一种可精确控制的快速EGR阀的制作方法

本实用新型属于发动机可燃混合物的供给技术领域，具体涉及一种可精确控制的快速EGR阀。

背景技术：

在发动机废气再循环系统中，由 EGR阀通过内部直流电机控制进气口的开度大小，以调节废气流量，使废气与新鲜空气按一定比例混合后返回汽缸进行再循环，以降低汽缸内燃烧温度以及燃烧速度，进一步减少NOx的排放量，从而达到既能保证使用，又能降低污染的目的。可见，EGR阀已成为废气再循环系统中的必备部件之一。

目前，EGR阀主要是由步进电机来带动阀杆移动，实现阀门打开度的变化，步进电机的控制技术比较复杂，致使费用居高不下，且阀杆的移动反应速度较慢，致使废气流量的调节反应较为滞后。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种可精确控制的快速EGR阀，能够加快阀杆的移动反应速度并精准检测其位置。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：设计一种可精确控制的快速EGR阀，包括壳体，壳体上开设进气口和出气口，壳体内安装电机，电机的转子中安装推杆，推杆上安装活塞，活塞控制进气口与出气口的通断，其特征在于：

所述电机包括无刷电机的定子和无刷电机的转子，壳体上固定供电电刷，定子的每相绕组一对一连接取电电刷，转子上固定换向器，换向器包括自内向外排布的导电环，导电环的数量与绕组的相数相对应，最外侧导电环的外周排布多片相互独立的导电片，相邻的导电片构成导电片组，每个导电片组中所具有的导电片数与导电环数相对应，每个导电片组内的导电片按相序连接不同的导电环，取电电刷按相序压接在导电环上，供电电刷压接在导电片上；

所述推杆上安装磁体，壳体内固定霍尔传感器，霍尔传感器感应磁体的磁场并将产生的感应信号传递给电路板，作为电机启停的控制信号。

优选的，所述推杆分为位于电机上部的上推杆和位于电机下部的下推杆，磁体位于上推杆上，活塞位于下推杆上。

优选的，所述下推杆安装在电机转子中，上推杆插装在下推杆上，上推杆上设置第一弹性体安装座，第一弹性体安装座上安装第一弹性体，第一弹性体的上端连接壳体的顶壁。

优选的，所述下推杆通过梯形螺纹安装在电机的转子中，下推杆上固定第二弹性体安装座，壳体内设置第三弹性体安装座，第二弹性体安装座中安装第二弹性体，第二弹性体的另一端连接在第三弹性体安装座上，下推杆从第二弹性体和第三弹性体安装座中穿过。

优选的，所述磁体为磁钢。

优选的，所述壳体分为电机壳、端盖和阀座，端盖安装在电机壳的上端口上，阀座安装在电机壳的下端口上，霍尔传感器和磁体位于端盖内，进气口和出气口开设在阀座上，活塞位于阀座内。

优选的，所述供电电刷一端连接导电片、另一端连接第三弹性体，第三弹性体的另一端固定在机壳上。

优选的，所述取电电刷通过弹片安装在换向支架上。

优选的，所述换向器嵌装在换向器底座中。

优选的，所述取电电刷和供电电刷均采用石墨电刷。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、由于在转子上安装了由导电环和导电片构成的换向器，转子转动使不同的导电片取电，通过导电环配送给绕组，实现了定子绕组快速直接的自动物理连接换向，使得电机既具有无刷电机功率密度高的优点，又具有自动换向快的优点，从而加快了转子的反应速度，继而通过推杆带动活塞和磁体灵敏移动，使得霍尔传感器感应到的磁体场强发生变化，从而可以根据霍尔传感器提供的信号精准判断推杆的位置，从而可精确地快速控制阀的打开度。

2、由于推杆分为位于电机上部的上推杆和位于电机下部的下推杆，磁体位于上推杆上，活塞位于下推杆上，可以使得由霍尔传感器、磁体和电路板构成的检测部，与由下推杆和活塞构成的执行部实现空间上分离，避免检测部受循环废气的污染与腐蚀，利于延长其使用寿命。

