一种获取电动执行器输出转矩的新方法
电动执行器的工作原理
电动执行器的工作原理
电动执行器是一种常见的电动驱动装置，它通过电力驱动，将电能转换为机械能，实现物体的运动或执行特定的任务。
其工作原理主要包括传感器检测、电源供电、电动机驱动以及机械执行等几个关键步骤。
首先，电动执行器通过内置的传感器进行检测，获取外界的信号。
传感器可以是各种类型的装置，如光电开关、温度传感器等，用于感知周围的变化。
其次，在传感器检测到信号后，电动执行器会通过电源供给所需的电能。
电源可以是直流电源，也可以是交流电源，根据实际需求来选择。
接着，电动执行器中的电动机开始工作。
电动机接收电源提供的电能，将其转化为机械能，通过旋转或线性运动的方式驱动执行器的执行部件。
最后，电动执行器的机械执行部件根据电动机的驱动，实现特定的运动或执行任务。
执行部件可以是液压缸、螺杆、电磁铁等，通过机械结构完成所需的运动。
总结来说，电动执行器通过传感器检测信号，电源供电，驱动电动机工作，最终通过机械执行部件实现物体的运动或任务的执行。
这种工作原理使得电动执行器在自动化控制领域中得到广泛应用。
电动执行器工作原理
电动执行器工作原理引言概述：电动执行器是一种常见的自动控制设备，广泛应用于工业自动化系统中。
它能够将电能转换为机械运动，实现对阀门、门窗、泵等设备的控制。
本文将详细介绍电动执行器的工作原理，包括其组成部份、工作方式以及应用场景。
一、电动执行器的组成部份1.1 电动机：电动机是电动执行器的核心组成部份，它通过电能转换为机械能，驱动执行器的运动。
常见的电动机类型包括直流机电和交流机电，其选择取决于应用场景的要求。
1.2 齿轮传动系统：齿轮传动系统用于将电动机的旋转运动转换为执行器的线性或者旋转运动。
它由主动齿轮、从动齿轮和传动轴组成，通过齿轮的啮合实现动力传递。
1.3 位置反馈装置：位置反馈装置用于检测执行器的位置或者角度，并将反馈信号传递给控制系统。
常见的位置反馈装置包括编码器、霍尔传感器等，它们能够提供准确的位置信息，保证执行器的精确控制。
二、电动执行器的工作方式2.1 开关型电动执行器：开关型电动执行器通常用于控制阀门、门窗等设备的开关状态。
当电动执行器接收到控制信号时，电动机会启动，通过齿轮传动系统将执行器推动到预定位置，实现开关状态的切换。
2.2 调节型电动执行器：调节型电动执行器用于对阀门、泵等设备进行精确调节。
它通过位置反馈装置获取当前位置信息，并根据控制信号调整执行器的位置或者角度，实现对设备的流量、压力等参数的调节。
2.3 位置控制型电动执行器：位置控制型电动执行器常用于需要精确控制位置的场景，如机器人、医疗设备等。
它通过位置反馈装置实时监测执行器的位置，并根据控制信号精确控制执行器的位置，实现复杂的运动轨迹。
三、电动执行器的应用场景3.1 工业自动化：电动执行器广泛应用于工业自动化系统中，用于控制阀门、泵、输送机等设备。
它能够实现自动化控制，提高生产效率和质量。
3.2 楼宇自动化：电动执行器在楼宇自动化系统中起到关键作用，用于控制门窗、空调系统、照明设备等。
它能够实现智能化控制，提升楼宇的舒适性和能源利用效率。
电动执行器工作原理
电动执行器工作原理引言概述：电动执行器是一种能够转换电能为机械能的装置，广泛应用于自动控制系统中。
它的工作原理基于电磁感应和电动机原理，通过电流的流动产生磁场，进而驱动机械部件运动。
本文将从六个大点来详细阐述电动执行器的工作原理。
正文内容：1. 电磁感应原理1.1 电流通过线圈产生磁场电动执行器的核心是线圈，当通过线圈通电时，电流会在线圈中形成一个磁场。
这个磁场的方向和大小受到电流的大小和方向控制。
1.2 磁场与磁铁相互作用当线圈中的电流产生磁场后，它会与内部的磁铁相互作用。
根据磁场的方向和磁铁的极性，会产生吸引或排斥力，从而使磁铁和线圈之间产生运动。
1.3 磁场方向的控制通过改变电流的方向，可以改变线圈产生的磁场的方向。
这样就可以控制磁铁的运动方向，实现电动执行器的正反转。
2. 电动机原理2.1 电流通过电动机产生转矩电动执行器中通常使用的是直流电动机。
当通过电动机通电时，电流会在电动机的线圈中产生转矩。
这个转矩会使电动机的转子开始旋转。
