CN103742199B - 一种气动马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气动马达，包括：壳体，具有动力输出侧和排气侧，在壳体上靠近动力输出侧设有进气口；在该壳体内部设置有，曲面单元，其外部轮廓呈流线型，以减少高压气流运动时的阻力，壳体与所述曲面单元之间形成气室，使得高压气体能够通过所述壳体上的所述进气口进入到该气室中；主轴，其一端为动力输出端，穿过所述曲面的单元并从壳体的动力输出侧延伸出壳体；多个叶轮组，串联在主轴上，并相对于所述曲面单元更接近于所述排气侧，每个叶轮组包括定子叶轮和转子叶轮，其中，通过壳体上的进气口进入壳体和曲面单元之间形成的气室的高压空气被沿着曲面单元引导到所述多个叶轮组，驱动叶轮组中的转子叶轮转动，从而带动所述主轴转动。

Description

一种气动马达

技术领域

本发明涉及一种气动马达，具体地说，涉及一种利用压缩流体或空气驱动的气动马达。

背景技术

气动马达是将压缩空气的压力能转换为机械能并产生旋转运动的气动执行元件，气动马达通过压缩空气的膨胀作用，以气体的压力改变溶剂等方式，实现压力能向机械能的转变，它的作用相当于电动机或液压马达，可以作为旋转动力源。气动马达具有很多的优点，例如，气动马达采用空气作为介质，并且对用过的空气不需要处理，不会造成环境污染；再如，通过空气压缩空气的流量，可以调节气动马达的转速和输出功率。而且，气动马达不受高温、高磁、辐射等的影响，适用于恶劣的工作环境，即使在易燃、易爆、粉尘等不利条件下，均能正常工作。气动马达主要应用于矿山机械、专业性的机械制造业、航空、船舶等行业，随着气压传动的发展，气动马达的应用将更加的广泛。

对于现有技术中轻型的气动马达，存在体积大，结构复杂，输出功率小等问题。因此，需要一种新型的轻型气动马达，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气动马达，该气动马达采用多级叶片高度不同的叶轮组串联，驱动主轴高速旋转，输出功率大，体积小，结构简单。

为实现上述目的，本发明提供一种气动马达，该气动马达包括：壳体，具有动力输出侧和在动力输出侧的相反侧的用于排出气体的排气侧，在壳体上靠近动力输出侧设有进气口；在该壳体内部设置有，曲面单元，所述曲面单元为空心结构，外部轮廓呈流线型，以减少高压气流运动时的阻力，壳体与所述曲面单元之间形成气室，使得高压气体能够通过所述壳体上的所述进气口进入到该气室中；主轴，其一端为动力输出端，穿过所述曲面的单元并从壳体的动力输出侧延伸出壳体以输出动力；多个叶轮组，多个所述叶轮组串联在主轴上，并相对于所述曲面单元更接近于所述排气侧，每个叶轮组包括定子叶轮和转子叶轮，其中，通过壳体上的进气口进入壳体和曲面单元之间形成的气室的高压空气被沿着曲面单元引导到所述多个叶轮组，驱动叶轮组中的转子叶轮转动，从而带动所述主轴转动。

优选地，所述主轴为阶梯轴。

优选地，所述气动马达还包括锁紧环，所述锁紧环呈圆环状，固定在所述壳体的排气侧，以压紧定子叶轮，使定子叶轮与壳体无相对运动。

优选地，所述叶轮组的叶片高度沿着气流排出方向逐渐增大。

优选地，所述壳体的进气口处为一平面，进气口周围设有均匀分布的多个螺纹孔，该螺纹孔用于连接气源。

优选地，所述转子叶轮上设有键槽，所述主轴上相应位置处设置键槽，所述主轴与所述叶轮组的转子叶轮键连接。

优选地，所述主轴靠近排气侧设有螺母，该螺母通过螺纹固定到主轴上用于压紧转子叶轮，防止轴向窜动。

根据上面的描述以及实践可知，其一，在壳体的气室内设有曲面单元，流线型的轮廓线可以减少对高压气体的阻力；其二，该气动马达通过锁紧环压紧定子叶轮，定子叶轮与壳体无相对运动，排气侧圆螺母压紧转子叶轮的方式，将转子叶轮固定在主轴上，可以保证各级叶轮组之间的距离适中，转子叶轮和主轴之间通过键连接，而且体积小，结构简单；其三，该气动马达采用多个叶片高度不同的叶轮组串联，多个转子叶轮同时驱动主轴旋转，使得主轴高速旋转，输出功率大。

