CN110939632B - 一种超磁致伸缩电静液作动器 - Google Patents

一种超磁致伸缩电静液作动器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种超磁致伸缩电静液作动器装置，包括前单向超磁泵部件、后单向超磁泵部件、配流盘、外缸筒部件、位置传感器结构件。前单向超磁泵部件、后单向超磁泵部件和配流盘组成双向主动液压杆组件，双向主动液压杆组件与外缸筒部件之间形成前型腔和后型腔，型腔内充满液压油。后单向超磁泵部件与前单向超磁泵部件结构形式相同且空间布局相对称。本发明利用两个超磁致伸缩单向泵对称布局，两个泵与液压推杆融为一体，有助于提高超磁致伸缩电静液作动器集成度，单个泵可泵油或关闭油路，两个泵配合工作可实现作动器主动伸出或缩回，伸缩均可对外做功，从而扩大超磁致伸缩电静液作动器使用范围。

Description

一种超磁致伸缩电静液作动器
技术领域
本发明属于作动器技术领域，具体而言，涉及一种超磁致伸缩电静液作动器。
背景技术
作动器被广泛用于飞机、导弹、舰船的舵面驱动或火箭喷管的摆动驱动，用于将飞控或舵控设备发出的控制信号转换为力和位置输出，带动舵面或喷管偏转，从而控制飞行器运动。因此，作动器是飞机、导弹、火箭、舰船等装备不可缺少的重要执行装置。
目前，飞机、导弹、火箭、舰船等装备的作动器一般分为电驱动和液压驱动两种。电驱动作动器是利用电机、减速器传动机构等将电能转换为机械能，带动舵面旋转。电驱动作动器由于有减速器传动机构存在，不可避免带有机械间隙，往往对舵面控制带来一些不利影响，另外，电驱动作动器出现故障时往往会自锁，无法随动，因此难以通过多个电驱动作动器并联提高系统可靠性。液压驱动具有机械间隙小、承载能力大、容易实现故障后随动功能，有利于提高飞行器等装备可靠性。因此，液压作动系统在大型飞机、大型火箭和舰船上广泛采用。然而传统液压驱动作动器由分立的电机、液压泵、液压阀、液压缸、位置传感器等组成，设备集成度低，占用空间大，对飞行器性能提高不利。同时，传统液压系统体积大，即使是传统的电静液作动器，驱动电机、液压泵、阀组、油路等是布置在液压缸外部，同样存在体积大、重量大的弊端，制约了液压作动器的广泛应用。
发明内容
本发明提供一种超磁致伸缩电静液作动器，能够在较小的空间内实现液压双向作动，具有故障后随动功能。
本发明的一种超磁致伸缩电静液作动器，包括前单向超磁泵部件11、后单向超磁泵部件13、配流盘15、外缸筒部件2；
前单向超磁泵部件11、后单向超磁泵部件13和配流盘15组成双向主动液压杆组件1，前单向超磁泵部件11与后单向超磁泵部件13结构形式相同且空间布局相对称；配流盘15位于前单向超磁泵部件11和后单向超磁泵部件13之间；
双向主动液压杆组件1与外缸筒部件2之间形成前型腔16和后型腔17，型腔内充满液压油；前型腔16和后型腔17通过配流盘15、前单向超磁泵部件11和后单向超磁泵部件13内的油道和阀泵联通；
前单向超磁泵部件11吸前型腔16的液压油，并把液压油泵入后型腔17；后单向超磁泵部件13吸后型腔17的液压油，并把液压油泵入前型腔16；
前单向超磁泵部件11的励磁线圈113通入恒定电流时，前单向超磁泵部件11关闭油路；当前单向超磁泵部件11泵油，后单向超磁泵部件13关闭油路，推动双向主动液压杆组件1向前单向超磁泵部件11方向移动；反之，后单向超磁泵部件13泵油，前单向超磁泵部件11油路关闭，双向主动液压杆组件1向后单向超磁泵部件13方向移动；
当前单向超磁泵部件11或后单向超磁泵部件13发生电气故障时，双向主动液压杆组件1受到外部推拉力作用时液压油受压在前型腔16和后型腔17以及双向主动液压杆组件1之间自由流动，使作动器故障后能够随动。
进一步地，前单向超磁泵部件11包括超磁致伸缩棒116、线圈骨架114、隔热材料115、励磁线圈113、偏置磁铁112、外壁管111、输出轴117、碟簧120、膜片支座118、膜片110、阀片121、阀盖119；
励磁线圈113通恒定电流时，输出轴117面向阀盖119一端在超磁致伸缩棒116推动下伸长，堵住阀盖119上的油口，关闭油路；
励磁线圈113断电，超磁致伸缩棒116会带动输出轴117缩回，使输出轴117与阀盖119分离，液压油路不会被关闭。
进一步地，励磁线圈113与线圈骨架114之间有隔热材料115。
进一步地，外缸筒部件2一端带有位置传感器结构件21，超磁致伸缩电静液作动器的双向主动液压杆组件1缩回时，后单向超磁泵部件13的外壁管111能够与位置传感器结构件21发生电磁感应，从而对双向主动液压杆组件1相对于外缸筒部件2的位置进行感知。
