TW202307339A - 控制一泵之馬達之方法及相關之裝置及泵系統 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種裝置，其包含一扭矩調整電路，該扭矩調整電路用於接收一扭矩設定點及對應於一第一齒輪及一第二齒輪之一對嚙合齒輪齒之間的一差動扭矩之一扭矩回饋信號。該扭矩調整電路進一步經組態以輸出對應於該扭矩設定點與該扭矩回饋信號之間的一差之一扭矩調整信號。該裝置亦包含一運動控制電路，其用於將一第一速度需求信號提供至驅動該第一齒輪之一第一馬達及將一第二需求信號提供至驅動該第二齒輪之一第二馬達且藉由調整該第一速度需求信號或該第二速度需求信號之至少一者來動態同步化該對嚙合齒輪齒之間的扭矩，使得該對嚙合齒輪齒之間的該差動扭矩在一預定範圍內。

Description

控制一泵之馬達之方法及相關之裝置及泵系統

本發明之實施例大體上係關於一種用於控制一流體泵之系統及方法，且更特定言之，本發明係關於一種動態控制具有一驅動-驅動組態之一齒輪泵中之齒輪之扭矩及/或位置之系統及方法。

齒輪泵通常用於工業流體抽吸系統，諸如(例如)工業設備、航空等等之液壓系統。此等系統中之齒輪泵一般為驅動器驅動系統，其中一齒輪耦合至一馬達(驅動器齒輪)且驅動器齒輪與另一齒輪(從動齒輪)嚙合且驅動該另一齒輪以將流體自泵之一進口轉移至泵之一出口。齒輪之間的容限必須考量各種參數(諸如工作流體之操作溫度及壓力之變動)，使得齒不隨參數改變而鎖定。例如，隨著流體之溫度自啟動條件上升至完全操作溫度，齒輪將變大且齒輪之間的容限必須使得齒輪之間始終存在一些「遊隙」或「齒隙」，使得齒輪不鎖定。另外，齒輪之間的容限必須允許從動齒輪根據其經受之力來在極限內「自調整」。例如，隨著流量及/或排放壓力改變，齒輪與齒輪接觸上之力亦改變。因為驅動器驅動系統中之從動齒輪由另一齒輪推動而非由一馬達依一精確角速度驅動，所以從動齒輪將根據齒輪齒之間的力之任何改變來自動調整，若齒輪之間存在一些容限。

與一驅動器驅動齒輪泵相比，申請人之美國專利第10,072,676號(「'676專利」)揭示具有兩個流體驅動器之一泵(驅動-驅動泵)之控制。'676專利揭示一種驅動-驅動泵，其中兩個齒輪由各自馬達依一精確角速度分別驅動，且齒輪與齒輪接觸可藉由使一齒輪比另一齒輪「略快」驅動來維持。顯然，兩個齒輪將依相同角速度旋轉(就具有1:1之一齒輪比之一泵而言)。此係因為被略快驅動之齒輪上之一齒將接觸另一齒輪上之一齒且兩個齒輪依相同角速度旋轉。在操作中，對兩個馬達之速度需求之差動經設定以預期對置齒輪齒之間的接觸力足夠高以在所有操作條件期間維持對置齒表面之間的一密封。

在其中接觸力在所有操作條件期間維持一密封之驅動-驅動系統中，兩個齒輪不歸因於液壓流體之流量、壓力及溫度而根據齒輪上之力之改變來「自調整」。例如，隨著溫度上升，齒輪齒會變大且齒輪上之力會增大。因此，在此等驅動-驅動系統中，馬達、齒輪齒及齒輪之間的容限必須針對最壞情況應力(其通常發生於依最高額定速度經歷之流量、壓力及/或溫度處)來設計。然而，若驅動-驅動系統經組態以依各種操作條件操作，則針對最壞情況方案來設計可意謂驅動-驅動泵在正常操作條件中可能沒效率及/或可能不具有最經濟建構。替代地，若驅動-驅動系統經設定使得若一適當接觸力用於正常操作條件，則接觸力在最壞情況方案期間可能不足以維持適當操作及/或效率。

另外，歸因於製程，齒輪齒尺寸始終存在一些變動。此等變動會導致對應嚙合齒之間的接觸力變動。例如，在齒輪之各回轉內，對應齒輪齒之間的接觸力可自幾乎無接觸力(例如對應於小於1 Nm之一扭矩，其取決於齒輪組態及/或齒輪大小)變動至過度接觸力(例如對應於大於10 Nm之一扭矩，其取決於齒輪組態及/或齒輪大小)。嚙合齒之間的接觸力之變動會導致齒輪齒上之不均勻及/或過度磨損及/或齒輪齒之過早失效。為最小化臨界及/或高rpm泵(例如大於6000 rpm)中接觸力之變動，根據緊密容限來製造齒輪，其提高系統之成本。

熟習技術者將透過比較所提出之方法與本發明之剩餘部分中參考圖式所闡述之本發明之實施例來明白習知、傳統及此等方法之進一步限制及缺點。

本發明之較佳實施例係針對可基於來自流體系統之回饋及/或控制系統之一操作模式來動態同步化一齒輪泵之一或多對嚙合齒輪齒之間的扭矩及/或位置之控制系統。本文中所使用之「嚙合齒輪齒對」意謂一齒輪上之一齒及另一齒輪上之一對應齒，其等隨著齒輪旋轉及嚙合而接觸及/或在其等之間形成一小間隙。取決於齒輪比，一齒輪齒可具有另一齒輪上之一或多個對應齒輪齒。本文中所使用之「同步化位置」意謂隨著嚙合齒輪齒對旋轉而控制一或多個齒輪齒相對於其對應齒輪齒之位置。本文中所使用之「同步化扭矩」意謂隨著一或多對嚙合齒輪齒在旋轉期間接觸而將馬達之間的一差動扭矩控制為一預定值及/或在一預定範圍內。本文中所使用之「差動扭矩」意謂馬達及/或齒輪之扭矩差。

在一例示性實施例中，一種泵控制電路可動態同步化數對之一或多個嚙合齒輪齒之間的扭矩及/或位置。該泵控制電路可經組態以基於對應於該等對之一或多個嚙合齒輪齒之間的一扭矩(例如一差動扭矩)及/或一相對位置之一回饋信號來調整至驅動一第一齒輪之一第一馬達之一第一馬達需求信號及/或至驅動一第二齒輪之一第二馬達之一第二馬達需求信號。在一些實施例中，該等馬達需求信號係基於一馬達速度。然而，在其他實施例中，該等需求信號可基於馬達電流、馬達驅動頻率、馬達電壓、馬達功率及/或某一其他馬達參數。該泵控制電路較佳地包含經組態以接收該回饋信號之一回饋電路。較佳地，該回饋信號對應於一系統參數(例如流體密度、黏度、溫度、壓力、體積流量及/或被抽吸之流體之某一其他性質)、一泵參數(例如泵rpm、泵溫度及/或某一其他泵參數)、一馬達參數(例如馬達電流、馬達電壓、馬達功率、馬達頻率及/或某一其他馬達參數)、一齒輪參數(例如齒輪rpm、齒輪齒速度、齒輪齒位置、編碼器回饋及/或某一其他齒輪參數)及/或另一回饋信號。在一些實施例中，該回饋信號與該第一齒輪與該第二齒輪之間的一差動扭矩相關。在一些實施例中，該回饋信號與該第一齒輪之一位置、該第二齒輪之一位置及/或該第一齒輪與該第二齒輪之一相對位置相關。當然，如上文所討論，其他回饋可與適當電路系統一起由該泵控制電路用於動態同步化扭矩及/或動態同步化位置。

在另一例示性實施例中，一種泵系統包含一泵總成，其較佳地具有界定一內部容積之一泵殼體。該泵總成可包含一第一齒輪及一第二齒輪，其等經安置使得該第一齒輪與該第二齒輪嚙合。該泵總成包含用於驅動該第一齒輪之一第一馬達及用於驅動該第二齒輪之一第二馬達。較佳地，該泵系統包含經組態以將一第一速度需求信號提供至該第一馬達及將一第二速度需求信號提供至該第二馬達之一泵控制電路。較佳地，該泵控制電路經組態以藉由調整該第一速度需求信號及/或該第二速度需求信號來基於一扭矩回饋信號動態同步化扭矩及/或基於一相對位置回饋信號動態同步化位置。

在另一例示性實施例中，一種控制一驅動-驅動組態中之一泵之馬達之方法包含將一第一馬達需求信號提供至驅動一第一齒輪之一第一馬達及將一第二馬達需求信號提供至驅動一第二齒輪之一第二馬達。該方法亦包含藉由調整該第一需求信號及/或該第二需求信號來基於一扭矩回饋信號動態同步化扭矩及/或基於一相對位置回饋信號動態同步化位置。

本發明之[發明內容]經提供為本發明之一些實施例之一大體介紹且不意欲限制任何特定流體驅動致動器總成或控制器系統組態。應瞭解，[發明內容]中所描述之各種特徵及特徵組態可依任何適合方式組合以形成本發明之任何數目個實施例。本文中提供包含變動及替代組態之一些額外實例性實施例。

優先權 本申請案主張2020年7月8日申請之美國臨時專利申請案第63/049,307號之優先權，該案之全文以引用方式併入本文中。

本發明之例示性實施例係針對驅動-驅動控制系統，其中泵之齒輪依包含同步化扭矩模式操作及/或同步化位置模式操作之操作模式驅動。本發明之例示性實施例亦可針對包含用於轉移流體之兩個齒輪之一齒輪泵，其中各齒輪由一各自馬達驅動。例如，泵可為具有一驅動-驅動組態之一外部齒輪泵或一內部齒輪泵。

較佳地，控制系統可在齒輪泵之操作期間動態同步化一或多對嚙合齒輪齒之間的扭矩及/或位置。在一些實施例中，控制系統基於諸如(例如)以下之回饋來控制齒輪泵：系統參數(例如流體密度、黏度、溫度、壓力、體積流量及/或被抽吸之流體之某一其他性質)、一泵參數(例如泵rpm、泵溫度及/或某一其他泵參數)、一馬達參數(例如馬達電流、馬達電壓、馬達功率、馬達頻率及/或某一其他馬達參數)、一齒輪參數(例如齒輪rpm、齒輪齒速度、齒輪齒位置、編碼器回饋及/或某一其他齒輪參數)及/或另一回饋信號。在一些實施例中，泵控制系統可動態同步化一或多對嚙合齒輪齒之間的扭矩以使對應齒輪齒之間的一扭矩維持在一預定設定點。例如，泵控制系統可經組態以維持可歸因於(例如)齒之間的一接觸力及/或系統條件(例如系統壓力、流量、溫度等等)之嚙合齒輪齒之間的一差動扭矩。較佳地，差動扭矩維持在基於系統條件及/或泵之一操作條件之一扭矩設定點。在一些實施例中，扭矩回饋信號係基於來自馬達之一或兩者之馬達電流回饋信號。在一些實施例中，泵控制系統可動態同步化一或多對嚙合齒輪齒之位置以使對應齒之間的一相對位置(本文中亦指稱「間隙寬度」)維持在一預定設定點(例如一間隙寬度設定點)。較佳地，預定設定點可基於泵之一操作條件，諸如(例如)被抽吸之流體之一溫度。

