一种偏心轴电机直驱二维电液伺服阀

技术领域

本发明涉及一种二维电液伺服阀，特别是一种偏心轴电机直驱二维电液伺服阀。

背景技术

在现有的二维伺服阀中，电机驱动阀芯的扭矩大，响应时间长，频率低。而通过电机偏心驱动拨叉实现阀芯扭矩扩大时，往往会对轴承产生巨大磨损，严重时会导致阀芯卡死，转动不了，寿命低。为此，需要一种新型的偏心电机驱动二维伺服阀的结构。

发明内容

本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出一种偏心轴电机直驱二维电液伺服阀，能够允许阀芯转动带来的轴向位移，避免阀芯卡死；能够用小扭矩输入产生大的阀芯扭矩，具有高响应、长寿命；电机与直线位移传感器插装，安装方便。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种偏心轴电机直驱二维电液伺服阀，包括滑阀组件、固定于滑阀组件右侧顶部的电机、固定于滑阀组件内部的阀芯右端的叉杆，所述电机的输出轴为偏心轴，所述偏心轴插入滑阀组件的阀体内，且偏心轴末端嵌装入球面轴承内，所述球面轴承的外球面配合连接于叉杆上部的槽内。

进一步，所述叉杆上部为开口向上的匚型槽口，叉杆上部的匚型槽口内横向配合连接球面轴承；所述叉杆上部左右两侧对称设有弹簧槽且弹簧槽内设有弹簧定位轴，弹簧定位轴外周与弹簧槽内腔之间的空隙内配合有复位弹簧；所述叉杆下部为开口向下的拱门型槽口，叉杆下部的拱门型槽口内配合连接阀芯右端；所述叉杆下部横向设有圆形通孔，圆形通孔内配合有螺栓。

进一步，所述滑阀组件右端固定连接LVDT体，所述LVDT体内部置有LVDT芯，且LVDT芯插入滑阀组件的右端盖内，LVDT芯末端插入阀芯右端内。

进一步，所述滑阀组件包括阀体、阀套、阀芯、左端盖、阀芯左堵头、同心环、同心环挡板、第一复位磁钢、第二复位磁钢和右端盖，阀体左端通过螺栓固定有左端盖、右端通过螺栓固定有右端盖，阀体内部安装有阀套，阀套套于阀芯上，阀芯左端内部嵌装有阀芯左堵头，阀芯右部外周与阀套右部内腔之间安装有同心环，阀套右端通过螺栓固定有同心环挡板，同心环右端面与同心环挡板左端面相接触，同心环挡板右端内部安装有第二复位磁钢，阀芯右部外周面上安装有第一复位磁钢，第一复位磁钢与第二复位磁钢磁性配合，第一复位磁钢与第二复位磁钢均为圆环形状的磁钢。

进一步，所述阀体左侧内腔顶面、阀套左侧顶部均设有半圆槽，阀套通过定位圆键定位于阀体内。

进一步，所述阀体右侧纵向设有叉杆复位孔和侧孔，叉杆复位孔内置设有开槽平端紧定螺钉、弹簧堵头和复位弹簧，复位弹簧两端分别与叉杆、弹簧堵头相配合，开槽平端紧定螺钉螺纹配合于叉杆复位孔内且开槽平端紧定螺钉末端与弹簧堵头前端面相接触；所述侧孔内置设有开槽平端紧定螺钉和侧孔堵头，开槽平端紧定螺钉螺纹配合于侧孔内且开槽平端紧定螺钉末端与侧孔堵头前端面相接触；所述侧孔堵头末端为平面，弹簧堵头末端设有圆形槽口且圆形槽口内容纳有复位弹簧。

进一步，所述电机内设有角位移传感器。

进一步，所述电机的偏心轴末端中心与偏心轴上部中心偏移1mm。

本发明的有益效果：

本发明的电机的偏心轴通过球面轴承的外球面与叉杆进行配合，可以配合阀芯转动时候产生的轴向位移，从而避免了阀芯卡死；同时球面配合所产生的是极小的滚动摩擦，结构寿命长。

本发明通过偏心轴、球面轴承、叉杆、阀芯的相互配合，形成了一套扭矩放大结构，结合电机的快速响应，拥有了电机所带来的优势。

本发明为插装式，组装方便；角位移传感器直接在电机上，电机可以是湿氏也可以是干式。

附图说明

图1是本发明的偏心轴电机直驱二维电液伺服阀的立体图；

图2是本发明的偏心轴电机直驱二维电液伺服阀的主视剖面图；

图3是本发明的偏心轴电机直驱二维电液伺服阀的侧视剖面图；

图4是本发明的偏心轴电机直驱二维电液伺服阀的部分部件的立体图；

图5是本发明的偏心轴电机直驱二维电液伺服阀的部分部件的阀套的立体图；

图6是本发明的偏心轴电机直驱二维电液伺服阀的部分部件的阀套的主视剖面图；

图7是本发明的偏心轴电机直驱二维电液伺服阀的电机主视图；

图8是本发明的偏心轴电机直驱二维电液伺服阀的部分部件的球面轴承的立体图；

图9是本发明的偏心轴电机直驱二维电液伺服阀的部分部件的叉杆的立体图；

图10是本发明的偏心轴电机直驱二维电液伺服阀的部分部件的叉杆的主视剖面图；

图中：1-滑阀组件、2-电机、3-球面轴承、4-叉杆、5-LVDT芯、6-LVDT体、11-阀体、1101-叉杆复位孔、1102-侧孔、12-阀套、13-阀芯、14-左端盖、15-阀芯左堵头、16-定位圆键、17-同心环、18-同心环挡板、19-第一复位磁钢、110-第二复位磁钢、111-右端盖、112-开槽平端紧定螺钉、113-弹簧堵头、114-复位弹簧、115-侧孔堵头、21-偏心轴、41-弹簧槽、42-弹簧定位轴、43-圆形通孔。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1至图10所示，本发明的偏心轴电机直驱二维电液伺服阀，包括滑阀组件1、固定于滑阀组件1右侧顶部的电机2、固定于电机2输出轴末端的球面轴承3、固定于滑阀组件1内部的阀芯13右端的叉杆4、固定于滑阀组件1右端的LVDT体6和置设于LVDT体6内部的LVDT芯5。

