專利名稱：開關(guān)磁阻電機泵數(shù)控液壓系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種開關(guān)磁阻電機泵數(shù)控液壓系統(tǒng)，屬于液壓傳動和液壓機械領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前能夠數(shù)控的液壓系統(tǒng)多采用電液伺服系統(tǒng)，其主要由電子電氣元件、電液伺服 閥、液壓執(zhí)行元件、反饋檢測元件和控制對象組成。存在的問題是伺服系統(tǒng)對液體污 染特別敏感；電液伺服系統(tǒng)需要一套泵站系統(tǒng)提供恒壓液體源；電液伺服系統(tǒng)的伺服閥 提供的負載壓力最大只有液體源壓力的2/3,系統(tǒng)能量浪費嚴重；由于電液伺服系統(tǒng)效 率低，使系統(tǒng)液體溫度升高，從而系統(tǒng)需配備冷卻裝置，導(dǎo)致系統(tǒng)體積增大和復(fù)雜化， 成本增高。無閥電液伺服系統(tǒng)現(xiàn)有以下幾種形式交流伺服電機加定量泵，交流異步電 動機變頻調(diào)速加定量液壓泵，交流異步電動機加變量泵等；由于電機本身的起動電流大、 起動與過載轉(zhuǎn)矩小，其調(diào)速與轉(zhuǎn)矩控制復(fù)雜，調(diào)速性能不理想、浪費能源等缺陷，而很 難推廣使用。
實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)變速、變向和壓力、位移數(shù)控 的液壓系統(tǒng)，可簡化液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的開關(guān)磁阻電機泵數(shù)控液壓系統(tǒng)。
本實用新型采用如下的技術(shù)方案該開關(guān)磁阻電機泵數(shù)控液壓系統(tǒng)，其特征在于 包括液壓系統(tǒng)和可逆無級調(diào)速系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)與可逆無級調(diào)速系統(tǒng)相連。
可逆無級調(diào)速系統(tǒng)包括開關(guān)磁阻電機、傳感器和電機控制器，開關(guān)磁阻電機與液 壓系統(tǒng)相連，液壓系統(tǒng)通過傳感器與電機控制器相連。電機控制器用于對于開關(guān)磁阻電 機的驅(qū)動控制。
液壓系統(tǒng)包括液壓泵、液壓管道系統(tǒng)、液壓缸。
傳感器包括壓力傳感器、位移傳感器。
開關(guān)磁阻電機與液壓系統(tǒng)相連是，電機控制器連接開關(guān)磁阻電機，開關(guān)磁阻電機連 接液壓泵，液壓泵通過液壓管道系統(tǒng)連接液壓缸，在管道上設(shè)置壓力傳感器，在機身上 設(shè)置位移傳感器，壓力傳感器和位移傳感器的輸出信號連接電機控制器。 電機控制器包括顯示器和鍵盤。
液壓管道系統(tǒng)，包括液體箱、單向閥、液控單向閥和管道，單向閥的輸入端和液 控單向閥的輸出端連接液體箱，單向閥的輸出端和液控單向閥的輸入端連接管道。
可逆無級調(diào)速系統(tǒng)電路連接是開關(guān)磁阻電機U2的A、 A' 、 B、 B' 、 C、 C'、 ANG端口分別連接電機控制器U1的A、 A' 、 B、 B， 、 C、 C， 、 ANG端口，電機控制器 Ul的L1、 L2、 L3端口連接電源，壓力傳感器U3兩個、位移傳感器U4分別連接電機控 制翠Ul的AIl、 AI2、 AI3端口，顯示器U5和鍵盤U6分別連接電機控制器U1的1/01、 1/02端口。
工作原理是
通過鍵盤和顯示屏輸入給電機控制器位移、壓力設(shè)定數(shù)值。系統(tǒng)依靠改變電機的轉(zhuǎn) 速來改變液壓泵的輸出流量，達到調(diào)節(jié)液壓缸工作執(zhí)行機構(gòu)速度、變向、壓力和位移的 目的。工作時，開關(guān)磁阻電機驅(qū)動液壓泵正轉(zhuǎn)，液壓缸工作腔進壓力液體，液壓缸工作 行程，回程腔的液體進入液壓泵。壓力傳感器和位移傳寧器把輸出信號傳給電機控制器。 電機控制器根據(jù)傳感器反饋的信息和設(shè)定數(shù)值進行運算，控制開關(guān)磁阻電機和液壓泵轉(zhuǎn) 速。