CN202818151U - 一种自动热补偿式伺服阀用超磁致伸缩转换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动热补偿式伺服阀用超磁致伸缩转换器的结构，包括前端盖、导磁杆、热补偿滑块、输出杆、预压弹簧、后端盖、外壳、安装于前、后端盖中轴线处的超磁致伸缩棒、位于热补偿滑块外侧的线圈骨架、依次绕于线圈骨架外侧的驱动线圈和偏置线圈。上述驱动线圈和偏置线圈通电后，引起磁场变化，驱动超磁致伸缩棒输出与输入电流成比例的位移。上述热补偿滑块和线圈骨架组成的热补偿机构对超磁致伸缩棒的热变形进行自动补偿，使超磁致伸缩棒输出的可控位移不受热变形的影响。该转换器具有响应快、控制精度高和输出力大等特点。

Description

一种自动热补偿式伺服阀用超磁致伸缩转换器

技术领域

本发明涉及一种自动热补偿式伺服阀用转换器，尤其涉及一种伺服阀用超磁致伸缩转换器。

背景技术

电液伺服阀转换器作为连接电气元件和液压机械元件的桥梁，是电液伺服阀乃至整个液压控制系统的关键元件之一，其性能的优劣直接关系到液压控制系统的性能指标。传统的电液伺服阀用转换器由于频宽有限、响应速度慢、输出力小、线性范围小，严重影响电液伺服阀的响应速度、频宽和精度，已不能满足冶金、航空航天和军事等领域的应用要求。基于电致伸缩材料的转换器工作频宽较高，不过输出位移较小，工作时存在漂移和滞回，稳定性不好。基于形状记忆合金的转换器具有较大的输出位移，但存在响应速度慢，变形不连续，无法精确控制等缺点。基于超磁致伸缩材料的新型转换器具有响应速度快、精度高、输出位移大和易于微型化等特点，已广泛应用于流体元件领域。超磁致伸缩材料具有响应速度快、精度高和输出位移大等特点，将其应用于电液伺服阀用转换器，将提高整个电液伺服阀的响应速度和控制精度。纵观超磁致伸缩转换器的典型结构，都存在以下技术问题：超磁致伸缩转换器中线圈发热、涡流等损失导致GMM棒产生热变形，其产生的热变形量与转换器的可控位移处于同一数量级，因此会影响GMM转换器的输出精度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自动热补偿式伺服阀用超磁致伸缩转换器，以期提高电液伺服阀转换器的响应速度、精度和频宽等。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种自动热补偿式伺服阀用超磁致伸缩转换器，包括前端盖、外壳、后端盖、加工于前端盖下侧的回油通道、加工于后端盖上侧的进油通道以及设在外壳内的线圈骨架，所述线圈骨架外侧依次绕有驱动线圈和偏置线圈；其结构特点在于：

设置热补偿滑块，所述热补偿滑块中心设有轴向六角导向槽，并在两侧加工有冷却循环油道；热补偿滑块通过导磁杆安装于前端盖右侧，所述导磁杆穿过前端盖，其手动调节端位于前端盖左边外侧，另一端设有的六角螺头与热补偿滑块的六角导向槽滑动配合并保持前端盖和热补偿滑块之间留有冷却循环油道；

所述后端盖和热补偿滑块之间中轴线处依次安装有导磁环、超磁致伸缩GMM棒和输出杆,所述导磁环两端分别为凸台和凹槽结构，所述凸台对应于补偿滑块的六角导向槽，所述凹槽对应于超磁致伸缩GMM棒的左端；所述超磁致伸缩GMM棒外设有保护衬，后端盖和输出杆之间安装有预压弹簧；

所述线圈骨架的右端固定于后端盖，线圈骨架的左端与热补偿滑块的右端通过细牙螺纹连接；所述线圈骨架与保护衬之间预留有冷却循环油道；

所述线圈骨架的热膨胀系数和长度的乘积等于超磁致伸缩GMM棒的热变形长度。

一种自动热补偿式伺服阀用超磁致伸缩转换器，其结构特点还在于：

所述保护衬由磁导率小、导热性好、且热膨胀系数与超磁致伸缩GMM棒相一致的材料制成。

所述前端盖、外壳、后端盖、输出杆、导磁环和导磁杆均采用磁导率高的不锈钢。

所述冷却循环油道为四条，沿热补偿滑块的周向均匀分布。

本发明与现有技术相比，具有的有益的效果是：

1、本发明提供了一种由超磁致伸缩材料驱动的电液伺服阀用转换器，与传统的电液伺服阀用转换器相比，具有响应速度快、精度高、输出位移大和易于微型化等特点；

2、本发明提供了一种由热补偿滑块、线圈骨架、导磁环、GMM棒等组成的自动热补偿机构，可有效补偿超磁致伸缩棒的热变形，提高转换器的位移输出精度；

3、本发明提供了一种由导磁杆、热补偿滑块、预压弹簧和输出杆等组成的新型预压力施加方式，可以方便的给超磁致伸缩棒施加一定的预压力，以使其工作在线性段，并可增加磁致伸缩应变；

