一种电容式位置反馈装配结构及电动执行器的制作方法

本发明实施例涉及工业阀门电动执行器，具体涉及一种电容式位置反馈装配结构及电动执行器。

背景技术：

1、工业阀门电动执行器常用电容式位置传感器实现非接触位置采集，其基本工作原理是：依靠极板与导电件之间的电容值变化，换算输出轴行程及阀门开度，从而实现非接触式位置采集与反馈。

2、传统结构仅由丝杆输出杆、单一导电件、标准电容极板组成，现有技术方案在实际应用中仍存在诸多亟待解决的技术缺陷，具体如下：

3、1、检测距离上限低。常规电容极板的有效检测距离一般不超过1mm。执行器在工作过程中不可避免地存在丝杆齿轮间隙、运行震动以及轴向窜动，会持续改变极板与导电件之间的间距，导致电容信号波动大。同时，量产装配公差难以精确控制，导致产品装配一致性差，大幅增加了生产调试成本。

4、2、缺乏导向定位与防呆结构。现有装配方案中无基准对位结构，人工组装时，导电件与极板之间极易发生偏移，加剧检测误差。

5、3、旋转角度偏差，干扰信号。执行器动作时，机械传动系统会产生微量旋转偏移，导致导电件与极板之间的贴合面积（正对的接触面积）持续变化。电容耦合状态因而变得不稳定，位置反馈信号出现漂移，严重影响开度检测的准确性。

6、4、磨损与空气介质双重干扰并存。一方面，导电件直接接触极板，长期运行会造成极板刮擦磨损，显著缩短传感器使用寿命；另一方面，二者分离时，中间空气层的介电常数随环境温湿度变化而波动，导致检测精度进一步下降。

7、5、导电导通可靠性差。现有技术中，缺少专用的接地导电结构，导电回路接触不稳定，抗电磁干扰能力薄弱。

8、综上所述，当前尚无一种一体化的装配结构能够同时解决检测距离短、装配精度要求严苛、角度偏移干扰、极板磨损、空气介质干扰以及导电不稳定等六大问题。这些技术瓶颈严重制约了电容式位置传感技术在工业震动、潮湿、油污等恶劣工况下电动执行器中的落地应用。

技术实现思路

1、为此，本发明实施例提供一种电容式位置反馈装配结构及电动执行器，以解决上述的一个或多个技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

3、本发明第一方面提供了一种电容式位置反馈装配结构，包括丝杆输出杆、限位安装块、弹性调节件、柔性导电块、电容极板和贴合式电路板；

4、所述丝杆输出杆沿第一轴线设置；

5、所述限位安装块安装在所述丝杆输出杆的输出端，所述限位安装块的一侧沿第二轴线向远离所述丝杆输出杆的方向凸出形成有凸出部，在所述凸出部的远离所述丝杆输出杆的一端设置有沿第二轴线向靠近所述丝杆输出杆的方向凹进形成的第一凹槽，所述第一凹槽的槽底设置有两个沿与第二轴线平行且向靠近所述丝杆输出杆的方向凹进形成的第二凹槽，两个所述第二凹槽相对第三平面对称分布；

6、所述弹性调节件设有两个，分别安装于两个所述第二凹槽中，所述弹性调节件的一端与所述第二凹槽的槽底相抵，另一端伸入到所述第一凹槽中；

7、所述电容极板垂直于所述第二轴线且与所述凸出部间隔设置；

8、所述贴合式电路板贴合于所述电容极板的靠近所述凸出部的一侧；

9、所述柔性导电块活动安装在所述第一凹槽中，所述柔性导电块的一端与两个所述弹性调节件的深入到所述第一凹槽中的一端相抵接，另一端伸出到所述第一凹槽外并与所述贴合式电路板弹性抵接，且不与所述电容极板直接接触；

10、其中，所述第一轴线与第二轴线垂直相交，所述第三平面为过所述第一轴线与第二轴线的平面。

11、进一步地，所述弹性调节件为调节弹簧，所述柔性导电块为导电海绵，所述导电海绵的硬度大于所述调节弹簧的刚度，所述调节弹簧的刚度为1-2n/mm，所述导电海绵的厚度为5-6mm。

12、进一步地，所述丝杆输出杆的输出端设置有防呆凸台，所述防呆凸台沿与所述第二轴线平行的方向延伸，所述防呆凸台包括两个对称分布于所述第三平面两侧的防呆凸台侧面以及一个与第一平面平行且与两个所述防呆凸台侧面相交的防呆凸台顶面；