电机2的输出轴为偏心轴21，偏心轴21插入滑阀组件1的阀体11内且偏心轴21末端嵌装入球面轴承3内；球面轴承3的外球面配合于叉杆4上部的槽内，叉杆4下端固定于阀芯13右端；LVDT芯5插入滑阀组件1的右端盖111内且LVDT芯5末端插入阀芯13右端。

具体的，滑阀组件1包括阀体11、阀套12、阀芯13、左端盖14、阀芯左堵头15、同心环17、同心环挡板18、第一复位磁钢19、第二复位磁钢110和右端盖111，阀体11左端通过螺栓固定有左端盖14、右端通过螺栓固定有右端盖111，阀体11内部安装有阀套12，阀套12套于阀芯13上，阀芯13左端内部嵌装有阀芯左堵头15，阀芯13右部外周与阀套12右部内腔之间安装有同心环17，阀套12右端通过螺栓固定有同心环挡板18，同心环17右端面与同心环挡板18左端面相接触，同心环挡板18右端内部安装有第二复位磁钢110，阀芯13右部外周面上安装有第一复位磁钢19，第一复位磁钢19与第二复位磁钢110磁性配合，第一复位磁钢19与第二复位磁钢110均为圆环形状的磁钢。

具体的，阀体11左侧内腔顶面、阀套12左侧顶部均设有半圆槽，阀套12通过定位圆键16定位于阀体11内。

具体的，阀体11右侧纵向设有叉杆复位孔1101和侧孔1102，叉杆复位孔1101内置设有开槽平端紧定螺钉112、弹簧堵头113和复位弹簧114，复位弹簧114两端分别与叉杆4、弹簧堵头113相配合，开槽平端紧定螺钉112螺纹配合于叉杆复位孔1101内且开槽平端紧定螺钉112末端与弹簧堵头113前端面相接触；侧孔1102内置设有开槽平端紧定螺钉112和侧孔堵头115，开槽平端紧定螺钉112螺纹配合于侧孔1102内且开槽平端紧定螺钉112末端与侧孔堵头115前端面相接触；侧孔堵头115末端为平面，弹簧堵头113末端设有圆形槽口且圆形槽口内容纳有复位弹簧114。

具体的，电机2内设有角位移传感器。

具体的，电机2的输出轴为偏心轴21，偏心轴21末端中心与偏心轴21上部中心偏移1mm，偏心轴21末端外周面嵌装有球面轴承3。

具体的，叉杆4上部为开口向上的匚型槽口，叉杆4上部的匚型槽口内横向配合有球面轴承3；叉杆4上部左右两侧对称设有弹簧槽41且弹簧槽41内设有弹簧定位轴42，弹簧定位轴42外周与弹簧槽41内腔之间的空隙内配合有复位弹簧114；叉杆4下部为开口向下的拱门型槽口，叉杆4下部的拱门型槽口内配合有阀芯13；叉杆4下部横向设有圆形通孔43，圆形通孔43内配合有螺栓。

本发明的工作过程：

本发明的偏心轴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。

电机2运动，电机2的偏心轴21带动球面轴承3运动，从而能带动阀芯13旋转，阀芯13旋转的过程中也会产生轴向运动，滑阀组件1的工作原理与先前申请的2D伺服阀相同，本发明的创造点主要在于偏心轴电机直驱方式、球面轴承与叉杆的配合上。

电机2通过球面轴承3的外球面与叉杆4进行配合。阀芯13在转动的时候，如果不是本发明中的球面深沟球轴承，由于阀芯13既要旋转又会有轴向运动，阀芯13就会卡死，转不动了。

阀芯13轴向产生±1mm的运动时，球面轴承3会自转，摩擦力很小；相比于现有的滑动摩擦，本申请中的球面轴承3的外球面与叉杆4之间的摩擦是滚动摩擦，寿命会更高，达十亿次级别。只有将摩擦系数降低了，才具有寿命高的优势。现有技术下的滑动摩擦，轴承很快就会被摩扁，继续转动的时候，就会产生空行程，发出“咔哒”的响声。

本发明中的偏心轴21的偏心距可以做的非常小。电机2的偏心距可以是1mm，球面轴承3与叉杆4接触点到阀芯13的距离可以是20mm(可以调整)，在这种情况下，扭矩放大了20倍。假设阀芯13的扭矩为0.2N/M，阀芯13的切向位移只需要10N，这时候电机2的扭矩只有0.01N/M。也就是说，电机2的0.01N/M就可以输出阀芯12的0.2N/M，扭矩被放大了20倍，电机2电流就可以很小。在此情形下，适当牺牲一点角度，假设电机2转37度，阀芯13能转2.4度。电机2能实现快速正负切换，主要时间在于电机的启动与刹车。目前国外已经能做到，电机正负45度转动频率达到300HZ，应用于本申请中绰绰有余。电机角度放大，这也是电机的优势。

本发明的整体可以做成插装式的，电机2上方插入阀体11，直线位移传感器右边插入。角位移传感器直接在电机2上，可以是湿氏也可以是干式。电机2可以是普通电机也可以是湿式电机。

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。