本发明采用结构形式相同且空间布局相对称两个超磁致伸缩单向液压泵构成液压杆，这种方式实现了液压泵与液压杆融为一体，能够缩小电静液装置体积。采用配流盘做活塞，液压杆与活塞构成双向主动液压杆组件，并且与外缸筒形成前后等容量变化的型腔。超磁致伸缩单向液压泵具有单向泵油和关闭油路功能。当配流盘一侧液压泵泵油，另一侧液压泵关闭油路，作动器液压杆即可伸出或缩回，对外做功。当超磁致伸缩单向液压泵出现电气故障时，输出轴与阀盖脱离接触，前后型腔油路联通，使作动器具有随动功能，多个超磁致伸缩电静液作动器可以并联使用，提高作动系统可靠性。
附图说明
图1本发明结构示意图；
图2作动器缩回示意图；
图3作动器三维模型示意图；
图4作动器原理示意图；
图中，双向主动液压杆组件1，外缸筒部件2，前单向超磁泵部件11，后单向超磁泵部件13，配流盘15，前型腔16，后型腔17，膜片110，外壁管111，偏置磁铁112，励磁线圈113，线圈骨架114，隔热材料115，超磁致伸缩棒116，输出轴117，膜片支座118，阀盖119，碟簧120，阀片121，位置传感器结构件21
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明超磁致伸缩电静液作动器结构示意图，图中所示为作动器伸出状态，图2为作动器缩回示意图。
本发明包括前单向超磁泵部件11、后单向超磁泵部件13、配流盘15、外缸筒部2、位置传感器结构件21，作动器三维模型示意图见图3；前单向超磁泵部件11与后单向超磁泵部件13通过配流盘15连接，三者组成双向主动液压杆组件1，双向主动液压杆组件1与外缸筒部2之间形成前型腔16和后型腔17，型腔内充满液压油。前单向超磁泵部件11由超磁致伸缩棒116、线圈骨架114、励磁线圈113、偏置磁铁112、外壁管111、输出轴117、碟簧120、膜片支座118、膜片110、阀片121、阀盖119组成，膜片110与阀片121之间形成泵腔。励磁线圈113与线圈骨架114之间有隔热材料115。
励磁线圈113通入交变电流，在外管壁、输出轴117、超磁致伸缩棒116中产生交变磁场，超磁致伸缩棒116在交变磁场作用下产生磁致伸缩效应，推动输出轴117产生伸缩交替的位移运动，输出轴117带动膜片110运动，使泵腔容积形成大小交替变化，通过阀片121实现吸油和泵油。励磁线圈113通入恒定电流时，前单向超磁泵部件11中产生恒定磁场，磁致伸缩棒在恒定磁场作用下产生磁致伸缩效应，长度增长，推动输出轴117产生前伸运动，输出轴117面向阀片121一端堵住阀盖119泵油口，使前单向超磁泵部件11关闭油路。后单向超磁泵部件13与前单向超磁泵部件11结构形式相同且空间布局相对称。
另外，外缸筒部件2一端可以安装位置传感器结构件21，超磁致伸缩电静液作动器的双向主动液压杆组件1缩回时，后单向超磁泵部件13的外壁管111能够与位置传感器结构件21发生电磁感应，从而对双向主动液压杆组件1相对于外缸筒部件2的位置进行感知。
使用时，给前单向超磁泵部件11的励磁线圈113通交变电流，后单向超磁泵部件13的励磁线圈113通恒定电流，则超磁致伸缩电静液作动器的双向主动液压杆组件1伸出，可对外做功；给后单向超磁泵部件13的励磁线圈113通交变电流，前单向超磁泵部件11的励磁线圈113通恒定电流，则超磁致伸缩电静液作动器的双向主动液压杆组件1缩回，可对外做功。
图4为作动器原理示意图，当前单向超磁泵部件11泵油，后单向超磁泵部件13关闭油路，则型腔内液压油在前单向超磁泵部件11作用下，通过配流盘15的油道，从前型腔16吸入，泵入后型腔17，使前型腔16油压减小，后型腔17油压增加，油压作用在双向主动液压杆组件1上产生压力差，推动双向主动液压杆组件1向前单向超磁泵部件11方向移动，输出推力做工。
本发明采用结构形式相同且空间布局相对称两个超磁致伸缩单向液压泵构成液压杆，这种方式实现了液压泵与液压杆融为一体，能够缩小电静液装置体积。采用配流盘15做活塞，液压杆与活塞构成双向主动液压杆组件1，并且与外缸筒形成前后等容量变化的型腔。超磁致伸缩单向液压泵具有单向泵油和关闭油路功能。当配流盘15一侧液压泵泵油，另一侧液压泵关闭油路，作动器液压杆即可伸出或缩回，对外做功。当超磁致伸缩单向液压泵出现电气故障时，输出轴117与阀盖119脱离接触，前后型腔油路联通，使作动器具有随动功能，多个超磁致伸缩电静液作动器可以并联使用，提高作动系统可靠性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。

