CN112727722A - 一种电控式恒压变量电动泵 - Google Patents

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徐礼林
卫健
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Abstract

本发明属于液压领域，涉及一种电控式恒压变量电动泵，包括电机控制器(1)、调速电机(2)、转轴(3)、定量柱塞泵(4)、吸油口(5)、高压口(6)、驱动数据线(7)、信号采集数据线(8)。控制灵活，可以按照负载变化实时调整流量，可以实现高压小流量工况和低压大流量工况。可使系统选用排量较小的液压泵，减小系统中液压泵和电机的功率，使系统能量的利用更加合理，降低能耗。电机电流的分析方法具有非接触、直接性测量特点，同时它的传感器安装方法简便且不易受到原系统干扰，因此测量的精度也可以保证。

Description

一种电控式恒压变量电动泵
技术领域
本发明属于液压领域，涉及一种电控式恒压变量电动泵。
背景技术
电控式恒压变量电动泵采用调速电机和定量泵结合合理的控制方式实现恒压变量功能。电控式恒压变量电动泵采用电机相电流表征转轴转矩，进一步表征泵出口压力情况，采用电机转速表征泵转速，进一步表征泵出口流量情况。对于由电机拖动柱塞泵的机械系统，电机作为动力源通过联轴器与柱塞泵相连，电机中的定子和转子绕组都可以等效为电磁耦合电路。当液压负载变化,导致柱塞泵转轴上扭矩变化，转轴扭矩的状态变化就会通过电机和转轴之间的传动系统影响电机的运转，并最终导致定转子间的电磁耦合磁通量发生变化，从而也就引起了定子电流发生变化。因此通过对电机电流信号分析就能够得到反映电机泵外载荷变化的情况。
发明内容
本发明的目的是：设计一种电控式恒压变量电动泵，采用电机调速，在小流量需求工况下，可以通过降低电机转速的方式，减小搅拌损失，油液的温升小；可以实现负载功率在线控制，保压工况和空转工况(等待周期)无能量损失；控制灵活，可以按照负载变化实时调整流量，可以实现高压小流量工况和低压大流量工况。可使系统选用排量较小的液压泵，减小系统中液压泵和电机的功率，使系统能量的利用更加合理，降低能耗。电机电流的分析方法具有非接触、直接性测量特点，同时它的传感器安装方法简便且不易受到原系统干扰，因此测量的精度也可以保证。适用于蓄压器、增压油箱等需要进行体积补偿和稳压的领域，具有体积小、容积利用率高、伸缩量大、运动摩擦力小、充放油液响应快、体积补偿能力强、供油特性好的特点，且制造成本低，材料利用率高，焊缝量少，可靠性好，方便实时监控和控制。
本发明的技术解决方案是：一种电控式恒压变量电动泵，其特征在于：包括电机控制器1、调速电机2、转轴3、定量柱塞泵4、吸油口5、高压口6、驱动数据线7、信号采集数据线8。电机控制器1通过驱动数据线7和信号采集数据线8与调速电机2连接，实现电机调速驱动和电机转速和电机电流信号采集作用。转轴3作为传动轴连接调速电机2和定量柱塞泵4，实现转矩传递作用。吸油口5、高压口6分别作为定量柱塞泵的吸油和高压出口，与外界负载连通。
其中，电机控制器1包括电机控制器壳体10、控制器驱动模块11、控制器调理模块12、数据传输线13，控制器驱动模块11和控制器调理模块12单独固定安装在电机控制器壳体10的两个隔离区域，数据传输线13连接在控制器驱动模块11和控制器调理模块12之间，实现数据传输作用。
调速电机2包括电机壳体20、电机定子21、电机转子22、电机测速传感器23、电机电流传感器24。电机壳体20固定在地面。电机定子21是由铜线绕制的线圈组成，并且固定在电机壳体20上，电机电流传感器24安装在电机定子21上，用于检测线圈上的电流。电机转子22通过轴承安装在电机壳体20上，电机转子22可在电机定子21的驱动下实现转动，电机测速传感器23安装在电机转子上，用于检测电机转子22的转速。电机转子22通过花键与转轴3进行固定。
定量柱塞泵4包括泵壳体40、斜盘41、柱塞42、缸体43。泵壳体40固定地面。斜盘41固定安装在泵壳体40上，并与泵壳体40的垂直方向呈一定固定角度。缸体43与转轴3通过花键固定连接，并可在转轴的带动下，绕轴线旋转，同时，通过布置在泵壳体40中的油道与吸油口5和高压口6相连通。柱塞43安装在缸体43内部，并可以实现轴向运动，在缸体43旋转过程中，柱塞42与斜盘41相对运动，实现油液从低压变成高压输出。
上述电控式恒压变量电动泵装置可以控制高压口6输出的液压油，压力恒定，且流量可以任意调节。
上述实现恒压变量功能的方式是通过电机控制器1实现，而非传统形式的恒压变量泵实现。
上述定量柱塞泵3为定量柱塞泵，内部不包括变量调节机构。
上述电机控制器1通过电机电流传感器24感应电机转子22和转轴3上的扭矩，而转轴3的扭矩可以进一步表征柱塞42上的压力值。通过闭环控制电机电流传感器24上的电流值，可以实现电控式恒压变量电动泵输出恒压的目的。
