專利名稱：低功耗發(fā)動機調(diào)速執(zhí)行裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及到燃氣發(fā)動機調(diào)速的電氣控制技術，具體而言是一種低功耗發(fā)動機調(diào)速執(zhí)行裝置。
背景技術：
目前發(fā)動機調(diào)速執(zhí)行裝置最常見的有三種。其一是直流電機加減速機構(gòu)，結(jié)構(gòu)復雜，反應速度慢，制造成本較高，直流電機的碳刷容易磨損。其二是電磁力與彈簧力平穩(wěn)作用方式，工作過程中始終需要有維持電流，功耗大，執(zhí)行裝置自身發(fā)熱嚴重。其三是位置反饋傳感器為電位器，電位器在動作過程中屬于磨擦接觸部件，使用壽命短。經(jīng)檢索專利文獻，其中“內(nèi)燃機步進電機調(diào)速器”(85201331)就屬于第一類，并且沒有位置反饋傳感器件，抗干擾能力低，穩(wěn)定性差。另一專利“發(fā)電機組調(diào)速裝置”(00203236.8)采用遠距離手動操作，無自動調(diào)速功能。上述已有技術各有所長，也各有缺點和不足之處，用于燃油發(fā)動機尚可?，F(xiàn)有的調(diào)速執(zhí)行裝置都不能滿足燃氣發(fā)動機的更高要求。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的就在于提供一種與眾不同的低功耗發(fā)動機調(diào)速執(zhí)行裝置，主要用于燃氣發(fā)動機調(diào)速，也可用于需要自動調(diào)節(jié)某一角度位置的場合。
該調(diào)速執(zhí)行裝置包括定子、端蓋、軸承、轉(zhuǎn)子軸、永久磁極、限位桿、偏心輪、角度位置傳感器、輸出擺桿、角度指針和角度刻度盤。其特征是定子由定子鐵芯和定子線圈組成，上下兩個定子線圈分別纏繞在定子鐵芯的上下磁極上。左右兩個端蓋固定罩在定子鐵芯的左右兩側(cè)。兩端蓋中心孔中各裝一只軸承。轉(zhuǎn)子軸的左右軸肩安裝在軸承的內(nèi)環(huán)中。轉(zhuǎn)子軸中段外表面裝上四塊瓦片狀永久磁鐵，構(gòu)成四個永久磁極。限位桿的兩端安裝在右端蓋上靠近右軸承里側(cè)，限位桿橫向穿過轉(zhuǎn)子軸上的方孔中。偏心輪固定安裝在轉(zhuǎn)子軸的右端。角度位置傳感器固定安裝在右端蓋外面下部，處于偏心輪的正下方。輸出擺桿固定安裝在轉(zhuǎn)子軸的左端。角度指針固定安裝在轉(zhuǎn)子軸左端并處于輸出擺桿右方靠近左端蓋。角度刻度盤固定安裝在左端蓋外面并處于角度指針所指示的范圍。
上述調(diào)速執(zhí)行裝置中的定子鐵芯用硅鋼片疊壓而成，構(gòu)成兩對N、S磁極。轉(zhuǎn)子軸和偏心輪都用鐵磁性材料加工而成。轉(zhuǎn)子軸外表面裝的瓦片狀永久磁極采用釹鐵硼高剩磁材料制造。其左右端蓋用鑄鋁或其它非磁性材料制造。
上述調(diào)速執(zhí)行裝置中的轉(zhuǎn)子軸帶動偏心輪和輸出擺桿一起正、反雙向轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動角度被限位桿限制在75°(即角度刻度盤的0～100％滿量程)的范圍內(nèi)，小于理論換向角度90°。
上述調(diào)速執(zhí)行裝置中的偏心輪外表面與感應頭之間的間隙變化范圍為0.5～3.5毫米。這一間隙變化范圍會引起傳感器中的LC振蕩電路輸出電壓在1～3.5伏的范圍變化。
