CN101446285A - 具有改进的密封特性的马达和泵组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有改进的密封特性的马达和泵组件。具体而言本发明提出一种由永久磁体马达驱动的转子或齿轮泵，所述永久磁体马达展现出嵌齿扭矩，即在去激励时由转子中的永久磁体和定子上的齿之间的相互作用引起阻抗旋转。这种相互作用使得转子停止在许多受限旋转位置之一，并在马达的电力被终止时抵抗旋转。永久磁体马达连接(优选为直接连接)到具有啮合转子的转子泵或具有啮合齿轮的齿轮泵。当马达被去激励时，泵转子或齿轮停止且它们的旋转由马达的嵌齿扭矩抵抗。本发明在带有并联泵的汽车变速器和系统中找到了特定的应用。

Description

具有改进的密封特性的马达和泵组件

相关申请的交叉引用

[0001]本申请要求于2007年11月30日提交的美国临时申请序列No.60/991,472的权益。上述申请的内容在此作为参考引入。

技术领域

[0002]本披露涉及马达和泵组件，且更具体地涉及具有改进的密封特性的马达和泵组件，其在未运行时降低通过流。

背景技术

[0003]该部分的陈述仅提供有本披露有关的背景信息，可能会或可能不会构成现有技术。

[0004]用于流体的泵包含大范围的机械构造和流动特性。一种常见的泵流动设计要求是恒定的或无脉动的流动。该要求总体上排除了活塞泵，活塞泵通常具有产生脉动流动和压力输出的一个或更多往复式活塞。离心式泵提供显著更平稳的输出流动，但是展现出随速度广泛地变化的性能特性。

[0005]转子和齿轮泵(gerotor and gear pump)在前述冲突性能标准之间表现出中间立场。一方面，它们的结构(包括两个旋转和啮合构件)提供相对平稳的(即无脉动的)输出。另一方面，由于泵基本上是容积式，其速度对流量和压力特性基本上成正比。因而，转子和齿轮泵在需要顺向设计、延长的使用寿命、最小的脉动和可预测的流动特性的应用中找到广泛的使用。

[0006]有时，转子和齿轮泵在泵未运行时产生关于啮合构件之间的密封以及它对通过流(即正向和尤其是反向流动)的影响问题。除了所述构件的侧和端表面与静止壳体之间可忽略的流动之外，最显著的流动发生在啮合或接近啮合的构件之间。取决于所述构件的位置和更具体地任何反向(或正向)流动和压力能够反向驱动泵构件的程度，可能有相对显著的通过未运行的泵的反向或正向流动。通过未运行的泵的这种流动通常是不希望的，尤其是在并联泵装置时或空气可能通过未运行的泵抽吸到运行中的泵的吸入侧的装置时。

发明内容

[0007]本发明提供一种马达和泵组件，所述马达和泵组件在它未运行时提供通过泵的降低的正向或反向泄漏。本发明提出一种由永久磁体马达驱动的转子或齿轮泵，所述永久磁体马达展现出嵌齿扭矩(cogging torque)，即在去激励时由转子中的永久磁体和定子上的齿之间的相互作用引起对旋转的阻力。这种相互作用在马达的电力被终止时使得转子停止在许多受限旋转位置之一，并抵抗旋转。永久磁体马达连接(优选为直接连接)到具有啮合转子的转子泵或具有啮合齿轮的齿轮泵。当马达被去激励时，泵转子或齿轮停止且它们的旋转由马达的嵌齿扭矩抵抗。如果永久磁体马达是多相设计，附加的旋转抵抗扭矩借助于激励多相马达的一个相产生。泵内由流体压力在泵转子或齿轮上引起的内摩擦也抑制它们的旋转。本发明在带有并联泵的汽车变速器和系统中找到了特定的应用。应当理解，除了转子和齿轮泵之外，本发明包括永久磁体马达与任何类型的容积式泵的组合。

