CN113162313A - 一种二维电机及伺服阀 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种二维电机及伺服阀，该二维电机包括定子和转子，定子与转子相互套设且同轴设置，定子与转子沿转子的径向间隔设置，且定子轴向比转子宽，转子无轴承支承，直接与外部机构连接，转子小角度摆角转动，以使得外部机构能够带动转子相对定子沿转子的轴向往复运动，进而使得二维电机能够直接驱动伺服阀的阀主体，能够省去传动机构，简化伺服阀的整体结构，降低制备难度，并且能够简化电‑机械转换的过程，减少接触磨损，避免高压动密封等问题，延长伺服阀的使用寿命，同时通过二维电机直接驱动使得二维电机转角更小，能够提高伺服阀的动态响应。

Description

一种二维电机及伺服阀
技术领域
本申请涉及电机技术领域，特别涉及一种二维电机及伺服阀。
背景技术
伺服阀既是电液转换元件，也是功率放大元件，它将电气部分与液压部分连接起来，实现电液信号的转换与放大，其性能在很大程度上决定了整个电液控制系统的性能。而相比于普通伺服阀，二维伺服阀具有流量大、体积小、频响高、抗污染能力强、结构简单、成本低等诸多优点。
本申请的发明人在长期的研发中发现，目前的二维伺服阀一般是通过电机驱动传动机构，传动机构再带动伺服阀的阀主体运动，会存在电-机械转换复杂、接触磨损、高压动密封等诸多问题。
发明内容
本申请提供一种二维电机及伺服阀，以解决现有技术中二维伺服阀中阀主体通过传动机构与电机连接造成的电-机转换复杂、接触磨损、高压动密封等技术问题。
为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是提供一种二维电机，该二维电机包括定子和转子，定子与转子相互套设且同轴设置，定子与转子沿转子的径向间隔设置，且定子沿轴向上的尺寸大于转子沿轴向上的尺寸，转子外部机构连接，转子以预设角度摆角转动，以使得外部机构能够带动转子相对定子沿转子的轴向往复运动。
本申请的有益效果是：区别于现有技术，本申请二维电机包括定子和转子，定子与转子相互套设且同轴设置，定子与转子沿转子的径向间隔设置，且定子沿轴向上的尺寸大于转子沿轴向上的尺寸，转子与外部机构连接，转子以预设角度摆动，以使得外部机构能够带动转子相对定子沿转子的轴向运动，进而使得二维电机能够直接驱动伺服阀的阀主体，能够省去传动机构，简化伺服阀的整体结构，降低制备难度，并且能够简化电-机械转换的过程，减少接触磨损，避免高压动密封等问题，延长伺服阀的使用寿命，同时通过二维电机直接驱动使得二维电机转角更小，能够提高伺服阀的动态响应。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：
图1是本申请二维电机实施例的立体结构示意图；
图2是本申请二维电机实施例的剖视结构示意图；
图3是本申请伺服阀实施例的立体结构示意图；
图4是本申请伺服阀实施例的剖视结构示意图；
图5是本申请伺服阀实施例中位移检测机构的剖视结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本申请保护的范围。
本申请中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
本申请首先提出一种二维电机，参见图1和图2，本实施例二维电机10包括定子100和转子200，定子100与转子200相互套设且同轴设置，定子100与转子200沿转子200的径向间隔设置，且定子100沿轴向上的尺寸大于转子200沿轴向上的尺寸，转子200与外部机构连接，转子200以预设角度摆动，以使得外部机构能够带动转子200相对定子100沿转子200的轴向运动。目前伺服阀中一般通过电机驱动阀主体转动，但是由于阀主体在运行过程中存在轴向上的运动，而目前的电机中的转子和定子沿轴向上的位置相对固定，无法实现沿轴向上的相对位移，因此电机一般需要通过传动机构驱动阀主体。而本申请中转子200能够相对定子100沿转子200的轴向运动，使得二维电机10能够直接驱动伺服阀的阀主体，从而省去传动机构，简化伺服阀的整体结构，降低制备难度，并且能够简化电-机械转换的过程，减少接触磨损，避免高压动密封等问题，延长伺服阀的使用寿命，同时通过二维电机10直接驱动使得二维电机转角更小，能够提高伺服阀的动态响应。
