[实用新型]双相对置超磁致伸缩自传感驱动直接力反馈伺服阀

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种双相对置超磁致伸缩自传感驱动直接力反馈伺服阀，是一种集驱动与传感检测功能于一体的液压控制元件，具有很高的动态响应性能，特别适合应用于深海探测与水下作业，属于伺服控制技术领域。

背景技术

目前，直动式电液伺服阀都是以电磁力矩马达作为驱动方式，由于该驱动方式结构复杂、体积重量大、工作频宽窄、能量密度小、分辨率低、抗干扰能力差，所以难以满足现代工业对流体控制系统的要求，应用受到很大限制。随着直动式电液伺服阀向高压、大流量、高频响、高低温环境适应性、抗干扰方向发展以及现代工业如精密位置控制、航空航天和海洋作业及深海探测等领域对超高速直动式电液伺服阀的需求，传统的力(矩)马达转换器的工作频宽很难满足要求(一般小于400Hz)，研究和开发具有新型驱动技术和新型驱动结构的滑阀已成为液压伺服控制技术发展的前沿课题。

稀土超磁致伸缩材料(Giant Magnetostriction Material，简称GMM)TbxDy1-xFe2-y(商品名为Terfenol-D)的磁致伸缩应变是传统的镍基和铁基磁致伸缩材料的几十到上百倍，是近年刚发展起来的一种新型智能材料，在电磁场和压应力作用下，能产生较大的体积或长度变化，在低频(5Hz～30kHz)、大行程、低压驱动、大功率、大承载、可非接触式测量与控制等方面具有更优良的特性，被广泛用于制作驱动器。同时，超磁致伸缩材料还具有压磁效应—逆磁致伸缩效应，即在外力作用于下材料的磁化状态(磁化强度)发生变化，可以做成传感器。将传感和驱动功能通过计算机有机的结合起来，就形成智能结构或智能系统，可以感知力、位移、振动、声、磁等参量，进而根据需要作出响应，可制成同时具有传感和执行功能于一体的自传感驱动器(self-sensing actuator，SSA)，以达到无传感器闭环控制和同位控制、提高系统响应速度和控制精度、增强系统可靠性、简化系统和减低成本等目的，是目前智能材料和结构领域致力发展的一个新方向，已引起人们的广泛重视。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有滑阀的驱动方式存在的上述缺陷，提出了一种双相对置超磁致伸缩自传感驱动直接力反馈伺服阀，该伺服阀利用超磁致伸缩材料集传感与驱动功能于一体的特性，大大缩短了响应时间，并提高了控制精度。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。本实用新型包括双相对置超磁致伸缩自传感驱动器、功率级滑阀和DSP单片机控制的实时动态平衡信号分离电路。其中：

所述的双相对置超磁致伸缩自传感驱动器包括外套、内套和输出组件，所述的外套包括壳体和固定在壳体两端的端盖，所述的内套包括调节螺钉、线圈骨架、超磁致伸缩棒、驱动线圈、偏置线圈和微位移放大机构。超磁致伸缩棒置于空心的线圈骨架空心部分，线圈骨架外绕有驱动线圈、驱动线圈外绕有偏置线圈，驱动线圈、偏置线圈与线圈骨架均安装在壳体)内。超磁致伸缩棒外侧连接调节螺钉，调节螺钉与端盖通过螺纹连接，超磁致伸缩棒内侧连接微位移放大机构。微位移放大机构为单自由度圆弧柔性铰链，由上下对称的四连杆机构组成封闭结构，并通过端盖、线圈骨架和壳体内的凸台固定。

一对碟簧套在输出组件上，并置于壳体内的中间位置，两个结构和尺寸完全相同的单超磁致伸缩自传感驱动器通过碟簧对称置于输出组件两侧，形成双相对置结构。

所述的功率级滑阀部分包括阀体、阀套、阀芯和柔性铰接推杆，阀芯内置于阀套内，阀套固定于阀体内，阀体与壳体固定连接，柔性铰接推杆固定在壳体上，一端与输出组件相连，另一端和阀芯无缝隙啮合。

功率级滑阀两端采用静压支承结构，开有左静压工作腔、右静压工作腔，并分别通过左节流孔、右节流孔与进口Ps连通。阀芯端部与阀套之间存在间隙，左静压工作腔、右静压工作腔与阀芯端部相连通，有效的减小了阀的流量损失、降低了阀芯运动时的摩擦力、提高了阀芯的运动精度和阀的控制精度，使阀的非线性工作状态得到明显衰减和抑制，而且通过阀口的流量又对系统起到一定的阻尼作用，使系统变得更加稳定。

阀芯采用空心结构，沿轴方向开有通孔，使阀芯两端的水能够通过阀芯排出，避免阀芯移动时出现死区和运动不稳现象。