[0008]因而，本发明的目的在于提供一种马达和容积式泵组件，所述马达和容积式泵组件在马达被去激励时实现最小的通过流。

[0009]本发明的又一目的在于提供一种具有永久磁体马达的马达和转子或齿轮泵组件，所述永久磁体马达在马达被去激励时抵抗转子或齿轮的旋转。

[0010]本发明的又一目的在于提供一种具有永久磁体马达的马达和齿轮或转子泵组件，所述永久磁体马达在三相马达的一个相被激励时抵抗泵齿轮或转子的旋转。

[0011]本发明的又一目的在于提供一种马达和泵组件，所述马达和泵组件在去激励状态具有最小的通过流，尤其适合用于并联泵装置。

[0012]本发明的又一目的在于提供一种具有齿轮的马达和转子泵组件，在马达被去激励时，由于由作用于静止齿轮上的流体压力引起的增加的内摩擦，所述齿轮抵抗旋转。

[0013]进一步的应用范围从在此所提供的说明显而易见。应当理解，所述说明和具体示例仅用作图示说明的目的，而不打算限制本披露的范围。

附图说明

[0014]在此所述的附图仅用于图示说明的目的，且决不打算限制本披露的范围。

[0015]图1是具有并联布置的两个液压泵的自动变速器的示意图；

[0016]图2是根据本发明的永久磁体马达的分解透视图；

[0017]图3是根据本发明的永久磁体马达定子的分解透视图；

[0018]图4是根据本发明的永久磁体马达转子的分解透视图；和

[0019]图5是根据本发明的转子泵的端部正视图。

具体实施方式

[0020]以下说明本质上仅为示范性的，且不打算限制本披露、应用或使用。

[0021]现在参见图1，包含本发明的自动变速器被图示并总体上由附图标记10表示。自动变速器10包括金属壳体12，所述金属壳体12具有定位、支撑和紧固各种部件(例如输入轴14和输出轴16)的多个开口、孔、肩台、凸缘和其它特征。壳体12的最下部分限定贮槽18，贮槽18从自动变速器10的各种液压部件收集液压流体。过滤器24沉浸在贮槽18中，并从抽吸到分叉的吸入或进口线路26中并提供给第一齿轮泵组件30和第二转子或齿轮泵组件40的液压流体去除颗粒物质。第一齿轮泵组件30包括由自动变速器10的部件驱动的第一齿轮泵，并在第一输出或供应线路34中提供增压的液压流体。第二转子或齿轮泵组件40包括由永久磁体电动马达44驱动的第二转子泵42，并在第二输出或供应线路46中提供增压的液压流体。如果希望，止回阀48可以布置在供应线路34和46相交处，以减少流动至并通过未运行的泵组件30或40的回流。第一和第二供应线路34和46提供这种液压流体给变速器控制器50，变速器控制器50包括提供流体输出的多个控制阀、滑阀和通路，所述流体输出控制自动变速器10中的各种扭矩传递设备(如离合器和制动器)以实现操作。通常，如图所示，供应线路34和46在变速器控制器50之前或在变速器控制器50内组合。

[0022]应当理解，第一齿轮泵组件30和第二转子或齿轮泵组件40两者在单个自动变速器10中采用，以提供不同的泵送或流动特性。例如，由于第一齿轮泵组件30由自动变速器10的部件驱动，它将仅在这种部件旋转时提供增压的液压流体；而第二转子泵组件40可以在希望或需要时起动或激励以提供增压的液压流体。可替换地，第一齿轮泵组件30可以具有比第二转子泵组件40更高的流量和较低的压力输出，或反之亦然；或第二转子泵组件40可以具有比第一齿轮泵组件30更好的低温泵送特性。在任何情况下都可以想到，并联布置的两个泵将用于自动变速器10中，以提供希望的和不同的液压流体泵送特性。

[0023]在这种装置中，非常希望降低或排除通过静态的(即，静止的)转子泵组件40的液压流体流动。如上文所阐述的那样，本发明被如此引导。关于这一点，应当理解，虽然本发明尤其适于自动变速器中的并联泵布置并结合并联泵布置描述，但是本发明同样适合用于其它设备中并单独(即，非并联)使用，或在多并联装置中使用，其中在它们未运行时，减少通过泵的流动(尤其是反向或回流)是希望的或必要的。此外，应当理解，虽然第二泵组件40描述并主要参考为转子泵，但是齿轮泵和其它容积式泵也在本发明的范围内。

[0024]现在参见图2，3和4，图示了驱动转子或齿轮泵42的第二转子泵组件40的永久磁体马达44。电动马达44布置在圆柱形壳体54内并受壳体54保护，壳体54支撑电动马达44的定子56。如图3所示，定子56包括限定多个轴向延伸的T形齿62的金属定子铁芯58。在当前的马达设计中，在定子铁芯58中采用18个T形齿62，但是应当理解可以采用更多或更少的齿62。多个槽衬(slot liner)64接收在齿62之间，且同样多个电绕组66在齿62之间布置在槽衬64内。电绕组66可以单个或多个相(例如三相)结构的方式布置和连接。一对绝缘端盖或星形轮68完成定子56并保护电绕组66。

[0025]转子72可旋转地布置在定子56内。转子72包括圆柱形转子铁芯74，转子铁芯74包括多个(例如12个)永久磁体76。应当理解，在转子铁芯74中可以采用更多或更少的永久磁体76。永久磁体76布置有围绕转子铁芯74周向地交替的北极和南极。平衡圈78紧固到转子铁芯72的每个端面，转子72布置在阶梯式驱动轴82上并紧固到驱动轴82，如图2所示。

[0026]现在参见图1，2和5，转子泵42通过适当的装置(未示出)布置在永久磁体马达44的圆柱形壳体54的一端处并紧固到壳体54，并包括圆柱形壳体90，壳体90可自由旋转地接收外部转子92，外部转子92环绕内部转子94并由内部转子94驱动，内部转子94继而由永久磁体马达44的阶梯式驱动轴82驱动。进口或吸入端口98位于由外部转子92的内表面和内部转子94的外表面限定的泵送室96的一侧处。出口或压力端口102位于泵送室96的相对侧。

