CN101328882A - 异步斜盘轴向柱塞液压电机泵 - Google Patents

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张前
郭明杰
王有杰
徐云辉
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本发明涉及一种液压柱塞泵，尤其是一种采用和电机高度融合为一体的异步斜盘轴向柱塞液压电机泵，该泵包括吸油口端盖(7)和排油口端盖(24)，二者分别与定子(22)的两端固定连接，其中，排油口端盖(24)的端部密封安装压盖(28)，定子(22)上设置定子槽(29)，其内缠绕线圈，定子(22)内安装转子(19)，转子(19)的内圈固定连接装有柱塞的缸体，转子(19)上设置转子导条(18)；吸油口端盖(7)和排油口端盖(24)分别与定子(22)和转子(19)形成一定的容腔，吸油口端盖(7)、定子(22)和排油口端盖(24)上分别设置相连通的流道。此种方案使得该泵结构紧凑、体积小、重量轻、能量转化效率高，可替代现有的电动机和液压泵的组合装置。

Description

异步斜盘轴向柱塞液压电机泵
技术领域
本发明涉及一种液压泵，尤其是一种采用和电机高度融合的异步斜盘轴向柱塞液压电机泵。
背景技术
液压泵是一种能源转换装置，它将机械能转换为液压能，是液压传动系统中的动力元件，为系统提供一定压力和流量的油液。目前，在液压系统中使用的液压泵是通过联轴器与原动机相连，比如最常用的是电动机。电动机由于要散热都带有风扇，这就存在噪声和消耗电机能量的问题；联轴器在连接泵轴和电机轴时不可避免地存在不同心的情况，这会导致电机和液压泵运转过程中的振动和噪声；电机和液压泵在其各自的运转中都有机械摩擦产生的能量耗损，使整个电机和液压泵装置的总效率不高；电动机和液压泵沿轴向排列和联结的安装和布置方式占用空间大，在空间有限的场合例如航空、航天和舰船等领域应用受到限制。针对上述问题，国内外液压传动与控制领域的专家、学者和研究机构一直在致力于开展液压泵和原动机即电动机、发动机合一化的研究。然而，从目前国内外的研究结果和文献来看液压泵和电动机合一化的研究也只是把液压泵与电动机沿轴向排列共轴、共壳体，没有外伸轴而已，虽减少了一些体积，但并没有真正做到液压泵与电动机的高度融合。在一些特殊场合还是受到限制。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供一种异步斜盘轴向柱塞液压电机泵，它结构紧凑、体积小、可替代现有的电动机和液压泵的组合装置。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种异步斜盘轴向柱塞液压电机泵，该泵包括吸油口端盖和排油口端盖，二者分别与定子的两端固定连接，其中，排油口端盖的端部密封安装压盖，定子上设置定子槽，其内缠绕线圈，定子内安装转子，转子的内圈固定连接可吸、排油的缸体结构，转子上设置转子导条；吸油口端盖和排油口端盖分别与定子和转子形成一定的容腔，吸油口端盖、定子和排油口端盖上分别设置相连通的流道。
作为本发明的一种优选方式，所述的可吸、排油的缸体结构包括缸体和斜盘，所述的斜盘安装在吸油口端盖上，所述的斜盘上安装滑靴和回程盘，滑靴与安装在缸体上的柱塞铰接；所述的缸体与转子的内圈固定联接，缸体通过键与支撑轴固定连接，支承轴通过轴承与吸油口端盖和排油口端盖连接，支承轴的一端设置内槽，其内安装套杯，套杯内安装可移动的内套，内套通过钢球和回程盘接触，在套杯和内套之间安装回程弹簧；缸体和排油口端盖之间安装配流盘。
作为本发明的一种优选方式，所述的流道由设置在吸油口端盖上的吸油口端盖径向流道和环形侧壁支流道，沿圆周方向设置在定子上的吸油及冷却流道，设置在排油口端盖上的环形吸油端支流道、排油口端盖径向流道和腰形吸油流道，以及设置在排油口端盖另一端的腰形压油流道依次连接而成的，其中，吸油口端盖径向流道和设置在吸油口端盖上的吸油口相通，腰形吸油流道和腰形压油流道通过配流盘与柱塞腔相通，腰形压油流道和设置在排油口端盖上的排油口相通。
作为本发明的一种优选方式，所述的吸油口端盖上设置泄油流道，该泄油流道与径向吸油流道和由定子、转子、排油口端盖以及吸油口端盖组成的容腔相连通。
作为本发明的一种优选方式，所述的转子导条伸出转子的两端处安装端环。
