中国博士后科学基金资助金申请表：电液伺服比例阀动态品质提升及其检测的关键技术研究

复制件□

中国博士后科学基金

资助金申请表

申请人姓名李其朋

编号 52287

设站单位浙江大学

流动站名称机械工程

（一级学科）

进站日期 2005 年12 月5日

通讯地址杭州市浙江大学

机械与能源工程学院

邮政编码 310027

电话 1-6221

2006 年 3 月 9 日填表

申请须知

1、申请者必须认真阅读现时执行的《中国博士后科学基金资助条例》，并按该条例有关规定进行申请。

2、申请者打字填写（如不具备打字条件时，请用钢笔或圆珠笔正楷书写，不要用铅笔填写）本表1至6页，并由二位推荐人在7和8页分别填写推荐意见，报所在设站单位（含经批准招收博士后的非设站单位，下同）。经设站单位在9页填写审核意见后再用B5复印纸进行复制。

3、每位申请者需向中国博士后科学基金会交纳评审资料费100元人民币，未交纳的，不予受理。

4、各设站单位于每年三月十日至三月三十一日或九月十日至九月三十日期间将本单位所有申请者的《申请表》（一式七份，必含原件）和评审资料费集中汇至中国博士后科学基金会。

5、本表封面上的“原件”和“复印件”系指本份材料是原件或复印件，请在相应的方框内打“√”；“编号”系指申请进站时，全国博士后管委会办公室或有关省、市对博士后研究人员的统一编号；“投送学科”系指申请资助项目所属的学科领域。若是交叉学科或跨学科，则应填写所涉及的主要学科名称。学科须按国务院学位委员会公布的标准名称填写。

6、填表必须实事求是，认真翔实，不得虚报或留空。有的栏目如无内容可填，请写上“无”、“未”等字；若填写不下，可另附纸。

国家资助单位自筹□企业提供（企业博士后）□来自重大科研项目经费（项目博士后）□

基础研究□应用基础技术开发□其他项目

日本MOOG 公司作为世界上最早开展电

液伺服/比例阀研究的公司，近年来开发出

D633系列单级电液伺服阀，该阀的频响达到

60Hz ，其驱动元件采用MOOG 公司自身开

发的线性力马达（图1），该力马达采用双

磁钢、单线圈的结构形式，利用永磁磁场和

控制线圈磁场作差动磁通控制，永磁磁钢的

引入，使得导磁材料的工作点落在其线性导

磁段，并且由于该线性力马达对磁轭、极靴等磁路结构作了设计研究，使得永磁磁路和控制线圈磁路能够独立完成闭合，避免了相互干涉，因此该线性力马达的固有频率达到250Hz [1]；德国Bosch-Rexroth 公司、意大利Atos 公司近期相继开发出高性能伺服比例阀，如Atos 的DLKZOR 型伺服比例阀阶跃响应时间不超过15ms ，其驱动元件均采用电子线路内置的高响应比例电磁铁，该电磁铁是在传统比例电磁铁基础上进行了结构参数优化而获得的[2][3]；美国Parker 公司近期开发的VCD （Voice Coil Drive ）技术，直接应用于单级阀的驱动，开发出“会唱歌的阀”（图2）：动圈直接与阀芯相连，并作为控制装置布置在永久磁钢的外围，当线圈通电时，阀芯按照电流方向移动到所要求的位置，阀芯的实际的位置将通过高分辨率的反馈系统反馈到控制电子板，当电信号消失或断电时，阀将靠弹簧到达规定的位置，基于此项技术的Parker DF Plus 单级阀的频响达到350Hz ，阶跃响应时间小于 3.5ms ，由于技术保密性，该技术没有内核知识的相关报道[4]

；德国EMG 公

司基于大功率的力矩马达开发的旋转型电-机

械转换器，采用类似旋转电枢的结构，巧妙

的设计磁轭位置和极靴形状，很好的克服了

转子位置变化时磁路磁阻非线性变化的问

题，开发出SV 系列单级旋转伺服阀，频响

达到130Hz [5]，但由于涉及商业机密，该电-

机械转换器的磁路结构及设计要点等技术资

料未有公开报道。 图1 MOOG 线性力马达结构图

永久磁钢 对中弹簧 控制线圈 衔铁 图2 Parker 单级阀结构图 永久磁钢 动圈

国内，浙江大学张光琼等曾研发出耐

高压极化式双向比例电磁铁，采用激励线

圈和控制线圈同时工作，磁路采用优化的

双向平头－盆口结构，获得了良好的输出

特性[6]；国内的北京机床所近期开发的线

性力马达，采用的结构形式与日本MOOG

公司的线性力马达结构相似，应用于其

QDYD 系列直动式伺服阀上，阀的性能指

标也与MOOG 公司的阀指标基本一致[7]；

北京自动化所在两级动圈式滑阀高频电液伺服阀方面做了大量工作，对动圈式力马

达的磁路设计、结构设计以及动圈骨架刚

度的影响等都做了详细的探讨，开发出频

宽大于500Hz 的两级动圈滑阀式电液伺服

阀[8]；国内北京航空航天大学焦宗夏等采

用内置有角位移传感器的有限角度无刷直

流伺服电动机直接驱动转阀，频响达到

120Hz [9]；申请者提出耐高压永磁极化式双向电-机械转换器（图4），采用单磁钢、双线圈的结构形式，工作基于差动磁通控制原理，截止频率达到160Hz [10]。对比国内外研究水平，可以明确看出，如何更好的克服磁通漏磁，更充分的利用磁场能量等，是提高伺服/比例阀动态品质的关键所在。

1.3.2 电液伺服/比例阀动态品质检测的研究现状

电液伺服/比例阀动态品质的检测，取决于传感器的测试性能；目前常用的阀用传感器主要有差动变压器式位移传感器和电涡流式位移传感器。

差动变压器式位移传感器（简称LVDT ，图5、6）作为电感式传感器的一种，目前在电液伺服阀中应用最为广泛。G.Y.Tian 等建立了LVDT 的磁路方程，对LVDT 的磁路磁阻、互感、输出电压、灵敏度的计算给以了详细的推导，为LVDT 的设计开发提供了计算依据

[11]；美国 Schaevitz 公司作为全球领先的最大的LVDT 生产厂商，其工程师 Jackson

力矩马达 碟型阀芯 调节螺钉 图3 EMG 单级伺服转阀 图4 新型耐高压双向电-机械转换器图 推杆

壳体 导套 线圈 衔铁 永磁体 隔磁环