CN115875499A - 双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀，包括阀体、固定于阀体左端的油口更改板、嵌装于阀体内的阀套、嵌装于阀套内的阀芯、嵌装于阀体右部外周面上的电机定子绕组、配合于电机定子绕组外周的电机外转子磁钢、套于电机外转子磁钢外周且固定于阀芯右端的电机外转子；所述阀芯右部外周面上配合有数量为2的止推轴承、轴向弹簧座、轴向复位弹簧。本发明将角位移传递拨叉实现角度传递；能够双向缓和阀芯轴向运动产生的惯性力；油口在侧面，阀可以立起来安装，安装台面占据的位置更小；散热好，装配容易，加工简单，气隙大。

Description

双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀

【技术领域】

本发明涉及二维电液伺服阀的技术领域，特别是双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀的技术领域。

【背景技术】

电液伺服系统具有功率密度大的突出优势,是航空航天、船舶、钢铁、机器人等领域不可或缺的高端机电装备。电液伺服阀在电液伺服系统中起机电转换和功率放大作用,是核心的关键基础件。

二维液压阀阀芯在阀孔中具有独立的旋转和滑动双运动自由度，突破只利用阀芯的转动或滑动设计液压阀的传统方法。二维伺服阀相对其他伺服阀而言，不仅功率重量比高、体积小、结构简单，而且抗污染能力强，动态性能好，在很多领域得到一定程度的应用。

为了精确控制电液伺服阀，需要对阀芯转过的角位移进行测量。现有的测量方式下，为了测量会采用角位移传感器进行检测。同时，电液伺服阀在运行的过程中，阀芯会产生频繁的轴向运动。外转子电机结构简单，轴向尺寸小，比功率高，能够在很宽的速度范围内控制转矩，且响应速度快，又因为没有减速器，所以效率较高。因此，可以利用外转子电机来实现阀门的快速开闭。然而，在阀芯快速开闭过程中，会产生高频响轴向运动，内部零件很容易损坏，而进行内部维修需要将大多数零部件拆除，对维修的技术水平要求也很高。因此，需要一种能够缓和轴向惯性冲击的结构。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀，能够双向缓和阀芯轴向运动产生的惯性力；油口在侧面，阀可以立起来安装，安装台面占据的位置更小；散热好，装配容易，加工简单，气隙大。

为实现上述目的，本发明提出了双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀，包括阀体、固定于阀体左端的油口更改板、嵌装于阀体内的阀套、嵌装于阀套内的阀芯、嵌装于阀体右部外周面上的电机定子绕组、配合于电机定子绕组外周的电机外转子磁钢、套于电机外转子磁钢外周且固定于阀芯右端的电机外转子；

所述阀套右部配合有右盖板，右盖板套装于阀芯上；所述阀体右部内腔配合有右端盖，右端盖左端面与右盖板右端面相抵；所述阀芯右部外周面上配合有数量为2的止推轴承、轴向弹簧座、轴向复位弹簧；左侧的所述止推轴承左端面与阀芯右部外周上的台肩相抵、右端面配合有轴向弹簧座，所述轴向弹簧座右侧面配合有轴向复位弹簧，轴向复位弹簧的另一端与右端盖相配合；右侧的所述止推轴承右端面与电机外转子内侧面相抵、左端面配合有轴向弹簧座，轴向弹簧座左侧面配合有轴向复位弹簧，轴向复位弹簧的另一端与右端盖相配合；所述右端盖内腔嵌装有数量为2的黄铜套，2个的黄铜套内圈分别与2个的轴向弹簧座相配合。

作为优选，所述阀体内腔左部嵌装有左盖板，左盖板右端面与阀套相抵。

作为优选，所述阀芯内腔左部嵌装有阀芯左堵头、内腔右部嵌装有阀芯右堵头；所述阀芯中部的台肩右侧周面上嵌装有同心环，同心环位于右盖板左侧。

作为优选，所述右盖板内壁面上开有环形槽，且环形槽内设有斯特封和O型密封圈，斯特封套装于阀芯上，O型密封圈套装于斯特封外。

作为优选，所述电机外转子右侧面中部凸起的环形套上固定有角位移传递拨叉，角位移传递拨叉上部前后对称的盲孔内均配合有旋转复位弹簧，旋转复位弹簧的另一端配合有径向调节螺钉，且径向调节螺钉螺纹配合于所述右端盖右上部；所述电机罩右部横向嵌装有深沟球轴承且深沟球轴承内圈内过盈配合有红宝石球头轴，红宝石球头轴上部横向夹装有红宝石球头杆，红宝石球头杆头部套装有红宝石球头，红宝石球头配合于角位移传递拨叉上部的槽口内；所述红宝石球头轴右端面磁吸有角度传感器磁钢，电机罩右端通过螺栓依次固定有磁钢窗口端盖、角度传感器主体。

