2D 气动高速开关阀的概述

2D 气动高速开关阀采用双自由度的设计思想，将导阀与主阀做在一个阀芯上，导阀由阀芯的旋转自由度实现其功能，主阀口的开度大小由阀芯的轴向滑动控制。

阀芯的右腔为敏感腔，在阀芯的右端台肩上开设有 a、b 口，a 口与 Po 相通；b 口与大气 Pa 口相通；在阀座孔右端经通道 c 与敏感腔相通；阀左腔经通道 d 与 PL 相通；当力矩马达驱动阀芯转动，使 a 与 c 通时，则敏感腔处于高压状态，这时阀芯将在压力推动下左移，使 Po 与 PL 沟通；当 b 与 c 口沟通时，敏感腔处于低压，阀芯右移，PL 与 Pa 沟通，阀芯是细长状的，转动惯量较小，容易实现快速摆动。该阀为一三通换向阀，若阀芯中间的台肩宽度大于阀孔环形槽的宽度，则该阀为二通型。这种结构的阀实际上为二级结构，PL 口可以有较大的流量输出，若不需要大流量可将 PL 口堵死而直接从由端盖的 e 口引出压力信号。为了保证阀所受的径向力平衡，a、b 和 c 口及通道均采用轴对称的结构。

阀芯的旋转运动由力矩马达驱动。力矩马达主要由衔铁、导磁体及磁钢构成，具有双稳记忆功能，其工作原理如下：衔铁与导磁体处于正常的工作位置时，形成四个工作系隙，衔铁上有一激磁线圈。磁钢在系隙中形成垂直向下方向的磁场，而当激磁线圈通电时，则产生两个环状的封闭的磁场，该磁场将使两个对角处的系隙的永磁体的磁场分别得以加强和削弱，其结果使衔铁快速摆动。当衔铁的端部到达闭合位置时，线圈的电流切断，衔铁在磁钢吸力的作用下，其位置保持不变。这便使得该力矩马达具有稳态记忆功能。当线圈通以相反方向的脉冲电流时，则衔铁反向摆动。由于该力矩马达具有稳态记忆功能，可由强电流脉冲驱动，因而可确保其快速响应特性。