因此本发明可应用于液压伺服控制系统中高频响、高精度电液伺服阀。

附图说明

图1是为本发明的结构原理示意图。

图2是本发明热补偿块滑块结构示意图。

图3是图2的A-A剖视图。

图中：1、前端盖，2、出油通道，3、导磁杆，4、O型密封圈，5、冷却循环油道，6、热补偿滑块，8、导磁环，9、保护衬，10、超磁致伸缩棒，11、外壳，12、偏置线圈，13、驱动线圈，14、预压弹簧，15、线圈骨架，17、后端盖，18、进油通道，20、输出杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图所示，转换器包括前端盖1、外壳11、后端盖17、加工于前端盖1下侧的回油通道2、加工于后端盖17上侧的进油通道18以及设在外壳11内的线圈骨架15，线圈骨架15外侧依次绕有驱动线圈13和偏置线圈12；转换器还设有热补偿滑块6，热补偿滑块6中心设有轴向六角导向槽，并在两侧加工有冷却循环油道5；热补偿滑块6通过导磁杆3安装于前端盖1右侧，导磁杆3穿过前端盖1，其手动调节端位于前端盖1左边外侧，另一端设有的六角螺头与热补偿滑块6的六角导向槽滑动配合并保持前端盖1和热补偿滑块6之间留有冷却循环油道；后端盖17和热补偿滑块6之间中轴线处依次安装有导磁环8、超磁致伸缩GMM棒10和输出杆20,导磁环8两端分别为凸台和凹槽结构，凸台对应于补偿滑块6的六角导向槽，凹槽对应于超磁致伸缩GMM棒的左端；超磁致伸缩GMM棒10外设有保护衬9，后端盖17和输出杆20之间安装有预压弹簧14；线圈骨架15的右端固定于后端盖17，线圈骨架15的左端与热补偿滑块6的右端通过细牙螺纹连接；线圈骨架15与保护衬9之间预留有冷却循环油道，该冷却循环油道5为四条，沿热补偿滑块6的周向均匀分布。

如图1所示导磁杆3与前端盖1、输出杆20与后端盖、线圈骨架15和外壳之间均设有O型密封圈4。

具体实施时线圈骨架15的热膨胀系数和长度的乘积等于超磁致伸缩GMM棒的热变形长度。所述保护衬9由磁导率小、导热性好、且热膨胀系数与超磁致伸缩GMM棒相一致的材料制成。前端盖1、外壳11、后端盖17、输出杆20、导磁环8和导磁杆3均采用磁导率高的不锈钢。

如附图所示，自动热补偿式伺服阀用超磁致伸缩转换器提供了一种新型伺服阀用超磁致伸缩转换器的结构形式，并提供了解决转换器热补偿、转换器预压力施加和转换器冷却的新方法。具体如下所述：

超磁致伸缩转换器热补偿方法如附图所示，线圈骨架右端固定于后端盖，左侧膨胀端通过细牙螺纹与热补偿滑块连接，热补偿滑块左端的六角导向槽中装有导磁杆，热补偿滑块可在导磁杆上滑动。线圈骨架和保护衬采用磁导率小、导热性好、热膨胀系数与超磁致伸缩棒相近的材料制成。当超磁致伸缩棒温度升高时，其热量很快传递给保护衬和线圈骨架，而线圈骨架和保护衬之间的间隙为流动的冷却油液，故线圈骨架与超磁致伸缩棒的温度相同，线圈骨架由于右端固定，只能向左侧膨胀端膨胀，此时热补偿滑块与导磁环之间产生间隙，此间隙很快被预压弹簧推动输出杆、超磁致伸缩棒和导磁环整体向左移动后消除，此时超磁致伸缩棒也将产生热膨胀，由于线圈骨架的热膨胀系数和长度经过设计可保证其热变形与超磁致伸缩棒的热变形相等，热变形的方向均与转换器输出位移的方向相反，因此可以实现对超磁致伸缩棒热变形的自动补偿，使超磁致伸缩棒输出的可控位移不受温度变化的影响，提高转换器的输出位移精度。