作为优选，所述角位移传递拨叉中部设有膨胀孔，膨胀孔的孔径大于电机外转子右侧面的环形套的外径；所述角位移传递拨叉下部分为前叉和后叉，前叉上纵向设有螺纹孔，后叉上纵向设有通孔，角位移传递拨叉通过螺栓固定于电机外转子的环形套上，螺栓穿过前叉上的通孔后螺纹配合于后叉上的螺纹孔内。

作为优选，所述红宝石球头轴包括下部的阶梯中空轴和固连于阶梯中空轴上方的夹板，夹板上方的圆形槽内配合有红宝石球头杆，夹板为开口向下的匚型结构，夹板下方径向设有通孔和螺纹孔，夹板通过螺栓夹紧红宝石球头杆，螺栓穿过夹板下方的通孔后螺纹配合于螺纹孔内。

作为优选，所述右端盖左部外周面设有外螺纹，右端盖内腔中部设有限位台肩，限位台肩两侧面均配合有轴向复位弹簧；所述右端盖右上部前后对称设有轴向调零螺纹座，轴向调零螺纹座内纵向开有螺纹孔，轴向调零螺纹座的螺纹孔内配合有径向调节螺钉。

作为优选，所述电机罩右部横向嵌装有航空插头。

本发明的有益效果：本发明将角位移传递拨叉实现角度传递；通过双弹簧的结构，能够对阀芯的轴向运动起到缓冲作用；通过侧边设计油口，实现立式安装，占据台面更小；通过红宝石球头轴上的孔与阀芯的孔同轴设计，便于在安装过程中，利用定位销方便定位，在安装完毕后取出定位销即可，装配容易；通过右端盖上的径向调节座，利用径向调节螺钉实现径向调零；通过角位移传递拨叉中部膨胀孔的设计，完成安装时候的微调。

本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。

【附图说明】

图1是本发明双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀的立体图；

图2是本发明双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀的主视剖面图；

图3是本发明图2中的A-A剖面结构图；

图4是本发明双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀的磁钢窗口端盖立体图；

图5是本发明双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀的电机罩立体图；

图6是本发明双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀的阀体立体图；

图7是本发明双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀的阀体斜剖图；

图8是本发明双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀的油口更改板立体图；

图9是本发明双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀的油口更改板旋转剖分图；

图10是本发明双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀的阀芯立体图；

图11是本发明双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀的阀套立体图；

图12是本发明双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀的电机外转子立体图；

图13是本发明双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀的右盖板立体图；

图14是本发明双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀的右端盖立体图；

图15是本发明双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀的角位移传递拨叉立体图；

图16是本发明双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀的红宝石球头轴立体图。

图中：1-角度传感器主体、2-磁钢窗口端盖、3-电机罩、4-阀体、401-进油口(P口)、402-工作进油口(A口)、403-回油口(T口)、404-工作回油口(B口)、5-油口更改板、501-P口转换口、502-A口转换口、503-T口转换口、504-B口转换口、6-左盖板、7-阀芯左堵头、8-阀芯、801-低压孔沉槽、802-高压孔沉槽、803-低压孔、804-高压通孔、805-泄压孔、9-阀套、901-阀套第一高压孔、902-阀套第一工作孔、903-阀套低压孔、904-阀套第二工作孔、905-阀套第二高压孔、906-敏感腔、907-感受通道、10-电机定子绕组、11-电机外转子磁钢、12-电机外转子、1201-环形套、13-同心环、14-右盖板、15-止推轴承、16-轴向弹簧座、17-轴向复位弹簧、18-右端盖、1801-限位台肩、1802-轴向调零螺纹座、19-阀芯右堵头、20-角位移传递拨叉、2001-盲孔、2002-槽口、2003-膨胀孔、2004-前叉、2005-后叉、21-深沟球轴承、22-红宝石球头轴、2201-阶梯中空轴、2202-夹板、23-角度传感器磁钢、24-红宝石球头杆、25-红宝石球头、26-径向调节螺钉、27-旋转复位弹簧、28-航空插头、29-黄铜套。