圖1展示一流體操作系統100之一例示性方塊圖。流體操作系統100包含操作一負載300之一流體驅動致動器總成1。流體驅動致動器總成1包含一流體驅動致動器3 (其可為(例如)對一外部負載執行作業之一液壓缸、一液壓馬達或另一類型之流體驅動致動器)及一泵總成2。當流體驅動致動器係諸如一液壓缸之一線性致動器時，負載300可沿諸如(例如)線性方向301之一線性方向移動。若流體驅動致動器係諸如一液壓馬達之一旋轉致動器，則負載300可諸如(例如)沿旋轉方向302旋轉。泵總成2可包含泵10、比例控制閥總成222及242及/或儲存器件170。液壓致動器3可由來自泵10之流體操作，泵10可由一致動器控制系統200控制。

較佳地，致動器控制系統200包含一驅動單元295，其具有控制泵10之一泵控制電路210及/或控制比例控制閥總成222及242之一閥控制電路220。致動器控制系統200較佳地包含控制系統之總體操作之一監督控制單元266。監督控制單元266可包含用於自一使用者接收命令之一操作者輸入單元276。操作者輸入單元276可為(例如)一人機介面(例如鍵盤、監視器、滑鼠、操縱桿及/或另一使用者介面)。在一些實施例中，監督控制單元266 (及/或另一控制器)可包含一負載控制電路267，其可包含用於控制負載300之控制邏輯(例如硬體、軟體、演算法等等)。在一些實施例中，負載控制電路267與泵控制電路210通信以操作負載300。較佳地，監督控制單元266 (及/或另一控制器)可包含一致動器控制電路268，其可包含用於控制流體驅動致動器總成1之控制邏輯(例如硬體、軟體、演算法等等)。在一些實施例中，致動器控制電路268與泵控制電路210通信以操作流體驅動致動器總成1。具有泵控制電路210及/或閥控制電路220之驅動單元295可包含硬體及/或軟體，其解譯來自監督控制單元266及/或使用者經由輸入單元276之參數回饋信號(例如與系統壓力、流量、溫度、閥、致動器及/或齒輪位置及/或速度、馬達電流及/或電壓及/或某一(些)其他量測參數相關之信號)及/或命令信號(例如流量及/或壓力設定點及/或某一(些)其他控制信號)且將適當需求信號(例如速度、扭矩及/或位置需求信號及/或某一(些)其他需求信號)發送至泵10及控制閥總成222、242以定位負載300。為簡潔起見，相對於具有一液壓泵及一液壓致動器(例如一液壓缸、一液壓馬達及/或另一類型之液壓致動器)之一液壓流體系統來給出例示性實施例之描述。然而，本發明之發明特徵適用於除液壓系統之外的流體系統。

在一些例示性實施例中，泵總成2可包含用於視需要儲存及釋放液壓流體之一儲存器件170。儲存器件170亦可在流體密度及因此流體體積歸因於(例如)流體之一溫度改變而改變(或由於某一其他原因之一流體體積改變)時儲存及釋放液壓流體。此外，儲存器件170亦可用於吸收歸因於泵10及/或閥總成222、242之操作之系統中之液壓衝擊。

在一些實施例中，包含比例控制閥總成222及242及儲存器件170之泵總成2可藉由使用(例如)螺釘、螺栓及/或某一其他緊固構件來與液壓致動器3結合，使得由流體驅動致動器總成1佔用之空間減小。因此，如圖1中所見，在一些例示性實施例中，本發明之流體驅動致動器總成1具有提供一緊湊設計之一整合組態。然而，在其他實施例中，流體驅動致動器總成1中之一個或所有組件(諸如(例如)液壓泵10、液壓致動器3及/或控制閥總成222及/或242)可單獨安置及操作性連接，無需使用一整合組態。例如，僅泵10及控制閥222、242可結合(或器件之任何其他組合可結合)。

圖2展示可與一液壓致動器(例如一線性致動器及/或一液靜壓傳動系統)一起使用之一泵總成2之一例示性實施例之一分解圖。泵總成2包含泵10及儲存器件170。為清楚起見，未展示比例控制閥總成222及242。泵10及儲存器件170之組態及操作可見於申請人之美國專利第9,228,586號及美國專利第10,294,936號中，該等專利之全文以引用方式併入本文中。因此，為簡潔起見，除描述本例示性實施例需要之外，省略泵10及儲存器件170之組態及操作之一詳細描述。儲存器件170可為(例如)一加壓容器(例如一蓄積器)且可經由諸如(例如)管道、軟管、通道或其他類型之連接器(圖中未展示)之構件來連接至埠22及/或埠24。泵10包含兩個流體驅動器40、60，其等分別包含一原動機及一流體排量部件。在圖2所繪示之例示性實施例中，原動機係電動馬達41、61且流體排量部件係正齒輪50、70。在此實施例中，兩個泵馬達41、61在組裝時安置於齒輪50、70之圓柱形開口51、71內部。然而，本發明之例示性實施例涵蓋其他馬達/齒輪組態。例如，圖3繪示一泵總成之一實施例之一橫截面圖，其中流體驅動器40'及60'之馬達41'、61'安置於泵內部之外部上。其他例示性泵組態可見於美國專利第9,228,586號及美國專利第10,294,936號中。

如圖2中所見，泵10表示一正排量(或固定排量)齒輪泵。齒輪對50、70安置於內部容積98中。齒輪50、70之各者具有自各自齒輪體徑向向外延伸之複數個齒輪齒52、72。齒輪齒52、72在由(例如)電動馬達41、61旋轉時將流體自進口轉移至出口。泵10可為一可變速度及/或可變扭矩泵(例如，馬達41、61可為可變速度及/或可變扭矩)，因此，齒輪50、70之旋轉可經變動以產生各種體積流量及泵壓力。在一些實施例中，泵10係雙向的(例如，馬達41、61可為雙向的)。在此等實施例中，任一埠22、24可為進口埠且另一埠將為出口埠，其取決於齒輪50、70之旋轉方向。

流體驅動器40、60安置於由泵殼體20之內壁26界定之一內部容積98中。流體驅動器40、60之軸件42、62安置於泵殼體20之埠22與埠24之間且在一端84處由板80支撐及在另一端86處由板82支撐。馬達41、61之定子44、64徑向安置於各自軸件42、62與轉子46、66之間。定子44、64固定連接至各自軸件42、62，軸件42、62固定連接至殼體20之板82、84。轉子46、66較佳地經由軸承(圖中未展示)來連接至固定軸件44、64。轉子46、46安置於定子44、64之徑向外且包圍各自定子44、64。在一些實施例中，馬達41、61包含殼體(圖中未展示)且馬達41、61經由馬達殼體來耦合至齒輪50、70。因此，在此實施例中，馬達41、61具有一外轉子馬達配置(或一外部轉子馬達配置)，其意謂馬達之外側旋轉且馬達之中心固定。相比而言，在圖3之實施例中，馬達41'及61'可具有其中轉子附接至旋轉中心軸件之一內部轉子馬達配置。

如圖2中所展示，在一些實施例中，儲存器件170可安裝至泵10之(例如)端板80上以形成一個整合單元。在一些實施例中，儲存器件170可與泵10分開安置。儲存器件170可儲存由泵10抽吸之流體且供應執行一命令操作所需之流體。在一些實施例中，泵10中之儲存器件170可為儲存系統之流體之一加壓容器。在此等實施例中，儲存器件170可加壓至適合於系統之一指定壓力。在操作期間，若相關埠22、24處之壓力下降至低於儲存器件170之一流體室(圖中未展示)中之壓力，則來自儲存器件170之加壓流體可被推動至適當埠22、24，直至壓力均衡。相反地，若相關埠22、24處之壓力變成高於流體室之壓力，則來自埠之流體可經由管道、軟管、通道或其他類型之連接(圖中未展示)來推動至儲存器件170之流體室。熟習技術者瞭解液壓系統中儲存器件之組態及操作，因此，為簡潔起見，將不進一步討論。儘管上文所討論之例示性實施例僅繪示一個儲存器件，但本發明之例示性實施例可具有一或多個儲存器件。

圖4繪示外部齒輪泵10及基於齒輪50、70之旋轉(分別參閱旋轉箭頭74及76)之泵10之一例示性流體流動路徑(參閱流動箭頭92、94、94'、96)之一俯視橫截面圖。儘管馬達41及61展示為安置於內部容積98中，但在一些實施例中，馬達之一或兩者可安置於內部容積98外部。較佳地，兩個齒輪50、70分別由單獨提供之馬達41、61獨立驅動。在圖4之實施例中，齒輪比係1:1，且為清楚及簡潔起見，本發明之例示性實施例具有1:1之一齒輪比。然而，本發明適用於具有除1:1之外的齒輪比之泵之控制，且熟習技術者應瞭解如何將本發明之發明概念應用於具有各種齒輪比之泵之控制。

較佳地，泵控制電路210經組態以依各種操作模式操作泵，諸如(例如)控制程序(例如將流體系統1中之流量及/或壓力控制為一適當操作設定點或範圍)及/或控制致動器3之位置(例如將致動器定位於一預定位置處)。應注意，操作模式未必互斥。例如，將一線性致動器自接近其行程之一端定位成接近其行程之另一端可包含泵控制電路210將被抽吸之流體之流量及/或壓力控制為一操作設定點或範圍，同時將致動器位置最終設定為一預定位置設定點。

如圖5中所見，泵控制電路210可包含一泵需求控制器510、一泵操作控制器515、一致動器位置控制器520、一運動控制器530、一控制模式開關540、一同步化位置控制器550、一同步化扭矩控制器560、一間隙回饋電路555、一扭矩回饋電路545及/或馬達控制器570、580。泵操作控制器515可自(例如)監督控制單元266、驅動單元295及/或另一控制器接收泵操作信號，諸如(例如)一泵起動/停止信號及/或一泵方向信號。在一些實施例中，泵操作控制器515亦可自致動器位置控制器520 (下文將進一步討論)接收一泵起動/停止信號及/或一泵方向信號。基於所接收之信號，泵操作控制器515可輸出一開/關信號532以起動或停止泵10及/或輸出一正向/反向信號534以設定泵10之旋轉方向。信號532、534可發送至運動控制器530，運動控制器530接著將個別開/關信號532A、532B及正向/反向信號534A、534B輸出至操作馬達41、61之各自馬達控制器570及580。在一些實施例中，信號532、534可直接發送至馬達控制器570、580。一電源供應器(圖中未展示)可將所需電力供應至馬達控制器570及580，使得控制器570及580可輸出驅動各自馬達41、61所需之電流。馬達控制器570、580可包含諸如反相器、IGBT開關、SCR及相關聯控制器之硬體以分別基於個別速度需求信號536A、536B來將所需電流輸出至馬達41、61。較佳地，馬達控制器570、580係可變速度馬達控制器。可變速度馬達控制器係熟習技術者已知的且可為「現成」產品。因此，為簡潔起見，將不進一步討論可變速度馬達控制器之組態。