[0027]永久磁体马达44也包括与阶梯式驱动轴82相连的多个球轴承组件104以及流体密封件106、轴承预加载垫圈108和通过多个螺纹紧固件112紧固到圆柱形壳体54的端盖110。

[0028]第二转子泵组件40的泵送操作基本上是常规的。然而在供给到永久磁体马达44的电力流终止时，来自永久磁体76的磁力将转子72与定子56的T形齿62对齐，从而产生旋转抵抗扭矩，即马达44的嵌齿扭矩。该嵌齿或旋转抵抗(制动)扭矩总体上足以防止泵转子92和94的旋转和从而防止通过转子泵42的流动，尤其是反向或回流。该旋转抵抗扭矩借助于由转子92和94在静止且遭受反向(或正向)流体压力时产生的摩擦或约束扭矩加强。

[0029]应当理解，如果在停用或去激励状态中永久磁体马达44没有产生足够的旋转抵抗(制动)扭矩，使得施加在转子泵42的外部转子92和内部转子94上的流体压力足以旋转转子92和94并引起通过转子泵42的不希望流动，三相永久磁体马达44的一个电绕组66可以被激励，以增加制动扭矩，从而保持永久磁体马达44的转子72和转子泵42的转子92和94静止。

[0030]也应当理解，在由于永久磁体马达44的嵌齿扭矩引起内部转子94以及外部转子92静止的情况下，出口端口102和相关输出或供应线路46中的流体压力用来自增压回路的供给(如第一齿轮泵组件30的输出)保持在低的正数值。出口端口102处的该低的正压力排除了不希望的到公用吸入线路26中的空气泄漏。

[0031]最后，应当理解，虽然本发明主要结合转子泵描述，它同样适于使用齿轮组和实际上任何容积式泵，且提供相同的有益效果。

[0032]本发明的说明本质上仅为示范性的，且不偏离本发明要旨的变型也在本发明的范围内。这样的变型不认为是偏离本发明的精神和范围。

Claims (20)

1.一种马达和泵组件，其包括以下元件的组合：

具有输出轴的永久磁体马达，和

容积式旋转泵，所述容积式旋转泵具有进口端口、出口端口和由所述输出轴驱动的驱动轴，

从而在所述马达被去激励时所述输出轴的旋转阻力抑制从所述出口端口到所述进口端口的流体流动。

2.根据权利要求1所述的马达和泵组件，其特征在于，所述永久磁体马达包括三相绕组。

3.根据权利要求1所述的马达和泵组件，其特征在于，所述马达包括连接到所述输出轴的转子和具有多个齿的定子。

4.根据权利要求3所述的马达和泵组件，其特征在于，所述齿是T形的。

5.根据权利要求1所述的马达和泵组件，其特征在于，所述旋转泵是转子泵。

6.根据权利要求1所述的马达和泵组件，其特征在于，所述驱动轴直接连接到所述输出轴。

7.一种马达和泵组件，其包括以下元件的组合：

永久磁体马达，所述永久磁体马达具有限定多个极件的定子、转子和连接到所述转子的输出轴，和

容积式旋转泵，所述容积式旋转泵具有进口端口、出口端口和由所述输出轴驱动的驱动轴，

从而在所述马达停用时所述输出轴的旋转阻力抑制通过所述旋转泵的流动。

8.根据权利要求7所述的马达和泵组件，其特征在于，所述极件限定径向向内定向的齿。

9.根据权利要求8所述的马达和泵组件，其特征在于，所述齿截面是T形的。

10.根据权利要求7所述的马达和泵组件，其特征在于，所述旋转泵是转子泵。

11.根据权利要求7所述的马达和泵组件，其特征在于，所述旋转泵与另一泵并联设置。

12.根据权利要求7所述的马达和泵组件，其特征在于，所述永久磁体马达包括三相绕组。

13.根据权利要求7所述的马达和泵组件，其特征在于，所述旋转泵包括连接到所述驱动轴并限定多个突起的泵转子。

14.一种马达和泵组件，其包括以下元件的组合：

永久磁体嵌齿马达，所述永久磁体嵌齿马达具有限定多个极件的定子、转子和连接到所述转子的输出轴，和

容积式旋转泵，所述容积式旋转泵具有进口端口、出口端口、可操作地布置在所述进口端口和所述出口端口之间的泵转子、以及由所述输出轴驱动并连接到所述泵转子的驱动轴，

从而在所述马达停用时所述马达的所述转子和输出轴的嵌齿抑制所述泵转子的旋转和通过所述旋转泵的流体流动。

15.根据权利要求14所述的马达和泵组件，其特征在于，所述旋转泵是转子泵。

16.根据权利要求14所述的马达和泵组件，其特征在于，所述极件限定径向向内定向的齿。

17.根据权利要求16所述的马达和泵组件，其特征在于，所述齿截面是T形的。

18.根据权利要求14所述的马达和泵组件，其特征在于，所述永久磁体嵌齿马达包括三相绕组。

19.根据权利要求14所述的马达和泵组件，其特征在于，所述旋转泵与另一泵并联设置。

20.根据权利要求14所述的马达和泵组件，其特征在于，所述马达包括多个永久磁体。

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