[实用新型]一种电磁直驱柱塞泵驱动的静液作动系统

说明书

本实用新型涉及了一种电磁直驱柱塞泵驱动的静液作动系统，包括直线电机，柱塞泵，单向阀组，换向阀，蓄能器，非对称液压缸，力传感器和位移传感器，控制器。其特点在于直线电机采用Halbach永磁阵列提升驱动能力，直线电机动子直接驱动非对称柱塞泵活塞，柱塞泵两工作腔交替吸入非对称液压缸一腔中的液压油并将其泵入非对称液压缸另一腔中；液压油的流向即非对称液压缸活塞杆的运动方向由二位四通换向阀决定；控制器通过力传感器和位移传感器检测非对称液压缸输出力和位移，并生成电机控制信号和换向阀控制信号，对非对称液压缸输出力和位移进行实时控制。本实用新型融合了电磁直驱与泵控直驱的技术优势，具有结构简单、效率高，动态性能好等优点。

技术领域

本实用新型涉及一种电动静液作动系统技术领域，特别是一种电磁直驱静液作动系统。

背景技术

电动静液作动系统（EHA, Electro Hydrostatic Actuator）是由电动机、泵、执行器等组成的体积控制系统，是一个高度集成的局部液压驱动系统。与传统的液压系统不同，其通过电信号控制驱动单元，直接驱动泵，控制泵输出的压力和流量，实现对驱动元件位移的精确控制。因此，电动静液作动系统不仅具有传统液压系统动态稳定性高、响应速度快的优点，而且有效地减少了体积和质量，实现了模块化和分布式，提高了驱动系统的可靠性和可维护性，被广泛应用在工业中，如航空，航天，机器人，汽车等领域。

电动静液作动系统多采用旋转电机与液压泵组合的组成方式，其中柱塞泵、齿轮泵以及旋转电机技术都较为成熟。但是其自身存在着一些问题（可靠性与寿命、系统动态以及余度配置困难）。焦宗夏等学者提出了应用直线电机作为驱动单元的电动静液作动系统。与应用旋转电机的电动静液作动系统相比，由于无需运动转换机构，结构更简单，并且直线电机具有更快的响应速度和更高的控制精度。

采用阀控制作动系统工作的电动静液作动系统，存在功率损失大等缺点；非直驱泵控或旋转电机泵控的静液作动系统电机响应速度慢、结构复杂、旋转惯性大，且满足压力控制精度的电机生产成本较高，直驱泵控是解决现有阀控静液作动系统能量消耗大，普通泵控静液作动系统动态性能低等难点的一种有效途径。

本实用新型提出了一种电磁直驱柱塞泵驱动的静液作动系统，通过高密度动磁式直线电机直接驱动柱塞泵来实现液压油的输出，结构简单，无需运动转换机构、动力传输路线缩短，有效的提高了工作效率，节能效果好；通过直线电机和换向阀来控制非对称液压缸的动作，响应更加迅速，动态性能好。

发明内容

设计一种电磁直驱柱塞泵驱动的静液作动系统目的在于，通过高密度动磁式直线电机直接驱动柱塞泵来实现液压油的输出，结构简单，无需运动转换机构、动力传输路线缩短，有效的提高了工作效率，节能效果好；通过直线电机和换向阀来控制非对称液压缸的动作，响应更加迅速，动态性能好。

本实用新型提供了一种电磁直驱柱塞泵驱动的静液作动系统，包括直线电机（1），柱塞泵（2），单向阀组（3），换向阀（4），蓄能器（5），溢流阀（6），非对称液压缸（7），力传感器（8）和位移传感器（9），控制器（10）。柱塞泵（2）被活塞分为左右两工作腔；所述柱塞泵（2）左右两工作腔出口、进口分别通过单向阀组（3）与非对称液压缸（7）无杆腔和有杆腔相连，换向阀（4）、蓄能器（5）、溢流阀（6）进、出口分别与非对称液压缸（7）无杆腔和有杆腔通过管路相连；非对称液压缸（7）与力传感器（8）和位移传感器（9）相连接；直线电机（1）动子直接驱动柱塞泵（2）活塞，柱塞泵（2）两工作腔交替吸入非对称液压缸（7）一腔中的液压油并将其泵入非对称液压缸（7）另一腔中；非对称液压缸（7）中液压油的流向即非对称液压缸（7）活塞杆的运动方向由换向阀（4）决定，换向阀（4）为二位四通换向阀；力传感器（8）和位移传感器（9）分别检测非对称液压缸输出力和位移大小，并生成反馈信号发送至控制器（10），控制器将该反馈信号生成电机控制信号和换向阀控制信号，并将该控制信号发送至直线电机（1）和换向阀（4）。