【具体实施方式】

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。

参阅图1-图16，本发明，包括阀体4、固定于阀体4左端的油口更改板5、嵌装于阀体4内的阀套9、嵌装于阀套9内的阀芯8、嵌装于阀体4右部外周面上的电机定子绕组 10、配合于电机定子绕组10外周的电机外转子磁钢 11、套于电机外转子磁钢11外周且固定于阀芯8右端的电机外转子12；

所述阀套9右部配合有右盖板14，右盖板14套装于阀芯8上；所述阀体4右部内腔配合有右端盖18，右端盖18左端面与右盖板14右端面相抵；所述阀芯8右部外周面上配合有数量为2的止推轴承 15、轴向弹簧座 16、轴向复位弹簧17；左侧的所述止推轴承15左端面与阀芯8右部外周上的台肩相抵、右端面配合有轴向弹簧座 16，所述轴向弹簧座16右侧面配合有轴向复位弹簧 17，轴向复位弹簧17的另一端与右端盖18相配合；右侧的所述止推轴承15右端面与电机外转子12内侧面相抵、左端面配合有轴向弹簧座16，轴向弹簧座16左侧面配合有轴向复位弹簧17，轴向复位弹簧17的另一端与右端盖18相配合；所述右端盖18内腔嵌装有数量为2的黄铜套29，2个的黄铜套29内圈分别与2个的轴向弹簧座16相配合。

如权利要求1所述的双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀，其特征在于：所述阀体4内腔左部嵌装有左盖板6，左盖板6右端面与阀套9相抵。

如权利要求1所述的双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀，其特征在于：所述阀芯8内腔左部嵌装有阀芯左堵头7、内腔右部嵌装有阀芯右堵头19；所述阀芯8中部的台肩右侧周面上嵌装有同心环13，同心环13位于右盖板14左侧。

如权利要求1所述的双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀，其特征在于：所述右盖板14内壁面上开有环形槽，且环形槽内设有斯特封和O型密封圈，斯特封套装于阀芯8上，O型密封圈套装于斯特封外。

如权利要求1所述的双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀，其特征在于：所述电机外转子12右侧面中部凸起的环形套1201上固定有角位移传递拨叉20，角位移传递拨叉20上部前后对称的盲孔2001内均配合有旋转复位弹簧27，旋转复位弹簧27的另一端配合有径向调节螺钉26，且径向调节螺钉26螺纹配合于所述右端盖18右上部；所述电机罩3右部横向嵌装有深沟球轴承21且深沟球轴承21内圈内过盈配合有红宝石球头轴22，红宝石球头轴22上部横向夹装有红宝石球头杆24，红宝石球头杆24头部套装有红宝石球头25，红宝石球头25配合于角位移传递拨叉20上部的槽口2002内；所述红宝石球头轴22右端面磁吸有角度传感器磁钢23，电机罩3右端通过螺栓依次固定有磁钢窗口端盖2、角度传感器主体1。

具体的，所述角位移传递拨叉20中部设有膨胀孔2003，膨胀孔2003的孔径大于电机外转子12右侧面的环形套1201的外径；所述角位移传递拨叉20下部分为前叉2004和后叉2005，前叉2004上纵向设有螺纹孔，后叉2005上纵向设有通孔，角位移传递拨叉20通过螺栓固定于电机外转子12的环形套1201上，螺栓穿过前叉2004上的通孔后螺纹配合于后叉2005上的螺纹孔内。

具体的，所述红宝石球头轴22包括下部的阶梯中空轴2201和固连于阶梯中空轴2201上方的夹板2202，夹板2202上方的圆形槽内配合有红宝石球头杆24，夹板2202为开口向下的匚型结构，夹板2202下方径向设有通孔和螺纹孔，夹板2202通过螺栓夹紧红宝石球头杆24，螺栓穿过夹板2202下方的通孔后螺纹配合于螺纹孔内。

