一种微型步进电机驱动的集成式比例控制型滑阀

摘要

本发明公开了一种微型步进电机驱动的集成式比例控制型滑阀，是由电驱动组件、阀功能组件、信号采集与控制模块通过集成装配组成；电驱动组件中，微型步进电机与方形进给螺母构成微电机机械系统，通过电机轴与方形进给螺母之间的螺纹配合形成力放大作用，可将电机的输出扭矩转化为增大了的线性机械力强制方形螺母和阀芯运动，可以最大限度减小阀在使用过程中液动力、卡紧力、摩擦力、零部件变形和油液污染对阀芯运动的影响，使阀的比列控制性能更为稳定可靠。本发明阀芯位移的精度与微型步进电机的步距角有关，减小步距角可提高阀芯位移精度，本发明整体集装的形式便于安装、使用和维修。

主权项

一种微型步进电机驱动的集成式比例控制型滑阀，其特征是：所述滑阀由电驱动组件、阀功能组件、信号采集与控制模块通过集成装配组成；所述电驱动组件包括阀座(1)、微型步进电机(3)和方形进给螺母(5)；所述阀座(1)是一端通敞、另一端封闭且在封闭端固联有圆形凸台的壳体，阀座(1)的内腔利用隔板分隔为一个圆柱形空腔和一个矩形空腔；所述设于阀座(1)封闭端上的圆形凸台上设有与阀座(1)的圆柱形空腔同轴且连通的方形通孔，所述方形通孔靠近矩形空腔一侧的内侧壁上设有一条截面为矩形的轴向贯通的导槽，所述圆形凸台的外圆周上设有外螺纹；所述矩形空腔位于阀座(1)封闭的一端靠近圆柱形空腔一侧的内侧壁上设有一个与矩形空腔连通的传感器容置腔；所述阀座(1)在通敞的一端以封板(2)封闭，在所述封板(2)上设有用于引出电子控制单元接线引脚的过孔；所述微型步进电机(3)是低压直流电机，置于阀座(1)的圆柱形空腔内并与圆柱形空腔形成间隙配合，微型步进电机(3)的电机轴上设有外螺纹；所述方形进给螺母(5)由一段截面为方形的柱体与一段圆柱体同轴固结而成，圆柱体截面的圆周内切于方形柱体截面的四条边；方形进给螺母(5)具有轴向贯通的内螺纹孔，利用所述内螺纹孔使所述方形进给螺母(5)与微型步进电机(3)的电机轴进行螺纹配合，构成微型丝杠/进给螺母机构，在电机轴旋转同时使方形进给螺母(5)的转动受限时，电机轴的旋转运动转化为方形进给螺母(5)的轴向移动；所述阀功能组件包括阀芯(6)、复位弹簧(7)和阀套(8)；所述阀芯(6)为台阶圆柱体，所述台阶圆柱体的两端为直径相同的大径圆柱段，中间为一段小径圆柱段，阀芯(6)的轴线处设有轴向贯通的阀芯孔，阀芯(6)的一端大径圆柱段上设有弹簧座孔，所述阀芯孔与所述弹簧座孔连通；所述复位弹簧(7)为螺旋圆柱弹簧，其外径小于阀芯(6)上弹簧座孔的直径；所述阀套(8)是由一段大径圆柱与一段小径圆柱固结而成的台阶形圆柱体，所述阀套(8)的大径圆柱上设有大径沉头孔，所述大径沉头孔为内螺纹结构且以其内螺纹与设于阀座(1)的圆形凸台外圆周面上的外螺纹形成螺纹配合，大径圆柱的外圆周面上设有外螺纹；所述阀套(8)的小径圆柱段的轴心沿轴向设有小径沉头孔，所述小径沉头孔与设于阀套(8)的大径圆柱上的大径沉头孔的底部相通且二者同轴，小径沉头孔带有封底板并在封底板上设有轴向通孔，小径沉头孔与阀芯(6)两端的大径圆柱段形成间隙配合，配合间隙的大小在阀内充液时应能确保形成液环密封；阀套(8)的小径圆柱的外圆周面上设有四道环形密封圈槽，在密封圈槽中设置密封圈；相邻的两道环形密封圈槽之间设置为流体均流槽，位于各流体均流槽的底部沿周向均布设2～8个径向通孔，所述各径向通孔与阀套(8)中的小径沉头孔相连通；所述阀套(8)中自上而下的各流体均流槽依次分别与流体泄压通道T、流体控制通道A以及流体供应通道P相连通；阀套(8)底部的轴向通孔通过阀芯均压通道(202)与流体泄压通道T相连通；所述信号采集与控制模块包括磁片(9)、位置传感器(10)和电子控制单元(11)；所述磁片(9)是矩形铁氧体永磁磁片并以胶粘方式粘贴在方形进给螺母(5)方形柱体的一侧平面上；所述位置传感器(10)固定设置在传感器容置腔中，用于获得磁片(9)的位置检测信号；所述电子控制单元(11)利用微处理器(101)接收由位置传感器(10)输出的位置检测信号，以及由控制信号引脚(14)引入的外部控制信号，经数据处理后向电机功率驱动模块(102)输出控制指令，并由所述电机功率驱动模块(102)根据所述控制指令控制微型步进电机(3)的正转、反转或停机；集成装配状态下，阀座(1)中的圆柱形空腔与阀套(8)中的大径沉头孔及小径沉头孔同轴且相连通；阀芯(6)具有弹簧座孔的一端大径圆柱段插入在阀套(8)的小径沉头孔中，复位弹簧(7)置于阀芯(6)的弹簧座孔中，并利用所述阀套(8)的小径沉头孔的孔底部形成复位弹簧(7)的预压量；方形进给螺母(5)通过螺纹配合在微型步进电机(3)的电机轴上，所述方形进给螺母(5)置于阀座(1)的方形孔内获得转动限位、微型步进电机(3)置于阀座(1)的圆柱形空腔内，磁片(9)位于所述截面为矩形的轴向贯通的导槽中形成间隙配合，并能够在轴向贯通的导槽中直线移动；利用复位弹簧(7)的弹性力使阀芯(6)与方形进给螺母(5)保持为端面相抵触；电子控制单元(11)整体封装于阀座(1)的矩形空腔内。