[發明專利]一種基于超聲電機控制的高壓流量電液伺服閥及控制方法

在審

• 申請號: 202011343690.2
• 申請日: 2020-11-26
• 公開（公告）號: CN112324945A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 牛瑞坤;潘旭陽
• 申請（專利權）人: 金陵科技學院
• 主分類號: F16K11/07
• 分類號: F16K11/07;F16K27/04;F16K31/04
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 蔣昱

一種基于超聲電機控制的高壓流量電液伺服閥，本申請超聲電機轉子設置在超聲電機定子上，超聲電機外殼將超聲電機定子及超聲電機轉子壓緊，閥芯后端與超聲電機轉子前端相連，閥芯設置在閥體的高壓腔內，閥芯內部有閥芯內通道，閥芯后端有高壓腔孔，芯前端有低壓孔和高壓孔，閥芯前端上還有閥芯出油孔，閥體前端內壁有感受通道，感受通道與閥體前端的敏感腔相連，閥芯中部有閥芯進油孔，閥體一側有閥體回油孔一、閥體進油孔和閥體回油孔二，閥體另一側有閥體出油孔一和閥體出油孔二。本發明可以實現在高壓下高精度地調節液體流量，具有響應速度快、斷電自鎖、低速大扭矩、結構簡單等優點。

技術領域

本發明涉及高壓液體的流量控制技術領域，尤其是基于超聲電機控制的高精度、快響應的流量調節方法和相應閥的結構，特別是涉及到一種基于超聲電機控制的高壓流量電液伺服閥及控制方法。

背景技術

目前的壓力較高的液體流量控制，大多采用的先導閥結構的控制方式，通過電磁電機調節低壓比例流量閥，從而控制高壓的流量閥，這種方式大大增加了閥體結構的復雜性和重量，降低了閥的響應速度；二維流量閥另辟蹊徑，設計了阻力半橋控制方式，能夠以電機較小的扭矩轉動閥芯，通過阻力半橋改變流量閥敏感腔的壓力，實現閥芯在高壓力下的橫向運動，從而調節流量，但由于阻力半橋的高低壓孔的半徑很小，對閥芯的轉動精度較高，電磁電機不能很好的滿足所需要求；超聲電機具有控制精度高，響應速度快，斷電自鎖等特性，取代電磁電機作為流量閥的驅動器，能夠進一步提高閥的工作特性。

發明內容

為了解決上述存在問題。本發明提供一種基于超聲電機控制的高壓流量電液伺服閥及控制方法，可以實現在高壓下高精度地調節液體流量，具有響應速度快、斷電自鎖、低速大扭矩、結構簡單等優點，通過超聲電機的毫秒級啟動、納米級位移分辨率和快速制動，達到數倍于電磁電機的調節時間和精度，不需要額外的裝置就能通過斷電自鎖特性約束閥芯的轉動，從而大大降低高壓流量閥的結構復雜性。

本發明提供一種基于超聲電機控制的高壓流量電液伺服閥，包含超聲電機、閥體和閥芯，所述超聲電機設置在閥體頂部，所述超聲電機包括通過壓電陶瓷產生機械振動的超聲電機定子、由超聲電機定子驅動轉動的超聲電機轉子和超聲電機外殼，所述超聲電機轉子設置在超聲電機定子上，所述超聲電機外殼將超聲電機定子及超聲電機轉子壓緊，所述閥芯后端與超聲電機轉子前端相連且與閥芯同軸，所述閥芯設置在閥體的高壓腔內，所述閥芯內部有閥芯內通道，所述閥芯后端有高壓腔孔，所述閥芯前端有低壓孔和高壓孔，所述閥芯前端上還有閥芯出油孔與低壓孔相連，所述閥體前端內壁有感受通道，所述感受通道與閥芯的低壓孔和高壓孔形成阻力半橋并與閥體前端的敏感腔相連，所述敏感腔的面積為高壓腔面積的一半，所述閥芯中部有閥芯進油孔，所述閥體一側有閥體回油孔一、閥體進油孔和閥體回油孔二，所述閥體進油孔在閥體回油孔一和閥體回油孔二之間，所述閥體另一側有閥體出油孔一和閥體出油孔二，所述閥體進油孔供油液進入，并從閥體出油孔一和閥體出油孔二流出或從閥體回油孔一和閥體回油孔二流回油箱。

作為本發明結構進一步改進，所述高壓流量電液伺服閥配套控制系統包括控制器，驅動電源和超聲電機驅動器，所述控制器發出調節流量的指令，使超聲電機驅動器輸出脈沖信號，在超聲電機定子上激勵出行波或駐波，產生橢圓形的機械振動，驅動超聲電機轉子響應并實現納米級精度的轉動。

作為本發明結構進一步改進，所述超聲電機轉子前端有一圈固定滾輪，所述閥芯后端有直線凹槽，所述固定滾輪通過直線凹槽進行約束。

作為本發明結構進一步改進，所述閥體與閥芯后端相連處設置有密封圈。

本發明提供一種基于超聲電機控制的高壓流量電液伺服閥的控制方法，具體步驟如下：

第一步：