3、由于上推杆插装在下推杆上，便于安装操作，而上推杆上的安装第一弹性体则保证上推杆始终顶靠在下推杆上，使得上推杆与下推杆同步上下移动，从而实现便于安装操作的同时，确保检测质量。

4、由于下推杆通过梯形螺纹安装在电机的转子中，一方面简化了下推杆的安装结构；另一方面加大了螺距和螺纹齿牙的宽度，提高阀门打开度的灵敏度，并利于延长螺纹的使用寿命。

5、由于下推杆上固定第二弹性体安装座，壳体内设置第三弹性体安装座，第二弹性体安装座中安装第二弹性体，第二弹性体的另一端连接在第三弹性体安装座上，能够使得下推杆的螺纹始终紧靠在转子的螺纹上，减小螺纹回差，提高下推杆动作的灵敏度。

6、由于壳体分为电机壳、端盖和阀座，端盖安装在电机壳的上端口上，阀座安装在电机壳的下端口上，实现了分体式安装，便于安装操作的同时，利于控制安装质量。

7、由于供电电刷上连接有第三弹性体，使得供电电刷受到压向导电片的压力，能始终可靠地压接在导电片上，实现电能的可靠传输。

8、由于换向器嵌装在绝缘的换向器底座中，使得导电片、导电环以及导电片连接导电环的跳线间的空隙内填充有绝缘材料，避免产生短路现象，更加安全可靠。

9、由于取电电刷通过弹性片安装在换向支架上，实现了对取电电刷的安装固定，能够精准压接在导电环上，准确取电。

10、由于取电电刷和供电电刷均采用耐磨性能优良的石墨电刷，既保证了良好的导电性能，又能延长其使用寿命。

11、本实用新型结构简单，通过特殊结构的换向器增强了电机带动推杆的灵敏度，同时提高了推杆的检测精度，便于及时精确控制循环废气的流量，便于在行业内推广应用。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构爆炸图；

图2是本实用新型的结构示意图；

图3是图2中局部I的放大视图；

图4是图2的A-A剖视放大图；

图5是换向支架的结构示意图；

图6是换向器的结构示意图；

图7是图6的B向视图。

图中标记：1、电机壳；2、定子；3、磁环；4、铁芯；5、换向器底座；6、换向器；7、换向支架；8、供电电刷；9、第三弹簧；10、弹片；11、A相取电电刷；12、B相取电电刷；13、C相取电电刷；14、A相导电环；15、B相导电环；16、C相导电环；17、A相导电片；18、B相导电片；19、C相导电片；20、导电片组；21、第二弹性体安装座；22、第二弹簧；23、下推杆；24、活塞；25、出气口；26、阀座；27、进气口；28、第三弹性体安装座；29、梯形内螺纹；30、上推杆；31、第一弹性体安装座；32、第一弹簧；33、电路板；34、端盖；35、霍尔传感器；36、磁钢。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

本实用新型按照图1放置状态时所对应的上下方位定义为上端（顶端）和下端。

如图1和图2所示，本实用新型将整个阀的壳体分为电机壳1、端盖34和阀座26三部分，端盖34安装在电机壳1的上端口上，阀座26安装在电机壳1的下端口上。阀座26上开设进气口27和出气口25。电机壳1内安装无刷电机的定子2和无刷电机的转子，转子采用在铁芯4外套装磁环3的结构，在铁芯4内加工梯形内螺纹29，梯形内螺纹29内安装下推杆23，下推杆23伸入阀座26内，在下推杆23上安装活塞24，活塞24控制进气口27与出气口25之间开度的大小。在下推杆23的顶端插装上推杆30，上推杆30伸入端盖34内，如图3和图4所示，上推杆30上固定磁钢36，端盖34内固定霍尔传感器35，霍尔传感器35感应磁钢36的磁场并将产生的感应信号传递给电路板33，作为电机启停的控制信号。上推杆30上还设置第一弹性体安装座31，第一弹性体安装座31上安装第一弹簧32，第一弹簧32的上端连接壳体的顶壁，保证上推杆30始终顶靠在下推杆23上，使得上推杆30与下推杆23同步上下移动，提高检测准确度。