本发明的有益效果是：通过将异步电机的转子部分与轴向柱塞泵的缸体结构高度融合，即电机泵转子的外周部分具有普通异步电机转子的结构，电机泵转子的中心部位是装有柱塞的缸体部分，使得这种柱塞泵具有结构紧凑、体积小、重量轻、能量转化效率高、节能、低噪声等特点，可替代现有的电动机和液压泵的组合装置，为各种液压系统提供符合要求的液压能，可广泛应用于民用和军工领域，特别适合于空间有限或受限制的航空、航天及舰船等装备的液压系统中。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步具体详细的说明。
图1是异步斜盘轴向柱塞液压电机泵的主视图；
图2是异步斜盘轴向柱塞液压电机泵的左视图；
图3是图2所示的A-A向剖视图；
图4是定子的左视图；
图5是排油口端盖右视图；
图6是转子右视图。
具体实施方式
本发明提出了一种异步斜盘轴向柱塞液压电机泵，如图1所示，它采用了与异步电动机高度融合的结构。通过转子磁场与定子上的交变磁场相互作用使转子旋转，并且，与转子固结成一体的缸体内的柱塞在斜盘和回程盘的作用下在缸体内作往复直线运动，完成吸、排油过程。
异步斜盘轴向柱塞液压电机泵包括吸油口端盖7和排油口端盖24，如图2和图3所示，吸油口端盖7、排油口端盖24分别通过螺栓与定子22相连，斜盘13安装在吸油口端盖7上，缸体3与转子19固联，并通过花键安装在支承轴27上，支承轴27靠安装在吸油口端盖7上的大轴承以及安装在排油口端盖24上的双排小轴承来支撑，支承轴27另一轴端开有内槽，槽内安装套杯5，回程弹簧4安装在套杯5和内套6中，并通过钢球11顶住回程盘10，缸体3上安装七个柱塞8，柱塞8和滑靴9铰接，配流盘21安装在缸体3和排油口端盖24之间，压盖28通过螺栓连接在排油口端盖24上，同时顶住双排小轴承，防止支承轴27和缸体3的轴向移动。转子19的外缘部分安装导条18，并与端环17铰接组成转子绕组。定子22、转子19、吸油口端盖7和排油口端盖24形成一定的容腔，其间充满油液，工作中油液把各个工作元件产生的热量通过泄油流道带走。
吸油口端盖7上设置相通的六条吸油口端盖径向流道14和环形侧壁支流道16相通，定子22与吸油口端盖7通过连接螺栓联结后，侧壁支流道16与定子22周向上设置的十二条吸油及冷却流道20相通，油液通过吸油及冷却流道20进入排油口端盖24上的环形吸油端支流道23，如图5所示，环形吸油端支流道23与排油口端盖24上设置的六条排油口端盖径向流道25相通，油液通过这六条径向流道流入腰形吸油流道26，腰形吸油流道26设置在排油口端盖24的另一端，再通过配流盘21上的配流窗口被吸入到柱塞腔中。旋转缸体3把柱塞腔中油液压入腰形压油流道2，再通过排油口1排出高压油。吸油口端盖7上同时开有泄油流道15，这些泄油流道15与径向吸油流道14相联通。液压电机泵定子22和转子19外圈之间的空腔中也充满油液，异步斜盘轴向柱塞液压电机泵在工作过程中由于定子线圈的铁损等、以及高速旋转的转子和油液摩擦等产生的热量，可以通过设计与径向吸油流道14相通的泄油流道15让容腔中的油液把产生的热量带走。
异步斜盘轴向柱塞液压电机泵的定子22上设置定子槽29，如图4所示，定子槽29内缠绕有线圈，从而组成定子绕组；在图6中，转子19的外缘部分的每个导条孔中插入一根转子导条18，在转子导条18两端各用一个端环17把转子导条18连接起来组成转子绕组。三相交流电通入定子绕组后，便形成了一个旋转磁场，旋转磁场的磁力线被装在转子外圈19上的转子导条18切割，根据电磁感应原理，转子外圈19上的转子导条18产生感应电动势。转子绕组是闭合的，则在转子导条18中形成电流，使转子导条18受电磁力作用形成电磁转矩，推动转子19以及与其固联的缸体3旋转，均匀分布在缸体3上的七个柱塞8绕支承轴27的轴线作牵连旋转运动；由于每个柱塞8的球头与滑靴9铰接，并通过内套6、钢球11、回程盘10和回程弹簧4将滑靴9紧紧压在斜盘13上，由于斜盘13法线方向与支撑轴27的轴线方向有一定夹角，当缸体3旋转时，柱塞8沿着缸体3上的柱塞孔作往复运动，通过配流盘21完成吸排油过程。与此同时，回程弹簧4的反作用力又将缸体3压在配流盘21上，起预紧密封作用，从而完成液压电机泵吸排油的过程。
把异步斜盘轴向柱塞液压电机泵的吸油流道设计在电机泵定子体内，流体在流动过程中同时带走电机泵定、转子工作过程中由于耗损等原因所产生的热量，起到传热冷却作用。
异步斜盘轴向柱塞液压电机泵的冷却不是采用传统电机上的风扇模式，而是利用电机泵所输送的流体进行冷却。在电机泵的定子中开有冷却流道，定转子的两侧都与液压油接触，电机泵在吸排油过程中，液压油通过吸油口从油箱吸油，经定子上的冷却流道、配流盘等进入柱塞腔，随着缸体的旋转完成排油。

