CN110397763A - 一种用于液压换向阀的步进电机及应用其的液压换向阀 - Google Patents

一种用于液压换向阀的步进电机及应用其的液压换向阀 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于液压换向阀的步进电机，包括电机模块和控制模块，电机模块包括前端盖、定子组件、转子组件和后端盖，前端盖、后端盖分别固定于定子组件的前后侧，转子组件的中心设置一根丝杆，转子组件与丝杆之间设置螺纹副，前端盖内沿轴线方向贯穿设置一个导向孔，丝杆贯穿所述导向孔连接换向阀的阀芯，通过转子组件的转动驱动丝杆及阀芯沿轴向作直线运动；控制模块可拆卸地安装于电机模块上，控制模块可以驱动转子组件沿正反两个方向转动。本发明以步进电机作为动力输出端，驱动阀芯作直线运动，从而实现液压油的方向切换，可以对阀芯的运动速度和运动位移进行精确控制，同时具有动作可靠、冲击力小、控制简单及成本低等优点。

Description

一种用于液压换向阀的步进电机及应用其的液压换向阀
技术领域
本发明涉及电机及液压换向阀技术领域，特别是涉及一种用于控制液压换向阀阀芯运动的步进电机及应用上述步进电机的液压换向阀。
背景技术
换向阀是具有两种以上流动形式和两个以上油口的方向控制阀，它依靠阀芯与阀体的相对运动来实现液压油的流通、切断和液压流向。按照操作阀芯运动的方式，换向阀可以分为机动换向阀、电磁换向阀、电液换向阀和手动换向阀，其中电磁换向阀是目前国内外主要使用的换向阀，它利用电磁吸引力来操控阀芯的运动，主要由阀体、阀芯、定位套、挡圈、推杆、对中弹簧、固定铁芯、动铁芯和线圈等部件组成。通电时，利用电磁线圈产生的电磁力驱动阀芯移动，从而实现换向的作用。这种驱动形式的工作电流较大、工作电压局限性大、温升较高、对油路所产生的冲击也较大，同时还存在换向阀阀芯的运动速度不可控、易损件寿命短等诸多缺点。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的第一个目的是提供一种用于驱动换向阀阀芯运动的步进电机，以步进电机作为动力输出端，驱动阀芯作轴向的直线往复运动，可以精确地控制阀芯的运动速度和运动位移；本发明的第二个目的是提供一种应用上述步进电机的液压换向阀，具有动作可靠、冲击力小、控制简单及成本低等优点。
针对第一个目的，本发明采用的一个技术方案是：提供一种用于液压换向阀的步进电机，包括电机模块和控制模块，所述电机模块包括前端盖、定子组件、转子组件和后端盖，所述转子组件设置于所述定子组件的中心，所述前端盖、后端盖分别固定于所述定子组件的前后侧，所述转子组件的中心设置一根丝杆，所述转子组件与丝杆之间设置螺纹副连接，所述前端盖内沿轴线方向贯穿设置一个导向孔，所述丝杆贯穿所述导向孔后与阀芯连接，通过所述转子组件的转动驱动所述丝杆及阀芯沿轴向作直线运动；所述控制模块可拆卸地安装于所述电机模块上，所述控制模块可以驱动所述转子组件沿正反两个方向转动，所述转子组件的转速和每一次行进的旋转圈数通过所述控制模块设定。
优选的，所述导向孔内设置一个可沿所述导向孔滑动的滑柱体，所述滑柱体的两端分别通过卡槽结构连接丝杆和阀芯，所述滑柱体的表面沿轴向设置一个导向槽，所述前端盖上沿径向设置一个锁止螺栓孔，锁止螺栓拧入所述锁止螺栓孔后顶入所述导向槽内。
优选的，所述转子组件的中心贯穿安装一个轴套，所述轴套与丝杆之间设置丝杆螺纹配合，所述轴套的前侧通过前轴承固定在前端盖上，所述轴套的后侧通过后轴承固定在后端盖上，所述前端盖和轴套之间设置骨架油封用于防止液压油进入电机内部，所述轴套的后端封闭设置以防止油液漏出。
优选的，所述控制模块包括电源输入模块、控制信号输入模块、CPU及电机驱动模块，所述电机驱动模块与定子组件的线圈引线电性相连；所述控制信号输入模块包括正转信号输入模块和反转信号输入模块，所述正转信号输入模块接收正转信号后向CPU发送，CPU通过电机驱动模块控制转子组件正转，进而驱动阀芯沿轴向行进一个步进距离；所反转信号输入模块接收反转信号后向CPU发送，CPU再通过电机驱动模块控制转子组件反转，进而驱动阀芯沿轴向行进一个步进距离；所述CPU设置自动复位程序，电源输入模块连通电源后，自动复位程序通过电机驱动模块使阀芯回归中位。
