CN103233873A - 一种与电机一体化的外转子径向柱塞液压泵 - Google Patents

Abstract

一种与电机一体化的外转子径向柱塞液压泵，泵采用外转子内定子结构，转子内部固定安装有用于吸油和压油的径向等距凸轮，凸轮在转子的带动下旋转时，通过轴承及柱塞销轴将转动转化为柱塞的直线往复运动，获得高压油液；每个柱塞腔的配油通过安装在定子上的锥阀单向阀实现，单向阀的打开和关闭通过柱塞腔内的压力控制；泵运转的驱动力，来自于对称设计在泵体两侧的盘式电机，盘式电机的定子与地面固连，盘式电机的转子与泵的转子设计成一个部件，实现泵和电机的一体化设计；本发明的与电机一体化的外转子径向柱塞液压泵，具有结构紧凑、传动简单、受力对称、能量利用率高、容积效率高、泵和电机一体化的优点。

Description

一种与电机一体化的外转子径向柱塞液压泵

技术领域

本发明属于径向柱塞液压泵技术领域，具体涉及一种与电机一体化的外转子径向柱塞液压泵。

背景技术

用于为液压系统提供具有稳定流量和压力的高压油液的液压泵是液压传动系统中的关键部件，径向柱塞液压泵以其磨损小、排量大、容积效率高的显著优点广泛运用在高动力的液压操作应用中，如:压铸和注塑技术。对于一些进行高压操作的行业，如塑料工业的注塑机和汽车工业的压铸部门，径向柱塞液压泵的运用将成为今后的主要趋势，在未来它也必将更加广泛地应用于冶金、矿山、锻压、注塑、船舶、重型机械等设备中。

传统的径向柱塞液压泵，其配流轴与转子是两个独立的零件，为了保证转子在工作过程中能够良好的转动，其与配流轴之间须留有一定的间隙，油液从间隙的泄漏，将造成泵容积效率的下降；传统的径向柱塞液压泵，在工作中，其各个柱塞腔及内部的油液都随传动轴高速转动，腔内的油液易产生气泡，进一步造成容积效率的损失；传统的径向柱塞液压泵，为了驱动其运转，需要通过传动机构与电机输出轴进行连接，能量的传递环节较多，结构复杂，容易降低传动精度和造成功率的损失。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提出一种与电机一体化的外转子径向柱塞液压泵，具有结构紧凑、容积效率高、传动简单、能量利用率高的优点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种与电机一体化的外转子径向柱塞液压泵，包括第一外端盖25和第二外端盖3，第一外端盖25和第二外端盖3相对布置，通过两个以上的连接拉杆27连接，并用圆螺母锁紧，组成一个整体结构并与地面固定，泵定子11安装在整体结构的内部，泵定子11两侧的轴分别从第一外端盖25和第二外端盖3中心的通孔伸出，伸出的部分用圆螺母锁紧，第一轴承组19和第二轴承组10分别安装在泵定子11两侧的轴上，第一轴承组19、第二轴承组10的轴承内圈分别抵在泵定子11两侧的台肩上，第一泵端盖24和第二泵端盖4分别安装在第一轴承组19和第二轴承组10上，第一轴承压盖20安装在第一泵端盖24端部，顶住第一轴承组19的轴承外圈，第二轴承压盖9安装在第二泵端盖4端部，顶住第二轴承组10的轴承外圈，泵壳体30安装在第一泵端盖24和第二泵端盖4之间，泵壳体30内圆柱面与第一泵端盖24的第一止口28和第二泵端盖4上的第二止口1配合，端面用两个以上的螺钉和销钉拧紧固定，泵壳体30内部安装有压油凸轮31，压油凸轮31内部为椭圆柱面，压油凸轮31的轴向定位通过第一压油凸轮定位套筒29和第二压油凸轮定位套筒32实现，其周向通过过盈配合定位或通过键连接定位，第一泵端盖24和第二泵端盖4端面上的圆柱面上分别安装有第一吸油凸轮26和第二吸油凸轮2，它们的外柱面相同，且都为与压油凸轮31内柱面等距的椭圆柱面，它们都通过过盈配合进行周向定位或通过键连接定位，泵定子11的外圆柱面上均匀、对称的分布有两个以上的径向的柱塞腔13，每个柱塞腔13内都安装有一个柱塞5，每个柱塞5的根部都安装有一个柱塞销轴15，柱塞销轴15位于柱塞5内部的部分居中安装有一个第二滚针轴承14，柱塞销轴15的两端分别安装有第一滚针轴承16和第三滚针轴承12，第二滚针轴承14抵在压油凸轮31上，第一滚针轴承16和第三滚针轴承12分别压在第一吸油凸轮26和第二吸油凸轮2上，泵定子11两端面上与每个柱塞腔13对应的位置，沿轴向分别安装有吸入系统组件23和排出系统组件7，吸入系统组件23和排出系统组件7的分布半径小于柱塞5沿径向运动时的最低位置，第一外端盖25和第二外端盖3的内端面上都加工有两个以上的径向槽，槽内安装有定子绕组18，第一泵端盖24和第二泵端盖4的外端面上也都加工有两个以上的径向槽，每个槽内都安装有导磁体17。