附图说明

通过下面结合附图对其实施例进行描述，本发明的上述特征和技术优点将会变得更加清楚和容易理解。

图1是剖面图，示出了本发明的一个实施例所述的气动马达；

图2是示意图，示出了图1所示的气动马达的主轴；

图3是示意图，示出了图1所示的气动马达的定子叶轮；以及

图4是示意图，示出了图1所示的气动马达的转子叶轮。

具体实施方式

下面将参考附图来描述本发明所述的气动马达的实施例。本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式或其组合对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。此外，在本说明书中，附图未按比例画出，并且相同的附图标记表示相同的部分。

图1是剖面图，示出了本发明的一个实施例所述的气动马达。如图1所示，本发明的一个实施例所述的气动马达包括壳体100、曲面单元200、主轴300以及多个叶轮组400。在该实施例中，示意性地示出4组叶轮组400，即，从动力输出端（右侧）到排气侧（左侧）依次排列的第一级叶轮组至第四级叶轮组。

壳体100在动力输出端方向设有端盖110，用于固定壳体内部曲面单元200，且端盖110中心的通孔直径大于压紧轴承310的圆螺母320的外径。曲面单元200为空心结构，外部轮廓呈流线型，以减少高压气流运动时的阻力。壳体100与曲面单元200之间的空间为气室210，端盖110通过螺钉150固定到曲面单元200上。在气室210外侧的壳体100侧壁上设有进气口130，在进气口130周围设有多个均匀分布的螺纹孔，该螺纹孔用于连接气源的输出端。通常，壳体100呈圆筒状，为高压流体或高压空气带动叶轮旋转提供相对封闭的环境。

图2是示意图，示出了图1所示的气动马达的主轴300。如图所示，主轴300为阶梯轴，主轴300在（301、302）处设有外螺纹，用于连接圆螺母，主轴的一端304处用于安装轴承310，主轴的另一端305处为动力输出端。主轴300与壳体100的轴线共线，并且主轴300与曲面单元200的轴线共线，主轴300与气室210的曲面单元200两端用轴承310支撑。在本发明的实施例中，主轴300与曲面单元200的两端采用轴承310固定，以增加主轴300的刚度和稳定性，并用两个对称安装的圆螺母320压紧轴承310的内圈，防止轴承310沿轴向窜动。主轴300的动力输出端305从壳体100的端盖110的中心通孔伸出。

在壳体100内，多个叶轮组400沿着主轴轴向布置串联使用。每个叶轮组400包括定子叶轮410和转子叶轮420。图3是示意图，示出了图1所示的气动马达的定子叶轮。图4是示意图，示出了图1所示的气动马达的转子叶轮。如图所示，定子叶轮410中心具有通孔411，叶轮上设有多个沿周向均匀分布的叶片412，在叶片412上方设有外壁413，外壁413的宽度大于叶片412的厚度与转子叶轮叶片厚度之和，这里的宽度和厚度是指外壁413以及叶轮叶片沿主轴300的轴向的长度（下同）；转子叶轮420的轮毂宽度大于定子叶轮与转子叶轮叶片厚度之和，转子叶轮420中心具有通孔421，在通孔421的边沿上设有多条键槽422，转子叶轮420上设有多个沿周向均匀分布的叶片423。图1中最右侧的第一级转子叶轮与第二级定子叶轮的最大厚度相等，第二级转子叶轮与第三级定子叶轮的最大厚度相等，第三级转子叶轮与第四级定子叶轮的最大厚度相等。定子叶轮410和转子叶轮420在主轴300的靠近排气侧302处的圆螺母330和曲面单元200之间交替分布，其中第一级叶轮组400的定子叶轮410与曲面单元200用螺钉150固定。另外，每个定子叶轮410和转子叶轮420之间设有间隙，以保证相对转动时不会互相影响。

锁紧环140（见图1）位于排气侧，锁紧环140设有外螺纹，用于与壳体100连接，并压紧除第一级定子叶轮外的其他三级定子叶轮，锁紧环140的内径大于第四级转子叶轮的外径。位于主轴300排气侧302处的圆螺母330用于压紧所有的四级转子叶轮，防止叶轮轴向窜动。

