随着科学技术的不断进步，扭矩测量技术在工业、航空航天、农业。军事等多个领域获得了广泛的应用。例如在壳式断路器测试系统中，通过扭矩传感器的实监测数据来确定步进电机的工作状态，使得断路器双金属片上的螺母能够精确锁紧；采用动态扭矩传感器对双电机的转速同步性能进行检测，得到双电机在不同转速下的力矩差，以保证转台精确稳定地运行。


新型霍尔式扭矩传感器
新型霍尔式扭矩传感器结构主要包括传感器轴、两个支架、外环铁心、内环铁心、霍尔开关、永磁磁钢和配套轴承。其中内环铁心通过支架2与传感器轴的左端固定；支架1与传感器轴的右端采用一体化设计，外环铁心固定在支架1的内侧；支架2与传感器轴的右端通过轴承隔开；内外环铁心之间存在空气隙。


图2为扭矩传感器对应的A-A剖面图，永磁磁钢为四片，均匀分布的固定在内环铁心的间隙中；霍尔开关为四个，均匀分布的固定在外环铁心的间隙中；无负载扭矩作用时，用磁磁钢和霍尔在空间上的初始位置为相互错开45°。


根据上述机械结构对传感器的各个配件进行加工，组装完成后的传感器样机如图3所示。


当弹性轴受到负载扭矩作用时，弹性轴两端的截面会产生扭转角。在转轴弹性范围内，扭转角与负载扭矩存在如下关系式：

式中，△θ为轴的扭转角(rad)； T为负载扭矩(N.m)；L为轴的工作长度(m)； D为轴的直径(m)； G为轴材料的剪切模量(N/m²)。


当传感器轴未受负载扭矩作用时，永磁磁钢形成的磁场与霍尔的相对位置如图5所示，霍尔的接线如图6所示，其中虚线代表示，霍尔的接线如图6所示，其中虚线代表磁力线的走向。四个霍尔开关的电压输人端采用串联的方式连接，通人直流控制电压后产生电流I ，由于磁场与霍尔平面法线的夹角a=90，根据式(2)可知，霍尔开关的霍尔电势为零。
假设某瞬时霍尔的电流方向如图8所示，传感器中的电荷受到磁场洛伦兹力的作用，集聚后霍尔电势的极性如图8所示，将四片霍尔开关产生的霍尔电势采用串联的方式连接，最终以a、h两个端子引出，两端的霍尔电势为：
在传感器转轴的弹性范围内，扭转角△θ较小，因此： 联立式(3)和式(5)得： 由式(6)可知，霍尔电势与负载扭矩成正比，可以通过标定获得比例系数，完成后即可用于扭矩测量。