在吸入系统组件23中，吸入阀阀座定位套筒37、吸入阀闭合弹簧38、吸入阀阀芯35、吸入阀阀座36和吸入阀导向座34依次安装在泵定子11端面上的安装孔内，通过旋入吸入阀定位螺塞33将上述各个零件压紧进行定位，其中吸入阀阀芯35穿过吸入阀阀座36安装在吸入阀导向座34内，吸入阀闭合弹簧38顶住吸入阀阀芯35的圆锥底面。

在排出系统组件7中，排出阀阀座43、排出阀阀芯42、排出阀闭合弹簧39和排出阀导向座41依次安装在泵定子11端面上的安装孔内，通过旋入排出阀定位螺塞40将上述各个零件压紧进行定位，其中排出阀阀芯42的细杆端插入排出阀导向座41内，排出阀闭合弹簧39顶住排出阀阀芯42的圆锥底面。

泵的配油通过吸入系统组件23和排出系统组件7中的阀口的打开和关闭实现，柱塞腔13分布平面的两旁，分别沿径向分布有辐射状的第一汇油孔21和第二汇油孔8，且它们的分布方式与柱塞腔13相同，各个第一汇油孔21和第二汇油孔8分别经吸入系统组件23或者排出系统组件7与相应位置的柱塞腔13连通。

该泵的驱动力来自位于两侧对称设计的两个盘式电机，第一外端盖25和第二外端盖3的相背的一侧有两个以上的散热肋板44，相对的一侧开有两个以上的径向槽，该径向槽内缠绕绕组组成盘式电机的定子，第一泵端盖24和第二泵端盖4的相背的一侧上也都开有两个以上的径向槽，该径向槽内都装有导磁体17，组成盘式电机的转子，同时也是径向柱塞泵的转子，实现了一体化的设计。

本发明具有以下优点：

1）传动简单，能量利用率高。该泵的运转通过盘式电机驱动，盘式电机具有大扭矩、低转速的特点，因此可以不用减速机构，直接驱动负载，没有了中间的传动机构，电机的驱动力直接作用于泵，提高了能量的利用率。

2）结构紧凑。该泵实现了泵和电机的一体化设计，本发明中，泵的转子同时也是电机的转子，泵定子11与电机定子固定连接，泵和电机合并成一个整体，结构紧凑，节省空间。

3）容积效率高。该泵采用外转子内定子结构，柱塞腔13设置于泵定子11上，不随转子高速转动，避免了油液在高速转动时产生气泡；柱塞5缸体和配流轴为一个整体，避免了油液在柱塞腔13和配流轴之间的泄露造成的容积效率的下降。

附图说明

图1为本发明的轴向剖视图。

图2为本发明图1的A-A截面的剖视图。

图3为吸入系统组件23的剖视图。

图4为排出系统组件7的剖视图。

图5为第二外端盖3的示意图，其中图5-a是第二外端盖3的右视图，图5-b是第二外端盖3的正视图，图5-c是第二外端盖3的左视图。

图6为第二泵端盖4的示意图，其中图6-a是第二泵端盖4的轴向剖视图，图6-b是第二泵端盖4的右视图。

图7为泵定子11的示意图，其中图7-a是泵定子11的轴向剖视图，图7-b是图7-a中B-B截面的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