优选的，所述电源输入模块支持DC 12-24V的电源输入。
优选的，所述控制模块连接上位机实现控制信号的输入和调节。
优选的，所述控制模块通过插针式连接插头连接电机模块，所述电源输入模块和控制信号输入模块分别通过连接插座连接电源和信号源。
针对第二个目的，本发明采用的一个技术方案是：一种应用上述步进电机液压换向阀，包括阀体、阀芯和步进电机，包括阀体、阀芯和步进电机，其特征在于，所述步进电机作为动力源驱动所述阀芯在阀体内作轴向的直线运动。
本发明的有益效果是：1、通过步进电机驱动换向阀的阀芯作轴向的直线往复运动，可以通过控制步进电机的转速来调节阀芯的运动速度、控制电机每一次步进的旋转圈数来调节阀芯的运动位移，阀芯的运动可以通过控制模块得到精确定位，达到换向阀在其所控制的油路的最佳状态从而减少甚至消除液压冲击；2、控制模块和电机模块集成于一体，使结构更紧凑；3、通过控制模块调节电机的转速和步长，可以使电机适用于不同规格的换向阀，适用范围广；4、电机的工作电压范围宽；5、换向阀的整体结构和控制方式简单、安装方便、成本低。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是本发明实施例1中滑柱体的结构示意图；
图3是图2另一方向的视图；
图4是图3的A-A向剖视图；
图5是本发明实施例2的结构示意图；
图6是本发明实施例2的剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
请参阅图1～4，本发明实施例包括：
一种用于液压换向阀的步进电机，包括电机模块和控制模块13，所述电机模块包括前端盖4、定子组件2、转子组件3和后端盖1，转子组件3位于定子组件2的中心，前端盖4、后端盖1分别固定于定子组件2的前后侧，所述转子组件3的中心贯穿安装一个轴套12，所述轴套12的中心设置一根丝杆5，所述轴套12与丝杆5之间设置螺纹副配合，所述轴套12的前侧通过前轴承7固定在前端盖4上，所述轴套12的后侧通过后轴承8固定在后端盖1上，所述前端盖4内沿轴线方向贯穿设置一个导向孔401，所述导向孔401内设置一个可沿其滑动的滑柱体9，所述滑柱体9的前端通过第二卡槽902连接阀芯，所述滑柱体9的后端通过第一卡槽901连接丝杆5，所述滑柱体9的表面沿轴向设置一个导向槽903，所述前端盖4上沿径向设置一个锁止螺栓孔，锁止螺栓10拧入所述锁止螺栓孔后顶入所述导向槽903内，通过所述转子组件3的转动驱动所述丝杆5、滑柱体9和阀芯沿轴向作直线往复运动；所述前端盖4和轴套12之间设置骨架油封6用于防止液压油进入电机内部，所述轴套12的后端设置堵头11密封以防止液压油漏出。
所述控制模块13可拆卸地安装于所述电机模块的前端盖4上，所述控制模块可以驱动所述转子组件3沿正反两个方向转动；所述控制模块13包括电源输入模块、控制信号输入模块、CPU和电机驱动模块，CPU内设置自动复位程序，所述电机驱动模块通过插针式连接插头与定子组件的线圈引线相连；所述电源输入模块支持DC 12-24V的电源输入，所述控制信号输入模块包括正转信号输入模块和反转信号输入模块。所述控制模块13上设置连接插座，连接插座设有四个接线端子：A端、B端、C端和D端，所述A端和B端作为电源输入模块分别连接电源的正极和负极，所述C端作为正转信号输入模块接收正转信号，所述D端作为反转信号输入模块接收反转信号；当A端和B端连接电源时，CPU的自动复位程序通过电机驱动模块使阀芯回归中位；当C端接收到正转信号后向CPU发送，CPU通过电机驱动模块控制转子组件3正转，进而驱动阀芯沿轴线前行一个步进距离；当D端接收到反转信号后向CPU发送，CPU再通过电机驱动模块控制转子组件3反转，进而驱动阀芯沿轴线后行一个步进距离；C端和D端可以连接上位机实现来控制信号的输入和调节。
