精密微型比例閥的案例
基于AMESim的電磁微型精密比例閥遲滯性優化分析
圖1 呼吸機結構爆炸示意圖（圈注為微型精密比例閥）
中國盡管手握巨額海外訂單，但由于疫情導致的全球物流不暢、往返中國航班銳減等問題，中國呼吸機制造商擴容增產并不容易，并且面臨著供應鏈斷裂的風險。為此，浙江省國防科技工業辦公室下發了“關于緊急尋找有關零部件生產企業的通知”，如圖2，通知上所列零部件中就包括比例流量閥。
圖2 相關文件
精密微型比例閥是呼吸機等需流量控制相關設備必不可少的關鍵元器件。我國呼吸機用精密微型比例閥幾乎全依賴進口。精密微型比例閥的研發和產業化，滿足呼吸機生產的配件需求，有助于打破國外對精密微型比例閥的技術壟斷，提升我國氣動產品的整體水平，具有重大的經濟和社會效益。
研究成果
微型比例閥的遲滯除了電磁鐵本身存在的滯環外，還受電磁力、摩擦力、彈簧力等諸多因素影響。目前世界上高端微型精密比例閥的遲滯性為15%，而國內產品難以達到該精度。因此本研究以流量遲滯性作為研究對象，探究一種基于阻尼彈簧（即片簧）的精密控制方法及快速設計方法，為微型精密比例閥的設計及優化提供一種新的思路。
本團隊與星宇電子（寧波）有限公司合作研發及生產微型精密比例流量閥，聯合承擔國家重點研發計劃（2020科技助力經濟）：微型精密比例閥關鍵技術開發及產業化示范（項目編號：SQ2020YFF0417369）。
展開 伺服閥/比例閥零位特性與平衡閥對精密運動控制的影響（轉自液壓傳動與控制）
英文作者：Peter Nachtwey, Delta Computer Systems
翻譯校正：騰益登
前言
聰明的選擇和使用你的閥，才能實現精密的控制。本文著重討論了零位特性對精密運動控制的影響，同時對于在伺服系統中如何使用平衡閥或鎖止閥做了詳細分析。
正文
良好的控制性能需要的不僅僅是良好的運動控制器，甚至最好的控制器也無法彌補拙劣的系統原理設計和元件選型。伺服閥、比例閥的特性對于閉環運動控制系統有著巨大的影響。諸如平衡閥之類的元件也會影響伺服閥、比例閥的運行。有時候由于項目緊張的周期導致了整個系統原理設計的缺陷以及不正確的選型，結果就是往往會花大量的精力和時間去處理這樣的系統，奢想達到期望的性能。更好的理解一些通用閥的應用問題可以縮短系統的設置時間，實現更精密的運動控制。
油缸飄移和閥的零位問題
在液壓控制系統中，飄移是一個微妙或者復雜的問題。我們從兩方面來討論，一個是相對比較直接易理解的執行器飄移問題，另外一個是更難琢磨不定的閥的零飄。執行器飄移發生在閥不在零位之處，當沒有控制信號時（比如閥供電被切斷），導致執行器活塞緩慢移動或者飄移。在某些情況，飄移是我們期望的——比如當不調整時，此時活塞桿縮回至安全位，彌補控制信號的丟失。
當飄移的速率太高或者飄移方向錯誤的時候，問題就來了。比如，如果飄移量高達閥控制信號10%的時候，就需要對閥進行補償了。如果10%的控制輸出信號只是用于保持位置，只剩下90%被用于驅動執行器運動，與飄移方向相反。結果就是，執行器也許只能得到該方向全速的90%。因此，對于有快速需求的場合，具有較大零飄的閥無法確保執行器達到期望的最大速度。
零偏的調整很容易，伺服閥通過調整閥體上面的螺釘，或者比例閥通過調整放大器來實現。
展開 微型高壓比例閥應如何設計？
在工業自動化、醫療器械、半導體制造以及航空航天等尖端領域，流體控制的精度與響應速度往往決定了整個系統的成敗，隨著設備小型化趨勢的加劇，如何在極小的空間內實現高壓環境下的高精度流量或壓力控制，成為了工程師們面臨的巨大難題，微型高壓比例閥的設計，正是解決這一痛點的關鍵所在，作為全球流體控制領域的領導者，諾冠（IMI Norgren）憑借數十年的技術積淀，為您詳細講解微型高壓比例閥的設計核心與未來趨勢。
諾冠 IMI Norgren：https://www.norgren.com.cn/
高壓比例閥：https://www.norgren.com.cn/3698.html
一、核心難題：微型化與高壓力的博弈
設計微型高壓比例閥，首要難題在于平衡“體積”與“性能”，傳統比例閥往往體積龐大以承受高壓，而微型化則意味著流道變窄、閥芯質量減輕，在高壓（通常指100 bar以上，甚至高達300-400 bar）工況下，微小的泄漏都會導致控制失效，巨大的液動力也極易造成閥芯卡滯或響應遲滯，因此優秀的設計必須在微米級的加工精度與宏觀的力學穩定性之間找到完美的平衡點。
二、關鍵設計要素
1. 創新的閥芯與閥座結構
閥芯是比例閥的心臟，在微型高壓設計中，諾冠傾向于采用零重疊（Zero Lap）或負重疊設計，以消除死區，提高線性度，同時為了抵抗高壓帶來的液動力，閥芯形狀需經過精密的CFD（計算流體動力學）仿真優化，利用流體動力學原理抵消部分開啟力，從而降低電磁鐵的驅動功率需求，閥座材料通常選用硬質合金或特種陶瓷，以確保在數百萬次循環后仍能保持零泄漏。
2.
展開 