在电机壳1上固定第三弹簧9，第三弹簧9连接供电电刷8，供电电刷8连接供电电源，在定子2上固定换向支架7，换向支架7中设置弹片10，弹片10的另一端安装取电电刷，定子2的每相绕组一对一连接取电电刷，铁芯4上固定换向器6，换向器6包括自内向外排布且相互独立的导电环，导电环的数量与绕组的相数相对应，最外侧导电环的外周排布多片相互独立的导电片，相邻的导电片构成导电片组，每个导电片组中所具有的导电片数与导电环数相对应，每个导电片组内的导电片按相序连接不同的导电环，取电电刷按相序压接在导电环上，供电电刷8压接在导电片上。下面以三相直流电机为例，进行具体说明：

如图5所示，在换向支架7上设置三个取电电刷，按照相序将其命名为A相取电电刷11、B相取电电刷12和C相取电电刷13，如图6和图7所示，在换向器6中在外向内依次设置三个导电环，同样按照相序依次排布为A相导电环14、B相导电环15和C相导电环16，A相取电电刷11压接在A相导电环14上，B相取电电刷12压接在B相导电环15，C相取电电刷13压接在C相导电环16上，在A相导电环14的外周设置多个相互独立的导电片，相邻的三片导电片划分为一组构成导电片组20，每个导电片组20中的导电片按照相序依次排布为A相导电片17、B相导电片18和C相导电片19，每组中的A相导电片17均电连接A相导电环14，每组中的B相导电片18均电连接B相导电环15，每组中的C相导电片19均电连接C相导电环16，供电电刷8压接在导电片上。

为了增强换向器6的可靠性，将换向器6嵌装在绝缘的换向器底座5中，使得导电片、导电环以及导电片连接导电环的跳线间的空隙内填充有绝缘材料，避免产生短路现象，更加安全可靠。

为了减低螺纹回差，还在下推杆23上固定第二弹性体安装座21，阀座26内设置第三弹性体安装座28，第二弹性体安装座21中安装第二弹簧22，第二弹簧22的另一端连接在第三弹性体安装座28上，下推杆23从第二弹性体和第三弹性体安装座28中穿过。第二弹簧22使得下推杆23的螺纹始终紧靠在转子的螺纹上，减小螺纹回差，提高下推杆23动作的灵敏度。

上述取电电刷和供电电刷8优选石墨电刷，既保证了良好的导电性能，又能延长其使用寿命。当然也可以采用其它材质的电刷。

本实用新型的工作过程如下：

霍尔传感器35相对于磁钢36的位置不同，感受到的磁场场强也将不同，从而产生不同强度的电信号，通过电路板33放大、滤波处理后发送给汽车芯片，从而判定阀门的开度大小。待要加大开度时，接通电机的电源，使得供电电刷8接通工作电源，如果此时供电电刷8位于A相导电片17上，则电源通过A相导电片17、A相导电环14和A相取电电刷11为定子2中的A相绕组供电，产生电磁场，使铁芯4转动，同时带动换向器6转动，使得供电电刷8依次接通B相导电片18和C相导电片19，再接通下一导电片组20中的A相导电片17、B相导电片18和C相导电片19，使得A相绕组、B相绕组和C相绕组轮番得电，形成旋转的磁场，带动铁芯4旋转下去。铁芯4通过梯形内螺纹29推动下推杆23向下移动，加大进气口27与出气口25之间的流通面积，在下推杆23向下移动的同时，由于第一弹簧32的顶推作用，使得上推杆30随下推杆23一同向下移动，改变了霍尔传感器35相对于磁钢36的位置，其输出的电信号也随之改变，待汽车芯片检测到达到阀门的开度要求时，则断开电机电源，不再推动活塞24移动。

若要减小阀门开度时则使电机向相反的方向转动，同时带动活塞24和上推杆30向上移动，其控制过程与增大阀门开度时相同，不再赘述。

上述第一弹簧32、第二弹簧22和第三弹簧9可以选用弹簧结构，也可以选用橡胶等其他具体结构的弹性体，只要具有弹性功能，在施加的外力取消后能恢复长度即可；同理，可以选用磁钢36作为磁体，也可以选用汝铁硼永磁体，只要具有磁性，能够产生磁场即可。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。