轉矩測量的常用方法有測功機法、校正過的直流電機法、轉矩儀法�，F代的轉矩儀一般同時能夠測量轉速，所以又稱為轉速轉矩儀，其信號能夠方便引入到數據采集設備中，從而實現測試自動化和數據處理的實時性，目前得到了較為廣泛的應用。但是如果測功機的測量信號能夠對外開放，可以引入到數據采集系統中，那么基于測功機的轉矩測量將是更加緊湊的方法。

 

　　1．測功機法

 

　　測功機是根據力的平衡原理設計的。目前常用的測功機有電渦流測功機、磁粉測功機和電力測功機等。由于電渦流測功機和磁粉測功機只能被動測量被測電動汽車電機的性能，而不能夠實現對被測系統的反向拖動，無法實現驅動系統的工況，所以電力測功機在電驅動系統測試中得到了廣泛的應用。從原理上說，電力測功機就是一臺電機（直流或者交流），但與普通電機不同的是，電力測功機的定子受到轉矩作用后，可以偏轉一定的角度，用杠桿裝置對定子施加平衡力矩，并由測力計指示軸上轉矩的大小。當被測電機作為電動機運行的時候，電力測功機就作為發電機運行；當被測電機作為發電機運行的時 候，電力測功機就作為電動汽車電機運行，從而實現對電傳動驅動系統的全面工況的測試。

 

　　2．轉速轉矩儀法

 

　　目前獨立的數字式轉速轉矩儀已經得到了廣泛的應用，主要有相位差式和應變片式兩種。

 

　　(1)相位差式轉速轉矩儀

 

　　相位差式轉速轉矩儀的基本原理是：通過彈性軸、兩組磁電信號發生器，把被測轉矩、轉速轉換成具有相位差的兩組交流電信號，這兩組交流電信號的頻率相同且與9-8轉速成正比，而其相位差的變化部分又與被測轉矩成正比。其工作原理如圖9-8所示。

 

電動汽車技術

 

　　在一根彈性軸的兩端安裝有兩只信號齒輪，在兩齒輪的上方各裝有一組信號線圈，在信號線圈內均裝有磁鋼，與信號齒輪組成磁電信號發生器。當信號齒輪隨彈性軸轉動時，由于信號齒輪的齒頂及齒谷交替周期性地掃過磁鋼的地步，使氣隙磁導產生周期性的變化，線圈內部的磁通量亦產生周期性的變化，使線圈中感生出近似正弦波的交流電信號。這兩組交流電信號的頻率相同且與軸的轉速成正比，因此可以用來測量轉速。這兩組交流電信號之間的相位與其安裝的相對位置及彈性軸所傳遞轉矩的大小及方向有關。當彈性軸不受扭時，兩組交流電信號之間的相位差只與信號線圈及齒輪的安裝相對位置有關，這一相位差一般稱為初始相位差，在設計制造時，使其相差半個齒距左右，即兩組交流電信號之間的初始相位差在1800左右。在彈性軸受扭時，將產生扭轉變形，使兩組交流電信號之間的相位差發生變化，在彈性變形范圍內，相位差變化的絕對值與轉矩的大小成正比。把這兩組交流電信號用專用屏蔽電纜線送人微機轉矩儀或通過具有測量功能的轉矩卡送人計算機，即可得到轉矩、轉速及功率的精確值。

 

　　圖9-9所示為國內某型號轉矩轉速傳感器機械結構圖，圖9-10為其外形圖。其結構與其工作原理圖的差別是很大的，其中，為了提高測量精度及信號幅值，兩端的信號發生器是由安裝在彈性軸上的外齒輪、安裝在套筒內的內齒輪、固定在機座內的導磁環、磁鋼、線圈及導磁支架組成封閉的磁路。

 

電動汽車技術

 

電動汽車技術

 

　　(2)應變片式轉速轉矩儀

 

　　該轉矩傳感器的檢測敏感元器件是電阻應變橋。將專用的測轉矩應變片用應變膠粘貼在被測彈性軸上以組成應變電橋，只要向應變電橋提供電源即可測得該彈性軸受轉矩的電信號，然后將該應變信號放大，再經過壓／頻轉換變成與轉矩應變成正比的頻率信號。傳感器的能源輸入及信號輸出是由兩組帶間隙的特殊環形旋轉變壓器承擔的，因此可實現能源及信號的無接觸傳遞。該應變傳感器的測量原理如圖9 -11所示。

 

電動汽車電機

 

　　國內某型號轉速轉矩儀采用在一段特制的彈性軸上粘貼專用的測轉矩應變片并組成電橋，以形成基礎轉矩傳感器，然后在軸上再固定能源環形旋轉變壓器的次級線圈、軸上印制電路板和信號環旋轉變壓器的初級線圈。電路板上包含整流穩壓電源、儀表放大電路及V/F變換電路。在傳感器的外殼上固定著勵磁電路、能源環形旋轉變壓器的初級線圈、信號環形變壓器的次級線圈及信號處理電路。傳感器電路部分在工作時，由外部電源向傳感器提供±15V電源，勵磁電路中的晶體振蕩器產生400Hz的方波，經過TDA2003功率放大器即產生交流勵磁功率電源，通過能源環形旋轉變壓器從靜止的初級線圈T1傳遞至旋轉的次級線圈T2然后將得到的交流電源通過軸上的整流、濾波電路處理后變成±5V的直流電源。再將該電源作為運算放大器AD822的工作電源，并由基準電源AD589與雙運放AD822組成高精度穩壓電源，以產生±4.5V的精密直流電源，該電源既可作為應變電橋電源，又可作為儀表放大器及V/F轉換器的工作電源。當彈性軸受扭時，應變橋檢測到的毫伏級應變信號通過儀表放大器AD620將其放大成(1.5±1)V的強信號，再通過V/F轉換器LM331變換成頻率信號，此信號通過信號環形旋轉變壓器，從旋轉軸傳遞至靜止的次級線圈，再經過傳感器外殼上的信號處理電路濾波、整形即可得到與彈性軸承受的轉矩成正比的頻率信號輸出。