[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

说明书

一种基于超声电机控制的高压流量电液伺服阀，本申请超声电机转子设置在超声电机定子上，超声电机外壳将超声电机定子及超声电机转子压紧，阀芯后端与超声电机转子前端相连，阀芯设置在阀体的高压腔内，阀芯内部有阀芯内通道，阀芯后端有高压腔孔，芯前端有低压孔和高压孔，阀芯前端上还有阀芯出油孔，阀体前端内壁有感受通道，感受通道与阀体前端的敏感腔相连，阀芯中部有阀芯进油孔，阀体一侧有阀体回油孔一、阀体进油孔和阀体回油孔二，阀体另一侧有阀体出油孔一和阀体出油孔二。本发明可以实现在高压下高精度地调节液体流量，具有响应速度快、断电自锁、低速大扭矩、结构简单等优点。

技术领域

本发明涉及高压液体的流量控制技术领域，尤其是基于超声电机控制的高精度、快响应的流量调节方法和相应阀的结构，特别是涉及到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。

背景技术

目前的压力较高的液体流量控制，大多采用的先导阀结构的控制方式，通过电磁电机调节低压比例流量阀，从而控制高压的流量阀，这种方式大大增加了阀体结构的复杂性和重量，降低了阀的响应速度；二维流量阀另辟蹊径，设计了阻力半桥控制方式，能够以电机较小的扭矩转动阀芯，通过阻力半桥改变流量阀敏感腔的压力，实现阀芯在高压力下的横向运动，从而调节流量，但由于阻力半桥的高低压孔的半径很小，对阀芯的转动精度较高，电磁电机不能很好的满足所需要求；超声电机具有控制精度高，响应速度快，断电自锁等特性，取代电磁电机作为流量阀的驱动器，能够进一步提高阀的工作特性。

发明内容

为了解决上述存在问题。本发明提供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，可以实现在高压下高精度地调节液体流量，具有响应速度快、断电自锁、低速大扭矩、结构简单等优点，通过超声电机的毫秒级启动、纳米级位移分辨率和快速制动，达到数倍于电磁电机的调节时间和精度，不需要额外的装置就能通过断电自锁特性约束阀芯的转动，从而大大降低高压流量阀的结构复杂性。

本发明提供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、阀体和阀芯，所述超声电机设置在阀体顶部，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、由超声电机定子驱动转动的超声电机转子和超声电机外壳，所述超声电机转子设置在超声电机定子上，所述超声电机外壳将超声电机定子及超声电机转子压紧，所述阀芯后端与超声电机转子前端相连且与阀芯同轴，所述阀芯设置在阀体的高压腔内，所述阀芯内部有阀芯内通道，所述阀芯后端有高压腔孔，所述阀芯前端有低压孔和高压孔，所述阀芯前端上还有阀芯出油孔与低压孔相连，所述阀体前端内壁有感受通道，所述感受通道与阀芯的低压孔和高压孔形成阻力半桥并与阀体前端的敏感腔相连，所述敏感腔的面积为高压腔面积的一半，所述阀芯中部有阀芯进油孔，所述阀体一侧有阀体回油孔一、阀体进油孔和阀体回油孔二，所述阀体进油孔在阀体回油孔一和阀体回油孔二之间，所述阀体另一侧有阀体出油孔一和阀体出油孔二，所述阀体进油孔供油液进入，并从阀体出油孔一和阀体出油孔二流出或从阀体回油孔一和阀体回油孔二流回油箱。

作为本发明结构进一步改进，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，驱动超声电机转子响应并实现纳米级精度的转动。

作为本发明结构进一步改进，所述超声电机转子前端有一圈固定滚轮，所述阀芯后端有直线凹槽，所述固定滚轮通过直线凹槽进行约束。

作为本发明结构进一步改进，所述阀体与阀芯后端相连处设置有密封圈。

本发明提供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：

第一步：