路，为电液伺服阀技术注入了新的活力。

    2 

 

新型材料的采用

    当前在电液伺服阀研制领域的新型材料运用，主要是以压电元件、超磁致伸
缩材料及形状记忆合金等为基础的转换器研制开发。它们各具有其自己的优良

 

特性。

    2.1

 

压电元件

    

“

”

压电元件的特点是 压电效应 ：在一定的电场作用下会产生外形尺寸的变化，

在一定范围内，形变与电场强度成正比。压电元件的主要材料为压电陶瓷
（PZT）、电致伸缩材料（PMN）等。比较典型的压电陶瓷材料有日本 TOKIN
公司的叠堆型压电伸缩陶瓷等。PZT 直动式伺服阀的原理是：在阀芯两端通过
钢球分别与两块多层压电元件相连。通过压电效应，使压电材料产生伸缩驱动
阀芯移动。实现电-机械转换。PMN 喷嘴挡板式伺服阀则在喷嘴处设置一与压电
叠堆固定连接的挡板，由压电叠堆的伸、缩实现挡板与喷嘴间的间隙增减，使
阀芯两端产生压差推动阀芯移动。目前压电式电-机械转换器的研制比较成熟并
已得到较广泛的应用。它具有频率响应快的特点，伺服阀频宽甚至能达到上千
赫兹，但亦有滞环大、易漂移等缺点，制约了压电元件在电液伺服阀上的进一

 

步应用。
    2.2 超磁致伸缩材料超磁致伸缩材料（GMM）与传统的磁致伸缩材料相比，
在磁场的作用下能产生大得多的长度或体积变化。利用 GMM 转换器研制的直
动型伺服阀是把 GMM 转换器与阀芯相连，通过控制驱动线圈的电流，驱动
GMM 的伸缩，带动阀芯产生位移从而控制伺服阀输出流量。该阀与传统伺服阀
相比不仅有频率响应高的特点，而且具有精度高、结构紧凑的优点。目前，在
GMM 的研制及应用方面，美国、瑞典和日本等国处于领先水平。国内浙江大学
利用 GMM 技术对气动喷嘴挡板阀和内燃机燃料喷射系统的高速强力电磁阀，
进行了结构设计和特性研究。从目前情况来看 GMM 材料与压电材料和传统磁
致伸缩材料相比，具有应变大、能量密度高、响应速度快、输出力大等特点。世界
各国对 GMM 电-机械转换器及相关的技术研究相当重视，GMM 技术水平快速
发展，已由实验室研制阶段逐步进入市场开发阶段。今后还需解决 GMM 的热
变形、磁晶各向异性、材料腐蚀性及制造工艺、参数匹配等方面的问题，以利于

 

在高科技领域得到广泛运用。
    2.3 形状记忆合金形状记忆合金（SMA）的特点是具有形状记忆效应。将其
在高温下定型后，冷却到低温状态，对其施加外力。一般金属在超过其弹性变
形后会发生永久变形，而 SMA 却在将其加热到某一温度之上后，会恢复其原
来高温下的形状。利用其特性研制的伺服阀是在阀芯两端加一组由形状记忆合
金绕制的 SMA 执行器，通过加热和冷却的方法来驱动 SMA 执行器，使阀芯两
端的形状记忆合金伸长或收缩，驱动阀芯作用移动，同时加入位置反馈来提高
伺服阀的控制性能。从该阀的情况来看，SMA 虽变形量大，但其响应速度较慢，