在一些實施例中，個別速度需求信號536A、536B可基於齒輪齒之間的一所要平均接觸力。例如，泵操作控制器515可將一差動速度調整信號516輸出至控制模式開關540。較佳地，差動速度調整信號516對應於嚙合齒輪齒對之間的一所要平均接觸力。差動速度調整信號516可由泵操作控制器515內部產生及/或自控制單元266及/或驅動單元295 (及/或另一控制器)接收。基於控制模式，差動速度調整信號516可作為差動需求調整信號542自控制模式開關540輸出至運動控制器530，運動控制器530使用差動需求調整信號542來調整個別速度需求信號536A、536B。

在一些實施例中，泵需求控制器510可提供用於基於(例如)系統中之一所要流量及/或壓力來控制(例如)齒輪50、70之角速度之一泵速度需求信號536。泵需求控制器510可確保流量及/或壓力在泵控制系統之各種操作模式期間維持在各自流量及/或壓力設定點。泵需求控制器510之一例示性實施例可見於名稱為「System to Pump Fluid and Control Thereof」之美國專利申請案第15/756,928號中，該案之全文併入本文中。然而，用於產生一泵速度需求信號536之控制方案之類型不是限制性的且本發明之例示性實施例可針對產生用於控制流體系統中之流量及/或壓力(例如在泵10之輸出處)之一泵速度需求信號之其他類型之控制方案。較佳地，泵速度需求信號536可輸出至運動控制器530。基於泵需求信號536及差動需求調整信號542，運動控制器530產生及輸出個別泵速度需求信號536A及536B分別至馬達控制器570及580。

在一些實施例中，取決於泵控制系統之操作模式，致動器位置控制器520可精確控制馬達41、61之位置以設定流體驅動致動器3之位置。較佳地，致動器位置控制器520可基於一參考點(例如一固定參考點)來設定流體驅動致動器3之位置。如圖5中所見，致動器位置控制器520接收一致動器位置設定點信號233 (例如來自控制單元266、驅動單元295及/或另一控制器)及來自各自位置感測器231A、231B之一或兩個位置回饋信號232A、232B。較佳地，當回饋信號232A及232B之一或兩者與致動器位置設定點信號233存在一偏差時，致動器位置控制器520可輸出起動/停止及方向信號以起動馬達41、61 (例如經由開/關信號532、532A及/或532B)且亦視情況提供一旋轉方向信號(例如經由正向/反向信號534、534A及/或534B)。當回饋信號232A及232B之一或兩者匹配致動器位置設定點信號233時，致動器位置控制器520可停止馬達41、61 (例如經由開/關信號532、532A及/或532B)。因此，基於位置設定點信號233與回饋信號232A、232B之一或兩者之間的一差，致動器位置控制器520可將起動/停止及方向信號適當輸出至泵操作控制器515 (及/或直接輸出至運動控制器530及/或直接輸出至馬達控制器570及580)以設定致動器3之位置。

在一些實施例中，致動器位置設定點信號233可經組態以對應於一齒輪50及/或齒輪70相對於一固定參考點(例如泵殼體上之一點、馬達軸件上之一點或不旋轉之泵上之某一其他點)之一所要位置。例如，各馬達41、61 (及因此附接齒輪)可設定為對應於馬達軸件42、62上之一360度位置之一角位置(參閱圖4)。因此，在一些實施例中，位置回饋信號232A及232B可與一或多個齒輪齒52、72相對於軸件42、62上之一360度位置(及/或另一固定位置)之位置相關。在一些實施例中，各齒輪50、70之360度旋轉位置可由各自馬達控制器570、580控制於3.6弧秒內。較佳地，當控制齒輪50、70之角速度時，各自馬達控制器570、580可將角速度控制於±0.001 rpm之一準確度內。在操作中，若需要流體驅動致動器3來使負載300移動一固定距離(例如一液壓缸之一線性距離及一液壓馬達之一角移動)，則控制單元266及/或驅動單元295 (及/或另一控制器)可經組態以判定馬達41、61 (及因此齒輪50、70)所需之精確旋轉數目及/或一旋轉之一分率以達成流體驅動致動器3之所要移動。例如，控制單元266及/或驅動單元295 (及/或另一控制器)可判定：為達成液壓缸或液壓馬達之所要移動，泵將需要旋轉+90°，其中(例如)「+」表示一泵流出(例如)埠24且「-」表示一泵流出(例如)埠22。在此情況中，控制單元266及/或驅動單元295 (及/或另一控制器)會將90°添加至到達致動器位置控制器520之致動器位置設定點信號233。致動器位置控制器520比較致動器位置設定點233與位置回饋信號232A及/或232B之間的差以判定是否應旋轉泵及若旋轉則沿哪個方向旋轉。若需要再定位流體驅動致動器3，則致動器位置控制器520輸出一起動信號以開啟泵10 (例如使用開/關信號532、532A及/或532B經由泵操作控制器515及/或運動控制器530)及輸出泵10之適當旋轉方向信號(例如使用正向/反向信號534、534A及/或534B經由泵操作控制器515及/或運動控制器530)。當來自流體驅動器40、60之位置回饋信號232A及/或232B指示馬達/齒輪已旋轉90°時，致動器位置控制器520發送一停止信號以關閉泵10 (例如使用開/關信號532、532A及/或532B經由泵操作控制器515及/或運動控制器530)。儘管圖5中展示一個致動器位置控制器520，但在一些實施例中，可使用彼此通信之兩個致動器位置控制器(例如，一個控制器對應於各馬達)，例如組態成一主/從配置。當然，其他控制方案可由致動器位置控制器520用於設定流體驅動致動器3之位置。較佳地，在流體驅動致動器3之行程時間(例如馬達控制器570、580操作其各自馬達41、61之時間)期間，馬達41、61及因此齒輪50、70之角速度分別使用速度需求信號536A及536B (如上文所討論，其可基於速度需求信號536及差動需求調整信號542)來控制。

在一些實施例中，位置設定點信號233及/或位置回饋信號232A、232B對應於360度內之一角度且單獨追蹤需要齒輪50、70轉動之轉數。然而，在其他實施例中，位置設定點信號233及/或位置回饋信號232A、232B可對應於大於360度之角度。例如，若泵10控制一線性致動器之位置且自線性致動器上之最小延伸至完全延伸要使馬達41、61完成100轉，則運動控制器530及/或感測器231A、231B可經組態使得線性致動器上之最小位置對應於0度且線性致動器上之最大位置對應於36000度。因此，為使線性致動器移動打開對應於齒輪50、70上之兩個全轉動之一量，位置設定點信號233可(例如)藉由控制單元266及/或驅動單元295 (及/或另一控制器)來增大+720度。當然，可使用其他最小度數值及最大度數值。

在一些系統中，在泵之操作期間，泵控制系統可維持個別馬達上之一固定速度差以產生一所要平均接觸力，其可對應於(例如)密封齒輪之間的回流之一力。較佳地，泵操作控制器515可產生對應於所要接觸力之一差動速度調整信號516，且差動速度調整信號516可發送至控制模式開關540。基於控制模式(下文將進一步討論)，控制模式開關540可選擇差動速度調整信號516且基於差動速度調整信號516來輸出一差動需求調整信號542。

如圖5中所見，運動控制器530可接收來自泵需求控制器510之一泵速度需求信號536及來自控制模式開關540之差動需求調整信號542。與上文所討論之開/關及正向/反向信號一起且基於泵速度需求信號536及差動需求調整信號542，運動控制器530可將個別馬達速度需求信號536A及536B輸出至馬達控制器570及580。速度需求信號536A、536B基於一所要流量及/或壓力來設定各自馬達41、61之適當角速度，或更具體言之，速度需求信號536A、536B基於一所要流量及/或壓力來設定被驅動之齒輪之齒輪速度。如本文中所使用，「齒輪速度」係指齒輪齒之齒尖速度。因此，各齒輪之齒輪速度可相同，而角速度可不同。例如，若泵具有2:1之一齒輪比，則至驅動更小齒輪之馬達之速度需求信號可約兩倍於至更大齒輪之速度需求信號以調整所要接觸力。當然，不是速度需求信號536A、536B考量泵10之齒輪比，而是馬達控制器570及580可經組態以藉由適當修改至馬達41、61之信號來考量齒輪比。為清楚起見，本文中所使用之速度需求信號536A及536B對應於齒輪速度。因此，若速度需求信號536A及536B相等，則齒52、72之齒尖速度相等(即使齒輪之角速度可歸因於除1:1之外的齒輪比而不同)。

運動控制器530可基於速度需求信號536來產生馬達41及/或61之速度需求信號且接著在輸出信號作為速度需求信號536A、536B之前基於差動需求調整信號542來修改馬達41、61之馬達速度需求信號之一或兩者。因此，在一些實施例中，差動需求調整信號542用於產生至馬達41、61之速度需求信號之一差(本文中亦指稱「差動速度需求」)。較佳地，當控制模式開關540選擇差動速度調整信號516時，差動速度需求對應於所要平均接觸力。基於差動速度需求，至馬達控制器570及580之速度需求信號536A及536B可由運動控制器530設定，使得一齒輪比另一齒輪略快旋轉。然而，因為齒輪齒呈一嚙合組態，所以齒輪將依相同速度旋轉且速度需求之差產生對置齒輪齒52、72之間的一接觸力(假定1:1之一齒輪比)。在一些控制系統中，差動速度需求係固定的且較佳地與嚙合齒輪齒對之間的一預定接觸力相關。例如，來自泵操作控制器515之差動速度調整信號516可對應於一預定平均接觸力。差動速度調整信號516由運動控制器530 (經由差動需求調整信號542)用於調整速度需求信號536A及536B之一或兩者，使得產生對應於預定平均接觸力之一固定差動速度需求。在一些實施例中，固定速度差動調整可為基於泵、齒輪及/或馬達之類型之一值。較佳地，固定差動速度需求產生足以密封自泵10之出口埠至進口埠之流體路徑之回流或洩漏且使對應扭矩保持於泵馬達及/或泵齒輪之一可接受扭矩範圍內之一平均接觸力。例如，取決於泵之組態，預定差動速度需求可對應於約1.0 Nm至約10 Nm且更佳地約1.0 Nm至約6 Nm之一範圍內之一扭矩值。當然，可接受扭矩值及/或範圍可取決於(例如)泵之大小及/或額定功率、齒輪之大小及/或組態、馬達之大小及/或組態及/或某一其他泵/齒輪/馬達參數而不同。因此，當使用時，固定差動速度需求可在泵10之操作期間隨著泵需求信號536使馬達之速度斜升及斜降而維持。然而，一固定差動速度需求通常不提供嚙合齒輪齒對之間的一均勻接觸力及/或扭矩。此係因為齒輪齒之製造容限會產生具有不均勻尺寸之齒輪齒。齒輪齒尺寸之變動會導致接觸力產生在齒輪旋轉時小於1 Nm及/或大於10 Nm之扭矩。小於1 Nm之扭矩會導致歸因於高回流或洩漏之低效操作且大於10 Nm之扭矩會導致齒上之高應力及/或磨損。因此，在此等系統中，個別齒輪齒上之扭矩會在泵之操作期間太多或太小。除不均勻齒輪齒尺寸之問題之外，固定差動速度需求亦不會考量流體壓力之改變及/或波動、泵之機械振動、馬達之電/磁性變動及/或會影響嚙合齒輪齒之扭矩之設備之操作期間之其他擾動。此外，在一些操作模式期間，期望「低效」運行泵以快速溫暖操作流體。例如，泵可使用對應嚙合齒輪齒對之間的一間隙來運行以加熱工作流體。因此，在此等情況中，不期望一固定差動速度需求。