上述調(diào)速執(zhí)行裝置中的角度位置傳感器為電磁感應式，其感應頭是一個LC振蕩電路的電感部分。
該調(diào)速執(zhí)行裝置由于上述與眾不同的結(jié)構(gòu)特征和工作特點，所以功耗極小，在穩(wěn)速狀態(tài)幾乎不耗電，所以發(fā)熱很輕?？坑谰么艌雠c電磁場的相互作用力產(chǎn)生輸出力矩，所以不但力矩大，而且容易改變輸出力矩的方向。角度信號的產(chǎn)生過程無接觸磨擦部件，所以反應速度快，穩(wěn)定性好，工作可靠，使用壽命較長。結(jié)構(gòu)較簡單，制造成本不高。用于燃氣發(fā)動機調(diào)速時，發(fā)動機的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)調(diào)速特性都可以達到一級精度的要求。也可在需要自動調(diào)節(jié)角度位置的其它場合廣泛應用。


附圖1是本實用新型的外形示意圖。
附圖2是圖1的A向視圖。
附圖3是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)全剖主視圖。
附圖4是圖3的B-B斷面示意圖。
附圖5是圖3的C-C斷面示意圖。
附圖6是圖3的D-D斷面示意圖。
具體實施方式
結(jié)合附圖說明一個實施例附圖中，1是輸出擺桿，2是左端蓋，3是軸承，4是定子鐵芯，5是右端蓋，6是定子線圈，7是瓦片狀永久磁極，8是轉(zhuǎn)子軸，9是偏心輪，10是角度位置傳感器的感應頭，11是轉(zhuǎn)子軸限位桿，12是輸出擺桿固定螺釘，13是角度指針，14是角度刻度盤，15是散熱片，16是護罩，17是走導線插座。
由附圖可見，本實用新型主要包括定子、端蓋、軸承、轉(zhuǎn)子軸、永久磁極、限位桿、偏心輪、角度位置傳感器、輸出擺桿、角度指針和角度刻度盤。如圖3所示，定子由定子鐵芯4和定子線圈6組成，上下兩個定線圈6分別纏繞在定子鐵芯4的上下磁極上。左端蓋2和右端蓋5固定罩在定子鐵芯4的左、右兩側(cè)。兩端蓋的中心孔中各裝一只軸承3。轉(zhuǎn)子軸8的左、右軸肩安裝在軸承3的內(nèi)環(huán)中。轉(zhuǎn)子軸8中段外表面裝上四塊瓦片狀永久磁鐵，構(gòu)成四個永久磁極7。如圖3和5所示，限位桿11的兩端安裝在右端蓋5上靠近右軸承3里側(cè)，限位桿11橫向穿過轉(zhuǎn)子軸8的方孔E中。如圖3所示，偏心輪9固定安裝在轉(zhuǎn)子軸8的右端。角度位置傳感器固定安裝在右端蓋5外面下部，處于偏心輪9的正下方。如圖1、2所示，輸出擺桿1用螺釘12固定安裝在轉(zhuǎn)子軸8的左端。角度指針13固定安裝在轉(zhuǎn)子軸8左端并處于輸出擺桿1右方靠近左端蓋2。角度刻度盤14固定安裝在左端蓋2外面并處于角度指針13所指示的范圍。
該調(diào)速執(zhí)行裝置的工作原理是當定子線圈6中無電流通過時，定子鐵芯4的磁極不產(chǎn)生磁場，與轉(zhuǎn)子的永久磁極7的相互作用力的合力為零，轉(zhuǎn)子可自由停在75°(0～100％)范圍內(nèi)的任何位置。當定子線圈6中通過正向電流時，定子磁場與轉(zhuǎn)子磁場的相互作用力的合力使轉(zhuǎn)子軸8帶動輸出擺桿1轉(zhuǎn)向燃料閥大開度位置，發(fā)動機則增速。反之，當定子線圈6中通過反向電流時，定子磁場與轉(zhuǎn)子磁場的相互作用力的合力使轉(zhuǎn)子軸8帶動輸出擺桿1轉(zhuǎn)向燃料閥小開度位置，發(fā)動機則減速。