CN101598142B - 一种电机控制的双作用叶片式液压变压器 - Google Patents

Abstract

一种电机控制的双作用叶片式液压变压器包括壳体、旋转轴、左端盖、配流盘、定子、转子、右端盖、齿轮、叶片及电机等；其特征在于转子和定子的中心是固定且重合的，叶片沿转子径向安置，一个转子通过花键与旋转轴的左半轴配合联接，另一个转子通过花键与旋转轴的右半轴配合联接，一个定子外圈以长半径圆弧中心为中心150°范围内作成齿轮形式，一个定子与齿轮构成齿轮传动副，齿轮安装在电机的输出轴上，电机安装在壳体上，配流盘安装在旋转轴上，紧压在定子的左右两个侧面上，左端盖、右端盖通过螺栓固定在壳体上。本发明的有益效果是能以无节流损失的方式将恒压网络系统压力调整为负载压力变化范围内的任一值，可应用于中、高压液压系统。

Description

一种电机控制的双作用叶片式液压变压器

(一)技术领域

本发明涉及一种液压变压器，具体地说是一种电机控制的双作用叶片式液压变压器，属机械领域。

(二)背景技术

液压变压器是指在液压传动中实现压力转换的一种液压元件。液压变压器可以把给定压力下的输入液压能高效率地转换为另一种压力下的输出液压能，使用它可以实现多负载在恒压网络中互不相关的控制，还会使能量逆向流动，不仅可以无节流损失地驱动直线负载，而且还可以驱动旋转负载。

现有的液压变压器基本上都是柱塞式结构，其工作压力高，在20MPa以上，流量范围大，一般用于高压、大流量液压系统中，在中、低压液压系统中使用，效率很低，而且柱塞式液压变压器结构复杂、加工精度高，对油污染敏感，滤油精度要求高，价格较昂贵，因此使得液压变压器的应用范围受到了很大的限制。

(三)发明内容

本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供了一种结构紧凑、流量均匀、噪声小、运转精度高且平稳，可应用于中高压、中压、低压液压系统的电机控制的双作用叶片式液压变压器，以丰富液压变压器的种类，扩大液压变压器的应用范围。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案：

一种电机控制的双作用叶片式液压变压器主要由壳体、旋转轴、左端盖、配流盘、定子、转子、右端盖、齿轮、电机、叶片等组成；转子和定子的中心是固定且重合的，转子的宽度比定子的宽度稍小，转子安装在定子内，叶片的一端放入转子的叶片槽内，另一端与定子的内表面接触，叶片沿转子径向安置，一个转子通过花键与旋转轴的左半轴配合联接，另一个转子通过花键与旋转轴的右半轴配合联接，一个定子的外圈以长半径圆弧中心为中心150°范围内作成齿轮形式，一个定子与齿轮构成齿轮传动副，齿轮安装在电机的输出轴上，电机安装在壳体上，配流盘安装在旋转轴上，并紧压在定子的左右两个侧面上，左端盖、右端盖通过螺栓固定在壳体上。

本发明的一种电机控制的双作用叶片式液压变压器与现有技术相比，所产生的有益效果是：

(1)本发明能以无节流损失的方式将恒压网络系统压力调整为负载压力变化范围内的任一值。

(2)本发明可应用于中高压、中压、中低压液压系统中，即7MPa以上，20MPa以下的液压系统中，扩大了液压变压器的应用范围，丰富了液压变压器的品种。

(3)本发明体积小、重量轻、转动惯量小，控制方便，易于实现精确控制，控制性能好。

(4)本发明可以向负载输出能量，也可以从负载向蓄能器回收能量。

(四)附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构简图

图2是本发明的的A-A视图

图3是本发明的的B-B视图

图4是本发明的的C-C视图

图5是本发明的油口连接形式示意图

图6是本发明的变压原理示意图

图中：1.壳体，2.旋转轴，3.左端盖，4、7.第一组配流盘，5.第一定子，6.第一转子，8、11.第二组配流盘，9.第二定子，10.第二转子，12.右端盖，13.齿轮，14.第一组叶片，15.第二组叶片，16.电机

