CN115949638A - 欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀，包括阀体、固定于阀体右端的电机罩、固定于阀体左端的油口更改版、嵌装于阀体内腔的阀套、嵌装于阀套内腔的阀芯、固连于阀芯右端外周的外转子、固定于阀体右部外周面的定子绕组、配合于外转子左端的外转子磁钢、套于外转子磁钢和外转子外部的外转子套筒。本发明能够通过直线位移传感器检测直线位移，通过双弹簧缓冲轴向运动，通过径向调零组件实现径向调零；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

欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀

【技术领域】

本发明涉及二维电液伺服阀的技术领域，特别是欠约束外转子电机直驱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。

外转子电机的结构由外至内分别是电机转子、气隙、电机定子，其转动部分位于外侧。相同尺寸下与传统内转子永磁电机相比，外转子永磁电机拥有更大的输出转矩与功率。由于具有转矩密度大、节省铜线、嵌线难度低、可直接驱动筒类负载等特点，最近三十余年来，外转子永磁电机作为一种新型的驱动电机，在各个方面都得到了广泛的应用。比如在工业领域中外转子结构的曳引机、抽油机、风机等，在交通运输领域中外转子结构的车用轮毂电机、全电飞机用外转子驱动电机等，在精密仪器领域中的机器人关节电机，数控加工中心等都有着外转子永磁电机较多的应用，部分发达国家也已将外转子电机用于航空航海等高新技术领域中。二维电液伺服阀需要较高的频响与较大的力矩，因此，需要一种能够结合外转子电机优点的直驱式电液伺服阀。

【发明内容】

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀，能够通过直线位移传感器检测直线位移，通过双弹簧缓冲轴向运动，通过径向调零组件实现径向调零；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，本发明提出了欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀，包括阀体、固定于阀体右端的电机罩、固定于阀体左端的油口更改版、嵌装于阀体内腔的阀套、嵌装于阀套内腔的阀芯、固连于阀芯右端外周的外转子、固定于阀体右部外周面的定子绕组、配合于外转子左端的外转子磁钢、套于外转子磁钢和外转子外部的外转子套筒；

所述阀体左部腔室内嵌装有左盖板，左盖板右端面与阀套左端面相抵，左盖板右部腔室内配合有阀芯；

所述阀套右端内腔嵌装有右盖板，右盖板套装于阀芯中部外周面上，阀体右部内腔嵌装有阀套堵头，阀套堵头左端面与右盖板右端面相抵；所述阀芯右端外部嵌装有数量为2的止推轴承，右侧的止推轴承右端面与外转子内侧面相抵，左侧的所述止推轴承右端面、右侧的所述止推轴承左端面分别配合有轴向弹簧座，左侧的所述轴向弹簧座右端面、右侧的所述轴向弹簧座左端面分别配合有轴向复位弹簧，左侧的所述轴向复位弹簧右端面、右侧的所述轴向复位弹簧左端面均与右端盖相配合，右端盖左部配合于阀体右端的内腔内，阀套堵头、右端盖内腔均嵌装有黄铜套，黄铜套内壁面与轴向弹簧座外周面相配合；

所述外转子右端中部的环形凸起上套装有角位移传递拨叉，所述右端盖右部上方前后对称螺纹配合有径向调零螺钉，径向调零螺钉末端与旋转复位弹簧相配合，旋转复位弹簧的另一端配合入角位移传递拨叉上部前后对称设置的限位盲孔内，旋转复位弹簧通过径向调零螺钉预紧。

作为优选，所述电机罩右端通过螺栓固定有LVDT主体，LVDT主体内腔横向安装有LVDT感应芯，LVDT感应芯端部配合有LVDT感应芯接头，LVDT感应芯接头螺纹配合进阀芯右端。

作为优选，所述电机罩右部横向嵌装有航空插头。

作为优选，所述阀芯中部外周套装有同心环，且同心环位于右盖板左侧。

作为优选，所述左盖板右部内腔壁面上、右盖板内腔壁面上均开有环形槽，且所述环形槽内安装有斯特封和O型密封圈，O型密封圈套于斯特封外周面上。

作为优选，所述外转子左端周向均布有槽口，且槽口内配合有外转子磁钢。

作为优选，所述右端盖右部上方前后对称设有径向调零座且径向调零座上纵向设有径向调零螺纹孔，径向调零螺纹孔内螺纹配合有径向调零螺钉。

作为优选，所述右端盖左部外周面上设有外螺纹，右端盖左部螺纹配合进阀体右端的内腔内；所述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。