在本發明之一些例示性實施例中，在泵10之操作期間，速度需求信號536A、536B之差動速度需求不是固定的，而是可在泵10之操作期間基於齒輪泵10之一或多對嚙合齒輪齒52、72之間的一所要差動扭矩及/或一所要間隙寬度來動態控制。例如，在一些實施例中，泵控制電路210可經組態以依同步化扭矩操作模式操作以動態同步化一或多對嚙合齒輪齒之間的扭矩以產生及/或維持嚙合齒輪齒之間的一預定差動扭矩。另外，在一些實施例中，泵控制電路210可經組態以依同步化位置操作模式操作以動態同步化一或多對嚙合齒輪齒之間的位置以產生及/或維持嚙合齒輪齒之間的一預定間隙寬度。在一些實施例中，泵控制單元210包含基於所接收之控制模式信號544之值來使泵控制單元210處於同步化扭矩操作模式、同步化位置操作模式或一固定速度差操作模式(如上文所討論)中之一控制模式開關540。較佳地，控制模式信號544之值可由監督控制266及/或驅動單元295 (及/或另一控制器)控制。

當泵控制單元210處於同步化扭矩操作模式中時，同步化扭矩控制器560之輸出判定差動速度需求。例如，控制模式信號544可經設定使得控制模式開關540選擇來自同步化扭矩控制器560之差動扭矩調整信號564。較佳地，同步化扭矩控制器560經組態使得差動扭矩調整信號564 (及因此差動需求調整信號542)可動態改變以使嚙合齒對52、72之間的差動扭矩維持為一可接受值及/或在一可接受範圍內。在一些實施例中，同步化扭矩控制器560接收一差動扭矩設定點信號562及來自扭矩回饋電路545之一差動扭矩回饋信號547。較佳地，同步化扭矩控制器560比較差動扭矩回饋信號547與差動扭矩設定點信號562且輸出基於比較之一差動扭矩調整信號564。例如，同步化扭矩控制器560可包含查找表(LUT)或其他資料結構、一比例電路、比例-積分(PI)電路、一比例-積分-微分(PID)電路及/或提供對應於差動扭矩設定點信號562與差動扭矩回饋信號547之間的差之一輸出信號之某一其他控制器或電路。較佳地，差動扭矩設定點信號562之值可對應於嚙合齒輪齒之一可接受扭矩差動值及/或在一可接受扭矩差動範圍內。差動扭矩設定點信號562可由監督控制266及/或驅動單元295 (及/或另一控制器)設定。較佳地，泵控制電路210包含判定嚙合齒輪齒對之間的扭矩差動之一扭矩回饋電路545。在一些實施例中，扭矩差動可基於齒輪尺寸、馬達電流(例如馬達電流之一差)及/或嚙合齒輪齒對52、72彼此接觸時一或兩個馬達電流之改變來計算。例如，扭矩差動可藉由監測來自馬達41之馬達電流543A及來自馬達61之馬達電流543B且計算兩個馬達之間的差動扭矩來判定。差動扭矩回饋信號547可基於嚙合齒輪齒對52、72彼此接觸時馬達電流及/或一或兩個馬達電流之差之瞬時及/或平均改變。在其他實施例中，扭矩差動回饋信號可基於直接扭矩量測(例如機械及/或電性)、電壓量測、功率量測及/或可提供嚙合齒輪齒對52、72之間的扭矩差動之一指示之某一其他類型之量測。在一些實施例中，一差動扭矩回饋信號可由運動控制器530計算。例如，馬達電流543A及543B可輸入至運動控制器530，運動控制器530接著計算差動扭矩回饋信號。

當控制模式信號544對應於同步化扭矩操作模式時，控制模式開關540選擇差動扭矩調整信號564且輸出對應於差動扭矩調整信號564之一差動需求調整信號542。如圖5中所見，運動控制器530接收差動需求調整信號542且可基於差動需求調整信號542來調整一或兩個速度需求信號536A及536B。即，基於泵需求信號536及差動需求調整信號542，運動控制器530產生一差動速度需求且基於差動速度需求來將個別泵需求信號536A及536B分別輸出至馬達控制器570及580。在依同步化扭矩操作模式操作泵10期間，同步化扭矩控制器560調整差動扭矩調整信號564以使差動扭矩回饋信號547維持在差動扭矩設定點信號562。因此，在同步化扭矩操作模式中，差動速度需求不是具有一固定值，而是經調整以動態同步化齒輪泵10之一或多對嚙合齒輪齒52、72之間的扭矩。較佳地，差動速度需求經調整使得隨著齒輪50、70旋轉且彼此接觸，差動扭矩被控制為一預定值及/或在一預定範圍內(例如自1 Nm至10 Nm內之一值及/或自1 Nm至10 Nm之一範圍，其取決於泵之組態及/或操作條件)。差動扭矩值可對應於一瞬時值、一平均值及/或某一其他計算值。較佳地，分別對應於齒輪50、70之一者之速度需求信號536A或536B基於差動扭矩調整信號564來設定為高於另一者。在一些實施例中，扭矩調整之一方向(例如，齒輪50之速度需求快於齒輪70或齒輪70之速度需求快於齒輪50)可視需要改變。例如，調整方向可在每次起動泵10時、在起動泵10預定次數之後、基於運行時數或對(例如)一齒輪齒52、72之各側上之甚至磨損(均勻磨損)之某一其他準則來交替。調整方向指示符可為一單獨信號及/或依某一方式嵌入至差動扭矩調整信號564中。例如，差動扭矩調整信號564之符號「+」或「-」可對應於哪一齒輪具有更快速度需求。同步化扭矩控制器560、控制模式開關540及/或運動控制器530可包含硬體及/或演算法、指令組及/或程式碼，其可由一處理器執行以在依同步化扭矩操作模式操作泵10期間動態調整速度需求信號536A及536B之一或兩者。

在一些例示性實施例中，由同步化扭矩控制器560用於控制差動速度需求之差動扭矩設定點信號562可基於一所要滑移因數(或滑移係數或滑移流動係數)、操作條件(例如壓力、流量、溫度)、齒輪參數(例如齒輪輪廓、齒輪齒之機械應力極限或某一其他齒輪參數)、馬達參數(例如電流、電壓、功率或某一其他馬達參數)及/或某一其他操作或物理參數。在一些實施例中，針對1:1之一齒輪比，差動速度需求可受控於(例如) 0.0001度/秒至0.001度/秒之一範圍內。在一些實施例中，取決於泵10之組態，差動速度需求可經控制以產生1 Nm至10 Nm之間的一範圍內之一差動扭矩，更佳地在1 Nm至6 Nm之一範圍內，且甚至更佳地在2 Nm至4 Nm之間。在一些實施例中，取決於泵10之組態，差動速度需求可經控制以提供約3 Nm±0.1Nm之一平均差動扭矩。在一些實施例中，差動扭矩回饋信號547可基於監測一或多對代表性嚙合齒輪齒之間的扭矩差。較佳地，代表性對之間的差動扭矩可基於一差動扭矩設定點信號562來控制，差動扭矩設定點信號562經設定使得剩餘嚙合齒輪齒對之差動扭矩之一變異數(例如歸因於製造容限及/或程序變異數之扭矩變異數)落於一可接受差動扭矩範圍內。例如，差動扭矩設定點信號562可經設定(例如3 Nm)使得控制代表性對之差動扭矩將意謂剩餘嚙合齒輪齒之差動扭矩將落於一可接受範圍內(例如在1 Nm至6 Nm之間)。在一些實施例中，可監測所有嚙合齒輪齒對之間的差動扭矩。在一些實施例中，用於控制差動速度需求之所監測之扭矩值可為瞬時及/或平均差動扭矩值。

在一些實施例中，同步化扭矩控制器560可基於自對應於所有嚙合對及/或代表性對之齒輪50、70之一或多個回轉之資料導出之一平均扭矩回饋信號來動態調整差動速度需求。例如，在一些實施例中，同步化扭矩控制器560可經組態以基於表示所有嚙合對及/或代表性對之一或多個回轉上之差動扭矩之一平均值之一差動扭矩回饋信號547來輸出差動扭矩調整信號564。然而，儘管基於平均差動扭矩來動態調整差動速度需求提供相較於一固定差動速度需求之優點，但至少一些個別嚙合齒輪齒對之差動扭矩值仍可能落於可接受極限外(例如歸因於齒輪齒尺寸之變動及/或程序變動及/或由於某一其他原因)。即，即使嚙合對(或(若干)代表性對)之平均差動扭矩落於可接受極限內，但一些個別嚙合齒輪齒對之間的差動扭矩仍可能落於可接受極限外(例如小於1 Nm及/或大於10 Nm)。

因為可存在差動扭矩值之此等變動，所以在一些實施例中，可監測各對嚙合齒輪齒52、72之間的差動扭矩且可在泵10之操作期間逐齒動態調整速度需求信號536A、536B之一或兩者。例如，在一些實施例中，運動控制器530 (及/或另一控制器)可經組態以逐齒使所有嚙合對之差動扭矩保持於可接受極限內。較佳地，差動扭矩調整信號564由運動控制器530 (例如經由差動需求調整信號542)用於產生速度需求信號536A及536B之一中間或基本差動速度需求。類似於上文所討論之差動速度需求，基本差動速度需求可基於泵需求信號536及差動扭矩調整信號564 (例如經由差動需求調整信號542)且可對應於嚙合齒之一平均差動扭矩。然而，在基本差動速度需求用於產生馬達41之一基本速度信號及馬達61之一基本速度信號之後，可基於逐齒調整來進一步修改馬達41及61之基本速度信號以產生分別輸出至馬達控制器570及580之個別速度需求信號536A及536B。即，當泵10操作時，馬達41及/或馬達61之基本速度信號基於個別齒資料(例如預定資料)來逐齒修改以產生速度需求信號536A及536B。在一些實施例中，對馬達41及/或馬達61之基本速度信號之逐齒調整可基於泵10之工廠校準及/或在役校準。校準資料可與個別齒尺寸、諸如馬達電流及電壓之操作資料及/或諸如壓力、流量、滑移因數等等之程序資料相關。對馬達41及/或馬達61之基本速度信號之逐齒調整可儲存於一資料結構(諸如(例如)一LUT或某一其他結構)中。較佳地，用於產生速度需求信號536A、536B之一或兩者之逐齒調整校正各對嚙合齒輪齒在其等會聚於嚙合區域78中時之扭矩值之偏差。