如权利要求1所述的双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀，其特征在于：所述右端盖18左部外周面设有外螺纹，右端盖18内腔中部设有限位台肩1801，限位台肩1801两侧面均配合有轴向复位弹簧17；所述右端盖18右上部前后对称设有轴向调零螺纹座1802，轴向调零螺纹座1802内纵向开有螺纹孔，轴向调零螺纹座1802的螺纹孔内配合有径向调节螺钉26。

如权利要求1所述的双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀，其特征在于：所述电机罩3右部横向嵌装有航空插头28。

本发明工作过程：

本发明双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀在工作过程中，结合附图进行说明。

二维伺服阀的结构，本申请团队先前专利中已涉及，不同之处在于，本申请中的二维伺服阀的阀芯8右端固连有电机外转子12，阀芯8和电机外转子12做成一体式，相当于是二维转子，阀芯8的角位移就是电机的角位移。

阀芯8转动的角度通过角位移传递拨叉20传递给红宝石球头25，通过红宝石球头杆24传递至红宝石球头轴22，磁吸在红宝石球头轴22上的角度传感器磁钢23转动，角度传感器主体1检测到的角度就是阀芯8转动的角度。

外转子电机的扭矩比较大，本申请直接电机外转子12带动阀芯8固连，电机外转子12转动，则阀芯8转动。阀芯8设计有高低压孔，当压力改变，就会带动运动。本申请结构具有一对轴向复位弹簧17，轴向复位弹簧17起到轴向复位的作用，左右均设有轴向复位弹簧17，从而两侧的运动均可以缓冲。红宝石球头25位于槽口2002内，红宝石头耐磨。阀芯8的轴向移动会产生干式磨损。红宝石球头25只受到测试的一个转动惯量，没有传递扭矩。整个大扭矩是通过电机外转子12传递给阀芯8。红宝石球头25在电机外转子12在快速转动的时候，会产生一个惯性矩。

红宝石精度高，可以进行配磨，目前的科研院所可以配磨到2微米，精度高，在百分之一内，应用于本申请中的实物制作，可以延长使用寿命。因此，本申请结构符合实际情况，能解决现有技术问题，提高检测精度。

红宝石球头轴22上的阶梯中空轴2201中部的孔与阀芯8的孔同轴的设计目的是在安装过程中，通过增加一个定位销，能够确保安装的同轴度，在红宝石球头轴22固定后，再把定位销取掉。通过一个定位销，实现安装定位；在定位销定位好之后，就可以通过螺栓安装锁死，锁死后拔出定位销。角位移传递拨叉18底下的固定孔是膨胀孔，大口径，可以适度微调。

本申请的轴向调零可以依靠机械装配，也可以根据需要，调节垫片的高度；径向调零依靠径向调节螺钉26。

轴向复位弹簧17用于在阀芯8轴向移动的运动中，缓和冲击；单弹簧的设计，结构更为紧凑。

右盖板14的环形槽内设有O型密封圈和斯特封，同心环13的设计，加上密封圈+斯特封的组合，可以承受高压的密封。

黄铜套29的设计，能用来限位轴向复位弹簧17，轴向弹簧座16侧面的形状与止推轴承15相一致。黄铜套29过盈配合于左边的止推轴承15右边、右边的止推轴承15左边，能够确保轴向复位弹簧17不掉出。

上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀，其特征在于：包括阀体(4)、固定于阀体(4)左端的油口更改板(5)、嵌装于阀体(4)内的阀套(9)、嵌装于阀套(9)内的阀芯(8)、嵌装于阀体(4)右部外周面上的电机定子绕组(10)、配合于电机定子绕组(10)外周的电机外转子磁钢(11)、套于电机外转子磁钢(11)外周且固定于阀芯(8)右端的电机外转子(12)；

所述阀套(9)右部配合有右盖板(14)，右盖板(14)套装于阀芯(8)上；所述阀体(4)右部内腔配合有右端盖(18)，右端盖(18)左端面与右盖板(14)右端面相抵；所述阀芯(8)右部外周面上配合有数量为2的止推轴承(15)、轴向弹簧座(16)、轴向复位弹簧(17)；左侧的所述止推轴承(15)左端面与阀芯(8)右部外周上的台肩相抵、右端面配合有轴向弹簧座(16)，所述轴向弹簧座(16)右侧面配合有轴向复位弹簧(17)，轴向复位弹簧(17)的另一端与右端盖(18)相配合；右侧的所述止推轴承(15)右端面与电机外转子(12)内侧面相抵、左端面配合有轴向弹簧座(16)，轴向弹簧座(16)左侧面配合有轴向复位弹簧(17)，轴向复位弹簧(17)的另一端与右端盖(18)相配合；所述右端盖(18)内腔嵌装有数量为2的黄铜套(29)，2个的黄铜套(29)内圈分别与2个的轴向弹簧座(16)相配合；

