[發明專利]開關磁阻電動機直接伺服驅動新型泵控式液壓傳動系統

無效

• 申請號: 200710018110.0
• 申請日: 2007-06-22
• 公開（公告）號: CN101082370A
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發明（設計）人: 趙升噸;魏樹國;白振岳
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: F16H39/00
• 分類號: F16H39/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 李鄭建

????????????????????????技術領域

本發明屬于成形設備制造領域，具體涉及開關磁阻電動機直接伺服驅動新型泵控式液壓傳動系統。

????????????????????????背景技術

在進入90年代以后，隨著世界各國在環境保護，如能耗、噪聲、泄漏等控制方面日益嚴格的要求，節能已經成為電液系統的主要研究方向和研究重點之一。因此進行新的液壓傳動及控制方式的研究顯得尤為重要。

在實際應用中的液壓傳動控制系統中，大部分是需要對執行機構的速度進行控制的，可以說調速回路是液壓系統的核心。液壓系統的調速方式很多，但是總體而言可以分為兩大類：節流調速回路和容積調速回路。

現在進行液壓機電液系統改進大多是采用傳統的電液伺服系統。電液伺服系統由于充分發揮電子與液壓兩方面的優點，既能控制很大的慣量和產生很大的力或者力矩，又具有高精度、快速響應能力，并有較好的靈活性和適應能力，因而得到了廣泛的應用。電液伺服系統最初廣泛地應用于武器、艦船、航空、航天等國防工業部門，而后迅速推廣到冶金、石油、機械等民用部門。傳統的電液伺服系統主要由電子電氣元件、電液伺服閥、電液比例閥、液壓執行元件、反饋檢測元件和控制對象組成。

閥控伺服系統具有高精度、高頻響等優良控制特性，所以應用范圍極其廣泛。但是，使用伺服閥的系統也有其固有的缺陷：

(1)、電液伺服閥對油液污染特別敏感。工作油液的污染將加快電液伺服閥的磨損并產生故障，從而導致電液伺服系統工作可靠性和性能穩定性的降低。因此，必須強化和完善過濾技術，提高液壓油的清潔度，這樣也就提高了電液伺服系統的成本；

(2)、電液伺服系統需要一套泵站系統提供恒壓油源，因此增大了系統的體積，提高了系統的復雜程度，增加了系統的成本；

(3)、電液伺服系統的電液伺服閥提供的負載壓力最大只有油源壓力的三分之二，因此系統能量浪費嚴重；

(4)、電液伺服閥加工精度高，價格貴，維修不方便，在特殊場合(如高溫)其性能不穩定。

而電氣傳動具有噪音小、污染低、能耗低、無需二次能量轉換等優點。但是，目前電氣傳動還存在著一些不足之處，例如無法實現集中控制，很難實現高精度的控制等。

在傳統的液壓調速技術存在著效率低下，或者結構復雜的情況下，考慮將電機變頻調速技術用于液壓系統，即變轉速液壓控制技術，通過控制電機的轉速，由此帶動定量泵，通過改變電機的轉速而使泵的流量發生變化，以達到容積式控制的效果。這種液壓傳動方式可以克服傳統閥控式液壓系統的缺點，可大大簡化液壓回路，減少液壓系統的能量損失，提高系統效率，降低噪聲等。其中最重要的是減少液壓系統的能量損失，提高整個系統的效率。

隨著電力電子技術和制造技術的發展，開關磁阻電機(SwitchedReluctance?Driver?motor)技術已取得了日新月異的進步。開關磁阻電機具有如下優點：

(1)、電機結構簡單、堅固，制造工藝簡單，成本低，可工作于極高轉速；定子線圈嵌放容易，端部短而牢固，工作可靠，能適用于各種惡劣、高溫甚至強振動環境。

(2)、結構簡單、成本低。

開關磁阻電機的結構比鼠籠式感應電動機還要簡單，其突出的優點是轉子上沒有繞組，因此不會有鼠籠式感應電動機制造過程中鼠籠鑄造不良和使用中的段條等問題。在定子方面，它只有幾個集中繞組，因此制造簡單。

(3)、轉矩方向與電流方向無關，從而可最大限度簡化功率變換器，降低系統成本。

(4)、功率主電路簡單可靠。

開關磁阻電機轉矩方向只與各相通電順序有關，而和繞組電流的方向無關，即只需要單方向繞組電流，故功率主電路每相至少只需一個功率開關，而感應電動機繞組需流過雙向電流，向其供電的變頻器中功率電路每相需要兩個功率開關。

(5)、起動轉矩大，低速性能好，無感應電動機在起動時所出現的沖擊電流現象。

(6)、調速范圍寬，控制靈活，易于實現各種特殊要求的轉矩一速度特性。

開關磁阻電機的主要運行控制參數和常用方法有：起始導通角、關斷角、電流PWM、電壓PMW等。可控參數多，意味著控制靈活方便，可以根據對電機要求和電機的情況，采用不同控制方法和參數值，既可以使之運行于最佳狀態(如：輸出力大、效率高等)，還可以使之實現各種不同的功能和特性曲線。

(7)、在寬廣的轉速和功率范圍內都具有高效率。

(8)、效率高、損耗小。