13、所述限位安装块的一侧沿第一轴线向远离所述丝杆输出杆的方向凹进形成有第三凹槽，所述第三凹槽沿与所述第二轴线平行的方向延伸，所述第三凹槽包括两个对称分布于所述第三平面两侧的第三凹槽侧面以及一个与第一平面平行且与两个所述第三凹槽侧面相交的第三凹槽顶面；

14、所述防呆凸台与第三凹槽的配合结构构成第一防呆设计；

15、其中，所述第一平面为过所述第二轴线和第三轴线的平面，所述第三轴线分别与所述第一轴线、第二轴线垂直相交。

16、进一步地，两个所述防呆凸台侧面的间距小于两个所述第三凹槽侧面的间距，以使所述防呆凸台与第三凹槽间隙配合，配合间隙为0.1-0.2mm。

17、进一步地，所述防呆凸台的延伸方向的两端边沿、防呆凸台侧面与防呆凸台顶面的交界位置分别设置有倒角；所述第三凹槽的延伸方向的两端边沿、第三凹槽侧面与第三凹槽顶面的交界位置分别设置有倒角。

18、进一步地，所述第一凹槽包括两个对称分布于第三平面两侧的第一凹槽侧面以及对称分布于第一平面两侧的第一凹槽顶面、第一凹槽底面；两个所述第一凹槽侧面以及第一凹槽顶面、第一凹槽底面共同构成安装所述柔性导电块的第二防呆设计。

19、进一步地，所述第一凹槽的远离所述第二凹槽的一侧的边沿设置有倒角。

20、进一步地，所述限位安装块为铝合金材质，与执行器的金属壳体搭接以实现整机接地。

21、进一步地，所述电容极板为有效检测距离不小于3mm 的升级型电容极板，所述贴合式电路板的厚度 0.3-0.5mm，表面做防污疏水处理。

22、本发明第二方面提供了一种电动执行器，其特征在于，包括本发明第一方面所提供的电容式位置反馈装配结构。

23、本发明实施例具有如下优点：

24、1、实现了对旋转角度偏差的自动补偿

25、装在第一凹槽的柔性导电块具有柔性形变能力。当执行器动作产生微量旋转偏移时（如丝杆输出杆绕其轴线转动了微量角度），柔性导电块可自适应发生柔性形变，始终保持与贴合式电路板的贴合面积恒定，避免了传统方案中因正对面积变化导致的电容耦合不稳定及信号漂移问题。

26、2、消除了极板磨损与空气介质双重干扰

27、通过在电容极板正面设置贴合式电路板，使柔性导电块仅与贴合式电路板弹性抵接而不直接接触电容极板。既避免了导电件对极板的直接刮擦磨损，延长了传感器使用寿命；又通过柔性导电块始终贴合贴合式电路板的设计隔绝了空气介质，消除了环境温湿度变化对介电常数的干扰，确保了检测精度的长期稳定性。

28、3、降低了装配精度门槛

29、通过采用有效检测距离不小于3mm的升级型电容极板，以及防呆凸台与第三凹槽的间隙配合（装配过程中实现微量位移补偿），使量产装配公差得以显著放宽，产品装配一致性得以改善，人工装配成本得以降低。

30、4、装配简单、防错可靠

31、丝杆输出杆输出端设置的防呆凸台与限位安装块的第三凹槽构成第一防呆设计，限位安装块的第一凹槽构成安装柔性导电块的第二防呆设计。双重防呆结构从源头规避了反向、错位装配，大幅提升了量产一致性与后期检修拆装的便捷性。

32、5、导电接地稳定，抗干扰强

33、限位安装块采用铝合金材质，与执行器金属壳体搭接实现整机接地；柔性导电块在弹性调节件（调节弹簧）的预紧力作用下持续导通，与铝合金限位安装块共同形成完整的屏蔽回路。这一结构解决了传统方案中导电回路接触不稳定、抗电磁干扰能力薄弱的问题，使本发明能够稳定适配工业现场强电磁干扰环境。

34、6、适配工业恶劣工况

35、整套结构具备减震、位移补偿、耐磨、防潮防油污能力，解决传统电容位置反馈无法适配震动型电动执行器的行业痛点。