HBM扭矩传感器在电机测试中的应用

HBM传感器性能介绍

T10F扭矩传感器可测量扭矩和转速，是第一款扭矩法兰，采用测量剪应力替代扭矩应力对扭矩进行测量。这种技术是HBM公司的专利。它设计紧凑，占有非常小的空间；高侧向的防护允许连接轴直接与法兰连接，无须其他支撑轴，并且可以承受更高的动态负载；其极高的抗扭刚性消除了扭矩的共振。由于扭矩测量法兰的工作不依靠轴承和滑环，因此是完全免维护的。它采用了模块化的设计结构，其额定扭矩分别为50 N-m、100N·m、200N·m、500N·m、1kN·m、2kN·m、3 kN·m、5 kN·m和10 kN·m，精度可达0．1％，额定转速可达8 000—15 000 r／min，最低可测2 r／min的转速。测量值通过电压和频率信号输出，配以HBM的放大器可直接与计算机相连，进而使后续数据处理，分析工作更方便。

HBM传感器的安装-机械联接

图1是HBM公司推荐的安装方式。为了避免传感器变形而产生的附加弯矩，安装时必须使被测电机、传感器、负载三者有较好的同轴度，两个半联轴器间应留有一定的间距(见表1)。

鉴于表1中的安装要求较高，为降低安装难度又不影响传感器的正常使用，在联轴器和传感器之间安装了膜片结构。膜片一般需2片成对使用，以吸收由于安装误差而引起的径向力。该传感器是一台精密仪器，在安装时法兰螺栓要用力矩扳手按照表1中的值设定拧紧力矩，否则对传传感器的精度有较大的影响；其次，被测电机、传感器、负载三者应该处于一个稳定的刚性基础上，必须避免各部件发生振动。

电气连接

图2是T10F系列传感器的电气连接图。传感器插头1端接MP60甲(7芯线)，用以显示扭矩；传感器插头2端接MP60乙(5芯线)，用以显示转速。

MP60是HBM传感器配套使用的放大器，可将传感器发出的电压或频率信号转换成标准信号在放大器上显示；也可通过放大器上的D.Sub口与计算机相连直接将测试数据采集到计算机上，再进行数据的后续处理。MP60甲和MP60乙的接线分别如图3和图4所示。

信号线在连接时要注意接头方向。连好后拧上锁紧螺丝，以达到更好的屏蔽效果，使测量信号免受干扰。在传感器和测量放大器之间的连接线推荐使用HBM的低电容屏蔽电缆。如果要将电缆线延长，要保证接头处的接触电阻较低，对外有良好的绝缘和屏蔽。不要将测量电缆电机的电源线、控制线平行放置(若达不到这个要求，那必须保证它们之间的距离不得小于50 cm)。

配套使用的放大器MP60的设置

确认机械联接和电气连接之后，就可以打开DC 24 V的传感器供电电源，对传感器进行参数设定。参数设定主要分以下几步：

(1)进入设置模式，先在“PARAM.SET”的次级目录“Load”的参数设为“Factset”，再按使用说明书设置参数；

(2)传感器的扭矩系数应按最近校准证书给出的值设置；

(3)显示值的小数位数见表2，修改目录为DecPoint(DISPLAY)。

参数设定完成后，就可以按照检测方法进行相应的电机检测了。根据需要，可使用HBM公司的相应软件对测量数据采集和分析。

使用建议

按HBM公司推荐的图1安装方式，在实际使用中发现了一些问题。其主要原因是：传感器悬空无支撑，两端与被试电机和负载刚性联接，在更换被试电机时由于传感器自重和联轴器重量，加上弹性膜片的变形，传感器被试电机端下垂。久而久之，会影响传感器的精度；此外，由于安装了弹性膜片，被试电机、负载、传感器的中心高无法对齐，电机旋转后在膜片的作用下会产生扰度。传感器的悬空使之与被试电机、负载在安装对中时极易碰撞损坏。经过不断技术改进，建议使用图5的安装方式；传感器负载端的轴稍长并用两个轴承支撑；轴承采用单列球轴承，以减少轴向间隙，最大限度地减少另一端的下垂，使整个系统保隙，最大限度地减少另一端的下垂，使整个系统保持水平。

轴承的损耗可在起动被试电机传感器调零时去掉。传感器两端均采用软绳联接，起膜片作用，降低安装难度。另外，传感器法兰上的紧固螺栓建议使用高强度螺栓或每次更换新螺栓，以防螺栓滑牙而损坏传感器。