电动方向助力系统的力矩传感器和角度传感器的机械设计（本科毕业论文设计）.doc
约35页DOC格式手机打开展开
电动方向助力系统的力矩传感器和角度传感器的机械设计（本科毕业论文设计）,摘要电动助力转向--eps（electric power steering）系统是一类近些年出现的新型动力转向系统。而转向传感器是汽车电动助力转向系统( eps 系统) 的关键部件之一,其输出特性直接影响到eps 系统的控制性能。本文根据eps系统的...
内容介绍
此文档由会员 cglina 发布
电动方向助力系统的力矩传感器和角度传感器的机械设计（本科毕业论文设计）
摘 要
电动助力转向--EPS（Electric Power Steering）系统是一类近些年出现的新型动力转向系统。而转向传感器是汽车电动助力转向系统( EPS 系统) 的关键部件之一,其输出特性直接影响到EPS 系统的控制性能。本文根据EPS系统的工作原理和要求，详细论述了一种基于巨磁电阻（GMR）的非接触型复合式角度/转矩传感器，给出该种类型传感器的结构和设计原理，并对其进行了初步测试。
GMR巨磁材料是一种新型的磁阻材料，它的灵敏度很高，温度系数较小，易于集成。因而在传感器领域具有很大的应用价值。目前GMR巨磁材料已经在一些传感器技术领域取得了成功的应用，比如：计算机用高密度磁头，磁电阻随机存储器，磁场传感器，电流传感器，转速传感器等等。
本文首先介绍了电动助力转向（EPS）系统及现阶段国内外在EPS系统中所采用的转矩传感器种类，接着重点阐述了巨磁电阻（GMR）效应的原理和应用概况，并在此基础上给出了一种基于巨磁电阻（GMR）的角度传感器TLE5011的基本工作原理。本文的主要工作是根据角度传感器TLE5011来设计一种非接触型复合式角度和转矩传感器的机械结构。
关键词：电动助力转向系统，巨磁电阻，角位移，角度传感器，转矩传感器
ABSTRACT
Electric Power Steering (EPS) system is a kind of new power steering system in recent years. And sensors is one of the key components as to automotive electric power steering (EPS) system. Its output characteristics will make a direct impact on the EPS control system performance. According to the EPS system works and demands, this paper make a detailed exposition on a type of non-contact compound angle / torque sensors, which is based on giant magnetoresistance (GMR), and give the structure and design principle and make a preliminary test.
GMR material is a new kind of magnetoresistance materials. It’s very valuable in sensor applications with its high sensitivity and good temperature property . Nowadays GMR material has been successfully used in some sensor applications like high resolution magnetic head used in computer, MRAM, magnetic sensors, current sensors, rotation speed sensors and so on.
At first this paper introduces electric power steering (EPS) system and torque sensors types used in EPS system at home and abroad. Then focus on the giant magnetoresistance (GMR) effect and application of the principle, and on this basis, this paper gives the basic working principle of the giant magnetoresistance (GMR) sensor TLE5011. In this paper, the main work is to design a non-contact compound angle and torque sensors mechanical structure based on TLE5011.