Claims (3)

1.一种超磁致伸缩电静液作动器，其特征在于，包括前单向超磁泵部件(11)、后单向超磁泵部件(13)、配流盘(15)、外缸筒部件(2)；
前单向超磁泵部件(11)、后单向超磁泵部件(13)和配流盘(15)组成双向主动液压杆组件(1)，前单向超磁泵部件(11)与后单向超磁泵部件(13)结构形式相同且空间布局相对称；配流盘(15)位于前单向超磁泵部件(11)和后单向超磁泵部件(13)之间；
双向主动液压杆组件(1)与外缸筒部件(2)之间形成前型腔(16)和后型腔(17)，型腔内充满液压油；前型腔(16)和后型腔(17)通过配流盘(15)、前单向超磁泵部件(11)和后单向超磁泵部件(13)内的油道和阀泵联通；
前单向超磁泵部件(11)吸前型腔(16)的液压油，并把液压油泵入后型腔(17)；后单向超磁泵部件(13)吸后型腔(17)的液压油，并把液压油泵入前型腔(16)；
前单向超磁泵部件(11)的励磁线圈(113)通入恒定电流时，前单向超磁泵部件(11)关闭油路；当前单向超磁泵部件(11)泵油，后单向超磁泵部件(13)关闭油路，推动双向主动液压杆组件(1)向前单向超磁泵部件(11)方向移动；反之，后单向超磁泵部件(13)泵油，前单向超磁泵部件(11)油路关闭，双向主动液压杆组件(1)向后单向超磁泵部件(13)方向移动；
当前单向超磁泵部件(11)或后单向超磁泵部件(13)发生电气故障时，双向主动液压杆组件(1)受到外部推拉力作用时液压油受压在前型腔(16)和后型腔(17)以及双向主动液压杆组件(1)之间自由流动，使作动器故障后能够随动；
前单向超磁泵部件(11)包括超磁致伸缩棒(116)、线圈骨架(114)、隔热材料(115)、励磁线圈(113)、偏置磁铁(112)、外壁管(111)、输出轴(117)、碟簧(120)、膜片支座(118)、膜片(110)、阀片(121)、阀盖(119)；
励磁线圈(113)通恒定电流时，输出轴(117)面向阀盖(119)一端在超磁致伸缩棒(116)推动下伸长，堵住阀盖(119)上的油口，关闭油路；
励磁线圈(113)断电，超磁致伸缩棒(116)会带动输出轴(117)缩回，使输出轴(117)与阀盖(119)分离，液压油路不会被关闭。
2.根据权利要求1所述的一种超磁致伸缩电静液作动器，其特征在于，励磁线圈(113)与线圈骨架(114)之间有隔热材料(115)。
3.根据权利要求1或2中所述的一种超磁致伸缩电静液作动器，其特征在于，外缸筒部件(2)一端带有位置传感器结构件(21)，超磁致伸缩电静液作动器的双向主动液压杆组件(1)缩回时，后单向超磁泵部件(13)的外壁管(111)能够与位置传感器结构件(21)发生电磁感应，从而对双向主动液压杆组件(1)相对于外缸筒部件(2)的位置进行感知。
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