(五)具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作以下详细地说明。

如图1、2、3、4所示，本发明所述的一种电机控制的双作用叶片式液压变压器，主要由壳体1、旋转轴2、左端盖3、第一组配流盘4、7与第一定子5、第一转子6、第二组配流盘8、11和第二定子9、第二转子10及右端盖12、齿轮13、电机16、第一组叶片14、第二组叶片15等组成；第一转子6和第一定子5的中心是固定且重合的，第一转子6的宽度比第一定子5的宽度稍小，第一转子6安装在第一定子5内，第一组叶片14的一端放入第一转子6的叶片槽内，另一端与第一定子5的内表面接触，第一组叶片14沿第一转子6径向安置(即安放角为零)，第一转子6通过花键与旋转轴2的左半轴配合联接，在恒压网络系统中高压油的作用下，第一转子6可带动旋转轴2旋转；第一定子5外圈以长半径圆弧中心为中心150°范围内作成齿轮形式，第一定子5与齿轮13构成齿轮传动副，在电机16的带动下第一定子5顺时针或逆时针旋转进行变量，齿轮13安装在电机16的输出轴上，电机16安装在壳体1上，第一组配流盘4、7安装在旋转轴2上，并紧压在第一定子5的左右两个侧面上；第二转子10和第二定子9的中心也是固定且重合的，第二转子10的宽度比第二定子9的宽度稍小，第二转子10安装在第二定子9内，第二组叶片15的一端放入第二转子10的叶片槽内，另一端与第二定子9的内表面接触，第二组叶片15沿第二转子10径向安置，第二组配流盘8、11安装在旋转轴2上，并紧压在第二定子9的左右两个侧面上；第二转子10通过花键与旋转轴2的右半轴配合联接，左端盖3、右端盖12通过螺栓固定在壳体1上。

由旋转轴2、第一转子6、第一定子5、齿轮13、第一组叶片14、电机16、第一组配流盘4、7等可组成变量部件17，由旋转轴2、第二转子10、第二定子9、第二组叶片15、第二组配流盘8、11等可组成定量部件18。所述的一种电机控制的双作用叶片式液压变压器的变量部件17与双作用叶片式二次元件的结构、功能相似，变量部件17可以看作为一个双作用叶片式二次元件；所述的一种电机控制的双作用叶片式液压变压器的定量部件18与定量双作用叶片马达的结构、功能相似，定量部件18可以看作为一个定量双作用叶片马达；于是，所述的一种电机控制的双作用叶片式液压变压器可以看作是由二次元件与定量马达同轴刚性联接而成的，如图5所示，变量部件17的左上油口M为一种电机控制的双作用叶片式液压变压器的进油口，进油口M与恒压网络系统的高压油路连接，定量部件18的右上油口N为一种电机控制的双作用叶片式液压变压器的出油口，出油口N与负载端连接，进油口M与出油口N大小相同，变量部件17的下油口与定量部件18的下油口连接在一起，成为一种电机控制的双作用叶片式液压变压器一个油口0，油口0与油箱连接，油口0一方面向液压变压器补充油液，另一方面将多余的油液和液压变压器内泄漏产生的油液流回油箱，油口0大于进油口M与出油口N。

如图6所示，在恒压网络压力p₁的作用下，变量部件17产生的主动转矩为：

$T_1=\frac{V_1}{2\mathrm{\π}}(p_1-p_0)$

定量部件18产生的阻力转矩为：

$T_2=-\frac{V_2}{2\mathrm{\π}}(p_2-p_0)$

式中：V₁、V₂是变量部件17、定量部件18的排量，p₁、p₂是液压变压器进、出油口处的压力，p₀是油箱处的压力，通常p₀＝0。

忽略变量部件17与定量部件18之间的摩擦阻力矩，当T₁+T₂＝0时，液压变压器处于平衡状态，此时液压变压器进、出油口之间的压力比为：

$\mathrm{\λ}=\frac{p_2}{p_1}=\frac{V_1}{V_2}$ (1)