主轴300穿过每个定子叶轮410和转子叶轮420中心的通孔，与每个定子叶轮410和转子叶轮420轴线共线，其中，定子叶轮410用于引导气流的分布，转子叶轮420固定到主轴300（例如通过键连接），当转子叶轮420受气流的推动而转动时，带动主轴300旋转。

在本发明的一个实施例中，在主轴300的对称位置上设置多条键槽303（见图2），在每个转子叶轮420的通孔处对应设置相应条数的键槽422（见图4），使得主轴300和转子叶轮420通过键连接。定子叶轮410和转子叶轮420的叶片高度不相同，沿着壳体100内气流排出方向（从动力输出端向排气侧的方向）叶轮叶片高度逐渐增加。在本发明的实施例中，如图1所示，气动马达设有四级叶轮组400，其中，第一级叶轮组400的定子叶轮410与曲面单元200通过螺钉150连接。

压缩空气从壳体100上的进气口130进入到壳体100气室210内，经过气室210的曲面单元200的引流作用，从第一级定子叶轮410的叶片间通过，经过第一级定子叶轮410的导向作用，推动第一级转子叶轮420旋转，而与第一级转子叶轮420固定的主轴300被转子叶轮420带动旋转；经过一级转子叶轮420的压缩气体的气压略有减小，但仍具有较高压力，压缩空气从叶片高度大于第一级转子叶轮420的第二级定子叶轮410的叶片间通过，经过第二级定子叶轮410的导向作用，推动第二级转子叶轮420旋转，从而进一步带动与第二级转子叶轮420固定的主轴300旋转，以此类推，压缩空气经过第三级定子叶轮410和转子叶轮420，再经过第四级定子叶轮410和转子叶轮420后，而与多级转子叶轮420固定的主轴300被转子叶轮420带动高速旋转，最后，从壳体100的排气侧排出。

根据上面的描述以及实践可知，其一，在壳体的气室内设有曲面单元，流线型的轮廓线可以减少对高压气体的阻力；其二，该气动马达通过锁紧环140压紧定子叶轮，定子叶轮与壳体无相对运动，排气侧圆螺母330压紧转子叶轮的方式，将转子叶轮固定在主轴上，可以保证各级叶轮组之间的距离适中，转子叶轮和主轴之间通过键连接，而且体积小，结构简单；其三，该气动马达采用多个叶片高度不同的叶轮组串联，多个转子叶轮同时驱动主轴旋转，使得主轴高速旋转，输出功率大。

在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进和变形，都落在本发明的保护范围内，本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好地解释本发明的目的，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种气动马达，包括：

壳体，具有动力输出侧和在动力输出侧的相反侧的用于排出气体的排气侧，在壳体上靠近动力输出侧设有进气口；

在该壳体内部设置有，

曲面单元，所述曲面单元为空心结构，外部轮廓呈流线型，以减少高压气体运动时的阻力，壳体与所述曲面单元之间形成气室，使得高压气体能够通过所述壳体上的所述进气口进入到该气室中；

主轴，其一端为动力输出端，穿过所述曲面单元并从壳体的动力输出侧延伸出壳体以输出动力；

多个叶轮组，多个所述叶轮组串联在主轴上，并相对于所述曲面单元更接近于所述排气侧，每个叶轮组包括定子叶轮和转子叶轮；

锁紧环，所述锁紧环呈圆环状，固定在所述壳体的排气侧，以压紧定子叶轮，使定子叶轮与壳体无相对运动，

其中，通过壳体上的进气口进入壳体和曲面单元之间形成的气室的高压气体，被沿着曲面单元引导到所述多个叶轮组，驱动叶轮组中的转子叶轮转动，从而带动所述主轴转动。

2.如权利要求1所述的气动马达，所述主轴为阶梯轴。

3.如权利要求1所述的气动马达，所述叶轮组的叶片高度沿着气流排出方向逐渐增大。

4.如权利要求1所述的气动马达，其中，所述壳体的进气口处为一平面，进气口周围设有均匀分布的多个螺纹孔，该螺纹孔用于连接气源。

5.如权利要求1所述的气动马达，其中，所述转子叶轮上设有键槽，所述主轴上相应位置处设置键槽，所述主轴与所述叶轮组的转子叶轮键连接。

6.如权利要求1所述的气动马达，其中，所述主轴靠近排气侧设有螺母，该螺母通过螺纹固定到主轴上用于压紧转子叶轮，防止转子叶轮轴向窜动。