专利名称：开关磁阻电机泵数控液压系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种开关磁阻电机泵数控液压系统，属于液压传动和液压机械领域。
背景技术：
目前能够数控的液压系统多采用电液伺服系统，其主要由电子电气元件、电液伺服 阀、液压执行元件、反馈检测元件和控制对象组成。存在的问题是伺服系统对液体污 染特别敏感；电液伺服系统需要一套泵站系统提供恒压液体源；电液伺服系统的伺服阀 提供的负载压力最大只有液体源压力的2/3,系统能量浪费严重；由于电液伺服系统效 率低，使系统液体温度升高，从而系统需配备冷却装置，导致系统体积增大和复杂化， 成本增高。无阀电液伺服系统现有以下几种形式交流伺服电机加定量泵，交流异步电 动机变频调速加定量液压泵，交流异步电动机加变量泵等；由于电机本身的起动电流大、 起动与过载转矩小，其调速与转矩控制复杂，调速性能不理想、浪费能源等缺陷，而很 难推广使用。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种能够实现变速、变向和压力、位移数控 的液压系统，可简化液压系统的结构的开关磁阻电机泵数控液压系统。
本实用新型采用如下的技术方案该开关磁阻电机泵数控液压系统，其特征在于 包括液压系统和可逆无级调速系统，液压系统与可逆无级调速系统相连。
可逆无级调速系统包括开关磁阻电机、传感器和电机控制器，开关磁阻电机与液 压系统相连，液压系统通过传感器与电机控制器相连。电机控制器用于对于开关磁阻电 机的驱动控制。
液压系统包括液压泵、液压管道系统、液压缸。
传感器包括压力传感器、位移传感器。
开关磁阻电机与液压系统相连是，电机控制器连接开关磁阻电机，开关磁阻电机连 接液压泵，液压泵通过液压管道系统连接液压缸，在管道上设置压力传感器，在机身上 设置位移传感器，压力传感器和位移传感器的输出信号连接电机控制器。 电机控制器包括显示器和键盘。
液压管道系统，包括液体箱、单向阀、液控单向阀和管道，单向阀的输入端和液 控单向阀的输出端连接液体箱，单向阀的输出端和液控单向阀的输入端连接管道。
可逆无级调速系统电路连接是开关磁阻电机U2的A、 A' 、 B、 B' 、 C、 C'、 ANG端口分别连接电机控制器U1的A、 A' 、 B、 B， 、 C、 C， 、 ANG端口，电机控制器 Ul的L1、 L2、 L3端口连接电源，压力传感器U3两个、位移传感器U4分别连接电机控 制翠Ul的AIl、 AI2、 AI3端口，显示器U5和键盘U6分别连接电机控制器U1的1/01、 1/02端口。
工作原理是
通过键盘和显示屏输入给电机控制器位移、压力设定数值。系统依靠改变电机的转 速来改变液压泵的输出流量，达到调节液压缸工作执行机构速度、变向、压力和位移的 目的。工作时，开关磁阻电机驱动液压泵正转，液压缸工作腔进压力液体，液压缸工作 行程，回程腔的液体进入液压泵。压力传感器和位移传寧器把输出信号传给电机控制器。 电机控制器根据传感器反馈的信息和设定数值进行运算，控制开关磁阻电机和液压泵转 速。在液压缸回程时，电机控制器控制开关磁阻电机和液压泵反转，回程腔进压力液体， 工作腔的液体进入液压泵。
与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果是能够实现变速、变向和压力、 位移数控，开关磁阻电机直接完成变速、变向和压力、位移调节动作控制，具有电机控 制灵活和液压出力大的双重优点，省掉了溢流阀和减压阀等压力控制阀、调速阀和节流 阀等流量控制阀、以及换向阀等液压控制装置，大大简化液压系统的结构，可以完全消 除系统中存在的节流损失。同时具有结构简单、工作可靠、机械强度高、高效节能、调 速精度高、起动电流小、可频繁正反转运行等优点，可在宽广的调速范围内实现高效率 运行。另具有对液体污染敏感性低，液体升温小，无需辅助液体源，具有良好的开发应 用前景。
图1是本实用新型实施例的系统原理框图2是电路原理图3是系统及液压系统结构示意图。