Claims (5)

1、一种异步斜盘轴向柱塞液压电机泵，其特征在于：该泵包括吸油口端盖(7)和排油口端盖(24)，二者分别与定子(22)的两端固定连接，其中，排油口端盖(24)的端部密封安装压盖(28)，定子(22)上设置定子槽(29)，其内缠绕线圈，定子(22)内安装转子(19)，转子(19)的内圈固定连接可吸、排油的缸体结构，转子(19)上设置转子导条(18)；吸油口端盖(7)和排油口端盖(24)分别与定子(22)和转子(19)形成一定的容腔，吸油口端盖(7)、定子(22)和排油口端盖(24)上分别设置与之相连通的流道。
2、根据权利要求1所述的异步斜盘轴向柱塞液压电机泵，其特征在于：所述的可吸、排油的缸体结构包括缸体(3)和斜盘(13)，所述的斜盘(13)安装在吸油口端盖(7)上，所述的斜盘(13)上安装滑靴(9)和回程盘(10)，滑靴(9)与安装在缸体(3)上的柱塞(8)铰接；所述的缸体(3)与转子(19)的内圈固定联接，缸体(3)通过键与支撑轴(27)固定连接，支承轴(27)通过轴承与吸油口端盖(7)和排油口端盖(24)连接，支承轴(27)的一端设置内槽，其内安装套杯(5)，套杯(5)内安装可移动的内套(6)，内套(6)通过钢球(11)和回程盘(10)接触，在套杯(5)和内套(6)之间安装回程弹簧(4)；缸体(3)和排油口端盖(24)之间安装配流盘(21)。
3、根据权利要求1或2所述的异步斜盘轴向柱塞液压电机泵，其特征在于：所述的流道由设置在吸油口端盖(7)上的吸油口端盖径向流道(14)和环形侧壁支流道(16)，沿圆周方向设置在定子(22)上的吸油及冷却流道(20)，设置在排油口端盖(24)上的环形吸油端支流道(23)、排油口端盖径向流道(25)和腰形吸油流道(26)，以及设置在排油口端盖(24)另一端的腰形压油流道(2)依次连接而成的，其中，吸油口端盖径向流道(14)和设置在吸油口端盖(7)上的吸油口(12)相通，腰形吸油流道(26)和腰形压油流道(2)通过配流盘(21)与柱塞(8)和缸体(13)所形成的柱塞腔相通，腰形压油流道(26)和设置在排油口端盖(24)上的排油口(1)相通。
4、根据权利要求3所述的异步斜盘轴向柱塞液压电机泵，其特征在于：所述的吸油口端盖(7)上设置泄油流道(15)，该泄油流道(15)与径向吸油流道(14)和由定子(22)、转子(19)、排油口端盖(24)以及吸油口端盖(7)组成的空腔相联通。
5、根据权利要求1或2所述的异步斜盘轴向柱塞液压电机泵，其特征在于：所述的转子导条(18)伸出转子(19)的两端处安装端环(17)。
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