所述电机外转子(12)右侧面中部固定有角位移传递拨叉(20)，角位移传递拨叉(20)上部前后对称的盲孔(2001)内均配合有旋转复位弹簧(27)，旋转复位弹簧(27)的另一端配合有径向调节螺钉(26)，且径向调节螺钉(26)螺纹配合于所述右端盖(18)右上部；所述电机罩(3)右部横向嵌装有深沟球轴承(21)且深沟球轴承(21)内圈内过盈配合有红宝石球头轴(22)，红宝石球头轴(22)上部横向夹装有红宝石球头杆(24)，红宝石球头杆(24)头部套装有红宝石球头(25)，红宝石球头(25)配合于角位移传递拨叉(20)上部；所述红宝石球头轴(22)右端面磁吸有角度传感器磁钢(23)，电机罩(3)右端通过螺栓依次固定有磁钢窗口端盖(2)、角度传感器主体(1)。

2.如权利要求1所述的双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀，其特征在于：所述阀体(4)内腔左部嵌装有左盖板(6)，左盖板(6)右端面与阀套(9)相抵。

3.如权利要求1所述的双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀，其特征在于：所述阀芯(8)内腔左部嵌装有阀芯左堵头(7)、内腔右部嵌装有阀芯右堵头(19)；所述阀芯(8)中部的台肩右侧周面上嵌装有同心环(13)，同心环(13)位于右盖板(14)左侧。

4.如权利要求1所述的双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀，其特征在于：所述右盖板(14)内壁面上开有环形槽，且环形槽内设有斯特封和O型密封圈，斯特封套装于阀芯(8)上，O型密封圈套装于斯特封外。

5.如权利要求1所述的双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀，其特征在于：所述电机外转子(12)右侧面中部设有凸起的环形套(1201)，且环形套(1201)上固定有角位移传递拨叉(20)；所述角位移传递拨叉(20)上部开有开口向上的槽口(2002)，且槽口(2002)内配合有红宝石球头(25)。

6.如权利要求5所述的双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀，其特征在于：所述角位移传递拨叉(20)中部设有膨胀孔(2003)，膨胀孔(2003)的孔径大于电机外转子(12)右侧面的环形套(1201)的外径；所述角位移传递拨叉(20)下部分为前叉(2004)和后叉(2005)，前叉(2004)上纵向设有螺纹孔，后叉(2005)上纵向设有通孔，角位移传递拨叉(20)通过螺栓固定于电机外转子(12)的环形套(1201)上，螺栓穿过前叉(2004)上的通孔后螺纹配合于后叉(2005)上的螺纹孔内。

7.如权利要求5所述的双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀，其特征在于：所述红宝石球头轴(22)包括下部的阶梯中空轴(2201)和固连于阶梯中空轴(2201)上方的夹板(2202)，夹板(2202)上方的圆形槽内配合有红宝石球头杆(24)，夹板(2202)为开口向下的匚型结构，夹板(2202)下方径向设有通孔和螺纹孔，夹板(2202)通过螺栓夹紧红宝石球头杆(24)，螺栓穿过夹板(2202)下方的通孔后螺纹配合于螺纹孔内。

8.如权利要求1所述的双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀，其特征在于：所述右端盖(18)左部外周面设有外螺纹，右端盖(18)内腔中部设有限位台肩(1801)，限位台肩(1801)两侧面均配合有轴向复位弹簧(17)；所述右端盖(18)右上部前后对称设有轴向调零螺纹座(1802)，轴向调零螺纹座(1802)内纵向开有螺纹孔，轴向调零螺纹座(1802)的螺纹孔内配合有径向调节螺钉(26)。

9.如权利要求1所述的双弹簧轴向复位式二维电机直驱半桥二维电液伺服阀，其特征在于：所述电机罩(3)右部横向嵌装有航空插头(28)。

Images