在實際應用時定子線圈6中是否要通電流，通過正向電流還是通過反向電流由被調(diào)節(jié)對象的狀態(tài)決定。例如本執(zhí)行裝置用于燃氣發(fā)動的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時，如果發(fā)動機當前的實際轉(zhuǎn)速低于設定的轉(zhuǎn)速，則速度控制器會輸出一個上升的電壓，這一電壓與執(zhí)行裝置的角度位置傳感器的輸出電壓相比較的結(jié)果為一正值，控制器就會向執(zhí)行裝置的定子線圈6中通入正向的電流，執(zhí)行裝置就會向開度增加的方向偏轉(zhuǎn)，使發(fā)動機的燃料閥開大，發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速就會上升。反之如果發(fā)動機當前的實際轉(zhuǎn)速高于設定的轉(zhuǎn)速，則速度控制器會輸出一個下降的電壓，這一電壓與執(zhí)行裝置的角度位置傳感器的輸出電壓相比較的結(jié)果為一負值，控制器就會向執(zhí)行裝置的定子線圈6中通入反向的電流，執(zhí)行裝置就會向開度減小的方向偏轉(zhuǎn)，使發(fā)動機的燃料閥關小，發(fā)動機的實際轉(zhuǎn)速就會下降。當發(fā)動機當前的實際轉(zhuǎn)速與設定的轉(zhuǎn)速相等時，速度控制器的輸出電壓不變，這一電壓與執(zhí)行裝置的角度位置傳感器的輸出電壓相等，控制器使通入定子線圈6的電流為零，本執(zhí)行裝置的輸出角度不變。
本執(zhí)行裝置具有自定位功能，在被調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定工作時不會因為其它外部因素而改變角度輸出位置。其原理是被調(diào)節(jié)參數(shù)與設定值相等時，控制器的調(diào)節(jié)電壓為一定值，若某一外部因素使本執(zhí)行裝置向開度增大的方向產(chǎn)生了偏轉(zhuǎn)，則執(zhí)行裝置的位置傳感器的輸出電壓就上升，控制器的調(diào)節(jié)電壓與位置傳感器的輸出電壓比較的結(jié)果為一負值，控制器即向執(zhí)行裝置的定子線圈6中通入反向電流，結(jié)果使執(zhí)行裝置向開度減小的方向偏轉(zhuǎn)，使開度位置返回原位。同樣當外部因素使執(zhí)行裝置向開度減小方向偏轉(zhuǎn)時，定子線圈6中會產(chǎn)生正向電流使其返回原位。
由于被控對象在絕大多數(shù)時間是工作于穩(wěn)定狀態(tài)，本執(zhí)行裝置在大多數(shù)時間內(nèi)是維持在某一確定的位置，執(zhí)行裝置的定子線圈6中通過的電流大部分時間為零，在這一狀態(tài)下執(zhí)行裝置是不耗電的，所以功耗非常低，本身發(fā)熱很輕。
本執(zhí)行裝置在動作過程中，其角度位置傳感器的感應頭10與轉(zhuǎn)動的偏心輪9之間始終是無接觸無磨損的，工作非常可靠。
本執(zhí)行裝置的通電線圈6是固定的，這樣通向線圈6的電流不必采用碳刷，可以保證有較長的使用壽命。由于通向線圈6的電流是單相的，所以對控制電路的要求較低。
本執(zhí)行裝置的轉(zhuǎn)子軸8可以直接輸出較大的扭矩(大于10N·m)，不用另加減速機構(gòu)，所以響應速度快，結(jié)構(gòu)簡單，造價較低。