式中：λ为变压比。

由以上推导可以看出，变压比是液压变压器进、出口压力的比值，它也等于相应排量的反比。这里压力p₁是恒压网络的压力，它为定值，而压力p₂取决定于负载，因此所述的一种电机控制的双作用叶片式液压变压器的变压实质上是调节排量V_1/V₂的值，由于定量部件18的排量V₂是一个固定值，所以工作中是通过调节变量部件17的排量V₁来满足负载变化的需要。

所述的一种电机控制的双作用叶片式液压变压器不工作时，变量部件17的第一转子与定量部件18的第二转子均静止不动，变量部件17的第一定子处在初始旋转位置(零点)，变量部件17的排量V₁为零，由公式(1)可知，变压比λ等于零。

所述的一种电机控制的双作用叶片式液压变压器工作时，为适应负载的变化，在电机的作用下，变量部件17的第一定子顺时针或逆时针旋转，随着第一定子旋转角度的变化，变量部件17的排量V₁也不断变化，由公式(1)可知，变压比λ就随之改变，实现变压，满足负载变化的需要。

所述的一种电机控制的双作用叶片式液压变压器的变量部件17的第一定子旋转角度的大小和方向由电机(伺服电动机或步进电动机)输出轴的转角决定，工作中，由角位移传感器检测伺服电动机输出轴的转角，反馈给控制器，由控制器发出指令给伺服电动机，来控制第一定子旋转角度(大小和方向)，或由控制器控制发送给步进电动机的脉冲数，来控制第一定子的旋转角度(大小和方向)。

Claims (2)

1.一种电机控制的双作用叶片式液压变压器，其包括壳体(1)、旋转轴(2)、左端盖(3)、第一组配流盘(4、7)、第一定子(5)、第一转子(6)、第二组配流盘(8、11)、第二定子(9)、第二转子(10)、右端盖(12)、齿轮(13)、第一组叶片(14)、第二组叶片(15)、电机(16)；其特征在于，第一转子(6)和第一定子(5)的中心是固定且重合的，第一转子(6)的宽度比第一定子(5)的宽度稍小，第一转子(6)安装在第一定子(5)内，第一组叶片(14)的一端放入第一转子(6)的叶片槽内，第一组叶片(14)的另一端与第一定子(5)的内表面接触，第一组叶片(14)沿第一转子(6)径向安置，第一转子(6)通过花键与旋转轴(2)的左半轴配合联接，第一定子(5)外圈以长半径圆弧中心为中心150°范围内作成齿轮形式，第一定子(5)与齿轮(13)构成齿轮传动副，齿轮(13)安装在电机(16)的输出轴上，电机(16)安装在壳体(1)上，第一组配流盘(4、7)安装在旋转轴(2)上，并紧压在第一定子(5)的左右两个侧面上，第二转子(10)和第二定子(9)的中心也是固定且重合的，第二转子(10)的宽度比第二定子(9)的宽度稍小，第二转子(10)安装在第二定子(9)内，第二组叶片(15)的一端放入第二转子(10)的叶片槽内，第二组叶片(15)的另一端与第二定子(9)的内表面接触，第二组叶片(15)沿第二转子(10)径向安置，第二组配流盘(8、11)安装在旋转轴(2)上，并紧压在第二定子(9)的左右两个侧面上；第二转子(10)通过花键与旋转轴(2)的右半轴配合联接，左端盖(3)、右端盖(12)通过螺栓固定在壳体(1)上。

2.根据权利要求1所述的一种电机控制的双作用叶片式液压变压器，其特征在于，电机(16)是伺服电动机或步进电动机。

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