图1-3重1(U1)电机控制器 2 (U2)开关磁阻电机 3液压泵 4液 体箱 5单向阀 6液控单向阀 7管道 8液压缸9 (U3)压力
传感器 10 (U4)位移传感器11机身12活塞杆 13 (U5)显示器 14 (U6)键盘。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步说明-参照图1:
电机控制器连接开关磁阻电机，开关磁阻电机连接液压泵，液压泵通过液压管道系 统连接液压缸，在管道上设置压力传感器，在机身上设置位移传感器，压力传感器和位 移传感器的输出信号连接电机控制器，电机控制器1外接端口设置有键盘14和显示器 13。
参照图2:
开关磁阻电机U2的A、 A， 、 B、 B' 、 C、 C' 、 ANG端口分别连接电机控制器Ul 的A、 A， 、 B、 B' 、 C、 C， 、 ANG端口，电机控制器U1的L1、 L2、 L3端口连接电源， 压力传感器U3两个、位移传感器U4分别连接电机控制器U1的AIl、 AI2、 AI3端口， 显示器U5和键盘U6分别连接电机控制器Ul的1/01、 1/02端口 。
电机控制器Ul还可连接其他开关量、模拟量的输入输出接口、 232通讯接口等， 根据需要，电机控制器1可以外接用于控制开关磁阻电机2快速制动的制动电阻。
参照图3:
开关磁阻电机2与液压泵3连接，液压泵3通过液压管道系统与液压缸8连接，液 压管道系统设置有单向阀5和液控单向阔6,单向阀5的输入端和液控单向阀6的输出 端连接液体箱4，单向阀5的输出端和液控单向阀6的输入端连接管道7，液压缸8工 作腔和液压缸8回程腔的管道7上设置压力传感器9,在机身11上设置位移传感器10， 压力传感器9和位移传感器10的信号与电机控制器1连接，电机控制器1的输出信号 与开关磁阻电机2连接。
开关磁阻电机2与电机控制器1组成可逆无级调速系统，开关磁阻电机2其定、转 子均由冲有凸极和齿槽的硅钢冲片叠压而成。转子既无绕组也无永磁体，定子采用集中 绕组，且绕组电流是单向的。当定子某相绕组通电时，所产生的磁场由于磁力线扭曲而 产生切向磁拉力，磁力转矩使转子旋转。电机控制器1由嵌入式微处理器、可编程逻辑 器件、绝缘柵双极晶体管及其驱动电路、光电隔离、通信接口、显示屏、键盘、电力电 子器件及软件组成。
工作原理通过键盘14将压力数值、位移数值输入电机控制器1,该数值通过显 示器13可以进行显示。工作时活塞杆12伸出，开关磁阻电机2驱动液压泵3正转，液 压缸8工作腔进压力液体，液压缸8工作行程，液压缸8回程腔的液体进入液压泵3。
液压缸8工作腔不足的液体通过单向阀5从液体箱4补液体到液压泵3入口 。压力
传感器9把压力信息传给电机控制器1，位移传感器IO把位移信息传给电机控制器1。 电机控制器1根据压力传感器9和位移传感器10反馈的信息和设定数值进行运算，控 制开关磁阻电机2和液压泵3转速。当压力传感器9数值低于设定的数值时，开关磁阻 电机2髙速运转，当压力传感器9数值接近设定的数值时，电机控制器l控制开关磁阻 电机2开始降速运转，以保证液压系统的压力数值不至于超过设定数值，满足工作的需 要。并且，开关磁阻电机2和液压泵3的运转受到位移传感器10的控制，位移传感器 10的输出信号连接电机控制器1，电机控制器1控制开关磁阻电机2和液压泵3执行减 速、停止、反转运行。回程时活塞杆12縮入，电机控制器1控制开关磁阻电机2和液 压泵3反转，液压缸8回程腔进压力液体，同时将液控单向阀6打开，液压缸8工作腔 多余的液体返回液体箱4。与工作行程相似，当压力传感器9数值低于设定的数值时， 开关磁阻电机2高速运转，当压力传感器9数值接近设定的数值时，电机控制器1控制 开关磁阻电机2开始降速运转，以保证液压系统的压力数值不至于超过设定数值，满足 工作的需要。并且，开关磁阻电机2和液压泵3的运转受位移传感器10的控制，位移 传感器10的输出信号连接电机控制器1，电机控制器1控制开关磁阻电机2和液压泵3 执行减速、停止运行。
