航空發動機轉速傳感器的仿真及優化設計

摘 要：針對某型航空發動機轉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，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，找出各設計參數對產品電磁特性的影響規律，得到滿足設計要求的最佳方案，在此基礎上進行產品樣機制作并對其完成測試。通過測試結果與仿真分析結果的對比，驗證了仿真結果的正確性和最佳設計方案的可行性，為航空發動機轉速傳感器的設計提供了理論依據。

關鍵詞：轉速傳感器；電磁輸出特性；有限元仿真；Maxwell3D

1 概述

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

目前，傳統的磁電式轉速傳感器設計方式相對較為傳統，缺乏系統的理論計算校核，產品的設計缺陷常常要到生產試驗階段才暴露出來，從而延長產品的研制周期，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，利用有限元分析軟件Ansoft/Maxwell3D進行轉速傳感器電磁輸出特性的仿真計算，得出最佳的設計方案，從而有效的提高產品性能和質量，降低設計成本。