矩，此時輸出繞組的雙向磁通不相同，產(chǎn)生的電動勢也不相同，經(jīng)過差動輸出的輸出繞組中產(chǎn)生與其轉(zhuǎn)角呈線性關(guān)系的電動勢，經(jīng)過電磁耦合電動勢與負載轉(zhuǎn)矩t成比例關(guān)系。 在結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的同時，實現(xiàn)了動態(tài)和靜態(tài)扭矩的測量。

　　4 .環(huán)型球柵式電磁轉(zhuǎn)矩傳感

　　在傳統(tǒng)電磁式扭矩傳感器的基礎(chǔ)上，通過光柵扭矩傳感器的測量原理與電磁式相結(jié)合，研究出一種新型電磁式扭矩傳感器，實現(xiàn)方式如圖5所示，命名為環(huán)型球柵扭矩傳感器。 其原理還是一種應(yīng)用的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，填補了光柵與電磁式耦合領(lǐng)域的空白。

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