CN113328555A - 阀用耐高温有限转角伺服电机系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种阀用耐高温有限转角伺服电机系统，所述伺服电机系统包含伺服电机、线性旋转变压器以及伺服阀，所述伺服电机连接在伺服阀上，用于驱动伺服阀运动，其特征在于，所述伺服阀内部的液压油在压力的作用下经过电机轴外侧间隙流入到电机壳体内腔；在所述伺服电机的壳体前端面安装密封圈实现静密封；所述线性旋转变压器由铜和硅钢组成，其用于检测电机轴旋转角度，实现有限转角伺服电机的位置控制，从而控制伺服阀的流量。本发明将有限转角力矩电机和线性旋转变压器集成于电机壳体之内，并且电机壳体内部与伺服阀互通液压油，增强电机内部热量传递，保证了电机在200℃高温工况下，能够正常工作。

Description

阀用耐高温有限转角伺服电机系统
技术领域
本发明涉及伺服电机，更具体地说，涉及一种适用于高温工况下的阀用耐高温有限转角伺服电机系统。
背景技术
有限转角伺服电机因其高动态，高转矩密度和高可靠性被应用于现代伺服阀、星载相机扫描镜等高端设备中。然而，根据使用环境温度的不同，现有的有限转角伺服电机，采用霍尔器件作为位置传感器，仅适用于温度不超过80℃的工况，且电机只依靠自身与外界对流散热，尤其是电机定子部分铜耗产生的热量。为解决上述问题，需开发一种结构简单可靠、耐高温的有限转角伺服电机。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明针对伺服阀高温工况的使用要求，设计了一种耐高温有限转角伺服电机。
为实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
本发明提供的阀用耐高温有限转角伺服电机系统包含伺服电机、线性旋转变压器以及伺服阀，所述伺服电机连接在伺服阀上，用于驱动伺服阀运动，所述伺服阀14内部的液压油在压力的作用下经过电机轴1外侧间隙流入到电机壳体内腔，电机壳体2前端面安装密封圈实现静密封，保证液压油不泄漏。伺服阀工作时内部压力变化引起电机内部液压油的进出，带走电机定子产生的热量。
所述线性旋转变压器11由铜和硅钢组成，其用于检测电机轴1旋转角度，实现有限转角伺服电机12的位置控制，从而控制伺服阀14的流量。
进一步的，所述伺服电机包含电机壳体2、电机轴1、电机定子3、电机转子4、线性旋转变压器转子5、线性旋转变压器定子6、轴承盖7、旋变调整端盖8，其中，所述电机壳体2的轴端面与伺服阀14端面通过固定压板机械连接，电机壳体2的后端部通过螺钉安装旋变调整端盖和轴承盖。电机定子3通电产生的磁场和电机转子4永磁体产生的磁场相互作用，产生电磁力矩。
进一步的，电机轴1上依次设有电机转子4、线性旋转变压器转子5、轴承和限位销，其中，电机转子4和线性旋转变压器转子5同轴连接，保证线性旋转变压器11检测角度的精度；
所述轴承盖7上设有限位槽，所述限位销与所述限位槽共同作用，确定电机旋转的最大旋转角度。
与现有技术相比，本发明的显著优点为：1）有限转角伺服电机位置传感器采用线性旋转变压器，内部无电子元器件，主要由铜和硅钢组成，且该传感器具有低电阻和高电感的特点，自身产生的热量相比电机或者外界温度可忽略不计，因此该传感器受温度影响极小，能够承受200℃以上高温工况。2）有限转角伺服电机内腔与伺服阀油道相连，电机定子产生的热量通过液压油快速传递，有效降低电机的温升。3）线性旋转变压器采用分装结构，集成于电机壳体内部，调试方便，转子铁心内径小，轴向长度短，重量小，转动惯量低，有效减小有限转角伺服电机体积。4）线性旋转变压器输出电压与电机旋转角度成比例线性关系，可转换为伺服阀的阀芯位移，具备高分辨率，能够精确控制伺服阀的流量。
附图说明
图1是本发明阀用耐高温有限转角伺服电机的结构剖视图；
图2是本发明电机轴安装结构示意图；
图3是本发明轴承盖结构示意图；
图4是本发明旋变调整端盖结构示意图；
图5是本发明线性旋转变压器原理示意图；
图6是本发明阀用耐高温有限转角伺服电机实施示意图；
附图标记说明：1.电机轴，2.壳体，3.电机定子，4.电机转子，5. 线性旋转变压器转子，6. 线性旋转变压器定子，7. 轴承盖，8. 旋变调整端盖，9. 大轴承，10. 小轴承，11.线性旋转变压器，12. 有限转角伺服电机，13. 阀芯，14. 伺服阀。
具体实施方式