2.2 电动机的转子结构电动机的转子通常由一组永磁体和电枢线圈组成。
当电流通过电枢线圈时，它会与永磁体的磁场相互作用，产生转矩。
2.3 电机的转速控制通过改变电流的大小和方向，可以控制电动机的转速。
这样就可以实现电动执行器的速度调节和位置控制。
3. 传动机构3.1 螺杆传动电动执行器通常采用螺杆传动机构来实现线性运动。
螺杆传动利用螺杆和螺母的螺旋运动，将电动机的转动运动转化为直线运动。
3.2 齿轮传动在某些情况下，电动执行器也可以采用齿轮传动机构来实现运动转换。
齿轮传动通过齿轮的啮合来实现转动运动的传递。
3.3 传动效率和精度传动机构的设计不仅要考虑传动效率，还要考虑传动的精度和可靠性。
合理的传动设计可以提高电动执行器的工作效率和精度。
4. 位置反馈装置4.1 位置传感器为了实现准确的位置控制，电动执行器通常配备了位置传感器。
位置传感器可以实时感知执行器的位置，并将信号反馈给控制系统。
电动执行器工作原理
电动执行器工作原理一、引言电动执行器是一种将电能转化为机械能的装置，广泛应用于工业自动化控制系统中。
本文将详细介绍电动执行器的工作原理，包括其基本结构、工作原理、控制方式和应用领域等方面的内容。
二、基本结构电动执行器通常由电动机、减速机、传动机构和执行机构等组成。
电动机作为动力源，将电能转化为机械能；减速机用于减小电动机的转速并增加扭矩；传动机构将电动机的转动传递给执行机构；执行机构根据控制信号进行相应的动作，如开关、调节或者切断流体等。
三、工作原理1. 电动机驱动电动执行器的工作原理首先依赖于电动机的驱动。
电动机通常采用交流机电或者直流机电，其转速和扭矩可以通过控制电源电压或者电流来调节。
当电源接通时，电动机开始运转。
2. 减速机传动电动机的高速旋转需要通过减速机来降低转速，并提供足够的扭矩。
减速机通常由齿轮、链条或者带轮等组成，通过传动将电动机的转动传递给执行机构。
3. 传动机构传动机构是将减速机的转动传递给执行机构的重要组成部份。
常见的传动机构包括螺杆传动、齿轮传动和链条传动等。
传动机构的设计要考虑到执行机构的负载要求，以确保执行机构能够稳定可靠地工作。
4. 执行机构执行机构是电动执行器的核心部份，根据控制信号进行相应的动作。
常见的执行机构包括阀门、门禁、调节阀和切断阀等。
执行机构的工作原理根据不同的应用领域而有所不同，但通常都是通过电动力或者电磁力来实现开关、调节或者切断流体等操作。
四、控制方式电动执行器的控制方式多种多样，常见的控制方式包括手动控制、自动控制和远程控制等。
1. 手动控制手动控制是最基本的控制方式，通过手动操作按钮或者手柄来控制执行机构的动作。
这种控制方式适合于一些简单的应用场景，但操作人员需要现场操作，效率较低。
2. 自动控制自动控制是通过传感器和控制系统实现的。
传感器可以感知环境参数，如温度、压力和流量等，控制系统则根据传感器的反馈信号来控制执行机构的动作。
自动控制可以实现对执行机构的精确控制，并可以根据设定的条件进行自动调节和切换。
新能源汽车电机扭矩输出方法[发明专利]
![新能源汽车电机扭矩输出方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/ba31248e48d7c1c709a1453b.png)
专利名称：新能源汽车电机扭矩输出方法专利类型：发明专利
发明人：章琴
申请号：CN201710719352.6
申请日：20170821
公开号：CN107472025A
公开日：
20171215
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明提供了新能源汽车电机扭矩输出方法，其包括以下步骤：判断volt大于volt_med是否为真，若为真则低压电池电压无需充电；volt大于volt_med为假则设置P_dcdc＝P1；获取P_m1＝P_max‑P_fan‑P_dcdc；整车控制器比较P_m1与P_m2的大小，根据结果为P_m取值；最终获得T_max；获取得到电驱请求扭矩T_ref；将电驱请求扭矩T_ref传送给电机控制器完成对电机的控制。
本发明通过合理调整电机的功率达到最优的动力性功率分配，本发明无需额外的硬件及传感器可以直接在电池功率恒定的情况下，保证车辆的动力性能。
