一种数字阀用驱动机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于液压控制领域，具体涉及一种数字阀用驱动机构。
【背景技术】
[0002]随着现代电子技术的飞速发展，数字控制技术现在已经广泛地应用于电液伺服控制当中，形成新型的数字伺服阀。
[0003]电一机械转换器作为伺服阀驱动部分的全部或者主要组成部分，也是电液伺服阀的核心部件，是连接电信号与机械动作之间的桥梁，能够实时快速的将输入电信号转换为机械动作。电一机械转换器的性能对电液伺服阀的整体性能起着决定性的影响作用，因此高性能电一机械转换器的研究长期以来一直是电液伺服控制技术研究的重要方向之一。
[0004]传统的电一机械转换器包括永磁动铁式力矩马达、动圈式力矩马达、线性力马达、比例电磁铁等形式，新型功能材料电一机械转换器涉及压电陶瓷(PZT)、电致伸缩材料(PMN)、超磁致伸缩材料(GMM)、形状记忆合金(SMA)等材料。以上电一机械转换器存在不能直接进行数字控制，抗干扰能力及可靠性较差，可控制性能不够好，且驱动能力有限等缺点。
[0005]近些年，随着伺服电机驱动方式的改进，其快速性和精度也在不断提高，且控制方法日趋成熟，可进行直接数字控制，且其自身就可以实现闭环/半闭环控制，有着很高的性价比，在实际的应用和观察中，伺服电机日益成为电磁直驱式电液伺服阀电一机械转换器的理想元件。
【发明内容】
[0006]本发明需要解决的技术问题为:现有电一机械转换器存在不能直接进行数字控制，可控制性能难以满足技术要求。
[0007]本发明采用了如下技术方案:
[0008]—种数字阀用驱动机构，包括定子和转子，所述转子嵌套于定子内部，定子产生的旋转磁势驱动转子旋转；数字阀用驱动机构还包括空心轴、丝杠螺母、丝杆和角位移传感器:所述空心轴嵌套于转子内部，其内部空心部分设有安装丝杠螺母的丝杆，丝杠螺母外壁与空心轴内壁相对固定，能够使转子的旋转运动通过空心轴传递给丝杠螺母，进而通过丝杠螺母的旋转带动丝杆在轴线方向进行直线运动，丝杠从空心轴伸出，作为驱动机构的对外机械接口为负载提供驱动力；所述角位移传感器用于监测转子角位移和角速度，将数字转角信号反馈给数字阀用驱动机构配置专用的数字控制器，将所述信号与数字控制器接收数字指令信号进行比较，进而通过一定的控制算法输出控制指令，完成对位置的精准控制。
[0009]作为优选方案:所述空心轴首、尾两端分别设置一个角接触球轴承。
[0010]作为优选方案:所述定子由壳体内部的止动坐肩和定子轴向固定件进行轴向固定；所述转子由转子轴向固定件和空心轴外表面的止动坐肩锁紧于空心轴外部；所述丝杠螺母通过键与空心轴加固；转子、空心轴和丝杠螺母作为一个整体同步旋转；所述角位移传感器设置于空心轴尾端，通过角位移传感器固定件进行轴向固定。
[0011]作为优选方案:所述空心轴尾端设有空心轴盖。
[0012]作为优选方案:数字阀用驱动机构还包括防尘盖、固定有电缆固定头的支撑盖和密封件，用于对数字阀用驱动机构进行整体封装。
[0013]本发明的有益效果是:
[0014](I)本发明的一种数字阀用驱动机构，数字阀用驱动机构配置专用的数字控制器，其接收数字指令信号和有角位移传感器反馈回的数字转角信号，将两个信号进行比较得到误差信号，进而通过一定的控制算法输出控制指令，完成对位置的精准控制；
[0015](2)本发明的一种数字阀用驱动机构，通过采用一对角接触球轴承为空心轴提供径向和轴向支撑，确保定子和转子径向运行间隙在任何操作条件下均匀且具一定刚性，并有效阻止了负载双轴向力对转子位置的影响，也为诸如大流量数字伺服阀阀芯的驱动负载部分提供了稳固的轴向移动参照，具有抗干扰能力强和可靠性好的特点；
[0016](3)本发明的一种数字阀用驱动机构，通过使用空心轴，巧妙的解决了丝杠螺母与转子的连接方式，将丝杠内置于空心轴，有效减小了驱动机构的体积；
[0017](4)本发明的一种数字阀用驱动机构，转子、空心轴和丝杠螺母作为一个整体同步旋转，有效减少了传递误差；
[0018](5)本发明的一种数字阀用驱动机构，所述空心轴尾端设有空心轴盖，便于角位移传感器的更换调整；
[0019](6)本发明的一种数字阀用驱动机构，最高频响能够达到30HZ、最大驱动力能够达到2000N，具有良好的驱动能力，能够作为大流量数字伺服阀的驱动部分。
【附图说明】
[0020]图1为本发明的一种数字阀用驱动机构结构示意图；
[0021]图中，1-密封件、2-壳体、3-角接触球轴承、4-转子轴向固定件、5-空心轴、6_丝杆、7-丝杠螺母、8-定子、9-转子、10-键、11-空心轴盖、12-定子轴向固定件、13-支撑盖、
14-电缆固定头、15-角位移传感器固定件、16-角位移传感器、17-防尘盖。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和实施例对本发明的一种数字阀用驱动机构作进一步说明。
[0023]实施例1
[0024]如图1所示，本实施例中的数字阀用驱动机构，包括定子8、转子9、空心轴5、丝杠螺母7、丝杆6和角位移传感器16。
