[发明专利]一种直驱阀用超磁致伸缩驱动及位移放大装置

说明书

本发明公开了一种直驱阀用超磁致伸缩驱动及位移放大装置，其包括驱动机构和液压放大机构等；驱动机构包括圆管形壳体、右、左端盖、第一级输出顶杆、超磁致伸缩棒、励磁线圈、永磁体等；液压放大机构包括方形油腔腔体、圆形大膜片、方形大膜片盖、圆形小膜片、圆形小膜片盖和油腔调节螺栓等；本发明可将超磁致伸缩棒输出的位移放大5~10倍，可以直接驱动电液伺服阀工作，实现整个电液伺服阀的小型化；采用基于大、小膜片的柔性活塞结构，避免了传统液压式放大机构油液泄露问题，油腔采用的锥形结构避免了放大机构工作中的“困油”、“缩流”现象所带来的压力损失。

技术领域

本发明属于直接驱动式电液伺服阀微驱动技术领域，涉及一种直驱阀用超磁致伸缩驱动及位移放大装置。

背景技术

电液伺服系统具有单位功率质量小、力—质量比大、工作频带宽、鲁棒性好和抗过载能力强等优良特性，在现代航空工业、汽车工业等领域中得到了广泛地应用。电液伺服阀（Electro Hydraulic Servo Valve, EHSV）是电液伺服系统中最重要的部件，它是沟通电子器件和液压器件的桥梁，对整个系统的动态性能起着决定性的作用。目前常用的EHSV大多是喷嘴挡板阀，这种阀具有很高的性能，但其缺点是加工困难，造成价格昂贵；对油液清洁度要求很高，否则很容易造成先导级的堵塞故障；先导级的存在提高了系统的阶次，增加了系统的设计难度。目前，这种多级式EHSV正在被可靠性更高的直接驱动电液伺服阀所取代。

直接驱动式电液伺服阀（Direct Drive Valve, DDV）采用驱动机构直接驱动功率滑阀阀芯，通过阀芯位移传感器反馈阀芯位置，闭环控制阀芯开口，保证伺服阀频响和控制精度的同时改善了伺服阀的抗污染能力，使其可靠性大大提高。

超磁致伸缩材料（Giant Magnetostrictive Material, GMM）是一种新型功能材料，在磁场激励下能够产生较大的应变，具有响应速度快，能量密度大，居里温度高等一系列优良的特性，在DDV驱动机构的研发中具有非常大的应用前景。但是，基于GMM的驱动机构在带动DDV工作时仍存在一些问题：一方面是温升问题，由于GMM棒的驱动电流较大发热现象比较严重，由GMM棒热膨胀导致的驱动机构输出位移精度大大下降，通常需要对其热变形进行抑制；另一方面是位移放大问题，由于GMM棒产生的轴向变形量不足以驱动阀芯工作，所以必须采用合适的微位移放大机构对GMM棒的输出位移进行放大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够放大微位移且具有自动热补偿功能的直驱阀用超磁致伸缩驱动及位移放大装置。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种直驱阀用超磁致伸缩驱动及位移放大装置，其包括驱动机构、液压放大机构和方形固定板；

所述驱动机构包括圆管形壳体、与所述圆管形壳体螺纹连接的右端盖及左端盖、第一级输出顶杆、超磁致伸缩棒、具有热补偿功能的线圈骨架、励磁线圈、圆管形永磁体和碟簧；

在所述左端盖的中心设有顶杆孔；所述顶杆孔的直径大于所述超磁致伸缩棒的直径；

所述线圈骨架为设有线圈槽和右挡板的圆筒形骨架；在所述右挡板右侧面中心设有与所述碟簧相适配的圆形凸台；所述超磁致伸缩棒位于所述线圈骨架的筒体内，并与其间隙配合；所述励磁线圈位于所述线圈槽内；

所述圆管形永磁体位于圆管形壳体内，并分别与圆管形壳体、右端盖及左端盖间隙配合；所述线圈骨架位于圆管形永磁体内，并与其间隙配合；所述线圈骨架左端面与左端盖相接触；所述碟簧位于所述右挡板与右端盖之间；

在所述第一级输出顶杆的左端面上设有圆筒式顶杆头；所述第一级输出顶杆的右端穿过所述左端盖的顶杆孔与所述超磁致伸缩棒的左端面相接触；

所述液压放大机构包括方形油腔腔体、油腔、圆形大膜片、设有第一中心孔的方形大膜片盖、圆形小膜片、设有第二中心孔的圆形小膜片盖和油腔调节螺栓；