權(quán)利要求1.一種低功耗發(fā)動機調(diào)速執(zhí)行裝置，包括定子、端蓋、軸承、轉(zhuǎn)子軸、永久磁極、限位桿、偏心輪、角度位置傳感器、輸出擺桿、角度指針和角度刻度盤，其特征是定子由定子鐵芯(4)和定子線圈(6)組成，上下兩個定子線圈(6)分別纏繞在定子鐵芯(4)的上下磁級上，左端蓋(2)和右端蓋(5)固定罩在定子鐵芯(4)的左右兩側(cè)，兩端蓋的中心孔中各裝一只軸承(3)，轉(zhuǎn)子軸(8)的左右軸肩裝在軸承(3)的內(nèi)環(huán)中，轉(zhuǎn)子軸(8)中段外表面裝上四塊瓦片狀永久磁鐵，構(gòu)成四個永久磁極(7)，限位桿(11)的兩端安裝在右端蓋(5)上靠近右軸承(3)里側(cè)，限位桿(11)橫向穿過轉(zhuǎn)子軸(8)的方孔(E)中，偏心輪(9)固定安裝在定子軸(8)的右端，角度位置傳感器固定安裝在右端蓋(5)外面下部，處于偏心輪(9)的正下方，輸出擺桿(1)用螺釘(12)固定安裝在轉(zhuǎn)子軸(8)的左端，角度指針(13)固定安裝在轉(zhuǎn)子軸(8)左端并處于輸出擺桿(1)右方靠近端蓋(2)，角度刻度盤(14)固定安裝在左端蓋(2)外面并處于角度指針(13)所指示的范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗發(fā)動機調(diào)速執(zhí)行裝置，其特征是定子鐵芯(4)用硅鋼片疊壓而成，構(gòu)成兩對N、S磁極，轉(zhuǎn)子軸(8)和偏心輪(9)都用鐵磁材料加工而成，轉(zhuǎn)子軸(8)外表面裝的瓦片狀永久磁極(7)采用釹鐵硼高剩磁材料制造，其左、右端蓋(2)、(5)用鑄鋁或其它非磁性材料制造。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗發(fā)動機調(diào)速執(zhí)行裝置，其特征是偏心輪(9)外表面與感應頭(10)之間的間隙變化范圍為0.5～3.5毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低功耗發(fā)動機調(diào)速執(zhí)行裝置，其特征是角度位置傳感器為電磁感應式，其感應頭(10)是一個LC振蕩電路的電感部分。
專利摘要本實用新型是一種低功耗發(fā)動機調(diào)速執(zhí)行裝置，屬于發(fā)動機調(diào)速電氣控制技術。主要技術特征是上下兩個定子線圈分別纏繞在定子鐵芯的上下磁極上。左右端蓋罩住定子鐵芯，端蓋中心孔內(nèi)裝有軸承，軸承內(nèi)環(huán)中裝轉(zhuǎn)子軸。轉(zhuǎn)子軸中段外表面裝瓦片狀永久磁極，轉(zhuǎn)子軸右端安裝偏心輪，左端安裝輸出擺桿。右端蓋外面下部安裝角度位置傳感器，其感應頭置于偏心輪正下方。左端蓋外面安裝角度刻度盤。角度指針安裝在轉(zhuǎn)子軸左端。限位桿橫穿轉(zhuǎn)子軸上的方孔，其兩端安裝在右端蓋上。主要優(yōu)點是功耗極小，發(fā)熱很輕；輸出力矩大，易換向；反應速度快，自動穩(wěn)定性好；工作可靠，無接觸磨損，使用壽命長；結(jié)構(gòu)簡單，造價較低。用于燃氣發(fā)動機調(diào)速時，可達到一級精度。
文檔編號F02D1/04GK2695653SQ0327142
公開日2005年4月27日 申請日期2003年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月15日
發(fā)明者秦廷勇, 胡元東 申請人:勝利油田勝利動力機械有限公司