超磁致伸缩转换器预压力施加方法如附图所示，热补偿滑块将导磁环压在超磁致伸缩棒的左端，预压弹簧将输出杆压在超磁致伸缩棒的右端。施加预压力时，，由于导磁杆右端的六角螺头装在热补偿滑块的六角导向槽内，因此旋转导磁杆的左端，可以带动热补偿滑块转动。由于热补偿滑块与线圈骨架左侧为细牙螺纹连接，而线圈骨架的右侧又固定于后端盖上，故热补偿滑块的转动会使热补偿滑块向右移动，和预压弹簧一起给超磁致伸缩棒的轴向施加一定大小的压力，达到施加预压力的目的。

超磁致伸缩转换器冷却方法如附图所示，从进油通道进入的油液按附图所示箭头方向流动，经过线圈骨架与保护衬之间的间隙，然后经过冷却循环油道到达前端盖和热补偿滑块之间的间隙，再经出油通道流出。此油液循环过程中，油液与线圈骨架和保护衬充分接触，因此可带走线圈发热和超磁致伸缩棒发热传递的热量，达到冷却的目的。

电液伺服阀用超磁致伸缩转换器工作原理如附图所示，首先旋转导磁杆给超磁致伸缩棒施加一定的预压力，以使其工作在线性段，并可增加其磁致伸缩应变；然后给偏置线圈输入直流电以产生偏置磁场，消除倍频现象，并使超磁致伸缩棒磁致伸缩应变处于线性区域；驱动线圈中通入交变电流，引起磁场的变化，驱动超磁致伸缩棒输出与驱动电流成比例的位移。同时利用进油通道进入的油液对线圈骨架和超磁致伸缩棒进行冷却，利用线圈骨架的热膨胀对超磁致伸缩棒的热变形进行自动补偿，以消除超磁致伸缩棒热变形对输出位移的影响，实现对其输出位移的精确控制。

Claims (3)

1.一种自动热补偿式伺服阀用超磁致伸缩转换器，包括前端盖（1）、外壳（11）、后端盖（17）、加工于前端盖（1）下侧的回油通道（2）、加工于后端盖（17）上侧的进油通道（18）以及设在外壳（11）内的线圈骨架（15），所述线圈骨架（15）外侧依次绕有驱动线圈（13）和偏置线圈（12）；其特征在于：

设置热补偿滑块（6），所述热补偿滑块（6）中心设有轴向六角导向槽，并在两侧加工有冷却循环油道（5）；热补偿滑块（6）通过导磁杆（3）安装于前端盖（1）右侧，所述导磁杆（3）穿过前端盖（1），其手动调节端位于前端盖（1）左边外侧，另一端设有的六角螺头与热补偿滑块（6）的六角导向槽滑动配合并保持前端盖（1）和热补偿滑块（6）之间留有冷却循环油道；

所述后端盖（17）和热补偿滑块（6）之间中轴线处依次安装有导磁环（8）、超磁致伸缩GMM棒（10）和输出杆（20）,所述导磁环（8）两端分别为凸台和凹槽结构，所述凸台对应于补偿滑块（6）的六角导向槽，所述凹槽对应于超磁致伸缩GMM棒的左端；所述超磁致伸缩GMM棒（10）外设有保护衬（9），后端盖（17）和输出杆（20）之间安装有预压弹簧（14）；

所述线圈骨架（15）的右端固定于后端盖（17），线圈骨架（15）的左端与热补偿滑块（6）的右端通过细牙螺纹连接；所述线圈骨架（15）与保护衬（9）之间预留有冷却循环油道；

所述线圈骨架（15）的热膨胀系数和长度的乘积等于超磁致伸缩GMM棒的热变形长度。

2.根据权利要求1所述的一种自动热补偿式伺服阀用超磁致伸缩转换器，其特征在于：上述前端盖（1）、外壳（11）、后端盖（17）、输出杆（20）、导磁环（8）和导磁杆（3）均采用磁导率高的不锈钢。

3.根据权利要求1所述的一种自动热补偿式伺服阀用超磁致伸缩转换器，其特征在于：所述冷却循环油道（5）为四条，沿热补偿滑块（6）的周向均匀分布。 

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