較佳地，為逐齒調整扭矩變異數，運動控制器530 (及/或另一電路)經組態以基於逐齒調整資料分別經由速度需求信號536A、536B來對馬達41、61之角速度作出非常小增量調整及/或瞬間調整。為此，在一些實施例中，運動控制器530 (及/或另一控制器)可接收馬達41、61之位置及/或角速度之高解析度回饋(例如經由一高解析度編碼器)。例如，感測器231A及/或231B可將位置及/或角速度之高解析度回饋提供至各自馬達控制器570及580。較佳地，運動控制器530 (及/或另一控制器)可自馬達控制器570及580接收位置回饋信號232A及232B (及/或速度回饋)之一或兩者且判定各齒相對於一參考點之位置及/或自位置回饋信號232A及232B計算馬達41、61之角速度。較佳地，運動控制器530 (及/或另一控制器)可經由(例如)速度需求信號536A及/或536B依±0.001弧度/秒之增量調整馬達角速度及因此調整齒輪角速度。

較佳地，運動控制器530 (及另一控制器)可使各對嚙合齒輪齒之位置與該對之逐齒調整相關。隨著各對嚙合齒輪齒進入嚙合區域78 (如由(例如)位置回饋信號232A及/或232B所判定)，運動控制器530 (及/或另一控制器)可視情況使用逐齒調整資料來瞬間修改馬達41及61之基本速度信號之一或兩者以產生速度需求信號536A及536B之最終差動速度需求。例如，馬達41及/或馬達61之基本速度信號可在嚙合齒輪齒對位於嚙合區域78中之時間期間暫時提升或降低。在嚙合齒輪齒對52、72開始離開嚙合區域78之後，馬達41及/或61之經修改基本速度信號被重設為基本速度信號值且程序對下一對嚙合齒輪齒52、72重複。表1展示由運動控制器530 (及/或另一控制器)對各基本速度信號之逐齒調整之一實例。 表1

嚙合齒對	對馬達41之基本速度信號之調整	對馬達61之基本速度信號之調整
MP1	0	-2
MP2	0	0
MP3	0	+1
MP4	0	-1
....	...	...
MPn	0	+1

在表1中，對馬達41及/或馬達61之基本速度信號之逐齒調整依正或負整數增量給出。整數(例如0、±1、±2、…)可對應於一速度百分比改變(例如，各整數值可表示(例如)速度需求之一0.01%增量改變)、一角速度改變(例如，各整數值表示(例如)一0.001弧度/秒增量改變)或各自馬達之基本速度信號之某一其他增量改變。

圖6A繪示泵10之一例示性操作之表1中所展示之調整之一例示性曲線圖600。圖6B繪示曲線圖600之x軸之嚙合齒對MP1至MPn之界面。如圖6A中所見，馬達41之基本速度信號610可處於適合於對應於泵需求信號536及差動扭矩調整信號564之所要流量及/或壓力之一值。在圖6A中，因為馬達41 (參閱表1)對所有嚙合對MP1至MPn之調整係0，所以基本速度信號610將為馬達41之速度需求信號536A。為了解釋及清楚，馬達41之基本速度信號610展示為恆定的。然而，在實際操作中，馬達41之基本速度信號610及因此速度需求信號536A可基於泵需求信號536及/或差動扭矩調整信號564來變動。如圖6A中所見，馬達61之基本速度信號620 (參閱虛線)亦處於適合於對應於泵需求信號536及差動扭矩調整信號564之所要流量及/或壓力之一值。較佳地，馬達41之基本速度信號610與馬達61之基本速度信號620之間的差動速度需求640對應於差動扭矩調整信號564。隨著各嚙合對MP1至MPn進入嚙合區域78，一逐齒調整(參閱表1及曲線圖600之y軸)添加至馬達61之基本速度信號620或自馬達61之基本速度信號620減去以產生對應於速度需求信號536B之速度需求信號630。較佳地，表1及曲線圖600中所展示之逐齒調整可對應於一百分比改變、一角速度改變或某一其他旋轉或位置改變。儘管表1及曲線圖600中所展示之調整展示為整數調整，但調整可呈任何格式。在一些實施例中，LUT可包含用於速度需求信號(例如速度需求信號536A、536B)之實際速度信號值而非對基本速度信號之調整。因此，在一些較佳實施例中，運動控制器530 (及/或另一控制器)可經組態以逐齒調整各對嚙合齒輪齒52、72之間的差動扭矩之變動。

在一些實施例中，為最小化逐齒調整，差動扭矩設定點信號562可經設定使得一平均差動扭矩值處於一可接受差動扭矩範圍之中間(例如對應於1 Nm至5 Nm之一可接受扭矩範圍內之3 Nm之一扭矩之一設定點)。逐齒調整較佳地在差動扭矩值落於可接受扭矩範圍外時進行及/或在一定程度上使差動扭矩值保持於可接受扭矩範圍內。在上述實施例中，馬達41之基本速度信號未基於逐齒調整來修改。然而，在其他實施例中，馬達41之基本速度信號可代替馬達61之基本速度信號或與馬達61之基本速度信號一起修改。藉由對基本速度信號執行逐齒調整，歸因於(例如)齒尺寸之不均勻性之接觸力之變動(或由某一其他原因引起之變動)可經最小化使得接觸力保持於一所要範圍內。當然，用於提供所要差動速度需求及/或逐齒調整之上述控制方案係例示性的且可使用其他控制方案。

在一些實施例中，同步化扭矩控制器560可替代運動控制器530來提供逐齒調整。例如，由同步化扭矩控制器560輸出之差動扭矩調整信號564可包含逐齒調整之資訊。接著，逐齒調整資訊可由控制模式開關輸出於差動需求調整信號542中。較佳地，同步化扭矩控制器560及/或運動控制器530 (及/或另一控制器)接收差動需求調整信號542中之逐齒調整資訊且使其與位置回饋信號232A及232B之一或兩者相關以判定差動速度需求之一逐齒調整。

同步化扭矩控制器560及/或運動控制器530 (及/或另一控制器)可包含用於提供上述逐齒調整之一或多個LUT。例如，可使用一個以上LUT且一不同LUT可由適當控制器基於泵之大小、操作之方向、泵之操作速度、泵應用(例如持續操作、液壓設備操作、被抽吸之流體之類型(例如磨料、液壓、水等等)或某一其他應用)及/或一些其他準則來存取。較佳地，用於逐齒調整之(若干) LUT可基於操作條件來重新校準(例如自動地)。例如，(若干) LUT可基於操作時數、起動次數、差動扭矩(例如對應於一接觸力)超過一臨限值或由於某一其他原因而重新校準。在一些情況中，當差動扭矩超過一所要範圍(例如對應於小於1 Nm及/或大於6 Nm之扭矩值)時，可引發一警報。警報可在LUT之任何重新校準之前及/或在調整超過一臨限值(例如進一步調整不可行及/或將使泵控制不穩定時之一臨限值)時引發。在一些實施例中，對應於差動扭矩之一第一臨限值可引發一重新校準，且大於第一臨限值之一第二臨限值可引發一警報。

在一些上述例示性實施例中，泵10經控制使得嚙合齒輪齒對之間存在接觸。然而，可存在其中期望對應嚙合齒輪齒對之間存在一間隙之情境。例如，在一泵之啟動期間，被抽吸之流體(例如一液壓系統中之液壓流體)可不處於操作溫度。在此等情況中，低效運行泵(例如具有過度回流或洩漏)可比更高效操作泵時更快加熱流體。類似地，即使在泵之正常操作期間，可存在其中期望低效運行泵之情境，例如在其中流體之溫度由於某一原因而下降之情況中。亦可在抽吸磨料流體時期望一間隙以最小化齒上之磨損。

在一些實施例中，泵控制電路210可包含一同步化位置控制器550，其提供可用於精確定位泵10之馬達及/或齒輪之一間隙調整信號554。當將控制模式信號544設定為位置模式時，控制模式開關540選擇來自同步化位置控制器550之間隙調整信號554且接著輸出基於間隙調整信號554之一差動需求調整信號542。運動控制器530使用泵速度需求信號536及差動需求調整信號542來精確控制馬達41、61之位置(例如經由馬達控制器570及580)以控制對應嚙合齒輪齒對之間的一間隙寬度，同時維持一所要流量及/或壓力。較佳地，在同步化位置操作模式中，運動控制器530基於差動需求調整信號542來瞬間調整速度需求信號536A及/或536B。然而，不同於經設計以使用對應嚙合齒輪齒對之間的一預定差動扭矩產生及/或維持接觸之同步化扭矩操作模式，同步化位置操作模式經設計以產生及/或維持對應嚙合齒輪齒對之間的一預定間隙寬度。較佳地，間隙寬度可在大於零(例如，間隙寬度接近零但不產生接觸)至對應齒輪齒之間的空隙之1/2之範圍內。在一些實施例中，間隙寬度可為零(例如恰好幾乎無接觸力接觸)。

在一些實施例中，泵控制電路210可包含用於計算對應嚙合齒輪齒對之間的一間隙寬度之一間隙回饋電路555。較佳地，間隙回饋電路555自(例如)位置感測器231A及231B接收馬達41、61及/或齒輪50、70之角位置之精度回饋。例如，在一些例示性實施例中，位置感測器231A及231B可將對應於馬達41/齒輪50之角位置回饋信號232A及對應於馬達61/齒輪70之角位置回饋信號232B分別提供至間隙回饋電路555。在一些實施例中，間隙回饋電路555 (及/或另一電路，諸如(例如)馬達控制器570及580)可基於位置回饋信號232A、232B來判定齒輪50中之至少一個齒輪齒52相對於齒輪70中之至少一個齒輪齒72之位置。較佳地，相對位置可判定為(例如)在+/-0.0010°內或在+/-0.0065°內。在一些實施例中，位置感測器231A、231B亦可量測及/或計算馬達/齒輪之軸件之角速度。

較佳地，位置感測器231A及231B根據一或多個參考點來校準以量測各齒輪之角位置。例如，齒輪50上之一或多個齒輪齒52之位置可與馬達41之軸件42上之一360度旋轉位置相關及/或一或多個齒輪齒72之位置可與馬達61之軸件62上之一360度旋轉位置相關。可視需要設定一或若干參考點。圖4中針對齒輪50識別標示0度、90度、180度及270度之例示性參考點。類似地，亦針對齒輪70識別標示0度、90度、180度及270度之例示性參考點。如圖4中所見，齒輪70之參考標示可為齒輪50之參考標示之一鏡像。在圖4之例示性實施例中，各齒輪50、70上之齒52、72之0度參考標示可對應於垂直於泵之流動軸線之一軸線，其中0度參考標示面向泵10之嚙合區域78。齒輪50、70之180度標示可位於遠離嚙合區域78之側上。各齒輪之90度及270度標示可平行於流動軸線，其中各自齒輪50、70之90度標示定位於埠24側上且各自齒輪50、70之270度標示定位於埠22側上。當然，參考點及度數標示之組態不是限制性的，而是可使用任何所要組態。例如，一或若干參考點可為安置於馬達(例如軸件)、泵(例如殼體)或其他固定參考之任何組合上之一或若干任何固定點。較佳地，泵10包含用於精確追蹤各自馬達轉子46、66及因此附接齒輪50、70之旋轉位置之一或兩個位置感測器231A、231B。較佳地，位置回饋信號232A及232B可使一或多個齒輪齒52、72之位置與軸件42、62上之一360度位置相關。