申请人：合肥君信信息科技有限公司
地址：230601 安徽省合肥市经济技术开发区耕耘路北,莲花路西红莲园9幢106室
国籍：CN
代理机构：北京华仲龙腾专利代理事务所(普通合伙)
代理人：李静
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电液联动执行器扭矩检测方法研究
Science and Technology & Innovation｜科技与创新2024年第05期DOI：10.15913/ki.kjycx.2024.05.051电液联动执行器扭矩检测方法研究解晓明（特福隆（上海）科技有限公司，上海201306）摘要：针对电液联动执行器扭矩检测的需求，采用了一种新颖的方法进行研究。
该方法利用了先进的传感技术及精确的数据处理算法，能够准确测量电液联动执行器的扭矩输出。
首先，介绍了电液联动执行器扭矩检测方法的研究背景和重要性，阐述了电液联动执行器扭矩检测的现有问题和局限性。
随后，明确了研究的目的和意义，即通过研究开展一种可靠、精确的电液联动执行器扭矩检测方法，解决现有方法存在的问题，采用一系列先进的实验方法和数据处理技术，结合实际工程应用需求，开展了一系列的实验和数据分析。
通过实验结果分析得出了一系列关键结论，包括电液联动执行器扭矩输出的测量精度和可靠性均达到了预期要求，新方法具有一定的可推广性和适用性。
最后，总结了研究的主要结论和意义，强调了该方法在实际应用中的潜在价值和重要性，为电液联动执行器扭矩检测方法的改进和应用提供了一定的理论和实践基础。
关键词：电液联动执行器；扭矩检测；传感技术；数据处理算法中图分类号：TH112 文献标志码：A 文章编号：2095-6835（2024）05-0175-03电液联动执行器是一种被广泛应用于工程领域的重要装置[1]，其扭矩检测是保证其正常运行的关键环节。
然而，现有的电液联动执行器扭矩检测主要使用传感器技术[2]，方法存在一些问题和局限性，限制了其在实际工程应用中的准确性和可靠性。
因此，研究开发一种可靠、精确的电液联动执行器扭矩检测方法具有重要意义。
目前，电液联动执行器扭矩检测领域的研究主要集中在传统的电流法和空载法2种方法。
然而，这些方法存在测量误差较大、检测精度不高等问题，无法满足现代工程中对扭矩测量的高要求。
电动执行器工作原理
电动执行器工作原理电动执行器是一种常用的自动控制设备，广泛应用于工业自动化系统中。
它通过电动机驱动，将电能转化为机械能，实现对执行器的控制和操作。
本文将详细介绍电动执行器的工作原理。
一、电动执行器的组成部分电动执行器主要由电动机、减速机、传动机构和控制系统组成。
1. 电动机：电动执行器的心脏部分，通常采用交流电动机或直流电动机。
电动机的选择应根据执行器的工作要求和负载特性进行合理匹配。
2. 减速机：电动机的输出转速一般较高，为了适应执行器的工作要求，需要通过减速机将转速降低。
减速机通常由齿轮传动组成，可以实现高扭矩输出。
3. 传动机构：传动机构将减速机的输出转矩和转速传递给执行器，常见的传动机构有蜗轮蜗杆传动、齿轮传动等。
4. 控制系统：控制系统是电动执行器的智能部分，通过接收外部信号，控制电动机的启停、转向和速度等参数，实现对执行器的精确控制。
二、电动执行器的工作原理电动执行器的工作原理可以简单概括为：电能转化为机械能，通过传动机构实现执行器的运动。
1. 启动和停止：当控制系统接收到启动信号时，控制电动机启动。
电动机通过减速机和传动机构将转矩和转速传递给执行器，使其开始运动。
当控制系统接收到停止信号时，控制电动机停止运行，执行器停止工作。
2. 转向控制：电动执行器通常需要实现正转和反转两种运动方向。
通过控制电动机的正反转，可以实现执行器的转向控制。
控制系统通过改变电动机的电流方向，使电动机的旋转方向发生变化。
3. 速度控制：电动执行器的速度控制通常通过改变电动机的转速来实现。
控制系统可以通过调节电动机的输入电压、频率或者改变传动机构的传动比例来控制执行器的速度。
4. 位置控制：电动执行器可以实现对执行器位置的精确控制。
控制系统通过接收位置反馈信号，精确控制电动机的转动角度，从而实现对执行器位置的控制。