以下，参照附图对实施例进行说明。下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。此外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必须的。
实施例1
本实施例提供的阀用耐高温有限转角伺服电机系统包含伺服电机、线性旋转变压器以及伺服阀，所述伺服电机连接在伺服阀上，用于驱动伺服阀运动，所述伺服阀14内部的液压油在压力的作用下经过电机轴1外侧间隙流入到电机壳体内腔，电机壳体2前端面安装密封圈实现静密封，保证液压油不泄漏。伺服阀工作时内部压力变化引起电机内部液压油的进出，带走电机定子产生的热量。
所述线性旋转变压器11由铜和硅钢组成，其用于检测电机轴1旋转角度，实现有限转角伺服电机12的位置控制，从而控制伺服阀14的流量。
所述伺服电机包含电机壳体2、电机轴1、电机定子3、电机转子4、线性旋转变压器转子5、线性旋转变压器定子6、轴承盖7、旋变调整端盖8，其中，所述电机壳体2的轴端面与伺服阀14端面通过固定压板机械连接，电机壳体2的后端部通过螺钉安装旋变调整端盖和轴承盖。电机定子3通电产生的磁场和电机转子4永磁体产生的磁场相互作用，产生电磁力矩。
电机轴1上依次设有电机转子4、线性旋转变压器转子5、轴承和限位销，其中，电机转子4和线性旋转变压器转子5同轴连接，保证线性旋转变压器11检测角度的精度。
所述轴承盖7上设有限位槽，所述限位销与所述限位槽共同作用，确定电机旋转的最大旋转角度。
提供的阀用耐高温有限转角伺服电机，其结构参考图1至图4所示，外界电源给电机定子3和线性旋转变压器定子6供电，电机定子3产生磁场与电机转子4产生的磁场相互作用，带动电机轴1旋转，电机轴1上安装的线性旋转变压器转子5跟随电机轴1转动，改变了线性旋转变压器6的励磁线圈产生的磁场分布，线性旋转变压器定子6的输出线圈电压跟随变动。通过关键结构和参数设计，线性旋转变压器6的输出线圈电压幅值与电机轴1的旋转角度成线性关系。
图6为本发明实例提供的阀用耐高温有限转角伺服电机的实际使用示意图。如图5所示，有限转角伺服电机12安装在伺服阀14的上端面，电机轴1与阀芯13相连。电机轴1上输出的力矩带动阀芯运动，伺服阀工作，阀芯13阀口打开。一部分液压油顺着电机轴1流入到电机壳体2内部，带走电机定子3产生的热量，随着阀芯13阀口的减小或者关闭，液压油又顺着电机轴1流入到伺服阀14，降低有限转角伺服电机的温升。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。另外，本申请实施例提供的上述技术方案中与现有技术中对应技术方案实现原理一致的部分并未详细说明，以免过多赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.阀用耐高温有限转角伺服电机系统，所述伺服电机系统包含伺服电机、线性旋转变压器以及伺服阀，所述伺服电机连接在伺服阀上，用于驱动伺服阀运动，其特征在于，所述伺服阀（14）内部的液压油在压力的作用下经过电机轴（1）外侧间隙流入到电机壳体内腔；在所述伺服电机的壳体（2）前端面安装密封圈实现静密封；
所述线性旋转变压器（11）由铜和硅钢组成，其用于检测电机轴（1）旋转角度，实现有限转角伺服电机（12）的位置控制，从而控制伺服阀（14）的流量。
2.如权利要求1所述的阀用耐高温有限转角伺服电机系统，其特征在于：所述伺服电机包含电机壳体（2）、电机轴（1）、电机定子（3）、电机转子（4）、线性旋转变压器转子（5）、线性旋转变压器定子（6）、轴承盖（7）、旋变调整端盖（8），其中，所述电机壳体（2）的轴端面与伺服阀（14）端面通过固定压板机械连接，电机壳体（2）的后端部通过螺钉安装旋变调整端盖和轴承盖；
电机定子（3）通电产生的磁场和电机转子（4）永磁体产生的磁场相互作用，产生电磁力矩。
3.如权利要求1所述的阀用耐高温有限转角伺服电机系统，其特征在于：电机轴（1）上依次设有电机转子（4）、线性旋转变压器转子（5）、轴承和限位销，其中，电机转子（4）和线性旋转变压器转子（5）同轴连接，保证线性旋转变压器（11）检测角度的精度；
所述轴承盖（7）上设有限位槽，所述限位销与所述限位槽共同作用，确定电机旋转的最大旋转角度。
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