磁效伸缩技术实现非接触式的转矩检测

作者:本网编辑 文章来源:编译自Automobil Industrie 发布时间:2013-12-25
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电气控制元器件、磁化的轴类零件和带有内置线圈的次级传感器构成了一个完整的转矩检测传感器系统

为了实现车辆的最佳驱动、制动和转向控制,或者在试车时获得最准确的测试数据,就需要对车辆零部件所承受的转矩进行检测。利用磁效伸缩技术就可以实现非接触式的转矩检测。

最初的想法是源于摩托车运动:摩托车运动中的一些数字是非常惊人的,发动机转速高达40000r/min,温度可达200℃,并且有着强烈的振动,而传统的传感器系统在常规环境和条件下使用的传感器无法在如此恶劣的环境中工作。为了实现车辆的最佳驱动、制动和转向控制,或者在试车时获得最准确的测试数据,就需要对车辆零部件所承受的转矩进行检测。在运动项目中要对发动机的转矩进行检测,还需要专门的检测技术。

利用电流进行磁化

NCT工程技术公司研发生产了适合于在赛车领域中使用的转矩传感器。这种传感器是基于磁化技术的转矩检测传感器,传动系的万向节或者变速器的动力输入轴及输出轴都在线圈作用下被磁化,同时也对传感器的部分零部件进行了磁化。这一磁化过程不断重复,直到磁场的方向和精度达到要求为止。磁化时产生两个方向互逆的、能够通过差值与准确磁场进行对比的磁场。

当转矩出现变化时,磁场的方向也出现线性变化。高分辨率的磁场线圈能够敏锐地、按照3mm的间距非接触式地查觉到这些变化。电气控制系统能够在微秒级的时间段内处理完传感器所采集的数据,并把这些数据转换成人们可以识别的、可以利用的电气信号。

应用到汽车工业领域

在摩托车运动领域中能够承受强负荷工作环境的传感器在汽车工业领域中也有着非常广泛的用途。安装在汽车变速器中的转矩检测传感器能够实时检测发动机输出的转矩大小,从而实时测定发动机的功率。这样就可以非常准确地确定变速换挡的时间,而不是像以前一样在“差不多”时变速换挡了,而准确的变速换挡可以提高发动机的工作效率且节约燃油。

这里,非接触式的转矩检测传感器也大有用武之地,它可在制动钳的销轴处安装对销轴承受的剪切力进行检测的传感器。这种传感器的另一个应用领域就是车辆转向控制。为了准确地确定驾驶员要用多大的辅助力支持伺服转向机构来完成转向,就必须准确测定驾驶员通过转向盘施加的力矩。

新车测试时,要求采集的是表示车辆不同部件都按照设计师的设想正确的发挥作用、相互之间匹配正确的数据。在采集这些数据时,传感器可以对部件所受到的转矩和差值进行测定。它可以测定驱动装置、电动机或者发动机所输出的转矩数值。当变速器输出的转矩也被其他辅助设备所分享时,这些被分流的输出转矩也可以利用传感器进行测定。

借助于负载检测销也可以在新车测试时获取到大量宝贵的数据。例如,在新车测试时用传感销钉代替固定保险杠的紧固螺钉时,它可以测定出所受到的外力;若把敞篷车车棚的销轴螺钉换成负载检测销,就可以准确地测定车棚敞开和折叠时所承受的作用力。

结构紧凑且非常坚固

转矩传感器检测技术的应用领域是非常广泛的。由于这种传感器可以安装在非常狭小的空间内、可以在非常恶劣的环境中使用和工作,因此它可以在传统传感器应用受限、无法使用的情况下使用。同时它还能在很长的使用寿命期间里安全可靠地检测,保证了很高的功率输出、很低的油耗和汽车各个零部件之间的最佳协调与合作。

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