在一些實施例中，位置感測器231A、231B可為編碼器，諸如(例如)光學編碼器、磁編碼器或可量測馬達41、61之轉子46、66及/或齒輪50、70之位置之另一類型之編碼器。在一些實施例中，位置感測器231A、231B可將齒輪50、70上之一或多個齒52、72 (或其他參考點)之一角位置分別量測為在(例如) +/-0.0010°至+/-0.0065°之一範圍內。在圖4之情況中，當軸件固定時，感測器231A、231B可經安置以量測轉子46、66及/或齒輪50、70相對於馬達41、61之各自軸件42、62之一角位置。在一些實施例中，可使用額外位置感測器來監測轉子46、66及齒輪50、70。在一些實施例中，位置感測器231A、231B可量測轉子46、66及/或齒輪50、70相對於泵殼體上之一固定點之一角位置。在一些實施例中，位置感測器231A、231B亦可量測及/或計算轉子/齒輪相對於各自軸件(或泵殼體上之一固定點)之角速度。較佳地，間隙回饋電路555 (及/或另一電路，諸如(例如)馬達控制器570及580)包含硬體及/或演算法、指令組及/或程式碼，其可由一處理器執行以基於位置回饋信號232A、232B來使各自流體驅動器40、60之各齒輪50、70之至少一個突起及/或凹口(例如齒輪齒52、72)之位置與一參考點相關及/或彼此相關。

較佳地，同步化位置控制器550輸出基於間隙回饋信號234與間隙設定點552之間的差之一間隙調整信號554。在一些實施例中，同步化位置控制器可包含一LUT或其他資料結構、一比例電路、一PI電路、一PID電路及/或輸出校正間隙回饋信號234與間隙設定點552之間的差之一信號之某一其他控制器或電路。當在一同步化位置操作模式中時，運動控制器530較佳地基於對應於間隙調整信號554之差動需求調整信號542來控制一齒輪相對於另一齒輪之一位置。例如，運動控制器530可經組態以在齒輪泵10之操作期間動態同步化一或多對嚙合齒輪齒52、72之間的相對位置以產生及/或維持一預定間隙寬度。較佳地，基於差動需求調整信號542，運動控制器530調整速度需求信號536A及536B之差動速度需求以控制間隙寬度。較佳地，對應齒輪齒之間的相對位置可基於一齒上之一參考點與另一對應齒上之一參考點之間的一距離來確定。

在例示性實施例中，間隙回饋電路555 (及/或另一電路)可經組態以產生對應於一或多對嚙合齒輪齒52、72之間隙寬度G (參閱圖7)之間隙回饋信號234。例如圖7中所見，在一些實施例中，間隙回饋電路555可經組態以追蹤齒輪50、70之各者上之一或多個齒之一冠部之至少一中心(下文中稱為點C)(或某一其他參考點)及齒輪50、70之各者上之一或多個根部之一根部之中心(下文中稱為點R)(或某一其他參考點)。較佳地，間隙回饋電路555可追蹤至少一對嚙合齒輪齒52、72，其具有該對之一齒上之一參考點C及該對之另一齒上之一參考點R。當然，參考點不限於齒之冠部及根部之中心且齒輪上之其他位置可用作參考點。然而，為了簡潔及清楚，展示其中參考點係點C及R之例示性實施例。

針對一或多對嚙合齒輪齒52、72，基於位置回饋信號232A、232B，間隙回饋電路555可追蹤各自齒輪上之參考點C及R且可計算對置齒輪齒面之間的距離以判定間隙寬度G。例如，隨著齒輪50、70旋轉，驅動位置控制器550可判定對應於各自嚙合齒輪齒對之一或多個參考點對C及R相對於軸件42、62上之一360度角位置(例如上文所討論)之角位置及/或點C與R之間的一相對距離。較佳地，間隙回饋電路555已知齒輪尺寸(齒輪大小、齒輪齒尺寸等等)。例如，齒輪尺寸可儲存於一資料結構(例如一LUT)或間隙回饋電路555可存取之某一其他資料結構中。基於點對C及R彼此最靠近時之其等之間的角位置及/或相對距離，同步化位置控制器550 (及/或運動控制器530及/或另一電路)可使用齒輪尺寸資訊來計算齒對之對置齒輪面之間的距離以判定齒面之間的間隙寬度G。

較佳地，感測器231A、231B可精確追蹤對應於一或多對嚙合齒輪齒52、72之一或多個參考點對C及R之位置。例如，在一些實施例中，感測器231A、231B可包含具有每回轉100,000至四百萬之一範圍內之一計數解析度之高解析度編碼器，其可取決於齒輪設計及馬達之rpm。較佳地，驅動位置控制器550經組態以接收經由感測器231A、231B之馬達41、61及因此齒輪50、70之位置及/或角速度之回饋。較佳地，感測器231A、231B (例如編碼器)之解析度足夠高，使得位置資料不損失。即，若感測器解析度低於泵之操作速度，則位置回饋電路可能漏失來自被追蹤之齒之資訊，諸如(例如)一或多個脈衝。較佳地，在其中感測器231A、231B係編碼器之實施例中，編碼器計數等於或大於對應於最快泵速度之回饋計數值之1.5倍。

較佳地，當將控制模式信號544設定為同步化位置操作模式時，差動需求調整信號542對應於間隙調整信號554。在一些實施例中，同步化位置控制器550經組態使得當間隙回饋信號234偏離間隙設定點信號552 (例如偏離一預定量)時，間隙調整信號554基於偏差來改變。例如，同步化位置控制器可提供間隙調整信號554之一改變，其由運動控制器530 (例如經由差動需求調整信號542)用於調整速度需求信號536A及536B之一或兩者直至間隙回饋信號234匹配間隙設定點552及/或在間隙設定點552之一預定量內。間隙回饋信號234可基於一或多對代表性嚙合齒輪齒之間的一間隙寬度、基於所有嚙合對之間的一平均間隙寬度及/或基於逐齒計算之一間隙寬度。

在同步化位置操作模式期間，運動控制器530基於泵速度需求信號536來設定速度需求信號536A及536B，使得差動速度需求係零(例如，速度需求信號536A及536B兩者具有相同值)。即，馬達41、61 (及因此齒輪50、70)依相同齒速度旋轉。當一或若干對應嚙合齒輪齒對之間的間隙寬度G偏離間隙設定點信號552 (例如偏離一預定量)時，同步化位置控制器550可提供間隙調整信號554之一適當調整，其由運動控制器530經由差動需求調整信號542來接收。運動控制器530接著視情況增大速度需求信號536A或536B及/或減小另一速度需求信號536A、536B，使得差動速度需求在一預定瞬間時段內係非零。較佳地，預定瞬間時段係基於齒輪尺寸。取決於齒輪尺寸，一預定瞬間非零時段可(例如)在具有一高解析度編碼器之一速度感測器上之1個計數至3個計數之一範圍內。在一些實施例中，預定瞬間時段可在0.001秒至0.005秒之一範圍內。在達成所要間隙寬度G之後，差動速度需求可由運動控制器530再次設定為零。

如上文所討論，間隙回饋信號234可基於齒輪50、70旋轉時(例如代表性對或所有對之)間隙寬度G之一平均值。當控制至間隙寬度G之平均值時，各對嚙合齒輪齒52、72之間的瞬時間隙寬度G可歸因於(例如)齒輪尺寸之不均勻性(或由於某一其他原因)而大於或小於平均值。因此，在一些實施例中，類似於同步化扭矩模式，運動控制器530可逐齒控制間隙寬度G以考量齒輪尺寸之變動。例如，與基於間隙調整信號554 (經由差動需求調整信號542)來調整速度需求信號536A及/或536B一起，運動控制器530可包含一LUT及/或其他資料結構，其提供進一步調整速度需求信號536A及/或536B以逐齒調整間隙寬度G (例如考量齒尺寸之變動)。熟習技術者應瞭解，間隙寬度G之逐齒調整及LUT (及/或其他資料結構)類似於差動扭矩之逐齒調整及LUT (及/或其他資料結構)。因此，為簡潔起見，省略逐齒調整之一詳細描述。在一些實施例中，同步化位置控制器550可經由間隙調整信號554來提供逐齒調整。

在相關技術系統中，一般不期望齒輪之間的一間隙，因為其引起更多回流或流體滑移，此意謂滑移因數或滑移流動係數(流體滑移之一量測)相對較高且泵因此低效。然而，在本發明之例示性實施例中，泵可依同步化位置操作模式操作，其中間隙寬度G (及因此滑移流動係數或滑移係數)可基於諸如流體密度、黏度、溫度、壓力、體積流量及/或流體之其他性質之參數來變動。例如，在一閉環系統中，工作流體(例如液壓油或液壓流體、水或某一其他工作流體)可小於最佳工作溫度及/或黏度。藉由依一高滑移係數(例如6%或更大之一滑移係數)運行泵，工作流體可加熱，其會降低黏度。儘管一般不期望依一高滑移係數低效操作泵，但在一些情況中，可更期望依一高滑移係數操作以使流體系統儘可能快地升高至操作溫度，例如在其中工作流體之黏度相對較高之情境中(例如在抽吸操作起動時或若泵在一冷環境中操作)。在此等情況中，使用嚙合齒輪齒對之間的一間隙來操作泵將歸因於泵之低效操作而升高工作流體之溫度。

較佳地，間隙寬度G可自略大於零變動至齒之間的空隙(一齒之冠部位於另一齒之根部之中心)之1/2之一最大值。在例示性實施例中，間隙寬度G可為零，其中齒輪使用幾乎無接觸力彼此恰好接觸。較佳地，運動控制器530 (或另一控制器)可基於(例如)工作流體之溫度、泵及/或系統啟動序列、操作模式(啟動、正常、關閉)及/或某一其他準則來變動嚙合齒輪齒對52、72之間的間隙寬度G。例如，間隙寬度G可在啟動時處於其最大值(一齒輪之一齒之冠部準確居中於對置齒輪之一根部中間)且緩慢閉合直至產生接觸且啟動序列結束。在另一方案中，間隙寬度G可在工作流體之溫度下降至低於一預定溫度時開始打開且隨著流體溫度開始上升而再次閉合。較佳地，運動控制器530 (及/或另一控制器)經組態以接收工作流體之溫度(圖中未展示)之回饋。在正常操作期間，若工作流體之溫度下降至低於一預定值，則運動控制器530 (或另一控制器)可基於溫度來打開間隙寬度G以增大滑移係數且加熱工作流體。因此，本發明之例示性實施例在泵之操作期間允許一可變滑移係數。