上述电机控制器1通过电机测速传感器23感应电机转子22和转轴3的转速，而转轴3的转速可以进一步表征缸体43的转速。按照定量泵4的设计参数，定量泵4每转动一圈，可排出的液压油容积是一定的。通过闭环控制电机测速传感器23上的转速值，可以实现电控式恒压变量电动泵输出可调节流量的目的。
上述电机测速传感器23可以是霍尔传感器测速，也可是旋转变压器测速。
有益效果：设计一种电控式恒压变量电动泵，采用电机调速，在小流量需求工况下，可以通过降低电机转速的方式，减小搅拌损失，油液的温升小；可以实现负载功率在线控制，保压工况和空转工况(等待周期)无能量损失；控制灵活，可以按照负载变化实时调整流量，可以实现高压小流量工况和低压大流量工况。可使系统选用排量较小的液压泵，减小系统中液压泵和电机的功率，使系统能量的利用更加合理，降低能耗。电机电流的分析方法具有非接触、直接性测量特点，同时它的传感器安装方法简便且不易受到原系统干扰，因此测量的精度也可以保证。
附图说明
图1为本发明一种电控式恒压变量电动泵的示意图，1是电机控制器、2是调速电机、3是转轴、4是定量柱塞泵、5是吸油口、6是高压口、7是驱动数据线、8是信号采集数据线、10是电机控制器壳、11是控制器驱动模块、12是控制器调理模块、13是数据传输线、20是电机壳体、21是电机定子、22是电机转子、23是电机测速传感器、24是电机电流传感器、40是泵壳体、41是斜盘、42是柱塞、43是缸体；
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明作进一步详细说明。
一种电控式恒压变量电动泵，包括电机控制器1、调速电机2、转轴3、定量柱塞泵4、吸油口5、高压口6、驱动数据线7、信号采集数据线8。电机控制器1通过驱动数据线7和信号采集数据线8与调速电机2连接，实现电机调速驱动和电机转速和电机电流信号采集作用。转轴3作为传动轴连接调速电机2和定量柱塞泵4，实现转矩传递作用。吸油口5、高压口6分别作为定量柱塞泵的吸油和高压出口，与外界负载连通。
其中，电机控制器1包括电机控制器壳体10、控制器驱动模块11、控制器调理模块12、数据传输线13，控制器驱动模块11和控制器调理模块12单独固定安装在电机控制器壳体10的两个隔离区域，数据传输线13连接在控制器驱动模块11和控制器调理模块12之间，实现数据传输作用。
调速电机2包括电机壳体20、电机定子21、电机转子22、电机测速传感器23、电机电流传感器24。电机壳体20固定在地面。电机定子21是由铜线绕制的线圈组成，并且固定在电机壳体20上，电机电流传感器24安装在电机定子21上，用于检测线圈上的电流。电机转子22通过轴承安装在电机壳体20上，电机转子22可在电机定子21的驱动下实现转动，电机测速传感器23安装在电机转子上，用于检测电机转子22的转速。电机转子22通过花键与转轴3进行固定。
进一步的,定量柱塞泵4包括泵壳体40、斜盘41、柱塞42、缸体43。泵壳体40固定地面。
进一步的,斜盘41固定安装在泵壳体40上，并与泵壳体40的垂直方向呈一定固定角度。缸体43与转轴3通过花键固定连接，并可在转轴的带动下，绕轴线旋转，同时，通过布置在泵壳体40中的油道与吸油口5和高压口6相连通。柱塞43安装在缸体43内部，并可以实现轴向运动，在缸体43旋转过程中，柱塞42与斜盘41相对运动，实现油液从低压变成高压输出。
采用电机调速，在小流量需求工况下，可以通过降低电机转速的方式，减小搅拌损失，油液的温升小；可以实现负载功率在线控制，保压工况和空转工况(等待周期)无能量损失；控制灵活，可以按照负载变化实时调整流量，可以实现高压小流量工况和低压大流量工况。可使系统选用排量较小的液压泵，减小系统中液压泵和电机的功率，使系统能量的利用更加合理，降低能耗。电机电流的分析方法具有非接触、直接性测量特点，同时它的传感器安装方法简便且不易受到原系统干扰，因此测量的精度也可以保证。适用于蓄压器、增压油箱等需要进行体积补偿和稳压的领域，具有体积小、容积利用率高、伸缩量大、运动摩擦力小、充放油液响应快、体积补偿能力强、供油特性好的特点，且制造成本低，材料利用率高，焊缝量少，可靠性好，方便实时监控和控制。
上述电控式恒压变量电动泵装置可以控制高压口6输出压力恒定，且流量可以任意调节的液压油。
上述实现恒压变量功能的方式是通过电机控制器1实现，而非传统形式的恒压变量泵实现，目的是控制输出流量变化。
上述定量柱塞泵3为定量柱塞泵，内部不包括变量调节机构，达到减轻产品重量的目的。
上述电机控制器1通过电机电流传感器24感应电机转子22和转轴3上的扭矩，而转轴3的扭矩可以进一步表征柱塞42上的压力值。通过闭环控制电机电流传感器24上的电流值，可以实现电控式恒压变量电动泵输出恒压的目的。
上述电机控制器1通过电机测速传感器23感应电机转子22和转轴3的转速，而转轴3的转速可以进一步表征缸体43的转速。按照定量泵4的设计参数，定量泵4每转动一圈，可排出的液压油容积是一定的。通过闭环控制电机测速传感器23上的转速值，可以实现电控式恒压变量电动泵输出可调节流量的目的。
上述电机测速传感器23可以是霍尔传感器测速，也可是旋转变压器测速，目的是用于测量电机转速。

