CN103124114A - 湿式耐高压力矩马达 - Google Patents

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Abstract

湿式耐高压力矩马达，衔铁外壳沿周向开有两道控制线圈；上轭铁铁芯和下轭铁铁芯的圆柱体极靴穿过衔铁外壳，形成气隙相等的极靴对；所述衔铁推杆一端与衔铁固定连接，另一端与伺服阀的主阀芯相连；所述衔铁呈扁平长条状，所述衔铁的左、右两翼分别设置在极靴对的气隙中；衔铁外壳左右两端分别安装有螺堵、组合垫圈；所述上轭铁铁芯和下轭铁铁芯在其圆柱形极靴的根部各开有两个圆形凹槽，用于安装O型密封圈；从而使得衔铁腔形成一个简单可靠的耐高压结构，衔铁及衔铁推杆被密封在充满油液的衔铁腔中。

Description

湿式耐高压力矩马达
技术领域
本发明属于流体传动及控制领域中电液伺服阀用的电-机械转换机构，尤其涉及一种湿式耐高压力矩马达。
背景技术
电-机械转换器作为电液比例/伺服阀中重要的控制元件，其性能优劣关系到伺服阀整体的性能。在现有电液伺服阀中比较常见的喷嘴挡板阀和射流管阀中，大量采用力矩马达作为电-机械转换器。力矩马达根据其是否浸在油中工作可大致分为湿式和干式两种，干式力矩马达是将输出部件密封起来以阻止油液进入衔铁、线圈和永磁体组成的密闭空间，然而其存在一个致命缺陷，即绕在衔铁上的线圈长期通以控制电流后，会产生大量的热，从而影响力矩马达的正常工作；而湿式力矩马达由于允许油液进入衔铁、线圈和永磁体周围的空间，轭铁和衔铁部件浸泡在油液中，可以得到油液的冷却，散热性较好，但是这种结构由于不具备耐高压能力，其控制线圈也直接浸在油液中，非常容易受到油液的侵蚀，线圈一旦损坏，整个力矩马达也就报废了。
发明内容
为了克服传统的湿式力矩马达不具有耐高压结构而导致控制线圈直接浸在油液中的缺陷，本发明提供了一种结构简单的湿式耐高压力矩马达。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
湿式耐高压力矩马达，包括衔铁外壳7、衔铁10、衔铁推杆8、第一螺堵3、第二螺堵12、第一控制线圈6和第二控制线圈17，
衔铁外壳7沿周向开有两道对称的分别用于绕制第一控制线圈6和第二控制线圈17的凹槽；
上轭铁铁芯16和下轭铁铁芯5的圆柱体极靴穿过衔铁外壳7，隔气隙相对，形成气隙相等的左极靴对和右极靴对；
第一永磁体1的两极和第二永磁体14的两极分别吸合在上轭铁铁芯16和下轭铁铁芯5上，分别通过邻近的极靴形成左、右永磁体磁场；
所述衔铁推杆8一端与衔铁10固定连接，另一端与伺服阀的主阀芯相连；所述衔铁10呈扁平长条状，所述衔铁10的左、右两翼分别设置在左、右极靴对的气隙中；衔铁10可绕衔铁推杆8的轴线在一定角度范围内旋转，另外还可以随阀芯沿阀芯转轴的轴线方向平动；
衔铁外壳7左右两端分别安装有第一螺堵3、第一组合垫圈2和第二螺堵12、第二组合垫圈13；所述上轭铁铁芯16和下轭铁铁芯5在其圆柱形极靴的根部各开有两个圆形凹槽，用于安装O型密封圈；从而使得衔铁腔形成一个简单可靠的耐高压结构，衔铁10及衔铁推杆8被密封在充满油液的衔铁腔中；
衔铁外壳7和衔铁推杆8用不导磁的金属材料制成；而衔铁10、上轭铁铁芯16和下轭铁铁芯5用高磁导率的金属软磁材料制成。