在本实施例中，转子200包括转轴210、套设于转轴210外的转子铁芯220、套设于转子铁芯220外的转子绕组230以及嵌设于转子绕组230的磁钢240，定子100套设于转子绕组230外，以构成内转子式电机，便于与阀主体进行连接。
在本实施例中，二维电机10可以为湿式电机，能够提高二维电机10的散热效果，提高二维电机10的驱动效率。
在本实施例中，二维电机10的耐静压可以为33MPa至37MPa，例如33MPa、35MPa或37MPa等，电机10的角位移可以为-3.5°至3.5°，对应芯轴310的位移为-1mm至+1mm，二维电机10的频响可以为280Hz至320Hz，例如280Hz、300Hz或320Hz等，二维电机10的分辨率可以为4800P/r至5200P/r，例如4800P/r、5000P/r或5200P/r等，能够进一步保证二维电机10的运行效率，配合阀主体达到更好的控制效果。
在本实施例中，二维电机10进一步可以包括归零机构(图中未示出)，归零机构用于在二维电机10断电后，使得转子200复位至初始零位，从而能够带动阀主体复位。
归零机构与转子200连接，并突出于二维电机10的壳体外，便于对二维电机10进行归零设置。
本申请进一步提出一种伺服阀，参见图1至图4，本实施例伺服阀包括阀主体300及二维电机10，其中，二维电机10的结构参见上述二维电机10实施例，在此不再赘述。
在本实施例中，阀主体300包括芯轴310，芯轴310与二维电机10连接，以使得二维电机10能够驱动芯轴310转动，芯轴310与其他机构配合以将芯轴310的旋转力的至少部分转换成沿芯轴310的轴向上的推动力，进而使得芯轴310能够带动转子200相对定子100沿转子200的轴向运动。其中，转子200在相对定子100运动的过程中，转子200与定子100沿转子的径向上的投影至少部分重叠，以使得转子200不会超出定子100的磁场作用范围，保证二维电机10的正常运行。
在本实施例中，阀主体300进一步包括阀体330，阀体330套设于阀套320外，阀体330靠近位移检测机构400的一端设置有端盖331，端盖331、阀体330与芯轴310之间形成有第一腔体，二维电机10、阀体330与芯轴310之间形成有第二腔体，芯轴310形成有过流通道311及阀口(图中未示出)，二维电机10驱动芯轴310转动，使得阀口打开或关闭，进而使得芯轴310两端产生液压差，芯轴310在液压差的作用下沿芯轴310的轴向运动。
在本实施例中，芯轴310形成有延伸部，延伸部为转子200的转轴210，通过将芯轴310的延伸部直接作为转轴210，能够使得伺服阀的整机结构更加简单、紧凑，并且能够实现二维电机10对芯轴310的直接驱动。
在本实施例中，阀主体300进一步包括阀套320，阀套320套设于芯轴310外，芯轴310与阀套320抵接且可相对滑动，定子100与阀套320固定连接，能够提高二维电机10的定子100与转子200的同轴度，使得定子100对转子200的磁场作用更加均匀，提高二维电机10工作的稳定性。
在本实施例中，芯轴310和阀套320沿径向上的间距小于10微米，以使得转子200在径向上的位移小于10微米，例如10微米、5微米或1微米等。
在本实施例中，伺服阀进一步可以包括位移检测机构400，位移检测机构400连接于芯轴310远离二维电机10的一端，用于检测芯轴310的位移，通过设置位移检测机构400，能够避免湿式电机不便于安装编码器的弊端，能够更加精确地控制芯轴310的位移，提高伺服阀的工作精度。
一并参见图5，在本实施例中，位移检测机构400包括LVDT(Linear VariableDifferential Transformer，线性可变差动变压器)衔铁410及套体420，LVDT衔铁410与芯轴310固定连接，套体420与阀套320固定连接，二维电机10进一步包括驱动控制器(图中未示出)，LVDT衔铁410与驱动控制器电连接，以使得驱动控制器能够根据位移检测机构400的检测结构对定子100和转子200进行控制。
在本实施例中，LVDT衔铁410的耐高压可以为33MPa至37MPa，例如33MPa、35MPa或37MPa等，能够进一步保证位移检测机构400的检测效率。