應注意，間隙寬度G係關於回流路徑中之限制。顯然，若一齒輪齒之一側面與對置齒輪接觸，則齒輪齒之另一側面將具有對應於齒之間的全空隙之一間隙。然而，回流路徑看見之間隙係零(或接近零)，即，回流路徑由於一組齒面接觸而受阻(或幾乎受阻)。較佳地，當感測器231A、231B係編碼器時，運動控制器530可基於編碼器計數來遞增控制間隙寬度G。較佳地，各增量改變(「偏移」)表示對應於嚙合齒之間的空隙之編碼器計數之一整數。例如，若各編碼器計數表示一偏移且存在對應於嚙合齒輪齒對之齒之間的空隙之20個編碼器計數，則控制器可在0之一偏移(其可對應於其中齒輪接觸之點)與10之一偏移(其表示其中一齒輪之冠部之中心(例如點C)與另一齒輪之根部之中心(例如點R)對準之點)(最大間隙寬度G)之間控制。當然，0之一偏移可表示最大間隙G且10表示其中齒輪接觸之點。若各偏移表示兩個編碼器計數，則在上述方案中，最大偏移將係5。

在一些實施例中，間隙寬度G可經控制使得間隙寬度G係零但幾乎無接觸力(本文中亦指稱「最小間隙模式」)。在最小間隙模式中，一齒輪之位置經控制使得其齒恰好與對置齒輪之齒接觸。然而，幾乎不施加力來維持接觸。因此，因為無接觸力，所以追蹤齒52、72之位置以確保存在接觸，而非使用諸如(例如)馬達電流之其他回饋。當然，諸如(例如)馬達電流之其他回饋仍可用於確保一齒輪不對另一齒輪施加太大力。

在最小間隙模式中，同步化位置控制器550較佳地使用處於零之一間隙寬度設定點信號552。齒之間的接觸藉由追蹤齒之位置(例如點C及R)且基於所追蹤之位置及齒輪之已知尺寸判定齒輪何時接觸來確定。替代地或除追蹤位置之外，可使用上文相對於接觸操作模式所討論之其他回饋。在一些例示性實施例中，預定值可小於1 Nm或基於系統操作及/或架構之某一其他值。較佳地，若差動扭矩達到或超過預定值(例如1 Nm或更大或某一其他所要值)，則一或兩個馬達經控制使得差動扭矩減小至零或接近零，例如藉由略快地驅動較慢從動齒輪及/或藉由略慢地驅動較快從動齒輪。較佳地，若差動扭矩超過預定臨限值(例如6 Nm或某一其他所要值)，則引發一警報以指示控制可能存在一問題。

因為在最小間隙模式中對置齒輪齒之間存在接觸，所以回流或滑移流動最小化且滑移係數比一間隙寬度G大於零時更低。最小間隙模式表示泵之一高效操作模式，因為回流或滑移流動最小化且幾乎無來自一或兩個馬達之額外能量用於維持一接觸力。可在其中期望最少齒輪磨損且可接受泵之一些低效(如下文將解釋)之應用中期望最小間隙操作模式。例如，若泵10抽吸磨料流體，則可期望藉由依最小間隙模式操作系統來最小化齒上之接觸力。

然而，最小間隙模式有時會導致低效泵操作，因為一間隙會在高齒輪速度時偶爾形成於嚙合齒輪齒對之間。儘管現代數位控制系統具有快速更新時間(時脈速度)，但取決於泵速度及編碼器解析度(例如編碼器每回轉脈衝(PPR)計數)，齒輪位置及/或齒輪角速度回饋值之準確度降低。因此，若編碼器解析度不夠高，則間隙回饋電路555、同步化位置控制器550及/或運動控制器530 (及/或另一控制器)無法在齒輪之較高角速度時準確追蹤及控制齒輪齒之位置且無法維持齒輪間接觸至少直至下一更新回饋信號。因此，在相對於編碼器解析度之高泵速度時，運動控制器530可歸因於數位控制之限制(例如，編碼器會跳過脈衝)而無法維持齒輪之間的接觸，且此條件會一直存在至再次正確追蹤齒輪齒之位置。如上文所指示，若不維持接觸，則滑移因數增大且泵低效運行。此外，流體之溫度將升高，其降低黏度且進一步降級泵之效率。因此，儘管最小間隙操作模式在編碼器解析度內操作泵時提供齒磨損與泵效率之間的一平衡，但當在編碼器解析度之邊緣處依高泵速度操作時，可較佳地依同步化扭矩操作模式(如上文所討論)使用1 Nm或更大或基於系統操作及/或架構之某一其他所要值之一扭矩設定點562來操作泵10。

包含控制單元266及/或驅動單元295、泵控制電路210、閥控制電路220及/或控制器之任何其他組件之致動器控制系統200之全部或一部分可實施於(例如)硬體及/或可由一處理器執行之演算法及/或程式設計碼中。包含泵控制電路210之致動器控制系統200不受限於諸如圖1中所展示之液壓系統之應用。其他應用可包含野外、航空、汽車、工業系統、醫療系統、農業或需要一泵之任何其他應用。致動器控制系統200之控制單元266可取決於應用之類型而適當組態，且取決於應用是否需要使用者輸入，控制單元266可經組態以自一操作者之輸入單元276接收輸入。輸入單元276可為(例如)一控制面板，其可包含允許操作者與控制單元266通信之使用者介面。例如，控制面板可包含：數位及/或類比顯示器，諸如(例如) LED、液晶顯示器、CRT、觸控螢幕、儀表及/或經由一文字及/或圖形使用者介面(GUI)來將資訊傳送至操作者之另一類型之顯示器、指示器(例如開/關LED、燈泡)及其等之任何組合；及數位及/或類比輸入器件，諸如觸控螢幕、按鈕、度盤、旋鈕、控制桿、操縱桿及/或其他類似輸入器件；一電腦終端或控制台，其具有一鍵盤、鍵區、滑鼠、軌跡球、觸控螢幕或其他類似輸入器件；一可攜式運算器件，諸如一膝上型電腦、個人數位助理(PDA)、手機、數位平板電腦或某一其他可攜式器件；或其等之一組合。

致動器控制系統200可經提供以專門控制流體驅動致動器系統1或其他應用。替代地，控制單元266可為其中操作泵10之一系統、機器或另一應用之另一控制系統之部分及/或與其合作。致動器控制系統200 (例如控制單元266)可包含一中央處理單元(CPU)，其執行諸如命令操作或預程式化常式、演算法、指令及/或其他程式碼之各種程序。程序資料及/或常式可儲存於一記憶體中。常式亦可儲存於諸如一硬碟(HDD)之一儲存媒體磁碟或可攜式儲存媒體上或可遠端儲存。然而，儲存媒體不受限於上列媒體。例如，常式可儲存於CD、DVD上，儲存於FLASH記憶體、RAM、ROM、PROM、EPROM、EEPROM、硬碟或與電腦輔助設計站通信之任何其他資訊處理器件(諸如一伺服器或電腦)中。

CPU可為來自美國Intel之一Xenon或Core處理器或來自美國AMD之一Opteron處理器，或可為一般技術者將認知之其他處理器類型。替代地，一般技術者將認知，CPU可實施於一FPGA、ASIC、PLD上或使用離散邏輯電路來實施。此外，CPU可實施為並行合作工作以執行命令操作或預程式化常式之多個處理器。

致動器控制系統200 (例如控制單元266)可包含用於與一網路介接之一網路控制器，諸如來自美國Intel公司之一Intel Ethernet PRO網路介面卡。應瞭解，網路可為諸如網際網路之一公用網路或諸如一LAN或WAN網路之一私人網路或其等之任何組合且亦可包含PSTN或ISDN子網路。網路亦可為有線的(諸如一以太網路)或可為無線的(諸如一蜂巢式網路，其包含EDGE、3G及4G無線蜂巢式系統)。無線網路亦可為WiFi、Bluetooth或任何其他已知無線通信形式。致動器控制系統200 (例如控制單元266)可經由一有線或無線通信經由諸如一鍵盤及/或滑鼠之一使用者輸入器件來自一操作者接收一命令。另外，控制單元266、驅動單元295、馬達控制器570、580及閥控制器之間的通信可為類比的或經由數位匯流排且可使用諸如(例如)控制器區域網路(CAN)、以太網路、共同產業協定(CIP)、Modbus及其他熟知協定之已知協定。

本發明中之控制器及/或模組之實施例可提供為一硬線電路及/或一電腦程式產品。作為一電腦程式產品，產品可包含其上儲存有指令之一機器可讀媒體，指令可用於程式化一電腦(或其他電子器件)以執行一程序。機器可讀媒體可包含(但不限於)軟碟片、光碟、光碟唯讀記憶體(CD-ROM)及磁光碟、ROM、隨機存取記憶體(RAM)、可擦除可程式化唯讀記憶體(EPROM)、電可擦除可程式化唯讀記憶體(EEPROM)、場可程式化閘陣列(FPGA)、專用積體電路(ASIC)、車輛識別模組(VIM)、磁卡或光卡、快閃記憶體或適合於儲存電子指令之其他類型之媒體/機器可讀媒體。

術語「模組」廣義地係指一軟體、硬體或韌體(或其等之任何組合)組件。模組通常係可使用(若干)指定輸入來產生有用資料或其他輸出之功能組件。一模組可或可不為獨立的。上文所討論之控制器可包含一或多個模組。

儘管上述驅動-驅動實施例相對於包括具有齒輪齒之正齒輪之一外部齒輪泵配置來描述，但應瞭解，熟習技術者將易於認知，下文將描述之概念、功能及特徵可易於適用於：具有其他齒輪組態(螺旋齒輪人字形齒輪或可適用於驅動流體之其他齒輪齒組態)之外部齒輪泵；具有各種齒輪組態之內部齒輪泵；具有兩個以上原動機之泵；除電動馬達之外的原動機，例如液壓馬達或其他流體驅動馬達、內燃機、氣體引擎或其他類型之引擎或可驅動一流體排量部件之其他類似器件；及除具有齒輪齒之一外部齒輪之外的流體排量部件，例如具有齒輪齒之內部齒輪、具有突出部(例如凸塊、延伸部、凸出部、突起、其他類似結構或其等之組合)之一輪轂(例如一圓盤、圓柱體、其他類似組件)、具有凹口(例如腔、凹陷、空隙或其他類似結構)之一輪轂(例如一圓盤、圓柱體或其他類似組件)、具有葉片之一齒輪體或可在驅動時排出流體之其他類似結構。因此，為簡潔起見，省略各種泵組態之詳細描述。另外，熟習技術者應認知，取決於泵之類型，接觸(驅動-驅動)可有助於代替密封一反向流動路徑或與密封一反向流動路徑一起抽吸流體。例如，在特定內部齒輪轉子泵組態中，兩個流體排量部件之間的接觸或嚙合亦有助於抽吸陷留於對置齒輪之齒之間的流體。此外，儘管上述實施例包含具有一外部齒輪組態之流體排量部件，但熟習技術者應認知，取決於流體排量部件之類型，接觸或嚙合不受限於一側面與側面接觸，而是可位於一流體排量部件上之至少一個突出部(例如凸塊、延伸部、凸出部、突起、其他類似結構或其等之組合)之任何表面與另一流體排量部件上之至少一個突出部(例如凸塊、延伸部、凸出部、突起、其他類似結構或其等之組合)或凹口(例如腔、凹陷、空隙或其他類似結構)之任何表面之間。