Key words：Electric power steering system, giant magnetoresistance, the angular displacement, angle sensors, torque sensors
目 录
中文摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1绪论 1
1.1 概述 1
1.2 转矩传感器在国内外发展情况 2
1.3 EPS转矩传感器的发展趋势 6
1.4 论文的主要内容 7
2 巨磁电阻(GMR)型传感器 8
2.1 磁电阻效应综述 8
2.1.1 磁电阻效应(MR) 8
2.1.2 铁磁金属的各向异性磁电阻(AMR)效应 9
2.1.3 巨磁电阻(GMR)效应 9
2.1.4 巨磁电阻(GMR)效应的应用 10
2.2 GMR传感器的研究进展与应用前景 12
2.2.1 GMR传感器与传统磁性传感器的比较 13
2.2.2 GMR传感器的研究进展 13
2.2.3 GMR传感器的应用前景 14
3 基于GMR的角度传感器TLE5011 15
3.1 TLE5011 说明和特性 16
3.2 TLE5011 插脚配置外行图 16
3.3 功能描述 16
3.4 TLE5011 结构图 17
3.5 巨磁电阻(GMR)功能 17
3.6 角度计算 19
4 GMR角度和转矩传感器机械结构设计和工作原理 21
4.1 传感器的整体结构设计 21
4.2 传感器中齿轮齿数的确定 22
4.3 传感器的工作原理 23
4.4 GMR角度和转矩传感器的特性 27
4.4.2 非线性度 26
4.4.3 重复性 27
4.4.4 迟滞 27
4.4.5 精度 28
4.4.6 温度特性 28
5 结论 29
致谢 30
参考文献 31
摘 要
电动助力转向--EPS（Electric Power Steering）系统是一类近些年出现的新型动力转向系统。而转向传感器是汽车电动助力转向系统( EPS 系统) 的关键部件之一,其输出特性直接影响到EPS 系统的控制性能。本文根据EPS系统的工作原理和要求，详细论述了一种基于巨磁电阻（GMR）的非接触型复合式角度/转矩传感器，给出该种类型传感器的结构和设计原理，并对其进行了初步测试。
GMR巨磁材料是一种新型的磁阻材料，它的灵敏度很高，温度系数较小，易于集成。因而在传感器领域具有很大的应用价值。目前GMR巨磁材料已经在一些传感器技术领域取得了成功的应用，比如：计算机用高密度磁头，磁电阻随机存储器，磁场传感器，电流传感器，转速传感器等等。
本文首先介绍了电动助力转向（EPS）系统及现阶段国内外在EPS系统中所采用的转矩传感器种类，接着重点阐述了巨磁电阻（GMR）效应的原理和应用概况，并在此基础上给出了一种基于巨磁电阻（GMR）的角度传感器TLE5011的基本工作原理。本文的主要工作是根据角度传感器TLE5011来设计一种非接触型复合式角度和转矩传感器的机械结构。
关键词：电动助力转向系统，巨磁电阻，角位移，角度传感器，转矩传感器
ABSTRACT
Electric Power Steering (EPS) system is a kind of new power steering system in recent years. And sensors is one of the key components as to automotive electric power steering (EPS) system. Its output characteristics will make a direct impact on the EPS control system performance. According to the EPS system works and demands, this paper make a detailed exposition on a type of non-contact compound angle / torque sensors, which is based on giant magnetoresistance (GMR), and give the structure and design principle and make a preliminary test.
GMR material is a new kind of magnetoresistance materials. It’s very valuable in sensor applications with its high sensitivity and good temperature property . Nowadays GMR material has been successfully used in some sensor applications like high resolution magnetic head used in computer, MRAM, magnetic sensors, current sensors, rotation speed sensors and so on.
At first this paper introduces electric power steering (EPS) system and torque sensors types used in EPS system at home and abroad. Then focus on the giant magnetoresistance (GMR) effect and application of the principle, and on this basis, this paper gives the basic working principle of the giant magnetoresistance (GMR) sensor TLE5011. In this paper, the main work is to design a non-contact compound angle and torque sensors mechanical structure based on TLE5011.
Key words：Electric power steering system, giant magnetoresistance, the angular displacement, angle sensors, torque sensors
目 录
中文摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
1绪论 1
1.1 概述 1
1.2 转矩传感器在国内外发展情况 2
1.3 EPS转矩传感器的发展趋势 6
1.4 论文的主要内容 7
2 巨磁电阻(GMR)型传感器 8
2.1 磁电阻效应综述 8
2.1.1 磁电阻效应(MR) 8
2.1.2 铁磁金属的各向异性磁电阻(AMR)效应 9
2.1.3 巨磁电阻(GMR)效应 9
2.1.4 巨磁电阻(GMR)效应的应用 10
2.2 GMR传感器的研究进展与应用前景 12
2.2.1 GMR传感器与传统磁性传感器的比较 13
2.2.2 GMR传感器的研究进展 13
2.2.3 GMR传感器的应用前景 14
3 基于GMR的角度传感器TLE5011 15
3.1 TLE5011 说明和特性 16
3.2 TLE5011 插脚配置外行图 16
3.3 功能描述 16
3.4 TLE5011 结构图 17
3.5 巨磁电阻(GMR)功能 17
3.6 角度计算 19
4 GMR角度和转矩传感器机械结构设计和工作原理 21
4.1 传感器的整体结构设计 21
4.2 传感器中齿轮齿数的确定 22
4.3 传感器的工作原理 23
4.4 GMR角度和转矩传感器的特性 27
4.4.2 非线性度 26
4.4.3 重复性 27
4.4.4 迟滞 27
4.4.5 精度 28
4.4.6 温度特性 28
5 结论 29
致谢 30
参考文献 31