三、电动执行器的应用领域电动执行器在工业自动化系统中有着广泛的应用，常见的应用领域包括：1. 阀门控制：电动执行器可以用于控制各种类型的阀门，实现对流体的调节和控制。
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一种获取电动执行器输出转矩的新方法
对工业电动执行机构和阀门电动装置而言(为简便起见，以下将二者统称为执行器)，过转矩保护是其十分重要的功能。
当执行器在转动过程中一旦出现负载转矩超过容许的数值时，应立即切断电源，停止电机的转动，以达到保护阀门也保护执行器自身的目的。
早期的执行器通常采用推力弹片来实现这一功能。
执行器转动过程中作用在弹片上的推力直接反应了负载转矩的大小。
当负载转矩达到一定数值时，其产生的推力顶开控制电源线的触点开关，从而切断电源，停止电机转动。
这种全机械式的方法主要存在两个问题：一是机械部件的寿命通常较短，使用一段时间后容易出现故障；二是现场安装执行器需要根据要求的转矩保护值来对弹片的松紧程度进行调节，不易准确掌握，有时容易产生较大的误差。
为了提高可靠性和简化操作，近年来国际上出现了全电子式的转矩保护设定办法。
其基本思想是将执行器所承受的负载转矩转换成电信号，并将此信号与一参考信号进行比较，该参考信号即为预先根据需要设定的电信号，其数值与转矩保护值完全对应。
当此电信号大于参考信号时，比较产生的信号立即断开电机的电源，停止执行器的转动。
这种方式属于电子控制，不存在磨损和机械故障，可靠性大为提高。
此外在对转矩保护值进行设定时，通常由执行器上的显示屏指示数值，使参考信号的设定准确无误。
电子式执行器负载转矩测量目前有两种常用的方法。
一种是直接测量法，即将应变片贴在与执行器输出轴有关的部件上，使输出轴转动时所承受的负载转矩通过应变片转换成电信号。
该方法测量精度较高，但抗过载能力差，易损坏。
另一种是间接测量法，它以电机固有的电磁转矩公式为依据，通过电子的方法测量出其中的各个参数，然后经过计算得出执行器的负载转矩。
该方法抗过载能力强，不易损坏，其结果经过标定后也有较高的测量精度，但成本较高。
本文提出的方法是在第二种方法的基础上经过简化处理后得到执行器负载转矩的一种实用化方法。
1 负载转矩的简化求解思想
执行器中电机的电磁转矩与执行器的输出转矩是正比关系。
执行器在转动过程中一直在不断地克服负载转矩而做功，因此其输出转矩与所承受的负载转矩完全是映象关系，二者可认为是等同的。
由电机学可知，电机的电磁转矩T可表示为
T=KIΦCOSθ (1)
式中：K为比例常数；Φ为电机气隙旋转磁通的幅值；I为电机中转子电流的幅值；θ为转子电流和旋转磁通之间的相位差。
转子电流可用定子电流来代替，相差很小。
磁通可在定子绕组中附一简单绕组来测量，二者之间的相位差仍然是θ。
英国Rotoak公司生产的执行器采用此方法实现了输出转矩的连续测量。
严格按照电磁转矩公式求取执行器的输出转矩需要用繁琐的电路提取各交流信号的幅值和相位差值，即公式中的I、Φ、θ值，然后经A/D 转换成数字量并送入微处理器，在微处理器中进行余弦函数和乘法运算来获得输出转矩T。
如果能够通过I、Φ、θ中的一、两个变量来获得转矩T，则既可降低电路的硬件成本又可减少微处理器的计算工作量，作为过载保护来讲，由此带来的测量精度下降，是完全可以接受的(按本文所述的方法求取的T，其误差在5%左右)。
依据这一思想，我们对Rotoak 公司的执行器进行逐点测量获得了T与I、T与Φ和T与θ的若干条关系曲线，经过对比发现T与θ的关系具有较高的灵敏度，且在执行器输出额定转矩与空载转矩之间，θ的变化范围为：20o<θ<90o，可以作为测量T的依据。
图1 T与θ的关系曲线
图1T
与θ的关系曲线。
从图1a中可看出，正常供电电压下转矩
T
与相位差θ之间实际上是二次曲线关系。
同时，测试数据表明，转矩还与电机的供电电压有关，如图1b所示。
如果以380VAC的供电电压为
标称电压，并将由此得到的T
与θ的关系曲线称为标称曲线，用下式表示：
T
0 = α
+α
1
θ+α
2
θ2 (2)
式中，α
0、α
1
、α
2
是系数，若这些系数已知，只要测得θ值，通