参照图1和图2，一种与电机一体化的外转子径向柱塞液压泵，包括第一外端盖25和第二外端盖3，第一外端盖25和第二外端盖3相对布置，通过两个以上的连接拉杆27连接，并用圆螺母锁紧，组成一个整体结构并与地面固定，泵定子11安装在整体结构的内部，泵定子11两侧的轴分别从第一外端盖25和第二外端盖3中心的方形通孔伸出，伸出的部分用圆螺母锁紧，在配合的部分，泵定子11两侧的轴上削出平面，与第一外端盖25和第二外端盖3中心的方形通孔配合，防止泵定子11的周向转动，第一轴承组19和第二轴承组10分别安装在泵定子11两侧的轴上，第一轴承组19、第二轴承组10的轴承内圈分别抵在泵定子11两侧的台肩上，第一泵端盖24和第二泵端盖4分别安装在第一轴承组19和第二轴承组10上，第一轴承压盖20安装在第一泵端盖24端部，顶住第一轴承组19的轴承外圈，第二轴承压盖9安装在第二泵端盖4端部，顶住第二轴承组10的轴承外圈，泵壳体30安装在第一泵端盖24和第二泵端盖4之间，泵壳体30内圆柱面与第一泵端盖24的第一止口28和第二泵端盖4上的第二止口1配合，端面用两个以上的螺钉和销钉拧紧固定，泵壳体30内部安装有压油凸轮31，压油凸轮31内部为椭圆柱面，压油凸轮31的轴向定位通过第一压油凸轮定位套筒29和第二压油凸轮定位套筒32实现，其周向通过过盈配合定位或通过键连接定位，第一泵端盖24和第二泵端盖4端面上的圆柱面上分别安装有第一吸油凸轮26和第二吸油凸轮2，它们的外柱面相同，且都为与压油凸轮31内柱面等距的椭圆柱面，它们都通过过盈配合进行周向定位或通过键连接定位，泵定子11的外圆柱面上均匀、对称的分布有两个以上的径向的柱塞腔13，每个柱塞腔13内都安装有一个柱塞5，每个柱塞5的根部都安装有一个柱塞销轴15，柱塞销轴15位于柱塞5内部的部分居中安装有一个第二滚针轴承14，柱塞销轴15的两端分别安装有第一滚针轴承16和第三滚针轴承12，第二滚针轴承14抵在压油凸轮31上，第一滚针轴承16和第三滚针轴承12分别压在第一吸油凸轮26和第二吸油凸轮2上，泵定子11两端面上与每个柱塞腔13对应的位置，沿轴向分别安装有吸入系统组件23和排出系统组件7，吸入系统组件23和排出系统组件7的分布半径小于柱塞5沿径向运动时的最低位置；参照图5-b、图5-c，第一外端盖25和第二外端盖3的内端面上都加工有两个以上的径向槽，槽内安装有定子绕组18；参照图6-a、6-b，第一泵端盖24和第二泵端盖4的外端面上也都加工有两个以上的径向槽，每个槽内都安装有导磁体17。

参照图3，在吸入系统组件23中，吸入阀阀座定位套筒37、吸入阀闭合弹簧38、吸入阀阀芯35、吸入阀阀座36和吸入阀导向座34依次安装在泵定子11端面上的安装孔内，通过旋入吸入阀定位螺塞33将上述各个零件压紧进行定位，其中吸入阀阀芯35穿过吸入阀阀座36安装在吸入阀导向座34内，吸入阀闭合弹簧38顶住吸入阀阀芯35的圆锥底面。

参照图4，在排出系统组件7中，排出阀阀座43、排出阀阀芯42、排出阀闭合弹簧39和排出阀导向座41依次安装在泵定子11端面上的安装孔内，通过旋入排出阀定位螺塞40将上述各个零件压紧进行定位，其中排出阀阀芯42的细杆端插入排出阀导向座41内，排出阀闭合弹簧39顶住排出阀阀芯42的圆锥底面。