作为优选，所述角位移传递拨叉中部开有膨胀孔，膨胀孔内径大于外转子右端中部环形凸起的外径，角位移传递拨叉下部分为前叉和后叉，前叉、后叉上分别纵向开有螺纹孔、通孔，膨胀孔内配合有外转子右端中部的环形凸起，角位移传递拨叉通过螺栓紧固于外转子右端，螺栓穿过后叉上的通孔后螺纹配合于前叉上的螺纹孔内。

本发明的有益效果：本发明过LVDT传感检测阀芯的直线位移，避免使用角位移传感检测的死区问题；通过径向调零组件实现径向调零；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，结构紧凑；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是本发明欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀的立体图；

图2是本发明欠约束外转子电机直驱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剖面图；

图4是本发明欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀的LVDT主体立体图图；

图5是本发明欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀的电机罩立体图；

图6是本发明欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀的阀体立体图；

图7是本发明欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀的阀体剖面图；

图8是本发明欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀的油口更改版立体图；

图9是本发明欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀的油口更改版旋转剖分图；

图10是本发明欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀的阀套立体图；

图11是本发明欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀的阀芯立体图；

图12是本发明欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀的左盖板立体图；

图13是本发明欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀的外转子立体图；

图14是本发明欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀的同心环立体图；

图15是本发明欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀的右盖板立体图；

图16是本发明欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀的阀套堵头立体图；

图17是本发明欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀的右端盖立体图；

图18是本发明欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀的角位移传递拨叉立体图；

图19是本发明欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀的黄铜套立体图。

图中：1-LVDT主体、2-电机罩、3-阀体、301-进油口(P口)、302-工作进油口(A口)、303-回油口(T口)、304-工作回油口(B口)、4-油口更改板、401-P口转换口、402-A口转换口、403-T口转换口、404-B口转换口、5-阀套、501-第一敏感腔、502-第一感受通道、503-阀套第一高压孔、504-阀套第一工作孔、505-阀套低压孔、506-阀套第二工作孔、507-阀套第二高压孔、508-第二感受通道、509-第二敏感腔、6-阀芯、601-第一低压孔沉槽、602-第一高压孔沉槽、603-低压孔、604-第二高压孔沉槽、605-第二低压孔沉槽、606-泄压孔、7-左盖板、8-外转子套筒、9-外转子磁钢、10-外转子、11-定子绕组、12-同心环、13-右盖板、14-阀套堵头、15-止推轴承、16-轴向弹簧座、17-右端盖、1701-径向调零座、1702-径向调零螺纹孔、1703-限位台肩、18-角位移传递拨叉、1801-限位盲孔、1802-膨胀孔、1803-前叉、1804-后叉、19-LVDT感应芯接头、20-LVDT感应芯、21-旋转复位弹簧、22-径向调零螺钉、23-航空插头、24-轴向复位弹簧、25-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19，本发明，包括阀体3、固定于阀体3右端的电机罩2、固定于阀体3左端的油口更改版 4、嵌装于阀体3内腔的阀套 5、嵌装于阀套5内腔的阀芯 6、固连于阀芯6右端外周的外转子 10、固定于阀体3右部外周面的定子绕组11、配合于外转子10左端的外转子磁钢9、套于外转子磁钢9和外转子10外部的外转子套筒8；

所述阀体3左部腔室内嵌装有左盖板7，左盖板7右端面与阀套5左端面相抵，左盖板7右部腔室内配合有阀芯6；

所述阀套5右端内腔嵌装有右盖板13，右盖板13套装于阀芯6中部外周面上，阀体3右部内腔嵌装有阀套堵头14，阀套堵头14左端面与右盖板13右端面相抵；所述阀芯6右端外部嵌装有数量为2的止推轴承15，右侧的止推轴承15右端面与外转子10内侧面相抵，左侧的所述止推轴承15右端面、右侧的所述止推轴承15左端面分别配合有轴向弹簧座16，左侧的所述轴向弹簧座16右端面、右侧的所述轴向弹簧座16左端面分别配合有轴向复位弹簧24，左侧的所述轴向复位弹簧24右端面、右侧的所述轴向复位弹簧24左端面均与右端盖17相配合，右端盖17左部配合于阀体3右端的内腔内，阀套堵头14、右端盖17内腔均嵌装有黄铜套25，黄铜套25内壁面与轴向弹簧座16外周面相配合；