同时，控制模块13还设置有过热、过流保护模块，以实现对电机的过载保护，当遇到突然断电的情况时，阀芯保持不动，直到重新上电时，CPU的自动复位程序通过电机驱动模块驱动阀芯复位至中位,CPU的自动复位程序可依据不同型号的换向阀的阀芯所标定好的行程数据进行复位。
实施例2
请参阅图5～图6，本发明实施包括：
一种应用上述实施例1的步进电机的液压换向阀，包括步进电机、阀芯14和阀体15，所述步进电机的结构参考实施例1，阀芯14的后端设置与滑柱体9前端的第二卡槽902相匹配的凸起，将所述凸起卡设于第二卡槽902内后，通过步进电机驱动阀芯14作轴向的直线往复运动，从而实现液压油的流通、切断和液压换向，阀芯14的运动速度和每一次行进的距离均可以通过控制模块13进行调节；同时，本发明的步进电机可以配合不同的换向阀使用，只需要简单的卡槽连接即可实现电机与阀芯的连接，当需改变阀芯的运动速度、步进距离时，只需更换或调整步进电机的控制模块部分。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于液压换向阀的步进电机，其特征在于，包括电机模块和控制模块，所述电机模块包括前端盖、定子组件、转子组件和后端盖，所述转子组件设置于所述定子组件的中心，所述前端盖、后端盖分别固定于所述定子组件的前后侧，所述转子组件的中心设置一根丝杆，所述转子组件与丝杆之间设置螺纹配合，所述前端盖内沿轴线方向贯穿设置一个导向孔，所述丝杆贯穿所述导向孔与阀芯连接，通过所述转子组件的转动驱动所述丝杆及阀芯沿轴向作直线运动；所述控制模块可拆卸地安装于所述电机模块上，所述控制模块可以驱动所述转子组件沿正反两个方向转动，所述转子组件的转速和每一次行进的旋转圈数通过所述控制模块设定。
2.根据权利要求1所述的一种用于液压换向阀的步进电机，其特征在于，所述导向孔内设置一个可沿所述导向孔滑动的滑柱体，所述滑柱体的两端分别通过卡槽结构连接丝杆和阀芯，所述滑柱体的表面沿轴向设置一个导向槽，所述前端盖上沿径向设置一个锁止螺栓孔，锁止螺栓拧入所述锁止螺栓孔后顶入所述导向槽内。
3.根据权利要求1所述的一种用于液压换向阀的步进电机，其特征在于，所述转子组件的中心贯穿安装一个轴套，所述轴套与丝杆之间设置丝杆螺纹配合，所述轴套的前侧通过前轴承固定在前端盖上，所述轴套的后侧通过后轴承固定在后端盖上，所述前端盖和轴套之间设置骨架油封用于防止液压油进入电机内部，所述轴套的后端封闭设置以防止油液漏出。
4.根据权利要求1所述的一种用于液压换向阀的步进电机，其特征在于，所述控制模块包括电源输入模块、控制信号输入模块、CPU及电机驱动模块，所述电机驱动模块与定子组件的线圈引线电性相连；所述控制信号输入模块包括正转信号输入模块和反转信号输入模块，所述正转信号输入模块接收正转信号后向CPU发送，CPU通过电机驱动模块控制转子组件正转，进而驱动阀芯沿轴向行进一个步进距离；所反转信号输入模块接收反转信号后向CPU发送，CPU 再通过电机驱动模块控制转子组件反转，进而驱动阀芯沿轴向行进一个步进距离；所述CPU设置自动复位程序，电源输入模块连通电源后，自动复位程序通过电机驱动模块使阀芯回归中位。
5.根据权利要求4所述的一种用于液压换向阀的步进电机，其特征在于，所述电源输入模块支持DC 12-24V的电源输入。
6.根据权利要求4所述的一种用于液压换向阀的步进电机，其特征在于，所述控制模块连接上位机实现控制信号的输入和调节。
7.根据权利要求4所述的一种用于液压换向阀的步进电机，其特征在于，所述控制模块通过插针式连接插头连接电机模块，所述电源输入模块和控制信号输入模块分别通过连接插座连接电源和信号源。
8.应用上述权利要求1～7中任一项所述的步进电机的液压换向阀，包括阀体、阀芯和步进电机，其特征在于，所述步进电机作为动力源驱动所述阀芯在阀体内作轴向的直线运动。
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