航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器的仿真及優(yōu)化設計

摘 要：針對某型航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器電磁輸出特性的設計要求，從電磁感應測速機理出發(fā)，提出三種傳感器的設計方案。通過Ansoft/Maxwell3D有限元仿真分析軟件對三種轉(zhuǎn)速傳感器設計方案進行電磁特性的仿真分析，找出各設計參數(shù)對產(chǎn)品電磁特性的影響規(guī)律，得到滿足設計要求的最佳方案，在此基礎上進行產(chǎn)品樣機制作并對其完成測試。通過測試結(jié)果與仿真分析結(jié)果的對比，驗證了仿真結(jié)果的正確性和最佳設計方案的可行性，為航空發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器的設計提供了理論依據(jù)。

關鍵詞：轉(zhuǎn)速傳感器；電磁輸出特性；有限元仿真；Maxwell3D

1 概述

在航空發(fā)動機電子控制系統(tǒng)中，往往需要對發(fā)動機轉(zhuǎn)子狀態(tài)進行實時監(jiān)測，實現(xiàn)對發(fā)動機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的高精度控制[1]。磁電式轉(zhuǎn)速傳感器以其結(jié)構簡單、體積小、堅固耐用、抗干擾能力強等優(yōu)點在發(fā)動機控制領域中得到廣泛應用。但是，由于航空發(fā)動機的工作環(huán)境極其惡劣[2]，必然影響傳感器的測量精度，特別是在測量低轉(zhuǎn)速時，往往會發(fā)生電磁輸出信號幅值過小的現(xiàn)象，影響正常采集[3]。

目前，傳統(tǒng)的磁電式轉(zhuǎn)速傳感器設計方式相對較為傳統(tǒng)，缺乏系統(tǒng)的理論計算校核，產(chǎn)品的設計缺陷常常要到生產(chǎn)試驗階段才暴露出來，從而延長產(chǎn)品的研制周期，造成巨大的人力物力資源浪費。文章基于電磁感應測速原理，識別重要的設計參數(shù)，利用有限元分析軟件Ansoft/Maxwell3D進行轉(zhuǎn)速傳感器電磁輸出特性的仿真計算，得出最佳的設計方案，從而有效的提高產(chǎn)品性能和質(zhì)量，降低設計成本。