开关磁阻电机2与电机控制器1组成的可逆无级调速系统，是一种新颖的、高性价 比的调速系统。该调速系统具有结构简单、工作可靠、机械强度髙、髙效节能、调速精 度高、起动电流小、可频繁正反转运行等优点可在宽广的调速范围内实现高效率运行。
如果有更多的外接信号，本实用新型可添加可编程控制器，可以将外接信号连接至 可编程控制器，可编程控制器通过串口连接电机控制器l。
本实用新型可添加工控计算机作为上位机，工控计算机连接可编程控制器和电机控 制器l。
本实用新型可添加行程开关或位置传感器连接可编程控制器。当液压缸8行程速度
设置节点调节时，可用行程开关或位置传感器代替位移传感器。
本实用新型中的位移传感器10也可用安装在管道上的流量传感器代替。 开关磁阻电机2选用SRD系列，电机控制器1选用SRM系列。 本实用新型可用于各种机械装备的液压系统，在液压传动的伺服机械上，如运输机
械、锻压机械、冶金机械、成型机械、油压机、注塑机、压铸机、轧机加压机械等。可
以代替使用电液伺服阀的传统型电液伺服系统，并且随着开关磁阻技术的进一步发展，
系统也会在其他领域获得大的发展。
权利要求1、开关磁阻电机泵数控液压系统，其特征在于包括液压系统和可逆无级调速系统，液压系统与可逆无级调速系统相连。
2、 根据权利要求1所述的开关磁阻电机泵数控液压系统，其特征在于可逆无级 调速系统包括开关磁阻电机(2)、传感器和电机控制器(1),开关磁阻电机(2)与 液压系统相连，液压系统通过传感器与电机控制器(1)相连。
3、 根据权利要求1所述的开关磁阻电机泵数控液压系统，其特征在于液压系统 包括液压泵(3)、液压管道系统、液压缸(8)。
4、 根据权利要求1所述的开关磁阻电机泵数控液压系统，其特征在于传感器包 括压力传感器(9)、位移传感器(10)。
5、 根据权利要求2所述的开关磁阻电机泵数控液压系统，其特征在于开关磁阻电机(2)与液压系统相连是，电机控制器(1)连接开关磁阻电机(2)，开关磁阻电机 (2)连接液压泵(3)，液压泵(3)通过液压管道系统连接液压缸(8)，在管道(7) 上设置压力传感器(9),在机身(11)上设置位移传感器(10)，压力传感器(9)和位 移传感器(11)的输出信号连接电机控制器(1)。
6、 根据权利要求2所述的开关磁阻电机泵数控液压系统，其特征在于电机控制 器(1)包括显示器(13)和键盘(14)。
7、 根据权利要求3所述的开关磁阻电机泵数控液压系统，其特征在于液压管道 系统，包括液体箱(4)、单向阀(5)、液控单向阀(6)和管道(7)，单向阀(5)的输 入端和液控单向阀(6)的输出端连接液体箱(4),单向阀(5)的输出端和液控单向阀(6)的输入端连接管道(7)。
8、 根据权利要求2所述的开关磁阻电机泵数控液压系统，其特征在于可逆无级 调速系统电路连接是开关磁阻电机U2的A、 A' 、 B、 B' 、 C、 C， 、 ANG端口分别连 接电机控制器U1的A、 A' 、 B、 B' 、 C、 C， 、 ANG端口，电机控制器Ul的Ll、 L2、 L3端口连接电源，压力传感器U3两个、位移传感器U4分别连接电机控制器U1的AIl、 AI2、 AI3端口，显示器U5和键盘U6分别连接电机控制器U1的1/01、 1/02端口。
专利摘要开关磁阻电机泵数控液压系统，属于液压传动和液压机械领域。其特征在于包括液压系统和可逆无级调速系统，液压系统与可逆无级调速系统相连。与现有相比能够实现变速、变向和压力、位移数控，大大简化液压系统的结构，可以完全消除系统中存在的节流损失。同时具有结构简单、工作可靠、机械强度高、高效节能、调速精度高、起动电流小、可频繁正反转运行等优点，可在宽广的调速范围内实现高效率运行等优点。适用于运输机械、锻压机械、冶金机械、成型机械、油压机、注塑机、压铸机、轧机加压机械等。
文档编号F15B15/18GK201007274SQ20062014460
公开日2008年1月16日 申请日期2006年12月31日 优先权日2006年12月11日
发明者徐丙垠, 李时云, 贾明全, 赵婷婷 申请人:淄博科汇电气有限公司