进一步，由于力矩马达有负电磁刚度的特性，所述衔铁10的左右两个侧面各开有用于插入弹簧杆的小孔，所述的弹簧杆的另一端插入临近的螺堵的内端面所开的小孔中，以用来作为衔铁10的径向和轴向位置对中，以避免不通电的情况下，衔铁由于偶然情况失去对中位置后被吸附到上轭铁铁芯16和下轭铁铁芯5的某一侧极靴，从而导致伺服阀的零位跑偏。
本发明的原理：当第一控制线圈6和第二控制线圈17均未通电时，第一永磁体1和第二永磁体14产生极化磁场，由于衔铁和上轭铁铁芯16以及下轭铁铁芯5的极靴之间的气隙是相等的，所以衔铁受到的电磁力矩相互抵消而使得衔铁处于中间的平衡位置维持不动；当第一控制线圈6和第二控制线圈17通入某一相同方向的电流时，永磁体产生的极化磁场与电流控制磁场的差动作用使得衔铁两翼与极靴之间的上、下气隙的磁场强度发生变化，衔铁顺时针转过一定角度，同时衔铁推杆8也带动伺服阀阀芯顺时针转过同样的角度；当第一控制线圈6和第二控制线圈17通入电流的方向改变时，永磁体产生的极化磁场与电流控制磁场的差动作用则使得衔铁与极靴的气隙磁场强度发生反方向的变化，衔铁逆时针转过一定角度，同时衔铁推杆8带动伺服阀阀芯逆时针转过同样的角度。可以看到，衔铁输出力矩的大小与电流强度成正比，力矩方向则取决于电流方向。
本发明的有益效果主要表现在：在力矩马达成为湿式结构的同时，还可以使线圈与油液隔绝，其耐高压结构简单可靠，无需焊接。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的剖视图；
图3是本发明的上轭铁铁芯结构示意图，下轭铁铁芯与其结构完全相同；
图4是本发明的衔铁外壳的结构示意图；
图5是本发明的弹簧杆结构示意图；
图6是本发明的衔铁结构示意图；
图7a～图7c为本发明的工作原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图1-7对本发明作进一步描述：
一种湿式耐高压力矩马达，包括衔铁部件与轭铁部件。所述衔铁部件包括衔铁外壳7、衔铁10、衔铁推杆8、第一弹簧杆19、第二弹簧杆11、第一螺堵3、第二螺堵12、第一控制线圈6和第二控制线圈17等，所述衔铁推杆8一端与衔铁10固定连接，一端用来直接与伺服阀的主阀芯相连；为构成湿式结构，衔铁10及衔铁推杆8被密封在充满油液的衔铁腔中；所述衔铁10呈扁平长条状，衔铁10可绕衔铁推杆8的轴线在一定角度范围内旋转，另外还可以随阀芯沿转轴的轴线方向平动，其双运动自由度的结构非常适合作为2D阀的电-机械转换元件；由于力矩马达有负电磁刚度的特性，所述衔铁10的左右两个侧面各开有一个圆柱形小孔，该两个小孔分别用于插入第一弹簧杆19和第二弹簧杆11，两根弹簧杆的另一端插入第一螺堵3和第二螺堵12的内端面所开的圆柱形小孔中，以用来作为衔铁10的径向和轴向位置对中，以避免不通电的情况下，衔铁由于偶然情况失去对中位置后被吸附到上轭铁铁芯16和下轭铁铁芯5的某一侧极靴，从而导致伺服阀的零位跑偏；所述衔铁外壳7的表面开有两个贯穿的圆柱通孔，分别用于安装上轭铁铁芯16和下轭铁铁芯5的四个圆柱体极靴；衔铁外壳7沿周向开有两道对称的凹槽分别用于绕制第一控制线圈6和第二控制线圈17；所述衔铁外壳7将衔铁10及衔铁推杆8封闭在油液中，同时与轭铁部件组成简单可行的耐高压结构防止油液从衔铁腔中泄漏出来。