参照图1、图2，泵的转动部分位于泵定子11的外部，柱塞5的运动由压油凸轮31和第一吸油凸轮26、第二吸油凸轮2驱动，压油凸轮31的内柱面为椭圆柱面，第一吸油凸轮26、第二吸油凸轮2的外柱面为与压油凸轮31内柱面等距的椭圆柱面，柱塞5的受力通过柱塞销轴15传递，泵运转时，柱塞5相当于逆着转动方向沿椭圆周转动，由于椭圆上的点与圆心的距离沿周向周期性变化，因此，柱塞5即沿径向的做往复运动，实现柱塞腔13的吸油和压油。

泵的配油通过吸入系统组件23和排出系统组件7中的阀口的打开和关闭实现，参照图7-a、7-b，在泵定子11内，柱塞腔13分布平面的两旁，分别沿径向分布有辐射状的第一汇油孔21和第二汇油孔8，且它们的分布方式与柱塞腔13相同，各个第一汇油孔21和第二汇油孔8分别经吸入系统组件23或者排出系统组件7与相应位置的柱塞腔13连通，当柱塞腔13容积增大时，吸入阀阀芯35在液压力的作用下，将吸入阀闭合弹簧38进一步压缩，吸入系统组件23与柱塞腔13之间的连接孔设计成椭圆形，防止弹簧完全压缩后，此连接孔被吸入阀阀芯35的圆锥底面封住，打开阀口，吸入油液，排出阀阀芯42则在液压力和排出阀闭合弹簧39弹力的作用下，将阀口闭合，防止油液回流；当柱塞腔13容积减小时，排出阀阀芯42在液压力的作用下，将排出阀闭合弹簧39进一步压缩，打开阀口，将油液泵出，吸入阀阀芯35则在液压力和吸入阀闭合弹簧38弹力的作用下，将阀口封闭，防止油液逆流。

该泵的驱动力来自位于两侧对称设计的两个盘式电机，参照图5-a、图5-b、图5-c、图6-a和图6-b，第一外端盖25和第二外端盖3的相背的一侧有两个以上的散热肋板44，相对的一侧开有两个以上的径向槽，该径向槽内缠绕绕组组成盘式电机的定子，第一泵端盖24和第二泵端盖4的相背的一侧上也都开有两个以上的径向槽，该径向槽内都装有导磁体17，组成盘式电机的转子，同时也是径向柱塞泵的转子，实现了一体化的设计。

本发明的工作原理为：

盘式电机通电后，驱动第一泵端盖24、第二泵端盖4以及其上固定安装的各个零件转动，泵定子11固定，旋转的压油凸轮31、第一吸油凸轮26和第二吸油凸轮2，驱动泵定子11上固定位置的柱塞腔13内安装的柱塞5沿径向做往复运动，柱塞腔13容积增大时，排出系统组件7的阀口关闭，吸入系统组件23的阀口打开，油液经吸油孔22、第一汇油孔21和吸入系统组件23进入柱塞腔13，当柱塞腔13的容积减小时，吸入系统组件23的阀口关闭，排出系统的阀口打开，油液经排出系统组件7、第二汇油孔8和出油孔6流出柱塞腔13，各个柱塞腔13同时工作，实现连续的吸油和排油。

Claims (5)

