直动式电液伺服阀的研究与应用

　　1 国内外概况

　　在20 世纪60 年代末，国内数家单位研制开发了喷嘴挡板式电液伺服阀，到90 年代末已形成了系列喷嘴挡板式电液伺服阀，流量由1 L /min 至500 L /min，最高压力为31. 5 MPa，在国内的各行业得到广泛应用。但喷嘴挡板式电液伺服阀的结构工艺复杂，不仅加工困难，而且对油液清洁度的要求较高，为喷嘴挡板式电液伺服阀的正常工作，必须保证油液清洁度NAS1638 不低于7 级。国外在90 年代初已开发了直接驱动式电液伺服阀，作为双喷嘴挡板式电液伺服阀的补充和发展。目前，国外能生产这种直接驱动式电液伺服阀的厂家也只有几家公司。

　　我国在“九五”期间对“直动式电液伺服阀”组织行业攻关，开展专项研究，研制出了这种抗污染能力强、动态指标高、结构简单且成本较低的电液伺服阀。该项目到2009 年已形成系列产品并推向市场。直动式电液伺服阀的研制成功，使国内电液伺服阀的研制进入了一个新的发展阶段，并扩大了电液伺服阀的应用领域。

　　2 直动式电液伺服阀的结构与工作原理

　　直动式电液伺服阀的驱动装置是永磁式力马达，用集成电路实现阀芯位置的闭环控制，对中弹簧使阀芯保持中位，直线力马达克服弹簧对中力使阀芯在两个方向均能偏离中位，平衡在一个新的位置，这就解决了比例电磁线圈只能在一个方向产生力的不足之处，阀芯位置闭环控制电子线路固化为集成块，用特殊的连接技术固定在电液伺服阀内。直动式电液伺服阀同传统的喷嘴挡板式电液伺服阀相比，主要有以下不同:

　　( 1) 取消喷嘴挡板组;

　　( 2) 用大功率的直线力马达替代小功率的力矩马达;

　　( 3) 用集成电路及微型位置传感器替代了工艺复杂的机械反馈装置( 力反馈杆和弹簧管) ;

　　( 4) 利用单级滑阀结构替代二级阀结构( 简化了结构，提高了工作可靠性) ;

　　( 5) 无最低工作压力和压力零漂;

　　( 6) 增益不受系统压力的变化而变化;

　　( 7) 一旦出现故障，保持现场，不会使阀芯偏向一边，造成控制系统“飞车”。

　　2. 1 永磁直线力马达的工作原理

　　永磁直线力马达由二组永久磁钢、左右导磁体、衔铁、控制线圈及弹簧片组成，如图1 所示。

　　在控制线圈的输入电流为零时，左右永久导磁体各自形成两个小磁回路，由于两块永久磁钢的磁感应强度相等，导磁体的材料相同，在气隙1 和气隙2 的磁通量相等，衔铁保持在中位，此时无力输出。当控制信号有信号输入时，则产生一控制磁通，如图1 所示，此时气隙2 的合成磁通量变大，而气隙1 的合成磁通量变小，衔铁失去平衡，克服弹簧片的弹簧力移动。如果控制信号反向时，衔铁产生的力的方向相反，即移动方向也相反。