所述轭铁部件包括第一永磁体1、第二永磁体14、上轭铁铁芯16和下轭铁铁芯5。所述第一永磁体1和第二永磁体14分别吸附在上轭铁铁芯16和下轭铁铁芯5的两侧，将其分别极化成N极和S极。为构成简单可靠的密封耐高压结构，所述上轭铁铁芯16和下轭铁铁芯5在其圆柱形极靴的根部各开有两个圆形凹槽，用于安装O型密封圈4、9、15和18；衔铁外壳7左右两端安装有第一螺堵3和第二螺堵12，分别与第一组合垫圈2和第二组合垫圈13配合使用，从而使得衔铁腔形成一个简单可靠的耐高压结构，以防止衔铁腔中的液压油从衔铁外壳7中泄漏出来。
为防止磁路短路，同时使得力矩马达能够正常工作，衔铁外壳7和衔铁推杆8须为不导磁的金属材料制成；而衔铁10、上轭铁铁芯16和下轭铁铁芯5需要用高磁导率的金属软磁材料制成。
本发明的原理：如图7(a)~7(c)所示，当第一控制线圈6和第二控制线圈17均未通电时，第一永磁体1和第二永磁体14产生极化磁场，由于衔铁和上轭铁铁芯16以及下轭铁铁芯5的四个极靴之间的气隙是相等的，所以衔铁受到的电磁力矩相互抵消而使得衔铁处于中间的平衡位置维持不动；当第一控制线圈6和第二控制线圈17通入某一相同方向的电流时，永磁体产生的极化磁场与电流控制磁场的差动作用使得衔铁与极靴的气隙g1和g3处磁场强度增强，气隙g2和g4处磁场强度减弱，衔铁顺时针转过一定角度，同时衔铁推杆8也带动伺服阀阀芯顺时针转过同样的角度；当第一控制线圈6和第二控制线圈17通入电流的方向改变时，永磁体产生的极化磁场与电流控制磁场的差动作用则使得衔铁与极靴的气隙g1和g3处磁场强度减弱，气隙g2和g4处磁场强度增强，衔铁逆时针转过一定角度，同时衔铁推杆8带动伺服阀阀芯逆时针转过同样的角度。可以看到，衔铁输出力矩的大小与电流强度成正比，力矩方向则取决于电流方向。
上述具体实施方式用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.湿式耐高压力矩马达，包括衔铁外壳（7）、衔铁（10）、衔铁推杆（8）、第一螺堵（3）、第二螺堵（12）、第一控制线圈（6）和第二控制线圈（17），
衔铁外壳（7）沿周向开有两道对称的分别用于绕制第一控制线圈（6）和第二控制线圈（17）的凹槽；
上轭铁铁芯（16）和下轭铁铁芯（5）的圆柱体极靴穿过衔铁外壳（7），隔气隙相对，形成气隙相等的左极靴对和右极靴对；
第一永磁体（1）的两极和第二永磁体（14）的两极分别吸合在上轭铁铁芯（16）和下轭铁铁芯（5）上，分别通过邻近的极靴形成左、右永磁体磁场；
所述衔铁推杆（8）一端与衔铁（10）固定连接，另一端与伺服阀的主阀芯相连；所述衔铁（10）呈扁平长条状，所述衔铁（10）的左、右两翼分别设置在左、右极靴对的气隙中；衔铁（10）可绕衔铁推杆（8）的轴线在一定角度范围内旋转，另外还可以随阀芯沿阀芯转轴的轴线方向平动；
衔铁外壳（7）左右两端分别安装有第一螺堵（3）、第一组合垫圈（2）和第二螺堵（12）、第二组合垫圈（13）；所述上轭铁铁芯（16）和下轭铁铁芯（5）在其圆柱形极靴的根部各开有两个圆形凹槽，用于安装O型密封圈；从而使得衔铁腔形成一个简单可靠的耐高压结构，衔铁（10）及衔铁推杆（8）被密封在充满油液的衔铁腔中；
衔铁外壳（7）和衔铁推杆（8）用不导磁的金属材料制成；而衔铁（10）、上轭铁铁芯（16）和下轭铁铁芯（5）用高磁导率的金属软磁材料制成。
2.如权利要求1所述的湿式耐高压力矩马达，其特征在于：所述衔铁（10）的左右两个侧面各开有用于插入弹簧杆的小孔，所述的弹簧杆的另一端插入临近的螺堵的内端面所开的小孔中。
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