基于环形球栅的扭矩传感器-重庆理工大学学报.PDF

第２７卷　第４期 重 庆 理 工 大 学 学报（自然科学） ２０１３年４月 Ｖｏｌ．２７　　Ｎｏ．４ ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ） Ａｐｒ．２０１３  ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４－８４２５（ｚ）．２０１３．０４．０１２ 基于环形球栅的扭矩传感器 周　俊 （重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室，重庆　４０００４４） 摘　　　要：在国内外工程实践中，迫切需要能在恶劣环境下进行实时扭矩测量的传感器。针 对这一需求，提出了一种改进的环形球栅与交流电磁感应理论相结合的扭矩测量方法。从扭矩 的机械概念着手，建立了传感器数学理论模型及相应的扭矩测量模型。对传感器的结构进行了 优化和改进，用ＡｎｓｏｆｔＭａｘｗｅｌｌ电磁有限元分析软件对该传感器进行了电磁仿真分析。结果表 明：改进后的传感器能实现较好的测量效果，为后续的研究指明了方向。 关　键　词：环形球栅；扭矩传感器；电磁感应；有限元分析 中图分类号：ＴＰ２１２．１２　　　　文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４－８４２５（２０１３）０４－００５４－０６ ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＴｏｒｑｕｅＳｅｎｓｏｒＢａｓｅｄｏｎＲｉｎｇＢａｌｌＧｒａｔｉｎｇｓ ＺＨＯＵＪｕｎ （ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＯｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＳｙｓｔｅｍ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ， ＣｈｏｎｇｑｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ４０００４４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｖａｒｉｏｕｓｍｅｃｈａｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｓ，ｔｈｅｔｏｒｑｕｅｉｓａｔｙｐｉｃａｌｖａｒｉａｂｌｅ，ｗｈｉｃｈｃａｎｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｄｙ ｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｄｒｉｖｅｓｙｓｔｅｍ．Ａｔｔｈｅｐｒｅｓｅｎｔ，ｉｔｗａｓｓｔｉｌｌｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｏｒｑｕｅｕｎｄｅｒｅｘ ｔｒｅｍｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｒｉｎｇｓｐａｃｅａｒｒａｙｓａｎｄｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ，ａｎｉｍｐｒｏｖｅｄｎｏｎｃｏｎｔａｃｔｔｏｒｑｕｅｓｅｎｓｏｒｗａｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ｔｈｅｐａｐｅｒｅｓ ｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｈｅｍｏｄｅｌｓｏｆｔｈｅｔｏｒｑｕｅｓｅｎｓｏｒａｎｄｔｏｒｑｕｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｆｒｏｍｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎｏｆ ｔｏｒｑｕｅ．Ｓｅｃｏｎｄｌｙ，ｔｈｅｆｏｃｕｓｏｆｔｈｅｐａｐｅｒｗａｓｐｕｔｏｎｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｏｆｔｈｅｓｅｎｓｏｒ’ ｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｉｎｔｈｅｐａｐｅｒ，ａｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｓｅｎｓｏｒｂｙＡｎ ｓｏｆｔＭａｘｗｅｌｌ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｉｍｐｒｏｖｅｄｓｅｎｓｏｒｈａｄａｂｅｔｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈｐｒｏｖｉｄｅｄａ ｇｏｏｄｄｉｒｅｃｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｔｈｅｓｅｎｓｏｒ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｉｎｇｂａｌｌｇｒａｔｉｎｇｓ；ｔｏｒｑｕｅｓｅｎｓｏｒ；ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｄｕｃｔｉｏｎ；ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ 　　收稿日期：２０１３－０２－２５ 基金项目：国家自然科学基金资助项目；高等学校博士学科点专项基金资助项目（２０１００１９１１１００３８） 作者简介：周俊（１９８６—），男，河南信阳人，硕士研究生，主要从事扭矩测量系统研究。