[實用新型]一種基于超磁致伸縮電－機械轉換器GMA的兩級電液伺服閥

有效

• 申請號: 201220442708.9
• 申請日: 2012-09-01
• 公開（公告）號: CN202707662U
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 王傳禮;周禾清;鄧海順;劉浩;邱大龍
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: F15B13/02
• 分類號: F15B13/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生;王偉

技術領域

本發明涉及液壓伺服控制技術領域，具體地說是一種超磁致伸縮電－機械轉換器GMA的兩級電液伺服閥。

背景技術

電液伺服閥是電液伺服系統的核心部分，連接著電氣元件和液壓機械元件，其性能的好壞將直接影響整個系統的工作性能。傳統的電液伺服閥以電磁力矩馬達作為驅動方式，由于其體積重量大、工作頻寬有限、能量密度小、響應速度慢、抗干擾能力差，已不能滿足現代工業對流體控制系統的要求。要提高電液伺服控制系統的性能，必須提高其電—機械轉換器的頻寬和響應速度。隨著先進制造技術、微電子技術的發展以及新型功能材料的應用，使高頻響應電—機轉換器的出現和應用成為現實。目前微位移驅動器的研究主要集中在電致伸縮材料PMN和形狀記憶合金SMA的運用上，基于電致伸縮材料PMN的驅動器工作頻寬較高，但是輸出位移較小，工作時存在漂移和滯回，穩定性不好。基于形狀記憶合金SMA的轉換器具有較大的輸出位移，但存在響應速度慢，變形不連續，無法精確控制等缺點。而超磁致伸縮材料GMM的出現為微位移驅動器提供了一個更好的選擇，基于超磁致伸縮材料GMM的新型驅動器器具有磁致伸縮應變大、輸出力大、能量傳輸密度高和易于微型化等優點，特別是其響應速度非常快，一般在幾十毫秒以下，甚至達到微秒級。因此把超磁致伸縮材料引入電液伺服閥中，可以從根本上提高電液伺服閥的響應速度。

發明內容

本發明的目的是針對現有傳統電液伺服閥存在的缺陷，利用超磁致伸縮材料的特性，提出一種新型的兩級電液伺服閥，以期提高電液伺服閥的響應速度、頻寬和簡化伺服閥的機體結構等。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于超磁致伸縮電－機械轉換器GMA的兩級電液伺服閥，其結構特點在于：由超磁致伸縮驅動器、噴嘴－擋板閥前置級和滑閥功率級組成，所述的超磁致伸縮驅動器由對中調節螺釘、左端蓋、對中彈簧、密封圈、端蓋、蝶形彈簧、輸出桿、線圈骨架、驅動線圈、偏置線圈、超磁致伸縮棒、殼體、后端蓋和調節螺釘組成；所述對中調節螺釘表面涂有一層密封膠與左端蓋螺紋連接，螺釘凸臺上套有對中彈簧；超磁致伸縮棒置于工字型線圈骨架中心孔內，線圈骨架外繞有驅動線圈，驅動線圈外繞有偏置線圈，線圈骨架、驅動線圈和偏置線圈都安裝在殼體內部，所述的偏置線圈通入電流產生可調偏置磁場，保證超磁致伸縮棒工作在線性區域，消除倍頻現象，產生預伸長量；驅動線圈通入電流產生驅動磁場，使超磁致伸縮棒磁化并產生磁致伸縮；超磁致伸縮棒右端與調節螺桿連接，調節螺桿與后端蓋螺紋連接，超磁致伸縮棒的左端連接輸出桿，輸出桿的凸臺連接蝶形彈簧小徑端，蝶形彈簧大徑端連接端蓋；

所述的噴嘴－擋板閥前置級由鉸接擋板、反饋桿、左噴嘴、右噴嘴組成；反饋桿與鉸接擋板為一體結構，鉸接擋板的上端鉸接在殼體上，鉸接擋板中端連接輸出桿；

所述的滑閥功率級由閥體、閥芯；閥芯置于閥體內，閥體與殼體固定連接，反饋桿的下端與閥芯無縫隙嚙合；功率級滑閥閥芯開有左閥芯端部腔和右閥芯端部腔，并分別通過左節流孔、右節流孔與進油口Ps連通，左閥芯端部腔與左噴嘴連通，右閥芯端部腔與右噴嘴連通。

本發明所述的調節螺桿、輸出桿、蝶形彈簧、端蓋和右端蓋構成預壓調節機構，預壓力的施加可以讓GMM棒內磁疇垂直于軸線方向，可以增加磁致伸縮應變，提高GMM電—機轉換器的轉換效率；

所述的鉸接擋板和反饋桿構成位移放大機構，實現位移的放大輸出；

所述的超磁致伸縮棒的長度小于線圈骨架的長度，可以提高GMM棒軸向磁場的均勻度，減小邊緣效應；

本發明電液伺服閥的工作過程，可通過機械調節方式和電子調節方式進行鉸接擋板的零位調節，以調節鉸接擋板與左噴嘴、右噴嘴之間的零位間隙。機械調節可以通過對中調節螺釘和調節螺釘改變鉸接擋板的初始位置，從而調節噴嘴與擋板之間的零位間隙；電子調節時，改變偏置線圈的輸入電流的大小，調節偏置磁場的大小，使輸出桿產生預伸長量，進而調節鉸接擋板的初始位置。

本發明與現有技術相比，具有的有益的效果是：

1、提供了一種由超磁致伸縮轉換器驅動的新型兩級電液伺服閥，相比于傳統的動圈式力馬達驅動的電液伺服閥，其電—機械轉換器不是采用傳統的永磁力馬達，而是采用新型的超磁致伸縮驅動器，相比于傳統的力馬達驅動方式，具有響應速度快、頻響高等特點；

2、提供了一種機械輸出調節和電子輸出調節的調節方式，通過對中調節螺釘、對中彈簧、輸出桿、蝶形彈簧、調節螺釘、前端蓋和后端蓋可實現超磁致伸縮棒的預壓力施加和伺服閥零位的精確調節。具有預壓力大小和伺服閥零位調節方便的特點；