在本实施例中，LVDT衔铁410可以通过连接轴430与芯轴310固定连接，LVDT衔铁410形成有外螺纹，连接轴430形成有内螺纹，LVDT衔铁410与连接轴430螺纹连接，能够使得LVDT衔铁410与连接轴430的连接更加牢固。
在本实施例中，套体420形成有外螺纹，端盖331形成有内螺纹，套体420与端盖331螺纹连接，能够使得套体420与端盖331的连接更加牢固。
在本实施例中，阀体330与端盖331之间设置有第一密封圈332，套体420与端盖331之间设置有第二密封圈333，能够提高阀体330与端盖331之间、套体420与端盖331之间的密封性。
在其他实施例中，二维电机10也可以为干式电机等，便于安装，二维电机10进一步可以包括编码器(图中未示出)，编码器与转轴210连接，能够检测芯轴310的位移。
在本实施例中，伺服阀内形成液压腔(图中未标出)，液压腔内的液体在芯轴310转动的过程中产生液压，以形成沿芯轴310的轴向上的推动力，伺服阀进一步包括压力反馈机构，用于将液压反馈至转子200。
在本实施例中，伺服阀内形成一流道，流道内设置喷嘴，流道的一端口与液压腔导通，另一端口对准转子200设置，芯轴310转动过程中产生液压，使得液体从喷嘴喷出，喷出方向与转子200的轴向相切，以加速转子200的转动。
以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请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，均同理包括在本申请的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种二维电机，其特征在于，包括定子和转子，所述定子与所述转子相互套设且同轴设置，所述定子与所述转子沿所述转子的径向间隔设置，且所述定子沿轴向上的尺寸大于所述转子沿轴向上的尺寸，所述转子与外部机构连接，所述转子以预设角度摆动，以使得所述外部机构能够带动所述转子相对所述定子沿所述转子的轴向往复运动。
2.根据权利要求1所述的二维电机，其特征在于，所述转子包括转轴、套设于所述转轴外的转子铁芯以及套设于所述转子铁芯外的转子绕组，所述定子套设于所述转子绕组外，所述二维电机进一步包括编码器，所述编码器与所述转轴连接。
3.根据权利要求1所述的二维电机，其特征在于，所述二维电机进一步包括归零机构，所述归零机构用于在所述二维电机断电后，使得所述转子复位至初始零位。
4.一种伺服阀，其特征在于，包括阀主体及权利要求1至3任意一项所述的二维电机，所述阀主体包括芯轴，所述芯轴与所述二维电机连接，所述二维电机能够驱动所述芯轴转动，所述芯轴与其他机构配合以将所述芯轴的旋转力的至少部分转换成沿所述芯轴的轴向上的推动力，进而使得所述芯轴能够带动所述转子相对所述定子沿所述转子的轴向运动。
5.根据权利要求4所述的伺服阀，其特征在于，所述芯轴形成有延伸部，所述延伸部为所述转子的转轴。
6.根据权利要求4所述的伺服阀，其特征在于，所述阀主体进一步包括阀套，所述阀套套设于所述芯轴外，所述定子与所述阀套固定连接。
7.根据权利要求4所述的伺服阀，其特征在于，所述二维电机为干式电机或湿式电机，所述伺服阀进一步包括位移检测机构，所述位移检测机构连接于所述芯轴远离所述二维电机的一端，用于检测所述芯轴的位移。
8.根据权利要求7所述的伺服阀，其特征在于，所述伺服阀进一步包括阀套，所述阀套套设于所述芯轴外，所述位移检测机构包括LVDT衔铁及套体，所述LVDT衔铁与所述芯轴固定连接，所述套体与所述阀套固定连接，所述二维电机进一步包括驱动控制器，所述LVDT衔铁与所述驱动控制器电连接。
9.根据权利要求8所述的伺服阀，其特征在于，所述芯轴和所述阀套沿径向上的间距小于10微米，以使得所述转子在径向上的位移小于10微米。
10.根据权利要求4所述的伺服阀，其特征在于，所述伺服阀内形成液压腔，所述液压腔内的液体在所述芯轴转动的过程中产生液压，以形成沿所述芯轴的轴向上的所述推动力，所述伺服阀进一步包括压力反馈机构，用于将所述液压反馈至所述转子。
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