过公式(2)即可获得转矩值T
，则其它供电电压下T与θ的关系曲线均可以看成是标称曲线沿θ轴的左右平移，即
T = T
0+α
3
(U-380)
= α
0+α
1
θ+α
2
θ2+α
3
(U-380)
= α
4+α
1
θ+α
2
θ2+α
3
U (3)
式中：U为供电电压；α
1、α
2
、α
3
为系数；
α
4 = α
-380α
3
根据以上所述，获取执行器输出转矩T的步骤可归纳如下：
① 在标称电压380VAC下测量m个点的T
0i 和θ
i
(i=1～m)；
② 用曲线拟合方法(如最小二乘法)求出系数α
0、α
1
、α
2
；
③ 在任意供电电压下测量n个点的T
j 、U
j
和θ
j
(j=1～n)；
④ 用曲线拟合方法(如最小二乘法)求出系数α
3和α
4
；
⑤ 将求出的系数α
1、α
2
、α
3
和α
4
固化在执行器的控制部件(如
单片机)中；
⑥ 在执行器转动过程中连续测量θ和U值，由公式(3)连续计算出执行器的输出转矩T。
2 转矩系数α
0～α
4
的求解
在各种曲线拟合方法中，最小二乘法是一种较为有效、并经常被采用的方法。
据最小二乘法原理，设T 0i 为标称电压下各θi (i=1～m)值所对应的转矩值，则应确定各系数α0～α2，使α0+α1θi+α2θ2i 与T 0i 各对应的均方差值为最小。
设均方差值为S ，则有
要求S 为最小，故有
即
令
则式(5)可化为
由此可解出
可见，系数α
0～α
2
只与S
k
(k=0～4)和t
j
(j=0～2)有关，而S
k
和t
j
完全由T
0i 和θ
i
(i=1～m)决定。
因此，已知m个测量点(θ
i
、T
0i )，就可通过式(6)求得系数α
～α
2。
在获得系数α
～α
2
的基础上，对系数α
3
的求解就很容易了。
仍然
采用最小二乘法，并令
式(7)即为任意供电电压下执行器输出转矩T
i
(i=1～n)的均方差值。
为了使其最小，应有
可推得
在实际测量时，每给出一个U
i 值，除了会有一个T
i
值与之对应外，
也会得到一个相应的θ
i 值，因而可求得对应的T
0i。
这样，由n个测量
点值U
i 、T
i
和θ
i
即可通过式(9)求解系数α
3。
3 实现步骤
完成转矩系数的求解需要一个转矩测试台。
该测试台可任意改变执行器的负载转矩，还可测量出此负载转矩的数值大小。
另外，还需要一台可任意改变执行器供电电压的三相调压器。
将被测执行器安装在转矩测试台上，其供电电压由三相调压器供给。
3.1 调节三相调压器使其供电电压为380V
① 将执行器沿顺时针方向旋转，逐渐改变其负载转矩的大小，得到
m个测量点值θ
i 和T
0i
(i=1～m)。
其中T0i由测试台的转矩测量仪给出，
θi由执行器自身的相位差测量电路给出。
② 将此m个测量点值θ
i 和T
0i
输入计算机，由计算机按公式(6)计
算出系数α'
0、α'
1
、α'
2。
③ 将执行器沿逆时针方向旋转，同上述①、②计算出系数α"
0、α"
1
、
α"2。
④ 最后得到系数
3.2 调节三相调压器使其供电电压为可变值
① 将执行器沿顺时针方向旋转，逐渐改变其供电电压(如340V、
360V、380V、400V、420V等)，得到n个测量点值U
i 、θ
i
和T
i
(i=1～n)。
U i 为供给执行器的供电电压值，T
i
由测试台的转矩测量仪给出，θ
i
由执
行器自身的相差测量电路给出。
② 将此n个测量点值U
i 、θ
i
和T
i
输入计算机，由计算机按公式(9)
计算出系数α'
3。
③ 将执行器沿逆时针方向旋转，同上述①、②可计算系数α"
3。
④ 得到系数
4 结束语
将通过上述方法获得的测量执行器输出转矩所需的系数α
1、α
2
、
α3、α4固化到执行器的控制电路(如单片机)中，由A/D采集器连续采集执行器转动过程中的U和θ值并送入控制电路中，控制电路按公式(3)连续地测量出执行器的输出转矩值，并将该值与预先设定好的转矩保护值进行比较，判断执行器的输出转矩是否超出设定保护值，以决定是否停止电机转动。
我们采用这种方法进行了反复实测试验，根据记录的数据表明，该方法测得的执行器输出转矩其最大误差小于6%，就保护用途而言，已是较为理想的结果了。