专利名称：低功耗发动机调速执行装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到燃气发动机调速的电气控制技术，具体而言是一种低功耗发动机调速执行装置。
背景技术：
目前发动机调速执行装置最常见的有三种。其一是直流电机加减速机构，结构复杂，反应速度慢，制造成本较高，直流电机的碳刷容易磨损。其二是电磁力与弹簧力平稳作用方式，工作过程中始终需要有维持电流，功耗大，执行装置自身发热严重。其三是位置反馈传感器为电位器，电位器在动作过程中属于磨擦接触部件，使用寿命短。经检索专利文献，其中“内燃机步进电机调速器”(85201331)就属于第一类，并且没有位置反馈传感器件，抗干扰能力低，稳定性差。另一专利“发电机组调速装置”(00203236.8)采用远距离手动操作，无自动调速功能。上述已有技术各有所长，也各有缺点和不足之处，用于燃油发动机尚可。现有的调速执行装置都不能满足燃气发动机的更高要求。
发明内容本实用新型的目的就在于提供一种与众不同的低功耗发动机调速执行装置，主要用于燃气发动机调速，也可用于需要自动调节某一角度位置的场合。
该调速执行装置包括定子、端盖、轴承、转子轴、永久磁极、限位杆、偏心轮、角度位置传感器、输出摆杆、角度指针和角度刻度盘。其特征是定子由定子铁芯和定子线圈组成，上下两个定子线圈分别缠绕在定子铁芯的上下磁极上。左右两个端盖固定罩在定子铁芯的左右两侧。两端盖中心孔中各装一只轴承。转子轴的左右轴肩安装在轴承的内环中。转子轴中段外表面装上四块瓦片状永久磁铁，构成四个永久磁极。限位杆的两端安装在右端盖上靠近右轴承里侧，限位杆横向穿过转子轴上的方孔中。偏心轮固定安装在转子轴的右端。角度位置传感器固定安装在右端盖外面下部，处于偏心轮的正下方。输出摆杆固定安装在转子轴的左端。角度指针固定安装在转子轴左端并处于输出摆杆右方靠近左端盖。角度刻度盘固定安装在左端盖外面并处于角度指针所指示的范围。
上述调速执行装置中的定子铁芯用硅钢片叠压而成，构成两对N、S磁极。转子轴和偏心轮都用铁磁性材料加工而成。转子轴外表面装的瓦片状永久磁极采用钕铁硼高剩磁材料制造。其左右端盖用铸铝或其它非磁性材料制造。
上述调速执行装置中的转子轴带动偏心轮和输出摆杆一起正、反双向转动，转动角度被限位杆限制在75°(即角度刻度盘的0～100％满量程)的范围内，小于理论换向角度90°。
上述调速执行装置中的偏心轮外表面与感应头之间的间隙变化范围为0.5～3.5毫米。这一间隙变化范围会引起传感器中的LC振荡电路输出电压在1～3.5伏的范围变化。
上述调速执行装置中的角度位置传感器为电磁感应式，其感应头是一个LC振荡电路的电感部分。
该调速执行装置由于上述与众不同的结构特征和工作特点，所以功耗极小，在稳速状态几乎不耗电，所以发热很轻。靠永久磁场与电磁场的相互作用力产生输出力矩，所以不但力矩大，而且容易改变输出力矩的方向。角度信号的产生过程无接触磨擦部件，所以反应速度快，稳定性好，工作可靠，使用寿命较长。结构较简单，制造成本不高。用于燃气发动机调速时，发动机的稳态和动态调速特性都可以达到一级精度的要求。也可在需要自动调节角度位置的其它场合广泛应用。
附图1是本实用新型的外形示意图。
附图2是图1的A向视图。
附图3是本实用新型的整体结构全剖主视图。
附图4是图3的B-B断面示意图。
附图5是图3的C-C断面示意图。
附图6是图3的D-D断面示意图。
