【PTC数智液压广场】北航• 新型数智元件-EHA&电液泵

今年PTC ASIA期间将设立“数智液压广场”主题展区。主题展区将以液压数智化为特色专题，以产品及生态为主线进行展示。展区将设置传感控制、工业物联网、3D打印、数智元件、工业软件、电动化、智能制造、主机应用、公共服务平台、特色产品等10个展示区域。

近20家企业将携数智液压相关产品及解决方案亮相，企业代表及专家也将在同期论坛上对前沿产品技术进行深入讲解，分享对数智液压未来发展和趋势的看法。

（*排名不分先后，以现场为准）

#展品预览

北航：数智元件

原本去年PTC展会上推出的首届“数智液压广场”，来自于北京航空航天大学的航天伺服驱动与传动技术实验室的科研团队，将为大家带来两款新型的数智液压元件产品——高频响电静液作动器(EHA)和新型电液压动力单元•电液泵。这是怎样的两款创新成果呢？我们一起来认识一下吧。

电液泵

电液泵，是将电动机、液压泵、阀、油箱和传感器等高度集成的新型电液动力单元，它将液压泵芯内嵌于电机转子内，电机直接驱动液压泵，实现了电机和液压泵共轴共转子，采用浸油式结构，通过系统油液对其散热，并将阀和传感器其全部集成在同一壳体内。

传统由电动机驱动的泵源的结构大多是由“电动机+联轴器+液压泵”三段形式组成，由于各自相对独立的组合存在体积大、重量大、效率低、噪声振动大和泄漏等确定缺点。

电液泵结构原理，将电动机、液压泵、阀和液压辅件等高度集成的新型液压动力单元，能够大幅减小体积和重量，杜绝了外泄漏、降低了振动和噪声且具有较高的可靠性。

下图一种永磁伺服轴向柱塞式电液泵，将斜盘式轴向柱塞泵与永磁同步电机（梯形波或者正弦波驱动）进行高度融合设计，集成了转子位置传感器，霍尔或者旋转变压器，霍尔传感器适用于梯形波驱动，旋转变压器适用于正弦波驱动。

该种电液泵的转子外侧安装有永磁磁钢，转子结构比较简单。电磁转矩的传递过程为：磁钢→转子→柱塞滑靴组和中心轴。中心轴除了承受弹簧预紧力之外，其上装有磁钢，配合与其相对的传感器组件构成轴向柱塞式电液泵的位置传感器系统。

电液泵由于其自身独特的结构，也带来了其独特的应用优势：

• 结构紧凑，功重比高高功率重量比--同等重量体积下功率更大
• 无动密封及其带来的外泄漏无外部动密封，减少机械连接，一体化结构；不会发生外泄漏
• 散热、噪声、振动、效率改善共转子共壳体共端盖并去掉了传统的冷却风扇、联轴器或钟形罩；比同等压力功率的液压泵和电动机低10~15dB；电机转子与液压泵转子同轴度高；电机定子温度基本恒定，综合效率提高

简化系统，提高可靠性浸油式结构和同轴度高保证了其更长的寿命；液压泵嵌入进电动机内，可有效减少40%体积，也为用户节省了空间；去掉了一些零部件和材料，可有效减少30%重量；由于节省了材料和一体化设计制造；给用户提供了方便

• 可实现智能泵源系统
• 用户界面简单
• 自润滑和散热，运行稳定

北京航空航天大学的航天伺服驱动与传动技术实验室的科研团队，长期致力于电液泵的研制开发，目前已经研制开发4类电液泵原理样机；与多家研究场所合作，完成4项电液泵课题；自主搭建电液泵3套电液泵试验台；获得电液泵相关专利4项。SCI/EI论文11篇及相关的省部级和国家级奖项。

电液泵三维装配图

电液泵三维图

电液泵实物图

高频响电静液作动器

对于需要高精度控制的应用场合，其驱动装置部分当前大部分还是采用电液伺服节流控制原理，这种方式具有调节精度高、快速性好、成熟度高等特点。但是由于其效率较低、可靠性受伺服阀影响大、维修维护性差等原因，现在针对这类的应用领域，逐渐朝着集成机电作动器方向发展。新型一体化电动静液压作动器(EHA)，也是航天伺服驱动与传动技术实验室的科研团队研究的重点之一。

研究团队推出的高频响电静液作动器具有快速响应、高可靠性、低能耗、高功重比和易安装维护等特点。主要的性能指标有：

• 重量≤50kg（含EHA本体与控制器）
• 工作压力≥8MPa，启动压力≤0.2MPa
• 最小速度≤0.1mm/s；最大速度≥300mm/s
• 频率(空载)响应：

幅值±45mm，1Hz；幅值±30mm,1.5Hz;

幅值±7mm，3Hz；幅值±1.5mm,8Hz;

• 阶跃响应：

超调量≤10mm，振荡次数≤2次，过渡时间≤2s

涉及的关键技术有：

• 基于模型的设计优化技术
• 共壳体一体化设计制造技术
• 高电流控制性能、分布式硬件架构设计
• 高开关频率适应性、高安全性功率器件驱动电路设计
• 高频响、高抗扰电流传感器信号采样调理电路设计
• 高性能定频滞环电流控制策略设计
• 电流闭环、速度闭环、位置闭环协同控制策略设计

实验场景示意图

被动加载实验平台