所述外转子10右端中部的环形凸起上套装有角位移传递拨叉18，所述右端盖17右部上方前后对称螺纹配合有径向调零螺钉22，径向调零螺钉22末端与旋转复位弹簧21相配合，旋转复位弹簧21的另一端配合入角位移传递拨叉18上部前后对称设置的限位盲孔1801内，旋转复位弹簧21通过径向调零螺钉22预紧。

具体的，所述电机罩2右端通过螺栓固定有LVDT主体1，LVDT主体1内腔横向安装有LVDT感应芯20，LVDT感应芯20端部配合有LVDT感应芯接头19，LVDT感应芯接头19螺纹配合进阀芯6右端。

具体的，所述电机罩2右部横向嵌装有航空插头23。

具体的，所述阀芯6中部外周套装有同心环12，且同心环12位于右盖板13左侧。

具体的，所述左盖板7右部内腔壁面上、右盖板13内腔壁面上均开有环形槽，且所述环形槽内安装有斯特封和O型密封圈，O型密封圈套于斯特封外周面上。

具体的，所述外转子10左端周向均布有槽口，且槽口内配合有外转子磁钢9。

所述二维伺服阀的阀体3内腔具有：进油口(P口)301、工作进油口(A口)302、回油口(T口)303、工作回油口(B口)304；油口更改板4通过螺栓固定于阀体3左端面上；油口更改板4上具有P口转换口401、A口转换口402、T口转换口403、B口转换口404；油口更改板4上的开口与阀体3一一对应。

具体的，所述右端盖17右部上方前后对称设有径向调零座1701且径向调零座1701上纵向设有径向调零螺纹孔1702，径向调零螺纹孔1702内螺纹配合有径向调零螺钉22。

具体的，所述右端盖17左部外周面上设有外螺纹，右端盖17左部螺纹配合进阀体3右端的内腔内；所述右端盖17内腔中部设有限位台肩1703，限位台肩1703两侧面均配合有轴向复位弹簧24。

具体的，所述角位移传递拨叉18中部开有膨胀孔1802，膨胀孔1802内径大于外转子10右端中部环形凸起的外径，角位移传递拨叉18下部分为前叉1803和后叉1804，前叉1803、后叉1804上分别纵向开有螺纹孔、通孔，膨胀孔1802内配合有外转子10右端中部的环形凸起，角位移传递拨叉18通过螺栓紧固于外转子10右端，螺栓穿过后叉1804上的通孔后螺纹配合于前叉1803上的螺纹孔内。

本发明工作过程：

本发明欠约束外转子电机直驱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6右端固连有电机的外转子10，阀芯6和外转子10做成一体式，相当于是二维转子，阀芯6轴向位移就是电机的直线位移。

本申请的阀为全桥，也就是两边都有高低压孔，呈现对角线分布。轴向复位采用对称的轴向复位弹簧24+止推轴承15的组合。旋转调零，是利用径向调零螺钉22调零角位移传递拨叉18的角位移即可调零角度。

本申请中的敏感腔只是在阀芯6台阶的左边，阀芯6台阶右边的部分是干式转子部分，这一部分不能漏油，因此，本申请结构中具有同心环12。同心环12结合右侧的右盖板13，尤其是右盖板13内腔环形槽内的斯特封+O型密封圈的组合，保证密封。本发明的优点是可以采用干式电机，外转子电机比较简单，且扭矩大，其次是直线位移更为精准。

外转子电机的扭矩比较大，本申请直接外转子10带动阀芯6固连，外转子10转动，则阀芯6转动。阀芯6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24，轴向复位弹簧24起到轴向复位的作用，左右均设有轴向复位弹簧24，从而两侧的运动均可以缓冲；直线位移传感器检测阀芯6的轴向位移，实现伺服控制。

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 (10)

1.欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀，其特征在于：包括阀体(3)、固定于阀体(3)右端的电机罩(2)、固定于阀体(3)左端的油口更改版(4)、嵌装于阀体(3)内腔的阀套(5)、嵌装于阀套(5)内腔的阀芯(6)、固连于阀芯(6)右端外周的外转子(10)、固定于阀体(3)右部外周面的定子绕组(11)、配合于外转子(10)左端的外转子磁钢(9)、套于外转子磁钢(9)和外转子(10)外部的外转子套筒(8)；