流體排量部件(例如上述實施例中之齒輪)可完全由一金屬材料或一非金屬材料之任何者製成。金屬材料可包含(但不限於)鋼、不鏽鋼、陽極化鋁、鋁、鈦、鎂、黃銅及其各自合金。非金屬材料可包含(但不限於)陶瓷、塑膠、複合物、碳纖維及奈米複合材料。金屬材料可用於(例如)需要堅固性以忍受高壓之一泵。然而，針對用於一低壓應用中之一泵，可使用非金屬材料。在一些實施例中，流體排量部件可由一彈性材料(例如橡膠、彈性體材料)製成以(例如)進一步增強密封區域。

替代地，流體排量部件(例如上述實施例中之齒輪)可由不同材料之一組合製成。例如，本體可由鋁製成且與另一流體排量部件接觸之部分(例如上述例示性實施例中之齒輪齒)可由鋼(針對需要堅固性以忍受高壓之一泵)、一塑膠(針對用於一低壓應用之一泵)、一彈性體材料或另一適當材料(基於應用之類型)製成。

流體輸送系統之例示性實施例可排出各種流體。例如，泵可經組態以抽吸液壓流體、機油、原油、血液、液體藥物(糖漿)、塗料、油墨、樹脂、黏著劑、熔融熱塑性塑膠、柏油、瀝青、糖蜜、熔融巧克力、水、丙酮、苯、甲醇或另一流體。如藉由可被抽吸之流體之類型所見，泵之例示性實施例可用於各種應用中，諸如重型工業機器、航空應用、汽車應用、化學業、食品業、醫療業、商業應用、住宅應用或使用泵之另一工業。諸如以下之因數將在泵配置中發揮作用：流體密度、黏度、流體溫度、應用之所要壓力及流量、流體排量部件之組態、馬達之大小及功率、實體空間考量、泵之重量或影響泵組態之其他因數。經考慮，取決於應用之類型，上文所討論之流體輸送系統之例示性實施例可具有落於(例如) 1 rpm至5000 rpm之一大體範圍內之操作範圍。然而，在空氣動力應用中，泵可具有6000 rpm至12,000 rpm或更大之操作範圍。當然，此等範圍不是限制性的且其他範圍係可行的。

另外，流體排量部件之尺寸可取決於泵之應用來變動。例如，當齒輪用作流體排量部件時，齒輪之圓形節距可在自小於1 mm (例如尼龍之一奈米複合材料)至工業應用中之數米寬之範圍內。齒輪之厚度將取決於應用之所要壓力及流量。

儘管已參考特定實施例來揭示本發明，但可在不背離隨附申請專利範圍中所界定之本發明之範圍及範疇之情況下對所描述之實施例進行諸多修改、更改及改變。因此，本發明不意欲受限於所描述之實施例，而是具有由以下申請專利範圍及其等效物之語言界定之全範疇。

1:流體驅動致動器總成 2:泵總成 3:流體驅動致動器/液壓致動器 10:泵 20:泵殼體 22:埠 24:埠 26:內壁 40:流體驅動器 40':流體驅動器 41:馬達 41':馬達 42:軸件 44:定子 46:轉子 50:齒輪 51:開口 52:齒輪齒 60:流體驅動器 60':流體驅動器 61:馬達 61':馬達 62:軸件 64:定子 66:轉子 70:齒輪 71:開口 72:齒輪齒 74:旋轉箭頭 76:旋轉箭頭 78:嚙合區域 80:板 82:板 84:一端 86:另一端 92:流動箭頭 94:流動箭頭 94':流動箭頭 96:流動箭頭 98:內部容積 100:流體操作系統 170:儲存器件 200:致動器控制系統 210:泵控制電路/泵控制單元 220:閥控制電路 222:比例控制閥總成 231A:位置感測器 231B:位置感測器 232A:位置回饋信號 232B:位置回饋信號 233:致動器位置設定點信號 234:間隙回饋信號 242:比例控制閥總成 266:監督控制單元 267:負載控制電路 268:致動器控制電路 276:操作者輸入單元 295:驅動單元 300:負載 301:線性方向 302:旋轉方向 510:泵需求控制器 515:泵操作控制器 516:差動速度調整信號 520:致動器位置控制器 530:運動控制器 532:開/關信號 532A:開/關信號 532B:開/關信號 534:正向/反向信號 534A:正向/反向信號 534B:正向/反向信號 536:泵速度需求信號 536A:泵速度需求信號 536B:泵速度需求信號 540:控制模式開關 542:差動需求調整信號 543A:馬達電流 543B:馬達電流 544:控制模式信號 545:扭矩回饋電路 547:差動扭矩回饋信號 550:同步化位置控制器/驅動位置控制器 552:間隙設定點信號 554:間隙調整信號 555:間隙回饋電路 560:同步化扭矩控制器 562:差動扭矩設定點信號 564:差動扭矩調整信號 570:馬達控制器 580:馬達控制器 600:曲線圖 610:基本速度信號 620:基本速度信號 630:速度需求信號 640:差動速度需求 C:參考點 G:間隙寬度 MP1至MPn:嚙合齒對 R:參考點

併入本文中且構成本說明書之部分之附圖繪示本發明之例示性實施例且與上文所給出之一般描述及下文將給出之詳細描述一起用於解釋本發明之例示性實施例之特徵。

圖1係具有一流體驅動致動器總成及控制系統之一較佳實施例之流體驅動致動器系統之一方塊圖。

圖2展示具有一外部齒輪泵及一儲存器件之一泵總成之一例示性實施例之一分解圖。

圖3展示具有一驅動-驅動組態且具有安置於泵內部之外部上之馬達之一泵總成之另一例示性實施例之一橫截面圖。

圖4展示圖1之外部齒輪泵之一俯視橫截面圖及一例示性流動路徑。

圖5係根據本發明之一實施例之一泵控制系統之一示意性方塊圖。

圖6A繪示一外部齒輪泵之一例示性操作之速度需求對嚙合齒輪對之一例示性曲線圖。

圖6B繪示對應於圖6A之曲線圖之嚙合齒對。

圖7係使用一間隙控制方案之一外部齒輪泵之嚙合區域之一放大圖。

1:流體驅動致動器總成

2:泵總成

3:流體驅動致動器/液壓致動器

10:泵

100:流體操作系統

170:儲存器件

200:致動器控制系統

210:泵控制電路/泵控制單元

220:閥控制電路

222:比例控制閥總成

242:比例控制閥總成

266:監督控制單元

267:負載控制電路

268:致動器控制電路

276:操作者輸入單元

295:驅動單元

300:負載

301:線性方向

302:旋轉方向

Claims (21)

1. 一種用於控制一泵之馬達之裝置，其包括： 一泵控制電路，其經組態以： 接收一差動扭矩回饋信號，該差動扭矩回饋信號對應於該泵之一第一齒輪及該泵之一第二齒輪之一或多對嚙合齒輪齒之間的扭矩之一差，及 動態地控制用於驅動該第一齒輪之一第一馬達的一第一速度需求信號及用於驅動該第二齒輪之一第二馬達的一第二速度需求信號之至少一者，以使得該一或多對嚙合齒輪齒之間的一差動扭矩在一預定範圍之內。
2. 如請求項1之裝置，其中該一或多對嚙合齒輪齒係代表性對嚙合齒輪齒。
3. 如請求項2之裝置，其中該泵控制電路控制該等代表性對之間的該差動扭矩，以使得剩餘嚙合齒輪齒對之差動扭矩之一變動落於在1 Nm及10 Nm之間的一差動扭矩範圍內。
4. 如請求項1或請求項2之裝置，其中該第一速度需求信號及該第二速度需求信號之間的一差動速度需求係基於一所要滑移因數、一液壓流體之一操作條件、一齒輪參數或一馬達參數。
5. 如請求項4之裝置，其中該操作條件係該液壓流體之一壓力、一流量或一溫度之一者， 其中該齒輪參數係一齒輪輪廓或一齒輪齒之一機械應力極限之一者， 其中該馬達參數係一馬達電流、一馬達電壓或一馬達功率之一者。
6. 如請求項1或請求項2之裝置，其中該差動扭矩回饋信號係基於該第一馬達之一第一馬達電流及該第二馬達之一第二馬達電流之至少一者。
7. 如請求項1或請求項2之裝置，其中該第一需求信號及該第二需求信號係基於對應於該第一齒輪及該第二齒輪之一預定速度之一速度需求信號。
8. 如請求項1之裝置，其中該一或多對嚙合齒輪齒全為該泵中的該等對嚙合齒輪齒，且 其中該第一速度需求信號及該第二速度需求信號之該至少一者之該動態控制係基於逐齒執行。
9. 如請求項8之裝置，其中基於逐齒執行之該調整對應於儲存於一資料結構中之預定調整。
10. 如請求項1或請求項2之裝置，其中該差動扭矩回饋信號係基於該第一齒輪或該第二齒輪之至少一回轉之一平均差動扭矩，且 其中該動態控制之一扭矩設定點係基於該一或多對嚙合齒輪齒之一平均扭矩值。
11. 如請求項1或請求項2之裝置，其中該預定範圍係在1 Nm及10 Nm之間，包含1 Nm及10 Nm。
12. 如請求項11之裝置，其中該預定範圍係在2 Nm及4 Nm之間。
13. 一種控制一驅動-驅動組態中之一泵之馬達之方法，該方法包括： 提供用於驅動該泵之一第一齒輪之一第一馬達的一第一速度需求信號； 提供用於驅動該泵之一第二齒輪之一第二馬達的一第二速度需求信號； 接收一差動扭矩回饋信號，該差動扭矩回饋信號對應於該第一齒輪及該第二齒輪之一或多對嚙合齒輪齒之間的扭矩之一差；及 基於該差動扭矩回饋信號，動態地控制該第一速度需求信號及該第二速度需求信號之至少一者，以使得該一或多對嚙合齒輪齒之間的一差動扭矩在一預定範圍之內。
14. 如請求項13之方法，其中該一或多對嚙合齒輪齒係代表性對嚙合齒輪齒。
15. 如請求項14之方法，其中控制該等代表性對之間的該差動扭矩，以使得剩餘嚙合齒輪齒對之差動扭矩之一變動落於在1 Nm及10 Nm之間的一差動扭矩範圍內。
16. 如請求項13或請求項14之方法，其中該差動扭矩回饋信號係基於該第一馬達之一第一馬達電流及該第二馬達之一第二馬達電流之至少一者。
17. 如請求項13或請求項14之方法，其中該第一需求信號及該第二需求信號係基於對應於該第一齒輪及該第二齒輪之一預定速度之一速度需求信號。
18. 如請求項13或請求項14之方法，其中該一或多對嚙合齒輪齒全為該泵中的該等對嚙合齒輪齒，且 其中該第一速度需求信號及該第二速度需求信號之該至少一者之該動態控制係基於逐齒執行。
19. 如請求項13或請求項14之方法，其中該差動扭矩回饋信號係基於該第一齒輪或該第二齒輪之至少一回轉之一平均差動扭矩，且 其中該動態控制之一扭矩設定點係基於該一或多對嚙合齒輪齒之一平均扭矩值。
20. 如請求項13或請求項14之方法，其中該預定範圍係在1 Nm及10 Nm之間，包含1 Nm及10 Nm。
21. 如請求項20之方法，其中該預定範圍係在2 Nm及4 Nm之間。

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