具体实施方式
结合附图说明一个实施例附图中，1是输出摆杆，2是左端盖，3是轴承，4是定子铁芯，5是右端盖，6是定子线圈，7是瓦片状永久磁极，8是转子轴，9是偏心轮，10是角度位置传感器的感应头，11是转子轴限位杆，12是输出摆杆固定螺钉，13是角度指针，14是角度刻度盘，15是散热片，16是护罩，17是走导线插座。
由附图可见，本实用新型主要包括定子、端盖、轴承、转子轴、永久磁极、限位杆、偏心轮、角度位置传感器、输出摆杆、角度指针和角度刻度盘。如图3所示，定子由定子铁芯4和定子线圈6组成，上下两个定线圈6分别缠绕在定子铁芯4的上下磁极上。左端盖2和右端盖5固定罩在定子铁芯4的左、右两侧。两端盖的中心孔中各装一只轴承3。转子轴8的左、右轴肩安装在轴承3的内环中。转子轴8中段外表面装上四块瓦片状永久磁铁，构成四个永久磁极7。如图3和5所示，限位杆11的两端安装在右端盖5上靠近右轴承3里侧，限位杆11横向穿过转子轴8的方孔E中。如图3所示，偏心轮9固定安装在转子轴8的右端。角度位置传感器固定安装在右端盖5外面下部，处于偏心轮9的正下方。如图1、2所示，输出摆杆1用螺钉12固定安装在转子轴8的左端。角度指针13固定安装在转子轴8左端并处于输出摆杆1右方靠近左端盖2。角度刻度盘14固定安装在左端盖2外面并处于角度指针13所指示的范围。
该调速执行装置的工作原理是当定子线圈6中无电流通过时，定子铁芯4的磁极不产生磁场，与转子的永久磁极7的相互作用力的合力为零，转子可自由停在75°(0～100％)范围内的任何位置。当定子线圈6中通过正向电流时，定子磁场与转子磁场的相互作用力的合力使转子轴8带动输出摆杆1转向燃料阀大开度位置，发动机则增速。反之，当定子线圈6中通过反向电流时，定子磁场与转子磁场的相互作用力的合力使转子轴8带动输出摆杆1转向燃料阀小开度位置，发动机则减速。在实际应用时定子线圈6中是否要通电流，通过正向电流还是通过反向电流由被调节对象的状态决定。例如本执行装置用于燃气发动的转速调节时，如果发动机当前的实际转速低于设定的转速，则速度控制器会输出一个上升的电压，这一电压与执行装置的角度位置传感器的输出电压相比较的结果为一正值，控制器就会向执行装置的定子线圈6中通入正向的电流，执行装置就会向开度增加的方向偏转，使发动机的燃料阀开大，发动机的实际转速就会上升。反之如果发动机当前的实际转速高于设定的转速，则速度控制器会输出一个下降的电压，这一电压与执行装置的角度位置传感器的输出电压相比较的结果为一负值，控制器就会向执行装置的定子线圈6中通入反向的电流，执行装置就会向开度减小的方向偏转，使发动机的燃料阀关小，发动机的实际转速就会下降。当发动机当前的实际转速与设定的转速相等时，速度控制器的输出电压不变，这一电压与执行装置的角度位置传感器的输出电压相等，控制器使通入定子线圈6的电流为零，本执行装置的输出角度不变。
本执行装置具有自定位功能，在被调节系统稳定工作时不会因为其它外部因素而改变角度输出位置。其原理是被调节参数与设定值相等时，控制器的调节电压为一定值，若某一外部因素使本执行装置向开度增大的方向产生了偏转，则执行装置的位置传感器的输出电压就上升，控制器的调节电压与位置传感器的输出电压比较的结果为一负值，控制器即向执行装置的定子线圈6中通入反向电流，结果使执行装置向开度减小的方向偏转，使开度位置返回原位。同样当外部因素使执行装置向开度减小方向偏转时，定子线圈6中会产生正向电流使其返回原位。