[0025]所述转子9嵌套于定子8内部，当控制电流流过定子8三相绕组，产生旋转磁势时驱动转子9旋转；所述空心轴5嵌套于转子9内部，其内部空心部分设有安装丝杠螺母7的丝杆6，丝杠螺母7外壁与空心轴5内壁相对固定，能够使转子9的旋转运动通过空心轴5传递给丝杠螺母7，进而通过丝杠螺母7的旋转带动丝杆6在轴线方向进行直线运动，丝杠从空心轴5首端伸出，作为驱动机构的对外机械接口为负载提供驱动力；所述角位移传感器16用于监测转子9角位移和角速度，数字阀用驱动机构配置专用的数字控制器，其接收数字指令信号和角位移传感器16反馈回的数字转角信号，将两个信号进行比较得到误差信号，进而通过一定的控制算法输出控制指令，完成对位置的精准控制。
[0026]实施例2
[0027]本实施例与实施例1的区别在于:
[0028]空心轴5首、尾两端分别设置一个角接触球轴承3，用于为空心轴5提供径向和轴向支撑，确保定子8和转子9径向运行间隙在任何操作条件下均匀且具一定刚性，并有效阻止了负载双轴向力对转子9位置的影响，也为诸如大流量数字伺服阀阀芯的驱动负载部分提供了稳固的轴向移动参照。
[0029]实施例3
[0030]本实施例与上述两个实施例的区别在于:
[0031]所述定子8由壳体2内部的止动坐肩和定子轴向固定件12进行轴向固定，并确保定子8末匝到壳体2的间隙不小于2毫米。
[0032]所述转子9由转子轴向固定件4和空心轴5外表面的止动坐肩锁紧于空心轴5外部。所述丝杠螺母7通过键10与空心轴5加固，实现二者的同步旋转。转子9、空心轴5和丝杠螺母7作为一个整体同步旋转，有效减少了传递误差。
[0033]所述角位移传感器16设置于空心轴5尾端，通过角位移传感器固定件15进行轴向固定。作为优选方案，所述空心轴5尾端设有空心轴盖11，便于角位移传感器16接收数字转角信号。
[0034]实施例4
[0035]本实施例与上述三个实施例的区别在于:
[0036]本实施例中的数字阀用驱动机构还包括防尘盖17、固定有电缆固定头14的支撑盖13和密封件1，用于对数字阀用驱动机构进行整体封装。
[0037]上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
【主权项】
1.数字阀用驱动机构，包括定子(8)和转子(9)，所述转子(9)嵌套于定子(8)内部，定子(8)产生的旋转磁势驱动转子(9)旋转；其特征在于:数字阀用驱动机构还包括空心轴(5)、丝杠螺母(7)、丝杆(6)和角位移传感器(16):所述空心轴(5)嵌套于转子(9)内部，其内部空心部分设有安装丝杠螺母(7)的丝杆(6)，丝杠螺母(7)外壁与空心轴(5)内壁相对固定，能够使转子(9)的旋转运动通过空心轴(5)传递给丝杠螺母(7)，进而通过丝杠螺母(7)的旋转带动丝杆(6)在轴线方向进行直线运动，丝杠从空心轴(5)伸出，作为驱动机构的对外机械接口为负载提供驱动力；所述角位移传感器(16)用于监测转子(9)角位移和角速度，将数字转角信号反馈给数字阀用驱动机构配置专用的数字控制器，将所述信号与数字控制器接收数字指令信号进行比较，进而通过一定的控制算法输出控制指令，完成对位置的精准控制。2.根据权利要求1所述的数字阀用驱动机构，其特征在于:所述空心轴(5)首、尾两端分别设置一个角接触球轴承(3)。3.根据权利要求1或2所述的数字阀用驱动机构，其特征在于: 所述定子(8)由壳体(2)内部的止动坐肩和定子轴向固定件(12)进行轴向固定； 所述转子(9)由转子轴向固定件(4)和空心轴(5)外表面的止动坐肩锁紧于空心轴(5)外部；所述丝杠螺母(7)通过键(10)与空心轴(5)加固；转子(9)、空心轴(5)和丝杠螺母(7)作为一个整体同步旋转； 所述角位移传感器(16)设置于空心轴(5)尾端，通过角位移传感器固定件(15)进行轴向固定。4.根据权利要求3所述的数字阀用驱动机构，其特征在于:所述空心轴(5)尾端设有空心轴盖(11)。5.根据权利要求1或2所述的数字阀用驱动机构，其特征在于:数字阀用驱动机构还包括防尘盖(17)、固定有电缆固定头(14)的支撑盖(13)和密封件(I)，用于对数字阀用驱动机构进行整体封装。
【专利摘要】本发明属于液压控制领域，具体涉及一种数字阀用驱动机构。本发明的驱动机构包括定子、转子、空心轴、丝杠螺母、丝杆和角位移传感器：定子产生的旋转磁势驱动转子、空心轴、丝杠螺母同步旋转，丝杠螺母带动丝杆直线运动，为负载提供驱动力，角位移传感器监测转子角位移和角速度，实现闭环控制。本发明解决了现有技术不能直接进行数字控制的技术问题，具有良好的可控制性。
【IPC分类】F16K31/50, F16K37/00, F16K31/02
【公开号】CN105626925
【申请号】CN201410586488
【发明人】王书铭, 程相, 朱家厅
【申请人】北京精密机电控制设备研究所, 中国运载火箭技术研究院
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月28日