Claims (8)

1.一种电控式恒压变量电动泵，其特征在于：包括电机控制器(1)、调速电机(2)、转轴(3)、定量柱塞泵(4)、吸油口(5)、高压口(6)、驱动数据线(7)、信号采集数据线(8)；电机控制器(1)通过驱动数据线(7)和信号采集数据线(8)与调速电机(2)连接，实现电机调速驱动和电机转速和电机电流信号采集作用；转轴(3)作为传动轴连接调速电机(2)和定量柱塞泵(4)，实现转矩传递作用；吸油口(5)、高压口(6)分别作为定量柱塞泵的吸油和高压出口，与外界负载连通；
其中，电机控制器(1)包括电机控制器壳体(10)、控制器驱动模块(11)、控制器调理模块(12)、数据传输线(13)，控制器驱动模块(11)和控制器调理模块(12)单独固定安装在电机控制器壳体(10)的两个隔离区域，数据传输线(13)连接在控制器驱动模块(11)和控制器调理模块(12)之间，实现数据传输作用；
调速电机(2)包括电机壳体(20)、电机定子(21)、电机转子(22)、电机测速传感器(23)、电机电流传感器(24)；电机壳体(20)固定在地面；电机定子(21)是由铜线绕制的线圈组成，并且固定在电机壳体(20)上，电机电流传感器(24)安装在电机定子(21)上，用于检测线圈上的电流；电机转子(22)通过轴承安装在电机壳体(20)上，电机转子(22)可在电机定子(21)的驱动下实现转动，电机测速传感器(23)安装在电机转子上，用于检测电机转子(22)的转速；电机转子(22)通过花键与转轴(3)进行固定；
定量柱塞泵(4)包括泵壳体(40)、斜盘(41)、柱塞(42)、缸体(43)；泵壳体(40)固定地面；斜盘(41)固定安装在泵壳体(40)上，并与泵壳体(40)的垂直方向呈一定固定角度；缸体(43)与转轴(3)通过花键固定连接，并可在转轴的带动下，绕轴线旋转，同时，通过布置在泵壳体(40)中的油道与吸油口(5)和高压口(6)相连通；柱塞(43)安装在缸体(43)内部，并可以实现轴向运动，在缸体(43)旋转过程中，柱塞(42)与斜盘(41)相对运动，实现油液从低压变成高压输出。
2.根据权利要求1所述的一种电控式恒压变量电动泵，其特征在于：电控式恒压变量电动泵装置控制高压口(6)输出的液压油，压力恒定，且流量可任意调节。
3.根据权利要求1所述的一种电控式恒压变量电动泵，其特征在于：实现恒压变量功能的方式通过电机控制器(1)实现。
4.根据权利要求1所述的一种电控式恒压变量电动泵，其特征在于：定量柱塞泵(3)为定量柱的塞泵，内部不包括变量调节机构。
5.根据权利要求1所述的一种电控式恒压变量电动泵，其特征在于：电机控制器(1)通过电机电流传感器(24)感应电机转子(22)和转轴(3)上的扭矩，而转轴(3)的扭矩可进一步表征柱塞(42)上的压力值；通过闭环控制电机电流传感器(24)上的电流值，实现电控式恒压变量电动泵输出恒压的目的。
6.根据权利要求1所述的一种电控式恒压变量电动泵，其特征在于：电机控制器(1)通过电机测速传感器(23)感应电机转子(22)和转轴(3)的转速，而转轴(3)的转速可进一步表征缸体(43)的转速；按照定量泵(4)的设计参数，定量泵(4)每转动一圈，可排出的液压油容积是一定的。
7.根据权利要求1所述的一种电控式恒压变量电动泵，其特征在于：通过闭环控制电机测速传感器(23)上的转速值，可实现电控式恒压变量电动泵输出可调节流量的目的。
8.根据权利要求1所述的一种电控式恒压变量电动泵，其特征在于：电机测速传感器(23)为霍尔传感器测速或旋转变压器测速。
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