在液壓缸回程時，電機控制器控制開關(guān)磁阻電機和液壓泵反轉(zhuǎn)，回程腔進壓力液體， 工作腔的液體進入液壓泵。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型所具有的有益效果是能夠?qū)崿F(xiàn)變速、變向和壓力、 位移數(shù)控，開關(guān)磁阻電機直接完成變速、變向和壓力、位移調(diào)節(jié)動作控制，具有電機控 制靈活和液壓出力大的雙重優(yōu)點，省掉了溢流閥和減壓閥等壓力控制閥、調(diào)速閥和節(jié)流 閥等流量控制閥、以及換向閥等液壓控制裝置，大大簡化液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，可以完全消 除系統(tǒng)中存在的節(jié)流損失。同時具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、機械強度高、高效節(jié)能、調(diào) 速精度高、起動電流小、可頻繁正反轉(zhuǎn)運行等優(yōu)點，可在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)實現(xiàn)高效率 運行。另具有對液體污染敏感性低，液體升溫小，無需輔助液體源，具有良好的開發(fā)應(yīng) 用前景。

圖1是本實用新型實施例的系統(tǒng)原理框圖2是電路原理圖3是系統(tǒng)及液壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖1-3重1(U1)電機控制器 2 (U2)開關(guān)磁阻電機 3液壓泵 4液 體箱 5單向閥 6液控單向閥 7管道 8液壓缸9 (U3)壓力
傳感器 10 (U4)位移傳感器11機身12活塞桿 13 (U5)顯示器 14 (U6)鍵盤。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步說明-參照圖1:
電機控制器連接開關(guān)磁阻電機，開關(guān)磁阻電機連接液壓泵，液壓泵通過液壓管道系 統(tǒng)連接液壓缸，在管道上設(shè)置壓力傳感器，在機身上設(shè)置位移傳感器，壓力傳感器和位 移傳感器的輸出信號連接電機控制器，電機控制器1外接端口設(shè)置有鍵盤14和顯示器 13。
參照圖2:
開關(guān)磁阻電機U2的A、 A， 、 B、 B' 、 C、 C' 、 ANG端口分別連接電機控制器Ul 的A、 A， 、 B、 B' 、 C、 C， 、 ANG端口，電機控制器U1的L1、 L2、 L3端口連接電源， 壓力傳感器U3兩個、位移傳感器U4分別連接電機控制器U1的AIl、 AI2、 AI3端口， 顯示器U5和鍵盤U6分別連接電機控制器Ul的1/01、 1/02端口 。
電機控制器Ul還可連接其他開關(guān)量、模擬量的輸入輸出接口、 232通訊接口等， 根據(jù)需要，電機控制器1可以外接用于控制開關(guān)磁阻電機2快速制動的制動電阻。
參照圖3:
開關(guān)磁阻電機2與液壓泵3連接，液壓泵3通過液壓管道系統(tǒng)與液壓缸8連接，液 壓管道系統(tǒng)設(shè)置有單向閥5和液控單向闊6,單向閥5的輸入端和液控單向閥6的輸出 端連接液體箱4，單向閥5的輸出端和液控單向閥6的輸入端連接管道7，液壓缸8工 作腔和液壓缸8回程腔的管道7上設(shè)置壓力傳感器9,在機身11上設(shè)置位移傳感器10， 壓力傳感器9和位移傳感器10的信號與電機控制器1連接，電機控制器1的輸出信號 與開關(guān)磁阻電機2連接。
開關(guān)磁阻電機2與電機控制器1組成可逆無級調(diào)速系統(tǒng)，開關(guān)磁阻電機2其定、轉(zhuǎn) 子均由沖有凸極和齒槽的硅鋼沖片疊壓而成。轉(zhuǎn)子既無繞組也無永磁體，定子采用集中 繞組，且繞組電流是單向的。當(dāng)定子某相繞組通電時，所產(chǎn)生的磁場由于磁力線扭曲而 產(chǎn)生切向磁拉力，磁力轉(zhuǎn)矩使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。電機控制器1由嵌入式微處理器、可編程邏輯 器件、絕緣柵雙極晶體管及其驅(qū)動電路、光電隔離、通信接口、顯示屏、鍵盤、電力電 子器件及軟件組成。
