[发明专利]一种基于超声电机控制的高压流量电液伺服阀及控制方法

权利要求书

1.一种基于超声电机控制的高压流量电液伺服阀，包含超声电机、阀体（4）和阀芯（5），其特征在于，所述超声电机设置在阀体（4）顶部，所述超声电机包括通过压电陶瓷产生机械振动的超声电机定子（3）、由超声电机定子（3）驱动转动的超声电机转子（2）和超声电机外壳（1），所述超声电机转子（2）设置在超声电机定子（3）上，所述超声电机外壳（1）将超声电机定子（3）及超声电机转子（2）压紧，所述阀芯（5）后端与超声电机转子（2）前端相连且与阀芯（5）同轴，所述阀芯（5）设置在阀体（4）的高压腔（7）内，所述阀芯（5）内部有阀芯内通道（8），所述阀芯（5）后端有高压腔孔（21），所述阀芯（5）前端有低压孔（17）和高压孔（18），所述阀芯（5）前端上还有阀芯出油孔（19）与低压孔（17）相连，所述阀体（4）前端内壁有感受通道（16），所述感受通道（16）与阀芯（5）的低压孔（17）和高压孔（18）形成阻力半桥并与阀体（4）前端的敏感腔（11）相连，所述敏感腔（11）的面积为高压腔（7）面积的一半，所述阀芯（5）中部有阀芯进油孔（20），所述阀体（4）一侧有阀体回油孔一（12）、阀体进油孔（13）和阀体回油孔二（14），所述阀体进油孔（13）在阀体回油孔一（12）和阀体回油孔二（14）之间，所述阀体（4）另一侧有阀体出油孔一（9）和阀体出油孔二（10），所述阀体进油孔（13）供油液进入，并从阀体出油孔一（9）和阀体出油孔二（10）流出或从阀体回油孔一（12）和阀体回油孔二（14）流回油箱。

2.根据权利要求1所述的一种基于超声电机控制的高压流量电液伺服阀，其特征在于：所述高压流量电液伺服阀配套控制系统包括控制器，驱动电源和超声电机驱动器，所述控制器发出调节流量的指令，使超声电机驱动器输出脉冲信号，在超声电机定子（3）上激励出行波或驻波，产生椭圆形的机械振动，驱动超声电机转子（2）响应并实现纳米级精度的转动。

3.根据权利要求1所述的一种基于超声电机控制的高压流量电液伺服阀，其特征在于：所述超声电机转子（2）前端有一圈固定滚轮（15），所述阀芯（5）后端有直线凹槽（17），所述固定滚轮（15）通过直线凹槽（17）进行约束。

4.根据权利要求1所述的一种基于超声电机控制的高压流量电液伺服阀，其特征在于：所述阀体（4）与阀芯（5）后端相连处设置有密封圈（6）。

5.一种基于超声电机控制的高压流量电液伺服阀的控制方法，具体步骤如下，其特征在于：

第一步：

阀芯后端的高压腔孔和前端的高压孔和通过阀芯内部通道和阀芯进油孔相连，压力为系统压力，阀体前端敏感腔的压力由阀芯前端台肩上的高低压孔与阀体上的感受通道相交形成的两个弓形面积相等的阻力半桥控制，低压孔和阀芯出油孔相连，敏感腔的面积为高压腔的两倍，静态时，油液在敏感腔的压力为高压腔的一半，使阀芯处于平衡状态；

第二步：

控制器发出调节流量的指令，使超声电机驱动器输出脉冲信号，在超声电机定子上激励出行波或驻波，产生机械振动，驱动转子迅速响应并实现纳米级精度的转动，通过转子上的直线凹槽和阀芯上的固定滑轮的配合，带动阀芯实现高精度的转动，改变高低压孔和感受通道相交的弓形面积，实现敏感腔压力的升高或降低，打破阀芯的平衡，阀芯通过固定滑轮沿转子上的直线凹槽左右移动，改变阀芯和阀体之间的阀门开度，直到高低压孔和感受通道相交的弓形面积再次相等，使阀芯再次平衡，从而实现高压流量的调节；

第三步：

达到所要求的流量时，控制器发出停止指令，超声电机驱动器停止输出脉冲信号，由于定子和转子之间的摩擦力，转子迅速停止转动并实现自锁，防止阀芯由于液压力的波动发生转动，维持高压油液流量的稳定。