【摘 要】
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电液伺服/比例阀是电液控制系统的重要执行元件,是连接液压部分和电气部分的纽带,向来是流体传动的核心研究对象,对整个液压系统的性能起着关键性的影响作用。随着国民经济的发展,电液伺服及比例控制技术在工业生产、航天科技、矿采冶金、国防军事等领域的作用也不断地拓深。作为液压阀的驱动元件,电-机械转换器的静动态特性对电液比例阀/伺服阀的性能有很大影响。本文提出了具有直动反馈特性的新型电-机械转换器,主要研究
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电液伺服/比例阀是电液控制系统的重要执行元件,是连接液压部分和电气部分的纽带,向来是流体传动的核心研究对象,对整个液压系统的性能起着关键性的影响作用。随着国民经济的发展,电液伺服及比例控制技术在工业生产、航天科技、矿采冶金、国防军事等领域的作用也不断地拓深。作为液压阀的驱动元件,电-机械转换器的静动态特性对电液比例阀/伺服阀的性能有很大影响。本文提出了具有直动反馈特性的新型电-机械转换器,主要研究工作和成果如下:(1)分析了二维(2D)阀用反馈式力矩马达的结构以及工作原理,并与现有普通力矩马达相对比,提出其具有力-位移反馈特性。与阀芯相连,衔铁轴向移动可以获得反馈电磁力矩,利于实现液压阀的双自由度运动。提出力矩马达线圈外置式结构不仅保证了衔铁充裕的转动空间且优化了永磁体和励磁线圈所占空间比例。(2)以经典电磁场理论为基础,对反馈式力矩马达的磁路展开解析。引用麦克斯韦方程组来求解电磁场的基本规律,以及添加狄里克莱边界条件与诺依曼边界条件,描述反馈式力矩马达静态磁场特征。使用电磁场有限元软件AnosftMaxwell,计算不同工况下力矩马达的磁场分布、驱动特性以及反馈特性。(3)搭建实验台架,对三种不同角度的反馈式力矩马达进行静态与动态实验,分别测试在不同安匝数下的驱动力矩-转角特性与反馈力矩-位移特性。并对其进行阶跃响应以及动态响应测试,实验结果与理论分析数据基本一致,表明该力矩马达满足2D阀的使用要求。(4)优化反馈式力矩马达的电磁刚度,进一步提升输出特性,主要通过添加磁流体,合理缩小工作气隙,优化磁钢结构三种方法。分析优化的参数对提升驱动力矩、反馈力矩的效果。
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