工作原理通過鍵盤14將壓力數(shù)值、位移數(shù)值輸入電機控制器1,該數(shù)值通過顯 示器13可以進行顯示。工作時活塞桿12伸出，開關(guān)磁阻電機2驅(qū)動液壓泵3正轉(zhuǎn)，液 壓缸8工作腔進壓力液體，液壓缸8工作行程，液壓缸8回程腔的液體進入液壓泵3。
液壓缸8工作腔不足的液體通過單向閥5從液體箱4補液體到液壓泵3入口 。壓力
傳感器9把壓力信息傳給電機控制器1，位移傳感器IO把位移信息傳給電機控制器1。 電機控制器1根據(jù)壓力傳感器9和位移傳感器10反饋的信息和設(shè)定數(shù)值進行運算，控 制開關(guān)磁阻電機2和液壓泵3轉(zhuǎn)速。當(dāng)壓力傳感器9數(shù)值低于設(shè)定的數(shù)值時，開關(guān)磁阻 電機2髙速運轉(zhuǎn)，當(dāng)壓力傳感器9數(shù)值接近設(shè)定的數(shù)值時，電機控制器l控制開關(guān)磁阻 電機2開始降速運轉(zhuǎn)，以保證液壓系統(tǒng)的壓力數(shù)值不至于超過設(shè)定數(shù)值，滿足工作的需 要。并且，開關(guān)磁阻電機2和液壓泵3的運轉(zhuǎn)受到位移傳感器10的控制，位移傳感器 10的輸出信號連接電機控制器1，電機控制器1控制開關(guān)磁阻電機2和液壓泵3執(zhí)行減 速、停止、反轉(zhuǎn)運行?；爻虝r活塞桿12縮入，電機控制器1控制開關(guān)磁阻電機2和液 壓泵3反轉(zhuǎn)，液壓缸8回程腔進壓力液體，同時將液控單向閥6打開，液壓缸8工作腔 多余的液體返回液體箱4。與工作行程相似，當(dāng)壓力傳感器9數(shù)值低于設(shè)定的數(shù)值時， 開關(guān)磁阻電機2高速運轉(zhuǎn)，當(dāng)壓力傳感器9數(shù)值接近設(shè)定的數(shù)值時，電機控制器1控制 開關(guān)磁阻電機2開始降速運轉(zhuǎn)，以保證液壓系統(tǒng)的壓力數(shù)值不至于超過設(shè)定數(shù)值，滿足 工作的需要。并且，開關(guān)磁阻電機2和液壓泵3的運轉(zhuǎn)受位移傳感器10的控制，位移 傳感器10的輸出信號連接電機控制器1，電機控制器1控制開關(guān)磁阻電機2和液壓泵3 執(zhí)行減速、停止運行。
開關(guān)磁阻電機2與電機控制器1組成的可逆無級調(diào)速系統(tǒng)，是一種新穎的、高性價 比的調(diào)速系統(tǒng)。該調(diào)速系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、機械強度髙、髙效節(jié)能、調(diào)速精 度高、起動電流小、可頻繁正反轉(zhuǎn)運行等優(yōu)點可在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)實現(xiàn)高效率運行。
如果有更多的外接信號，本實用新型可添加可編程控制器，可以將外接信號連接至 可編程控制器，可編程控制器通過串口連接電機控制器l。
本實用新型可添加工控計算機作為上位機，工控計算機連接可編程控制器和電機控 制器l。
本實用新型可添加行程開關(guān)或位置傳感器連接可編程控制器。當(dāng)液壓缸8行程速度
設(shè)置節(jié)點調(diào)節(jié)時，可用行程開關(guān)或位置傳感器代替位移傳感器。
本實用新型中的位移傳感器10也可用安裝在管道上的流量傳感器代替。 開關(guān)磁阻電機2選用SRD系列，電機控制器1選用SRM系列。 本實用新型可用于各種機械裝備的液壓系統(tǒng)，在液壓傳動的伺服機械上，如運輸機
械、鍛壓機械、冶金機械、成型機械、油壓機、注塑機、壓鑄機、軋機加壓機械等?？?br> 以代替使用電液伺服閥的傳統(tǒng)型電液伺服系統(tǒng)，并且隨著開關(guān)磁阻技術(shù)的進一步發(fā)展，
系統(tǒng)也會在其他領(lǐng)域獲得大的發(fā)展。
