扭矩傳感器已成為傳感器技術快速發展的重要研究方向。扭矩測量作為反映機械旋轉系統運行狀態和檢測的主要參數，體現在輸出功率、能耗、使用壽命、安全性和穩定性等方面。扭矩測量已廣泛應用于石油、汽車、船舶、航空航天、工程機械、運輸、軍事、口腔醫學、醫療器械、電機、機器人和仿生機械等領域。隨著全球資源的減少和國家戰略的需要，原有的接觸扭矩測量容易磨損，受環境因素影響的缺點日益擴大。非接觸式電磁扭矩應運而生，以提高扭矩傳感器的測量精度，降低使用成本，提高抗干擾能力。

各種扭矩傳感器的主要代表如下：

1.立式電磁扭矩傳感器。

盡管結構簡單，抗外界干擾能力強，但Li等對平面電磁扭矩傳感器進行了深入研究。但也有明顯的缺點，因為這種傳感器是平面的，占用了太多的橫向空間，限制了其應用范圍。同時，為了解決國內外壟斷問題，避免海拉傳感器專利，通過立體柱面電磁耦合和內外嵌套曲面渦流耦合結構，提出了立體電磁扭矩傳感器。

在減小傳感器體積的同時，為了提高測量精度和非線性誤差，建議將傳感器結構設計成兩個垂直結構，即兩個轉子和兩個接收線圈的主從級結構，如圖1所示。通過Maxwell軟件電磁模擬輸出電壓、激勵線圈匝數、轉子厚度等參數，優化傳感器結構參數，去除電壓波動大、結構參數差的組，最終找到一組傳感器的設計參數，使傳感器的非線性度產生最小誤差，指導傳感器的加工，為垂直結構電磁扭矩角度傳感器的設計提供新的理論基礎和發展方向。

2.霍爾扭矩傳感器。

中北大學設計了一種基于霍爾效應的扭矩傳感器，以解決現有扭矩傳感器結構復雜、制造成本高的問題。該傳感器采用低成本的永磁體(N35釹鐵硼)作為激勵產生磁場，并將其形狀設計成片狀。相鄰兩片的N、S極排列，極性排列在旋轉軸徑向上，形成繞軸的磁環。旋轉軸旋轉時，軸兩端的磁環產生周期性交變磁場。霍爾元件在這個磁場中會在其內部產生霍爾電壓。由于旋轉軸兩端的相位差，通過計算兩個電壓信號之間的相位差，可以得到軸兩端的相對扭轉角。

3.差動電磁感應扭矩傳感器。

基于電磁感應原理的差動扭矩傳感器。傳感器軸輸出鐵芯的一端與轉軸同心固定在轉軸上，另一端用軸承連接旋轉傳感器軸，輸出繞組布置在輸出鐵芯槽中。勵磁鐵芯固定在勵磁套管上，勵磁繞組安裝在勵磁鐵芯上。傳感器的工作原理是將扭矩角信號轉換為傳感器的閉合磁路磁通，由勵磁鐵芯、氣隙和輸出鐵芯形成。由于負載扭矩，輸出繞組的兩個磁通不再相同，電勢不再相等。差動輸出后，輸出繞組產生與角線性關系的電動勢，最終通過電磁耦合獲得與負載扭矩T成正比的電動勢。測量動態和靜態扭矩，同時進行結構創新。

4.環形球柵式電磁扭矩傳感。

在原有電磁扭矩傳感器的基礎上，結合光柵扭矩傳感器的測量原理和電磁傳感器，開發了一種新型的電磁扭矩傳感器。其原理是電磁感應現象的應用，填補了光柵與電磁結合的空白。

該傳感器由磁性鋼球和電磁探測器陣列組成，主要創新上述結構，引入環球柵，保留電磁測量頭，完美結合。由于傳感器的球柵環是固定的，當傳動軸旋轉時，球和空氣的磁阻通過環形球珊中的金屬球不同。由于磁阻的變化，它可以轉化為讀數頭和球柵之間的相對位移，最終測量扭矩。該傳感器具有物理性能穩定、結構可靠的優點。

在工業上，扭矩傳感器已應用于傳統汽車動力轉向、變速器與傳動軸、船舶與飛機發動機、試驗臺、電機等傳動系統的扭矩測量和功率計算。

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