由于被控对象在绝大多数时间是工作于稳定状态，本执行装置在大多数时间内是维持在某一确定的位置，执行装置的定子线圈6中通过的电流大部分时间为零，在这一状态下执行装置是不耗电的，所以功耗非常低，本身发热很轻。
本执行装置在动作过程中，其角度位置传感器的感应头10与转动的偏心轮9之间始终是无接触无磨损的，工作非常可靠。
本执行装置的通电线圈6是固定的，这样通向线圈6的电流不必采用碳刷，可以保证有较长的使用寿命。由于通向线圈6的电流是单相的，所以对控制电路的要求较低。
本执行装置的转子轴8可以直接输出较大的扭矩(大于10N·m)，不用另加减速机构，所以响应速度快，结构简单，造价较低。
权利要求1.一种低功耗发动机调速执行装置，包括定子、端盖、轴承、转子轴、永久磁极、限位杆、偏心轮、角度位置传感器、输出摆杆、角度指针和角度刻度盘，其特征是定子由定子铁芯(4)和定子线圈(6)组成，上下两个定子线圈(6)分别缠绕在定子铁芯(4)的上下磁级上，左端盖(2)和右端盖(5)固定罩在定子铁芯(4)的左右两侧，两端盖的中心孔中各装一只轴承(3)，转子轴(8)的左右轴肩装在轴承(3)的内环中，转子轴(8)中段外表面装上四块瓦片状永久磁铁，构成四个永久磁极(7)，限位杆(11)的两端安装在右端盖(5)上靠近右轴承(3)里侧，限位杆(11)横向穿过转子轴(8)的方孔(E)中，偏心轮(9)固定安装在定子轴(8)的右端，角度位置传感器固定安装在右端盖(5)外面下部，处于偏心轮(9)的正下方，输出摆杆(1)用螺钉(12)固定安装在转子轴(8)的左端，角度指针(13)固定安装在转子轴(8)左端并处于输出摆杆(1)右方靠近端盖(2)，角度刻度盘(14)固定安装在左端盖(2)外面并处于角度指针(13)所指示的范围。
2.根据权利要求1所述的低功耗发动机调速执行装置，其特征是定子铁芯(4)用硅钢片叠压而成，构成两对N、S磁极，转子轴(8)和偏心轮(9)都用铁磁材料加工而成，转子轴(8)外表面装的瓦片状永久磁极(7)采用钕铁硼高剩磁材料制造，其左、右端盖(2)、(5)用铸铝或其它非磁性材料制造。
3.根据权利要求1所述的低功耗发动机调速执行装置，其特征是偏心轮(9)外表面与感应头(10)之间的间隙变化范围为0.5～3.5毫米。
4.根据权利要求1所述的低功耗发动机调速执行装置，其特征是角度位置传感器为电磁感应式，其感应头(10)是一个LC振荡电路的电感部分。
专利摘要本实用新型是一种低功耗发动机调速执行装置，属于发动机调速电气控制技术。主要技术特征是上下两个定子线圈分别缠绕在定子铁芯的上下磁极上。左右端盖罩住定子铁芯，端盖中心孔内装有轴承，轴承内环中装转子轴。转子轴中段外表面装瓦片状永久磁极，转子轴右端安装偏心轮，左端安装输出摆杆。右端盖外面下部安装角度位置传感器，其感应头置于偏心轮正下方。左端盖外面安装角度刻度盘。角度指针安装在转子轴左端。限位杆横穿转子轴上的方孔，其两端安装在右端盖上。主要优点是功耗极小，发热很轻；输出力矩大，易换向；反应速度快，自动稳定性好；工作可靠，无接触磨损，使用寿命长；结构简单，造价较低。用于燃气发动机调速时，可达到一级精度。
文档编号F02D1/04GK2695653SQ0327142
公开日2005年4月27日 申请日期2003年8月15日 优先权日2003年8月15日
发明者秦廷勇, 胡元东 申请人:胜利油田胜利动力机械有限公司