權(quán)利要求1、開關(guān)磁阻電機泵數(shù)控液壓系統(tǒng)，其特征在于包括液壓系統(tǒng)和可逆無級調(diào)速系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)與可逆無級調(diào)速系統(tǒng)相連。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機泵數(shù)控液壓系統(tǒng)，其特征在于可逆無級 調(diào)速系統(tǒng)包括開關(guān)磁阻電機(2)、傳感器和電機控制器(1),開關(guān)磁阻電機(2)與 液壓系統(tǒng)相連，液壓系統(tǒng)通過傳感器與電機控制器(1)相連。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機泵數(shù)控液壓系統(tǒng)，其特征在于液壓系統(tǒng) 包括液壓泵(3)、液壓管道系統(tǒng)、液壓缸(8)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)磁阻電機泵數(shù)控液壓系統(tǒng)，其特征在于傳感器包 括壓力傳感器(9)、位移傳感器(10)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)磁阻電機泵數(shù)控液壓系統(tǒng)，其特征在于開關(guān)磁阻電機(2)與液壓系統(tǒng)相連是，電機控制器(1)連接開關(guān)磁阻電機(2)，開關(guān)磁阻電機 (2)連接液壓泵(3)，液壓泵(3)通過液壓管道系統(tǒng)連接液壓缸(8)，在管道(7) 上設(shè)置壓力傳感器(9),在機身(11)上設(shè)置位移傳感器(10)，壓力傳感器(9)和位 移傳感器(11)的輸出信號連接電機控制器(1)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)磁阻電機泵數(shù)控液壓系統(tǒng)，其特征在于電機控制 器(1)包括顯示器(13)和鍵盤(14)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的開關(guān)磁阻電機泵數(shù)控液壓系統(tǒng)，其特征在于液壓管道 系統(tǒng)，包括液體箱(4)、單向閥(5)、液控單向閥(6)和管道(7)，單向閥(5)的輸 入端和液控單向閥(6)的輸出端連接液體箱(4),單向閥(5)的輸出端和液控單向閥(6)的輸入端連接管道(7)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的開關(guān)磁阻電機泵數(shù)控液壓系統(tǒng)，其特征在于可逆無級 調(diào)速系統(tǒng)電路連接是開關(guān)磁阻電機U2的A、 A' 、 B、 B' 、 C、 C， 、 ANG端口分別連 接電機控制器U1的A、 A' 、 B、 B' 、 C、 C， 、 ANG端口，電機控制器Ul的Ll、 L2、 L3端口連接電源，壓力傳感器U3兩個、位移傳感器U4分別連接電機控制器U1的AIl、 AI2、 AI3端口，顯示器U5和鍵盤U6分別連接電機控制器U1的1/01、 1/02端口。
專利摘要開關(guān)磁阻電機泵數(shù)控液壓系統(tǒng)，屬于液壓傳動和液壓機械領(lǐng)域。其特征在于包括液壓系統(tǒng)和可逆無級調(diào)速系統(tǒng)，液壓系統(tǒng)與可逆無級調(diào)速系統(tǒng)相連。與現(xiàn)有相比能夠?qū)崿F(xiàn)變速、變向和壓力、位移數(shù)控，大大簡化液壓系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，可以完全消除系統(tǒng)中存在的節(jié)流損失。同時具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、機械強度高、高效節(jié)能、調(diào)速精度高、起動電流小、可頻繁正反轉(zhuǎn)運行等優(yōu)點，可在寬廣的調(diào)速范圍內(nèi)實現(xiàn)高效率運行等優(yōu)點。適用于運輸機械、鍛壓機械、冶金機械、成型機械、油壓機、注塑機、壓鑄機、軋機加壓機械等。
文檔編號F15B15/18GK201007274SQ20062014460
公開日2008年1月16日 申請日期2006年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月11日
發(fā)明者徐丙垠, 李時云, 賈明全, 趙婷婷 申請人:淄博科匯電氣有限公司