環(huán)形球柵扭矩傳感器的結(jié)構(gòu)分析與原理研究.pdf

1、扭矩是反映旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)性能的重要參數(shù)之一，通過扭矩測量，可以獲得評價傳動系統(tǒng)的性能參數(shù)，為系統(tǒng)安全預(yù)警、設(shè)備改進(jìn)和優(yōu)化效率提供科學(xué)的依據(jù)。目前，國內(nèi)外用于扭矩測量的方法很多，但針對惡劣環(huán)境下、可靠工作的扭矩測量及傳感器的研究，仍然是一個比較薄弱的環(huán)節(jié)。
　　論文針對惡劣環(huán)境下的機(jī)械轉(zhuǎn)軸扭矩動態(tài)測量問題，在國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于球?qū)ΨQ的交流電磁感應(yīng)環(huán)型陣列器原理研究”資助下，在提出的一種由環(huán)形球柵和磁電式檢測器組成的非接觸式扭矩測量

2、方法的基礎(chǔ)上，首先從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā)，結(jié)合磁路理論，提出一種新的磁電式檢測器設(shè)計思想，使得傳感器結(jié)構(gòu)更加符合設(shè)計要求；其次對新設(shè)計的傳感器測量原理及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)展開了較為深入的研究，通過有限元分析軟件，對采用新型的球感檢測器的傳感器的磁場進(jìn)行模擬仿真，討論其電磁分布特性，探索傳感器輸出電勢信號變化的特征和規(guī)律；最后在傳動實(shí)驗(yàn)平臺上對傳感器實(shí)物模型進(jìn)行了信號測試實(shí)驗(yàn)。
　　論文還結(jié)合球柵位移測量技術(shù)特點(diǎn)，重點(diǎn)探討了扭矩與被測參數(shù)之間的關(guān)系。

3、根據(jù)環(huán)形球柵的特殊結(jié)構(gòu)，依據(jù)磁路理論，建立以獨(dú)特的勵磁系統(tǒng)為條件的球感檢測器測量原理及結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，得出檢測器輸出感應(yīng)電勢與磁路氣隙大小的數(shù)學(xué)關(guān)系。研究磁路氣隙與圓軸扭轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系，并根據(jù)扭轉(zhuǎn)角測量扭矩原理，建立系統(tǒng)的扭矩測量理論。
　　研究以ANSYS有限元分析軟件為工具，分別分析了傳感器在靜態(tài)和動態(tài)情況下的磁場變化特點(diǎn)。以磁通密度分布規(guī)律為依據(jù)，研究氣隙和磁靴的變化對磁場磁路的影響。在此基礎(chǔ)上，根據(jù)傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計原理，研制了傳感