所述阀体(3)左部腔室内嵌装有左盖板(7)，左盖板(7)右端面与阀套(5)左端面相抵，左盖板(7)右部腔室内配合有阀芯(6)；

所述阀套(5)右端内腔嵌装有右盖板(13)，右盖板(13)套装于阀芯(6)中部外周面上；

所述电机罩(2)右端通过螺栓固定有LVDT主体(1)，LVDT主体(1)内腔横向安装有LVDT感应芯(20)，LVDT感应芯(20)端部配合有LVDT感应芯接头(19)，LVDT感应芯接头(19)螺纹配合进阀芯(6)右端。

2.如权利要求1所述的欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀，其特征在于：所述阀体(3)右部内腔嵌装有阀套堵头(14)，阀套堵头(14)左端面与右盖板(13)右端面相抵，阀芯(6)右端外部嵌装有数量为2的止推轴承(15)，右侧的止推轴承(15)右端面与外转子(10)内侧面相抵，左侧的所述止推轴承(15)右端面、右侧的所述止推轴承(15)左端面分别配合有轴向弹簧座(16)，左侧的所述轴向弹簧座(16)右端面、右侧的所述轴向弹簧座(16)左端面分别配合有轴向复位弹簧(24)，左侧的所述轴向复位弹簧(24)右端面、右侧的所述轴向复位弹簧(24)左端面均与右端盖(17)相配合，右端盖(17)左部配合于阀体(3)右端的内腔内，阀套堵头(14)、右端盖(17)内腔均嵌装有黄铜套(25)，黄铜套(25)内壁面与轴向弹簧座(16)外周面相配合。

3.如权利要求1所述的欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀，其特征在于：所述外转子(10)右端中部的环形凸起上套装有角位移传递拨叉(18)，所述右端盖(17)右部上方前后对称螺纹配合有径向调零螺钉(22)，径向调零螺钉(22)末端与旋转复位弹簧(21)相配合，旋转复位弹簧(21)的另一端配合入角位移传递拨叉(18)上部前后对称设置的限位盲孔(1801)内，旋转复位弹簧(21)通过径向调零螺钉(22)预紧。

4.如权利要求1所述的欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀，其特征在于：所述电机罩(2)右部横向嵌装有航空插头(23)。

5.如权利要求1所述的欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀，其特征在于：所述阀芯(6)中部外周套装有同心环(12)，且同心环(12)位于右盖板(13)左侧。

6.如权利要求1所述的欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀，其特征在于：所述左盖板(7)右部内腔壁面上、右盖板(13)内腔壁面上均开有环形槽，且所述环形槽内安装有斯特封和O型密封圈，O型密封圈套于斯特封外周面上。

7.如权利要求1所述的欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀，其特征在于：所述外转子(10)左端周向均布有槽口，且槽口内配合有外转子磁钢(9)。

8.如权利要求2所述的欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀，其特征在于：所述右端盖(17)右部上方前后对称设有径向调零座(1701)且径向调零座(1701)上纵向设有径向调零螺纹孔(1702)，径向调零螺纹孔(1702)内螺纹配合有径向调零螺钉(22)。

9.如权利要求2所述的欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀，其特征在于：所述右端盖(17)左部外周面上设有外螺纹，右端盖(17)左部螺纹配合进阀体(3)右端的内腔内；所述右端盖(17)内腔中部设有限位台肩(1703)，限位台肩(1703)两侧面均配合有轴向复位弹簧(24)。

10.如权利要求3所述的欠约束外转子电机直驱二维电液伺服阀，其特征在于：所述角位移传递拨叉(18)中部开有膨胀孔(1802)，膨胀孔(1802)内径大于外转子(10)右端中部环形凸起的外径，角位移传递拨叉(18)下部分为前叉(1803)和后叉(1804)，前叉(1803)、后叉(1804)上分别纵向开有螺纹孔、通孔，膨胀孔(1802)内配合有外转子(10)右端中部的环形凸起，角位移传递拨叉(18)通过螺栓紧固于外转子(10)右端，螺栓穿过后叉(1804)上的通孔后螺纹配合于前叉(1803)上的螺纹孔内。

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