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步进电机直驱滑阀工作点保持力矩试验方法研究OA

Research on Experimental Method for Determining Operating-point Holding Torque of a Stepper-motor Direct-drive Slide Valve

中文摘要英文摘要

步进电机直驱滑阀从零到最大开度变化过程中,要求阀芯各工作点处电机电磁转矩可靠以平衡各工作点处的保持力矩,而恒流控制下步进电机电磁转矩随温度上升而衰减,且电磁转矩与电机电流之间存在死区和饱和区,导致电磁转矩与滑阀工作点保持力矩无法精确匹配.为解决该问题,基于步进电机电流-电磁转矩和阀芯力学理论,分析影响电磁转矩与保持力矩平衡的关键参数为力矩常数,设计了力矩常数试验方案,采用线性回归的方法拟合电流-电磁转矩特性曲线,得到力矩常数Kt 值为0.413±0.01 N·m/A、电流-电磁转矩的线性范围为0.4~2.3 A;对阀芯工作点处静态力矩阈值进行测试,保证滑阀工作点可靠运行时液动力阈值;最后得出电流-电磁转矩线性范围内保持力矩参数的电流-位移匹配法.试验结果显示相对于普通恒流控制,基于保持力矩参数的电流-位移匹配法控制下电机能耗低.

During the transition of a stepper motor direct-drive slide valve from zero to maximum opening,the electromagnetic torque of the stepper motor is required to reliably balance the holding torque at each operating point of the slide.Under constant-current control,the electromagnetic torque of the stepper motor decreases with increasing temperature,and dead zones and saturation regions exist in the relationship between electromagnetic torque and motor current.These factors prevent accurate matching between electromagnetic torque and the holding torque at slide operating points.To address this problem,based on the current-electromagnetic torque characteristics of the stepper motor and slide mechanical theory,the torque constant is identified as the key parameter affecting the torque balance.An experimental scheme for torque constant identification is designed.Linear regression is applied to fit the current-electromagnetic torque characteristic curve.The torque constant Kt is identified as 0.413±0.01 N·m/A,and the linear current range is 0.4~2.3 A.Static torque thresholds at spool operating points are tested to ensure reliable valve operation under hydraulic force limits.Finally,a current-displacement matching method based on holding torque parameters within the linear torque range is proposed.Experimental results show that,compared with conventional constant-current control,the proposed method achieves lower motor energy consumption.

魏列江;李仟祥;刘增光;强彦;李娜娜

兰州理工大学 能源与动力工程学院,甘肃 兰州 730050||兰州理工大学 特种泵阀及流控系统教育部重点实验室,甘肃 兰州 730050兰州理工大学 能源与动力工程学院,甘肃 兰州 730050||兰州理工大学 特种泵阀及流控系统教育部重点实验室,甘肃 兰州 730050兰州理工大学 能源与动力工程学院,甘肃 兰州 730050||兰州理工大学 特种泵阀及流控系统教育部重点实验室,甘肃 兰州 730050兰州理工大学 能源与动力工程学院,甘肃 兰州 730050||兰州理工大学 特种泵阀及流控系统教育部重点实验室,甘肃 兰州 730050兰州理工大学 能源与动力工程学院,甘肃 兰州 730050||兰州理工大学 特种泵阀及流控系统教育部重点实验室,甘肃 兰州 730050

机械制造

步进电机直驱阀保持力矩力矩常数线性回归

stepper motordirect-drive valveholding torquetorque constantlinear regression

《液压与气动》 2026 (5)

27-36,10

国家重点研发计划(2022YFB3403003)

10.11832/j.issn.1000-4858.2026.05.004

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