1.一种与电机一体化的外转子径向柱塞液压泵，包括第一外端盖（25）和第二外端盖（3），其特征在于：第一外端盖（25）和第二外端盖（3）相对布置，通过两个以上的连接拉杆（27）连接，并用圆螺母锁紧，组成一个整体结构并与地面固定，泵定子（11）安装在整体结构的内部，泵定子（11）两侧的轴分别从第一外端盖（25）和第二外端盖（3）中心的通孔伸出，伸出的部分用圆螺母锁紧，第一轴承组（19）和第二轴承组（10）分别安装在泵定子（11）两侧的轴上，第一轴承组（19）、第二轴承组（10）的轴承内圈分别抵在泵定子（11）两侧的台肩上，第一泵端盖（24）和第二泵端盖（4）分别安装在第一轴承组（19）和第二轴承组（10）上，第一轴承压盖（20）安装在第一泵端盖（24）端部，顶住第一轴承组（19）的轴承外圈，第二轴承压盖（9）安装在第二泵端盖（4）端部，顶住第二轴承组（10）的轴承外圈，泵壳体（30）安装在第一泵端盖（24）和第二泵端盖（4）之间，泵壳体（30）内圆柱面与第一泵端盖（24）的第一止口（28）和第二泵端盖（4）上的第二止口（1）配合，端面用两个以上的螺钉和销钉拧紧固定，泵壳体（30）内部安装有压油凸轮（31），压油凸轮（31）内部为椭圆柱面，压油凸轮（31）的轴向定位通过第一压油凸轮定位套筒（29）和第二压油凸轮定位套筒（32）实现，其周向通过过盈配合定位或通过键连接定位，第一泵端盖（24）和第二泵端盖（4）端面上的圆柱面上分别安装有第一吸油凸轮（26）和第二吸油凸轮（2），它们的外柱面相同，且都为与压油凸轮（31）内柱面等距的椭圆柱面，它们都通过过盈配合进行周向定位或通过键连接定位，泵定子（11）的外圆柱面上均匀、对称的分布有两个以上的径向的柱塞腔（13），每个柱塞腔（13）内都安装有一个柱塞（5），每个柱塞（5）的根部都安装有一个柱塞销轴（15），柱塞销轴（15）位于柱塞（5）内部的部分居中安装有一个第二滚针轴承（14），柱塞销轴（15）的两端分别安装有第一滚针轴承（16）和第三滚针轴承（12），第二滚针轴承（14）抵在压油凸轮（31）上，第一滚针轴承（16）和第三滚针轴承（12）分别压在第一吸油凸轮（26）和第二吸油凸轮（2）上，泵定子（11）两端面上与每个柱塞腔（13）对应的位置，沿轴向分别安装有吸入系统组件（23）和排出系统组件（7），吸入系统组件（23）和排出系统组件（7）的分布半径小于柱塞（5）沿径向运动时的最低位置，第一外端盖（25）和第二外端盖（3）的内端面上都加工有两个以上的径向槽，槽内安装有定子绕组（18），第一泵端盖（24）和第二泵端盖（4）的外端面上也都加工有两个以上的径向槽，每个槽内都安装有导磁体（17）。

2.根据权利要求1所述的一种与电机一体化的外转子径向柱塞液压泵，其特征在于：在吸入系统组件（23）中，吸入阀阀座定位套筒（37）、吸入阀闭合弹簧（38）、吸入阀阀芯（35）、吸入阀阀座（36）和吸入阀导向座（34）依次安装在泵定子（11）端面上的安装孔内，通过旋入吸入阀定位螺塞（33）将上述各个零件压紧进行定位，其中吸入阀阀芯（35）穿过吸入阀阀座（36）安装在吸入阀导向座（34）内，吸入阀闭合弹簧（38）顶住吸入阀阀芯（35）的圆锥底面。

3.根据权利要求1所述的一种与电机一体化的外转子径向柱塞液压泵，其特征在于：在排出系统组件（7）中，排出阀阀座（43）、排出阀阀芯（42）、排出阀闭合弹簧（39）和排出阀导向座（41）依次安装在泵定子（11）端面上的安装孔内，通过旋入排出阀定位螺塞（40）将上述各个零件压紧进行定位，其中排出阀阀芯（42）的细杆端插入排出阀导向座（41）内，排出阀闭合弹簧（39）顶住排出阀阀芯（42）的圆锥底面。

4.根据权利要求1所述的一种与电机一体化的外转子径向柱塞液压泵，其特征在于：泵的配油通过吸入系统组件（23）和排出系统组件（7）中的阀口的打开和关闭实现，柱塞腔（13）分布平面的两旁，分别沿径向分布有辐射状的第一汇油孔（21）和第二汇油孔（8），且它们的分布方式与柱塞腔（13）相同，各个第一汇油孔（21）和第二汇油孔（8）分别经吸入系统组件（23）或者排出系统组件（7）与相应位置的柱塞腔（13）连通。

5.根据权利要求1所述的一种与电机一体化的外转子径向柱塞液压泵，其特征在于：该泵的驱动力来自位于两侧对称设计的两个盘式电机，第一外端盖（25）和第二外端盖（3）的相背的一侧有两个以上的散热肋板（44），相对的一侧开有两个以上的径向槽，该径向槽内缠绕绕组组成盘式电机的定子，第一泵端盖（24）和第二泵端盖（4）的相背的一侧上也都开有两个以上的径向槽，该径向槽内都装有导磁体（17）组成盘式电机的转子，同时也是径向柱塞泵的转子。

Images